合金熔炼名词解释

合金熔炼 一 名词解释 1 碳当量 根据各系元素对共晶点实际碳量的影响 将这些元素的量折算成碳量的增 加或者减小 2 共晶度 铸铁中的实际碳的质量分数于碳当量共晶值之比 可衡量铁偏离共晶的程 度 3 共晶团 共晶系合金在共晶凝固阶段有溶质相与基体相共生生长的晶粒团 4 铸铁 碳含量大于2 14 或者组织中具有共晶组织 并含有较多Si Mn P S杂 质元素的铁碳合金 5 球墨铸铁 在铁水浇注前经球化和孕育处理 C主要以球状形式存在于铸铁中 6 固溶强化 通过合金元素固溶与金属基体中 使晶格发生畸变 从而使塑性变形的 抗力增加 合金强度和硬度提高的过程 7 变质处理 铸造合金的组织细化 8 锡汗 锡青铜有很强的枝晶偏析和反偏析现象 常在铸件表面渗出许多灰白色颗粒 9 缩减作用 在铸铁中 石墨占有一定量的体积 使金属基体承受负荷的有效截 面积减少的现象称为缩减作用 10 割裂作用 切割作用 灰铸铁在承受负荷时 片状石墨造成应力集中的现象 称为割裂作用 切割作用 11 孕育处理 在一定条件下 向铁液中加入一定质量的物质 孕育剂 以改变铁 液的凝固过程 改善铸态组织 从而达到提高性能为目的的处理方法称为孕育 处理 12 球化处理 向铁液中加入某些物质 球化剂 使铸态组织中的碳以球状形式存 在的工艺过程称为球化工艺 13 铸造性能 合金的铸造性能是表示合金在铸造生产中所表现出来的工艺性能 铸造性能是合金的流动性 收缩性 偏析性和吸气性等性能的综合体现 14 白口倾向 铁液在浇铸后得到铸件的成分为白口铸铁的现象称为白口倾向 15 最惠风量 冲天炉熔铁时 在 定焦耗量下 铁液温度达到最高的风量称为最惠风量 16 焦耗 在冲天炉熔化铁液时一定量的铁液消耗的焦炭量称为焦耗 17 氢脆 铸造碳钢的铸态组织中 由于存在氢气气泡而变脆的现象称为氢脆 18 脱碳沸腾 炼钢过程中 向钢液中吹入某些气体 如先吹氧气再吹氩气 使 钢液中的碳含量降低 并使钢液中不断有气泡冒出的现象 称为脱碳沸腾 19 变质处理 变质处理是向合金液体中加入某些物质 变质剂 产生大量晶核 从而起到细化晶粒并提高合金的力学性能的方法 20 铸造应力 铸件在凝固以后的冷却过程中 由于温度下降而产生收缩 有些合 金还会发生固态相变而引起膨胀或收缩 这些都使铸件的体积和长度发生变化 若这些变化受到阻碍便会在铸件中产生应力 称为铸造应力 21 偏析 合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象 22 球化剂 凡加入到铁液中能使石墨结晶成球状的物质称为球化剂 二 简答重点 三 第一章 四 1 为什么有双重相图的存在 双重相图的存在对铸铁件生产有何实际意义 硅对 双重相图的影响又有何实际意义 答 1 从热力学观点看 在一定条件下 按 Fe Fe3C相图转变亦是有可能的 因此就出现了二重性2 通过双重相同 可以明显 的看出稳定平衡在发生共晶转变及共析转变时 其温度要比介稳定平衡发生时 的温度高 而发生共晶 共析转变时所需含C量 以及转变后的r中的含碳量 稳定平衡要比介稳定平衡低 依此规律 就可以通过控制温度成分来控制凝固 后的铸铁组织 3 硅元素的作用 a 共晶点和共析点含碳量随硅量的增加而 减少b 硅的加入使相图上出现了共晶和共析转变的三重共存区c 共晶和共析 温度范围改变了 