金属熔炼与铸造总结VIP

金属溶解特性熔炼四性和判定依据：a氧化性：由金属与氧亲和力决定的、金属与氧反应生成的金属氧化物的自由焓变量以氧化物为基准生成自由焓变量g，其越小，氧化物的分解Po2与氧化反应生成热h越小，表示金属与氧的亲和力越大，金属氧化倾向越大，程度越高b吸气性：金属与气体的亲和力决定的溶解度与金属与气体的性质、气体分压、温度、合金元素有关。 C=KP平方根定律，二原子气体在金属中的溶解度与其分压的平方根成比例的气体分压一定时，C=Ke(-E2RT )溶解热为正。 随着温度的升高，溶解度增大，与气体的亲和性高有力的合金元素会增大气体溶解度。 各种因素： c=-atb0.5； 得到pc挥发性：平衡时，气相中金属的蒸汽分压是其温度的饱和蒸汽压，蒸汽压越高越容易挥发。 外压一定，纯金属的蒸汽压随温度的上升而增大，挥发倾向增强的炉膛压力越小，金属挥发速度越大，是因为真空度越高，质点碰撞概率越小，凝结速度减少，挥发加速所以蒸汽压大，蒸发热量小，沸点低的金属和合金容易挥发的损失。d吸附性：金属氧化热力学和标准：熔炼温度范围，氧化反应是热力学的自动过程。在标准状态下，金属的氧化倾向、氧化顺序和可能的氧化程度，一般以氧化物的标准生成自由焓变量g，分解pO2或氧化物的生成热h为基准。 通常，g、h或pO2越小，金属的氧化倾向越大，先被氧化，可能的氧化程度越高，氧化物越稳定。金属氧化动力学的机理：氧化过程和过程：氧从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)氧化膜/金属界面发生界面化学反应。 用p-b比即氧化膜的致密性系数()，即氧化物的分子体积与形成其氧化物的金属原子体积之比测定氧化膜的性质，1氧化膜致密、连续、有保护性、扩散电阻增大、内扩散受控制性环节(铝、Be )、1氧化膜多孔、无保护性、结晶化学反应受控制性环节(阿尔) 内应力大，周期性破裂，非保护性。 反应温度、低温氧化过程由化学反应控制，高温由扩散控制，反应面积越大氧化速度越大来源于溶液中气体的存在形态、吸气过程及影响因素。形态：固溶体、化合物、气孔由来：金属原料中含有与熔融物接触炉气、溶剂、带入工具的水分和烃过程：气体分子撞击金属表面气体分子在金属表面上解离为原子以气体原子的状态吸附在金属表面； 气体原子向金属内部扩散，前三个吸附阶段随着温度上升，物理吸附变弱，化学吸附加快，达到一定温度后达到最大，最后从扩散阶段即浓度高的表面向浓度低的内部移动的过程中，浓度差越大，温度越高，扩散速度越快。影响因素：金属进气速度主要取决于气体扩散速度。 从叶片的第一扩散定律和平方根定律可知，气体分压越大，温度越高，扩散系数越大，金属的吸气速度越快。 气体分压越大，金属表面的气体浓度越高，因此金属中的气体浓度梯度越大，扩散速度越快。 金属中气体的扩散系数与合金元素有关。 例如，镁和钛会显着降低铝液中氢的扩散系数。 在熔炼一定成分的合金时，熔体的实际含量主要取决于熔炼工艺和操作流程。 首先，尽量减少金属的吸气，防止水分和氢的载体接触炉子和熔液，配合有效的脱气措施，尽量降低金属熔体的含量。对策：熔炼一定成分的合金时，熔体的实际含量主要取决于熔炼工艺和操作。 首先，尽量减少金属的吸气，防止水分和氢的载体接触炉子和熔液，配合有效的脱气措施，尽量降低金属熔体的含量。气体的溶解度和影响因素：金属和气体的性质：金属的吸气能力取决于气体和金属的亲和力。 在一定的温度和压力下，气体在金属中的溶解度是金属和气体亲和力大小的指标。 金属和气体的亲和力不同，气体对金属的溶解度也不同。 