金属熔炼与铸锭总结.doc

有色金属：重，轻，贵，稀有铝合金：变形（热处理不能强化，热处理可强化），铸造变形铝合金：（防锈，硬，超硬，锻造）单相固溶体，塑性好，适于加工成形室温下纯镁密度：1.738g/cm3纯铜外观呈紫红色，又称紫铜，晶格结构为面心立方，具有良好的导电性、导热性，仅次于银而居第二位以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜工业上将除Zn、Ni以外的其他合金元素为主要添加元素的铜合金统称为青铜(Q)白铜：Ni-Cu合金钛合金：单相 固溶体钛合金：单相 固溶体钛合金： 固溶体和 固溶体两相组成熔铸的基本任务：获得化学成分均匀的金属；配制所有的各种合金；精炼获得质量优异的金属；铸成适于压力加工的形状和尺寸的铸锭；控制铸锭的结晶组织、形态及分布；重熔回收各种废料熔铸的基本要求：化成成分必须符合规定；铸锭内部无气孔、裂纹等组织缺陷；铸锭表面光洁；铸锭内部化学成分无偏析现象；铸锭结晶组织细密均匀；铸锭的形状规整、尺寸符合要求每根铸棒将头部的100mm，尾部的200mm切掉金属熔炼的过程中传热的主要方式是对流和辐射 L熔化潜热，KJ/kg热效率E=W理/W实 *100%扩散：是物质从高浓度区域向低浓度区域移动的过程；高浓度-低浓度 J= -D(dc/dt) J为扩散通量质量传输：物质从体系的某一部分迁移到另一部分的现象，简称传质迁移形式：扩散传质，对流传质（单相，相迹），相间传质对流传质：在流体中，由于流体中宏观流动引起物质从一处迁移到另一处的现象扩散和对流都是在均一相中传质当金属被加热到熔点时，便开始有固态向液态转变利用蒸发可以用来提纯金属影响金属蒸发的因素：金属蒸汽压；温度；压力；合金元素等蒸汽压：在某一温度达到平衡时，气相中金属的蒸发分压蒸汽压高，蒸发热小，沸点低的金属易挥发金属氧化热力学主要研究金属氧化趋势，各合金元素的氧化顺序及氧化程度和生成氧化物的稳定性被称为标准自由能变化金属氧化机理：固体金属的氧化先在表面进行；氧由气相通过边界层向氧-氧化膜界面扩散（外扩散）；氧通过固体氧化膜向氧化膜-金属界面扩散（内扩散）；在金属-氧化膜界面上，氧和金属发生界面化学反应，于此同时金属晶格转变为金属氧化膜晶格氧化物的致密度：氧化物的分子体积与形成氧化物得金属原子体积之比 上升则越致密，易存在内应力，破裂金属的氧化不仅依靠氧在氧化膜中的扩散，还存在着金属正离子向气相氧化膜界面扩散和氧负离子向金属氧气膜界面的扩散金属氧化的动力方程（氧化反应的速度）x-氧化膜厚度；t-时间影响氧化过程的因素：金属和氧化物的性质；熔炼温度；炉气性质等氧化烧损：熔炼过程中金属因氧化而造成的损失降低氧化烧损的方法：选择合理炉型；采用合理的加料顺序和炉料处理工艺；采用覆盖剂；正确控制炉温；正确控制炉气性质；合理的操作方法；加入少量a1的表面活性元素溶解度：在一定温度和压力条件下，金属吸收气体的饱和浓度影响气体的溶解度因素：压力；温度；合金元素分压差脱原理：利用气体分压对熔体中气体溶解度影响的原理，控制气相中氢的分压，造成与熔体中溶解气体浓度平衡的氢分压和实际气体的氢分压间存在很大的分压差，这样就产生较大的脱气驱动力，使氢很快排除澄清除渣原理：一般金属氧化物与金属本身之间密度总是有差异的，如果这种差异较大，再加上氧化物的颗粒也较大，在一定过热条件下，金属的悬混氧化物渣可以和金属分离，这种分离作用也叫澄清作用吸附除渣原理：吸附净化主要利用精炼剂的表面作用，当气体精炼剂或溶剂精炼剂在熔体中与氧化物夹杂相遇时，杂质被精炼剂吸附在表面上，从而改变了杂质颗粒的物理性质，随精炼剂一起被除去熔体的特征：惰性气体吹洗：向熔体中不断吹入惰性气泡，在气泡上