含硅量越高 稳定系的共晶温度高出介稳定系的共晶温度越 多d 硅量的增加 缩小了相图上的奥氏体区 五 2 分析讨论片状石墨 球状石墨 蠕虫状石墨的长大的过程及形成条件 答 片 状石墨 按晶体生长理论 石墨的正常生长方式沿基面择优生长 形成片状组 织 实际石墨晶体中存在多种缺陷 螺旋位错缺陷能促进片状石墨的形成 螺 旋位错为石墨的生长提供a c两个互相垂直的两种生长方向 当a方向的生长 速度大于c方向的生长速度时 便行程片状石墨 球状石墨 石墨晶体中的旋转 晶界缺陷可促进球状石墨的形成 此外 在螺旋位错中 当c向的生长速度大于 a向的生长速度时就会形成球状石墨 球状石墨的形成一般先有钙 镁的硫化 物及氧化物组成的晶核开始 经球化处理后 还有利于向球状石墨生长 球状 石墨的生长有两个必要条件 较大的过冷度和较大的铁液与石墨间的界面张力 蠕虫状石墨 有两种形成过程 1 小球墨 畸变球墨 蠕虫状石墨2 小片 状石墨 蠕化元素局部富集 蠕虫状石墨 六 3 试讨论磷共晶的分类 析出过程以及如何控制磷共晶体的形态 粗细 及数量 答 按照组成不同可将磷共晶分为二元磷共晶及三元磷共晶 磷共晶的形成 是由于磷的偏析造成的 磷属于正偏析元素先析出的部分含P量较少 P不断 富集 含量高到一定程度时便形成磷共晶 实践证明 若铸铁的石墨化能力较 强或冷却速度较低 就形成稳定系三元磷共晶 形式与二元磷共晶相似 反之 则形成亚稳定系三元磷共晶 在灰铸铁中 主要是稳定系元磷共晶 七 5 碳当量 根据各元素对共晶点实际碳量的影响 将这些元素的量折算成碳量的 增减 CE C 1 3 Si P 共晶度 用铸铁的实际含碳量和共晶点的实际 含碳量的比值 八 6 偏析 合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象称为偏析 奥氏体直径偏 析特点 在初析奥氏体中有硅的富集 猛则较低 而在枝晶间的残存液体中则 是碳高 锰高 硅低 九 分配系数 Kp 元素在奥氏体中的浓度xA 元素在铁液中的平均浓度xI 相间不 均 偏析系数 Kl 元素在奥氏体枝晶心部的浓度 元素在奥氏体边缘的浓度 相内不均 十 7 共晶团 以每个石墨核心为中心所形成的这样一个石墨 奥氏体两相共生生长的共晶晶粒 十一 8球状石墨的结构特征及形成条件 球状石墨具有多晶体结构 从核心向外辐 射状生长 每个放射角皆由垂直于球的径向而呈相互平行的石墨面堆积而成 石墨球就是由大约20 30个这样的锥体状的石墨单晶体组成 条件 铁液凝固 时必须有较大的过冷度和较大的铁液与石墨间的界面张力 第二章 1 灰铸铁的金相组织及性能的特点是什么 答 灰铸铁的金相组织由金属基体和片状石 墨组成 金属基体形成有珠光体 铁素体及珠光体加铁素体三种 石墨的形状 大小 数量及分布是决定灰铸铁性能的主要因素 1 强度性能较差2 硬度特点 同一强度 硬度有一范围 同一硬度3 较低的缺口敏感性4 良好的减震性5 良好的减摩性6 良 好的铸造性7 良好的切削加工型 2 冷却速度是如何对铸铁组织发生影响的 答 冷却速度增加 铁液过冷度增大 共晶 反应平台离莱氏体共晶线的距离越来越近 易生成白口 若过冷温度低于莱氏体共晶 线的距离越来越近 易生成自由状共晶渗碳体 再考虑偏析因素 凝固后期碳化形成 元素富集 莱氏体共晶温度提高 也会增加白口倾向 3 品质系数 