在熔点温度下，无论是固体还是液体，氢在铁、镍、镁、钛、锆等金属中的溶解度都比铝或铜高。 同时，金属在相变温度下氢溶解度变化很大。 因此，金属凝固后会析出过饱和的氢，此时在铸块上容易形成气孔。 在凝固温度范围的金属中，固液含气量的相对变化值越大，越容易在金属锭上形成气孔缺陷。 由于蒸汽压高的金属具有挥发脱吸附作用，在其他金属中的溶解度显着降低。 气体分压：二原子气体在金属中的溶解度与分压的平方根成正比。 在含有水蒸气的炉气中，即使水蒸气的含量很少，也能够增加铝、镁中的氢的含量。 温度：温度对溶解度的影响取决于溶解热。 溶解热以正值吸热的话，随着温度的升高溶解度变大，原子状态下溶解于金属熔体的气体也是一样的。 气体与金属形成化合物，熔解热为负(即发热反应)时，溶解度随温度升高而降低。 合金元素：在实际的多元结合金融液中，气体的溶解度除了受气体的温度和分压的影响之外，还受合金成分的一定程度的影响。 与气体亲和力大的合金元素通常与使合金中的气体溶解度增大的气体的亲和力小的合金元素相反。 减少影响金属挥发的因素和挥发损失的方法。要因：熔体温度：外压一定，纯金属的蒸汽压随温度的上升而增大，挥发倾向增强炉膛压力：一般炉膛压力越小，金属挥发速度越大金属与合金元素：在相同温度下纯金属的蒸汽压大，蒸发热小，沸点低的金属容易挥发的损失该元素在合金中的含量，其他元素为其他因素：金属在高温液体中的时间，与金属的比表面积和氧化膜的性质有关。 金属变成高温液体的时间越长，比表面积越大，搅拌和磨渣的次数越多，挥发损失也越大。 当熔体表面有致密的氧化膜、溶剂及熔渣被复时，可以降低挥发损失。 相反，用还原性炉气熔炼时，熔体表面没有保护性氧化膜，挥发损失增大。方法：如降低氧化烧损一样，在脱氧或熔炼后期添加易挥发元素，真空熔炼时以高真空度提高熔炼效果，降低氧化烧损。 充填惰性气体减少挥发损失，正确控制合金成分。减少金属熔液中夹杂源和杂质污染的途径来源：金属中的杂质除来源于金属炉材料外，熔炼过程中还可能被炉衬、炉渣或炉煤气吸收。 旧材料多次重新溶解，吸收的杂质可能会积蓄。减少杂质污染途径1 .选用化学稳定性高的耐火材料2 .在可能的条件下使用高纯度的新金属材料，保证某种合金的纯度要求3 .火焰炉应选用低硫燃料4 .与金属炉材料接触的所有工具，尽量用不带杂质的材料制作，或用适当的涂料保护5、改变材料或改变合金时，应根据前后两种合金的纯度和性能要求，对熔炉进行必要的清洗处理6 .注意辅助材料的选择7 .管理强力炉料，杜绝混合现象。阐述了金属在熔炼中发生高温氧化熔融，影响金属氧化的主要原因和减少氧化的方法。因素：金属和氧化物的性质纯金属氧化烧损的大小主要取决于金属的亲和力和表面氧化膜的性质。 熔炼温度越高，氧化烧损越大。 炉煤气的性质是炉煤气的氧化性强，一般来说氧化烧损的程度也大。 其他因素使用不同的炉型，熔池的形状、面积和加热方式不同，氧化烧损程度也不同，其他条件一定时，熔炼时间越长，氧化烧损也越大。方法：选择合理的炉型，采用合理的供料顺序和炉料处理技术，采用霸盖剂，准确控制炉温，准确控制炉气性质，采用合理的操作方法，加入少量1的表面活性元素。金属熔化时的熔损有几种？ 如何减少熔损？ 金属熔损是指熔炼过程中金属挥发、氧化烧损、炉衬作用消耗等全损耗的总和。 挥发、氧化烧损之外，熔融金属或金属氧化物与衬里材料之间的化学作用造成的损耗，熔融金属在静压作用下侵入衬里间隙，高温部分局部熔化，损耗，机械混入炉渣中的金属、渣滓、溅射等造成的损耗。 减少熔损：选择合理的炉型，制定合理的规程、工艺和程序，正确选择霸权剂和助熔剂，正确控制炉温，正确控制炉气性质，一般控制微氧化性气氛氧化过程的几个环节：1.