浮过程中将氧化夹杂物和氢带出液面的精炼方法叫惰性气体精炼氧化物的生成热越大，分解压越小，则与氧的亲和力越强；氧化过程完全由反应界面所控制氧化物Cu2O对金属的性能影响很大炉料：配制成品合金时，为引进基体金属和合金化元素所采用的一切原料新金属指由矿石直接冶炼出的一次工业纯金属废料：又称回料或旧料使用中间合金的目的：为了便于加入某些熔点较高且不易溶解或氧化、挥发的合金元素，防止金属过热，缩短熔炼时间，降低金属烧损，能获得成分均匀、准确的合金中间合金：将某些单质做成合金，使其便于加入到合金中解决烧损、高熔点金属不易熔入等问题，同时对原材料影响不大的特种合金配料：根据合金本身的工艺性能和该合金加工制品技术条件的要求，在国家标准或有关标准所规定的化学成分范围内，确定合金的配料标准、炉料组成和配料比，并计算出每炉的全部炉料量，进行炉料的过秤和准备的工艺过程成分调整：炉前快速分析，根据结果对熔体成分进行调整补料冲淡时：注意炉料选择；补料冲淡量应尽可能少；计算时要准确液体金属的对流是一种动量传输过程：浇注时流体冲击引起的动量对流；金属液内温度和浓度不均匀引起的自然对流；电磁场或机械搅拌及振动引起的强制对流（中间）凝固：固相区，凝固区，液相区两相区较窄时，呈现强烈大的逐层凝固特点（顺序凝固）影响凝固方式的因素：结晶温度间隔和铸件断面温度梯度非均质形核的影响因素：形核温度；形核时间；形核基底的数量；接触角0；形核基底的形状促进形核：细化晶粒；抑制形核：获得非晶态材料；选择形核原子尺度 2时，凝固界面表现为粗糙界面，5时，界面为光滑界面金属是粗糙界面，连续生长界面局部平衡假设：当凝固界面上的温度为已知时，就可以根据平衡相图来确定界面两侧在非常薄的有限体积内的液相成分和固相成分非平衡凝固的溶质再分配：在非平衡凝固过程中，铸件的液相固相成分发生偏离正温度梯度（ ）负温度梯度（ ）成分过冷：溶质再分配时，实际结晶温度理论温度的现象成分过冷判据：成分过冷对组织的影响：1、G 很大R很小时，无成分过冷，晶体平面状生长。2、 成分过冷弱，晶体胞状生长。3、 值进一步减小时，柱状枝晶生长。4、成分过冷极大值时，等轴晶生长铸件典型组织：表面细等轴晶区+柱状晶区+中心等轴晶区等轴晶的晶粒细化途径：添加晶粒细化剂；添加阻止生长剂以降低晶核的长大速度；采用机械搅拌、电磁搅拌、铸型振动等力学方法，促使支晶折断、破碎；提高冷却速率使液态金属获得大过冷度；去除液相中的异质晶核，抑制低过冷度下的形核微观偏析：枝晶偏析，晶界偏析五种缺陷：枝晶偏析：由于铸件冷凝较快，因此两相中溶质来不及扩散晶界偏析：因素同于枝晶偏析，但不能通过退火来消除宏观偏析：液体流动导致溶质质量分数在宏观尺度上的分布不均匀，形成宏观偏析带状偏析出现在定向凝固的铸锭中，偏析带平行于固液界面，并沿着凝固方向周期性地出现带状偏析形成机理：当金属液中溶质的扩散速度小于凝固速度时重力偏析：互不相容的两液相或固相两相的比重不同而产生的偏析缩孔：顺序凝固；缩松：体积凝固产生缩孔和缩松的最直接原因：金属凝固时发生的凝固体收缩产生裂纹最直接原因：铸造应力的破坏作用铸造应力：热应力；相变应力；机械应力气孔：非金属夹杂物：1、内在的非金属夹杂物，由金属液内的反应产生；2、外来的非金属夹杂物。都以独立相存在电阻炉的加热原理：以电为热源，通过电热元件将电能转化为热能，在炉内对金属进行加热。电阻炉和火焰比，热效率高，可达5080，热工制度容易控制，劳动条件好，炉体寿命长，适用于要求较严的工件的加热，但耗电费用高感应加热原理：以电磁感应定律和焦耳楞次定律为依据，如果用导体绕成一个线圈，并在线圈中通入交变电流，则在线圈内产生一个相应的交变磁场，也即大小和方向都随时间改变的交变磁通量真空电