品质系数Qi是成熟度RG与硬化度HG之比 成熟度RG是直径为30mm的试棒 测得的抗拉强度与由共晶度算出的抗拉强度之比 在1 15 130为佳 适当过热与孕育 处理能提高RG值 若RG1为佳 4 提高灰铸铁性能的主要途径是什么 答 1 合理选定化学成分 2 进行孕育处理 3 低合金化5 常见气体对铸铁石墨化的影响答 氢 能使石墨形状变得较粗 同时都有强烈稳定渗 碳体和阻碍石墨析出的能力 此外 还有形成反白口的倾向 氢量增加时 铸铁的力 学性能和铸造性能皆会恶化 氮 阻碍石墨化 稳定渗碳体 促进D型石墨的形成 还 能促进形成蠕虫状石墨 氮有稳定珠光体的作用 因而可以提高铸铁的强度 氧 阻 碍石墨化 增高白口倾向 含氧增加 铸铁的断面敏感性增大 氧增高时 容易在铸 件中产生气孔 增加孕育剂及变质剂的消耗量 6 孕育处理的目的 孕育效果如何评价答 目的在于 促进石墨化 降低白口倾向 降 低断面敏感性 控制石墨形态 消除过冷石墨 适当增高共晶团数和促进细片状珠光 体的形成 第三章 1 分析球墨铸铁比灰铸铁对切口的敏感性较强 而减震性和导热性较差的原因 铸铁的 敏感性 减震性 导热性取决于金属基体和石墨的组织形态 灰铸铁内有大量片状石 墨 等于在内部存在大量的缺口 因而减少了对外缺口对力学性能敏感性 同样的大 量片状石墨割裂了基体 组织了震动的传播 并能转化成热能而发散 因而具有良好 的减震性 而球墨铸铁的组织是金属基体和细小圆整的石墨 石墨均与对金属基体没 有破坏作用因而比灰铸铁缺口敏感性强减震性差 同理由于石墨的导热性好 灰铸铁 大量石墨片状 有利于热的传递 而球墨铸铁圆整球状 没有片状传递好 所以球墨 比灰铸铁导热性差 2球墨铸铁生产时化学成分的选择原则是 他和灰铸铁有何不同 选择既要有利于石墨 的球化获得满意的基体 又要使铸铁具有较好的铸造性能 对于灰铸铁在碳当量保持 不变的条件下适当提高Si C比 如由0 5 0 75 3 球化处理过程中球化元素镁的主要去向哪几个方面 如何提高镁的吸收率 镁的去向 脱硫 去氧 对铁液的球化作用 烧损上浮气化 方法自建压力加镁法 转动包法 镁合金法 4 试分析奥氏体 贝氏体球墨铸铁的热处理中 变更加热温度和等温淬火温度对生成组织及性能的影响 1 要想获得贝氏体组织需要对球墨铸铁进行等温淬火处理 低温等温淬火可得下 贝氏体 高温等温淬火得奥氏体和上贝氏体组织 2 奥氏体 贝氏体组织还受等温温度的影响 等温温度高于330 350 一般为350 370 基体组 织主要为上贝氏体和奥氏体 强度和硬度有损失 而且耐磨性好 此外等温温度的不 同还会使基体中残余奥氏体的数量不同 5球铁的几种组织 生产环节 球铁的正常组织是细小圆整的石墨球加金属基体 在铸 态 金属基体通常是铁素体与珠光体的混合组织 生产环节 熔炼合格的铁液 成 分和温度 球化处理 孕育处理 炉前检验 浇注铁件 清理及热处理 铸件质量检 验 8 对球墨铸铁的熔炼要求 常用球化剂 球化处理方法 对熔炼的要求优质的铁液应该 是高温 低硫 低磷含量和低的杂质含量 如氧及反球化元素含量 球化剂我国常 用稀土镁合金 国外大都采用镁合金和纯镁球化剂 球化处理方法 1 镁作为球化剂 自建压力加镁法 转动包法 镁合金法 2 稀土镁合金 冲入法 型内球化法 9 生产球墨铸铁为什么要孕育处理 目的消除结晶过冷倾向 促进石墨化 减小晶间偏 析 10 球墨铸铁凝固特点1具有较宽的共晶凝固温度范围2糊状凝固特性3较大的共晶膨胀 11 球墨铸铁的常见缺陷 常见缺陷缩孔缩松 夹渣 皮下气孔 石墨漂浮及球化衰退等 12 球化衰退的主要原因及采取措施原因镁 稀土元素不断由铁液中逃离有关 逃逸通常 经过氧化损失 回硫及燃烧损失等等 另外和孕育作用的不断衰退有关 13 措施1铁液中保持足够的球化元素含量2降低原铁液中的含硫量并防止铁液氧化3缩短铁 液经球化处理后的停留时间4铁液经球化处理并扒渣后 为防止镁及稀土元素逃离 可 用覆盖剂将铁液表面覆盖隔绝空气以减少逃离 铁 第五章 铸铁的熔炼 一 冲天炉熔炼过程 冲天炉熔炼的基本要求 优质 高产 低耗 长寿 操作便利 基本构造 炉底与 炉基 炉体与前炉 烟囱与除尘装置 送风系统 热风装置 风机 二 燃烧比 焦 炭层燃烧的完全程度co2除以co2 co co2越多越好 附壁效应 炉壁效应 冲天炉 内的炉气有自动趋于沿炉壁流动的倾向 三 根据热交换冲天炉分为 预热区 融化区 过热区 炉缸区 四 冲天炉炉气 组成p157图5 22 性质 对于铁无论什么区域炉气都是氧化性 硅 锰也是如此 氧化带内氧气二 氧化碳浓度都很高 炉气氧化性最强 还原带内炉气一氧化碳含量高氧化性弱 但对 于铁和其他合金元素即使在还原带内 仍然是氧化性的 五 冲天炉炉渣来源 炉衬的侵蚀 焦炭的灰分 炉料带入的杂质 金属元素的烧损 所形成的氧化物以及加入颅内的熔剂 作用 清除焦炭表面的灰渣 有利于颅内的燃 烧反应 使焦炭在炉内的冶金反应中起更大作用 而且炉渣本身还直接参与了冶金反 应 影响特也成分变化 六 影响铁液增硫脱硫因素 增硫a炉料含硫量 炉料含硫越低增硫越快 b焦炭消耗 率越高 增硫越多c焦炭含硫量越多 增硫多 脱硫因素 a炉渣碱度一定范围内提高b 炉温升高c炉气氧化性强 七 常用脱硫方法和脱硫剂a炉内脱硫 碱性冲天炉 脱硫剂 石灰 电石 白云石 b炉外脱硫就是加脱硫剂 苏打 电石 石灰 方法 气动脱硫 喷射脱硫 多空塞 气动脱离 摇包和回转包脱硫 八 影响硅锰烧损主要因素 炉温 炉气氧化性 炉渣性质 酸性冲天炉si烧损少 M n烧损多 碱性相反 金属炉料 九 影响铁液温度的主要因素1焦炭的影响a焦炭成分 含碳量高好 b焦炭强度与块 度 强度小不能有很好的块度 块度小的话急速燃烧使高温区短 块度太大燃烧太慢 c反映能力 低反应能力好 2送风的影响a风量 最惠风量时好 b风速 太大对焦 炭吹冷作用 稍大则强化燃烧 提高炉气温度 c风温 温度高可强化焦炭燃烧 太高 减低燃烧比 d风中氧气浓度 含氧的缩短氧化带 增加co2浓度 3金属炉料的影响 减小炉料块度 采用洁净的金属炉料 4熔炼操作参数 底焦高度 焦炭消耗量 批料 量 5冲天炉结构参数 炉型 风口布置 十 分析预热送风 富氧送风 除湿送风的措施 作用 方法 1预热送风2富氧送风 作用a提高冲天炉融化速率b降低焦铁比 c减小si Mn的烧损率 方法a相送风管 中引入氧气 含氧增加2 4 b从风口吹氧c风口下的炉缸的炉壁周围安装喷嘴 将氧气吹入内 3除湿送风 作用 提高铸件质量减少焦耗 铁液温度提高 si mn烧损率低 铁液含氧低 白口 倾向小 方法a吸附除湿 吸收除湿 冷冻除湿 XI冲天炉网形图定义 描绘冲天炉风量 焦炭消耗率 燃烧比 铁液温度 炉子熔化 率之间关系的实验图表 a焦耗一定是 送风增大 熔化率增加 铁液温度线提高后 下降b风量一定是 焦耗增大 铁液温度升高 熔化率下降c熔化率一定时可以用高焦 耗 大风量 D为达到一定得温度 可用不同的焦耗和风量配合 XII1底焦高度作用 金属料在氧化性弱的气氛中融化 既能防止过分氧化 又能保证 铁液滴有足够的过热高度 2底焦高度确定 a供风强度越大 底焦高度越高b风口排距 大 风口斜度大和风口排数多 增高c焦炭块度小 反应性能高 降低d层焦焦耗越高 底焦越高 第六章 铸造碳钢 1 试论述铸钢件形成热裂的机理 并说明浇注温度过高和钢中含硫量过多对于形成热 裂的影响 答 热裂现象是钢凝固到固相温度范围时 由于凝固收缩 铸件内部会产 生热应力 当应力超过铸件能承受的最大应力时 铸件就会沿晶界裂开 浇注温度过 高 到凝固时收缩量大 热应力大 会增大热裂倾向 含硫量过多 硫在 Fe中的溶解度很小 常以FeS形式存在 FeS与Fe易在晶界上形成低熔点的共晶体 会 大大降低高温强度 在收到热应力时 就很容易裂开 2 铸钢典型组织特征 碳钢铸件的铸态组织的特征是晶粒粗大 有些情况下还存在魏 氏组织 3 魏氏组织 铁素体在奥氏体晶粒内部以一定的方向呈条状析出 4 铸钢的热处理目的 细化晶粒 消除魏氏体和消除铸造应力 热处理方法有退火 正火或正火加回火 碳钢的铸造性怎样 为什么 答 与铸铁相比 钢的铸造性能是较差的 由于钢的熔 点较高 结晶温度间隔较宽 收缩量较大 故钢液的流动性较低 缩孔及缩松倾向较 大 铸件容易形成热裂和冷裂等缺陷 第七章 铸造低合金钢 1 铸造合金中Mn Cr Ni的作用 Mn在铸造碳钢中主要为脱氧及减轻硫的有害作用 锰在低合金钢中可做强化元素使用 锰除了提高淬透性及细化珠光体外 还有使铁 素体韧化 改善钢的低温韧性的作用 Cr使钢具有良好的淬透性 铬在钢的回火过程 中能抑制碳化物的析出 此外在含量2 以下的铬能完全固溶于铁素体中 提高其强度 而不降低其韧性 Ni1 固溶强化2 提高钢的淬透性3 细化珠光体4 降低钢的韧 性 脆性转变温度5 提高钢在高温下的抗氧化性 获得高强度高韧性钢的途径 1 低含碳量2 多种合金元素复合强化3 多阶段热处理4 钢液净化 第八章 铸造高合金钢 1 水韧处理 将钢加热至奥氏体区温度 并保温一段时间 使铸态组织中的碳化物基 本上都固溶于奥氏体中 然后在水中进行淬火 高锰钢的加工硬化机理 1 位错堆 积论 高锰钢在经受强力挤压或冲击作用下 晶粒内部产生相对滑移 在滑移界面的 两方造成高密度的位错 起到位错强化的作用 2 形变诱导相变论 在受力发生变 形时 由于应变诱导的作用 发生奥氏体到马氏体的转变 在钢的表面层中产生马氏 体 因而具有高硬度 2 提高高猛钢性能的途径 1 孕育和变质 2 时效强化 3 合金化3 不锈钢的不锈原理 使不锈钢具有耐蚀性的合金元素主要是铬 一方面可 以在钢的晶粒表面形成钝化膜保护晶粒内部免于受到腐蚀 另一方面 还可以提高钢 抵抗电化学腐蚀的能力 缩小两相之间电极电位的差值 减轻电化学腐蚀的现象 4 钢在高温下的氧化和如何抗氧化 钢在高温下与氧化性气体 氧气 水 二氧化碳 接触时 其表面层会被氧化 抗氧化 根本途径是在钢的表面形成化学稳 定性强的 组织致密的氧化膜 需要往钢中加入大量元素铬 铝 硅以形成氧化膜 这些元素的氧化物都具有高的热稳定性和化学稳定性 而且他们在比容上都大于铁 因而能阻止氧进入钢的内部 5 铬镍不锈钢的缺陷 原因 改进措施 缺陷 1 流 动性差 并易产生冷隔 原因 由于钢液含铬量高 在浇注过程中易产生氧化铬夹杂物而使流动性降低 氧化 铬膜还使铸件易产生冷隔和表面皱皮等缺陷 改进措施 提高浇注温度 缩短浇注时 间 2 体收缩大 易产生缩孔和缩松 应使铸件进行顺序凝固 冒口尺寸应比碳钢大20 30 3 易产生热裂 原因 线收缩大 而且钢的高温强度低 改进 应加强铸型和型芯的容让性 4 易 产生热粘砂 原因 钢的温度高 改进 采用耐火度高的涂料来涂刷铸型和型芯的表面 第九章 电弧炼钢炉 1 炼钢的目的与要求 1 将炉料熔化呈钢液 并提高其过热温度 保证钢液的需要 2 将钢液中的Si Mn和C的含量 控制在规定范围内 3 降低钢液中的有害元素S P 使其含量降低到规定范围以下 4 清楚钢液中的非金属夹杂和气体 使钢液纯净 2 电弧炉炼钢的特点电弧炉炼钢是利用电弧产生的高温来熔化炉料和提高钢液过热温 度的 不用燃料燃烧后的方法加热 容易控制炉气的性质 炉料熔化以后的炼钢过程 是在炉渣的发改下进行的 由于电弧炉渣的温度很高具有较高的化学活泼性 因而有 利于炼钢过程中冶金反应的进行 3 氧化法炼钢的工艺过程 补炉 配料和装料 熔化期 氧化期 还原期 出钢 4 熔化期的任务 将固体炉料熔化成钢液 并进行脱磷 5 氧化期的任务 氧化方法 操作原则 氧化期如何脱碳 任务 脱磷 取出钢液中的气体和夹杂物 并提高钢液的温度 方法 矿石脱碳法 吹氧脱碳法 吹氧 矿石脱碳法 原则 1 先磷后碳 2 温度先低后高 3 造渣先多后少 4 供料先矿后吹氧 6 还原期的任务 脱氧脱硫和调整钢液温度及化学成分 7 有哪几种脱碳方法 各自优缺点 画图说明扩散过程 矿石脱碳法 吹氧脱碳法 8 酸性电弧炉炼钢的特点 1 炉衬寿命长 2 冶炼时间短 3 钢液的气体和夹杂少 4 不能用来脱磷和脱硫 因此必须使用低磷和低硫的炉料 9 直流电弧炉的优缺点 优点 1 电弧稳定性强 2 电极消耗量少 3 噪声污染程度小 4 电能消耗低 5 电弧较长 6 能产生电磁搅拌作用 第十二章 铸造铝合金 1 铸造铝合金共分几类 各类合金的特点及国际的表示方法是什么 答 分为形变铝 合金和铸造铝合金特点 铸造铝合金的熔炼 浇注温度较低 溶化潜热大 流动性好 特别适用于金属性铸造 压铸 挤压铸造等 获得尺寸精度高 表面光洁 内在质 量好的薄壁 复杂铸件 2 提高Al Si类合金力学性能有哪些途径 试举例 答 Al Si Mg系合金 加入Mg ZAlSi7Mg合金固溶处理时Mg2Si溶入 Al Al Si Cu系合金加入少量镁 锌 锰等 耐热铝合金的影响因素有哪些 为什么 答 由 Al 的化学成分 第二相性质 形 状和分布等因素决定 Al 化学成分越复杂 组织结构越稳定 第二相的热稳定性 越高 晶粒越细 沿晶分布相组成的弥散程度越高 则越能阻滞 Al 在高温下的变 形 因而合金的耐热性越好 铸造铝合金的熔炼 第十三章 铸造铝合金的熔炼 1 铝合金熔炼的要点 各自什么意思 遵循的原则 要点 防 严防水汽及各种含 气脏物混入铝液 排 通过精炼 清除氧化夹杂和气体 溶 利用快速凝固 或加大凝固时的结晶压力 使铝液中的氢全部固溶于铝铸件内 不致 形成气孔 应尊循以防为主的原则 2 铝中的氢有几种