外扩散2 .内扩散3 .界面化学反应控制性环节：内扩散和界面化学反应两个环节都是控制环节，取决于氧化膜的性质。 氧化膜的性质主要是致密的，可以用Pilling-Bedworth比(P-B比)，即氧化膜的致密性系数来测定。 是氧化物的分子体积VM与形成其氧化物的金属原子体积VA之比，以及=VM/VA的各金属根据氧化膜结构，对氧扩散的电阻不同，因此氧化反应的控制性和氧化速度的时间变化规律也各不相同。 在1的情况下，生成的氧化膜一般是致密的、连续的并且具有保护作用。 1的情况下，氧化膜为多孔，没有保护性。二熔体净化技术(脱渣氧化脱氧脱气)减少铸锭中非金属夹杂物的主要方法防止或减少非金属夹杂物的有效措施是尽可能彻底精炼炉渣，适度提高浇注温度，降低浇注速度，平稳供应流，干燥模具。静置澄清法(金属熔体和非金属夹杂物的密度差大，适用于夹杂物粒子的尺寸适当的合金)、浮选法(通过熔体的惰性气体或投入的焊剂中产生的气泡与浮游中的夹杂物相遇时，通过吸附在气泡表面的焊剂被除去)、焊剂法(焊剂和夹杂物请说明炉渣的种类和起源、除渣精炼的原理和应用。种类：根据炉渣的化学成分，可分为氧化物、复杂的氧化物、氮化物、硫化物、氯化物、氟化物、硅酸盐、碳化物、氢化物、磷化物等。根据炉渣的形状，可分为薄膜状和大小不同的块状或粒状炉渣。由来：外来炉渣、从原材料带入或在熔炼过程中进入熔融物的耐火材料、溶剂、锈生成物、炉煤气中的灰尘、工具上的污垢等。内生炉渣是在金属加热和熔化过程中，金属、炉气和其他物质相互作用生成的化合物。原理： a比重差的作用是，金属熔体在高温下静置时，非金属夹杂物和金属熔体的比重不同，因此会产生上浮或下沉。 比重差的作用原理主要适用于Cu及Cu合金。b吸附作用是，向金属熔液中加入惰性气体或溶剂，导入产生的中性气体，在气泡的上浮过程中遇到浮游状态的熔渣时，熔渣有可能被吸附在气泡表面，从熔液中被带出。 通常适用于Al及Al合金。c溶解作用，非金属夹杂物溶解于液态溶剂时，随着溶剂的浮沉从金属熔体脱离。 适用于Al及Al合金。d化合作用、化合作用基于炉渣与溶剂之间有一定的亲和力，可形成化合物或络合物。 适用于熔炼高温铜、镍等合金。e机械过滤作用是金属熔体通过过滤介质时对非金属夹杂物的机械阻断作用。 过滤介质间的空隙越小，厚度越大，金属熔液的流速越低，机械过滤效果越好。 适用于含有与熔体密度差不多、粒度非常小、分散度极高的非金属夹杂物的金属。什么样的金属可以采用氧化精炼？1 .基底金属的氧化物可以溶解在自身金属液中，氧化杂质元素2 .杂质元素的氧化物不溶于金属液体，容易与后者分离3 .基质金属氧化物可以用其他元素还原。氧化精炼的热力学条件？杂质元素对氧的亲和力大于基体对氧的亲和力。氧化精炼的基本思想？氧化精炼是用氧将金属中的杂质氧化成熔渣，生成气体排除熔渣的过程，其本质是通过化合作用去除熔渣。 在氧化精炼的过程中，有时将含有杂质的金属熔液在氧化气氛下熔融，有时将纯氧、空气、富氧空气导入金属熔液池或熔池的表面，有时添加固体氧化剂(基质金属氧化物等)。 此时杂质元素me氧化生成meo，以独立固相析出，溶入炉渣中，作为气体挥发，从基金液中分离出来。脱氧剂的选择1 .脱氧剂与氧的亲和力明显大于基质金属与氧的亲和力2 .脱氧剂在金属中的残留量应不损害金属性能3 .脱氧剂需要适当的熔点和密度，通常多使用由基体金属和脱氧元素构成的中间合金作为脱氧剂4 .脱氧产物不溶于金属熔体，应该容易凝固、浮起而被除去5 .脱氧剂来源广泛，无毒，与环境相容性好。脱氧方法沉淀脱氧：将脱氧剂m放入金属熔体中，直接与金属中的氧反应，将脱氧生成物作为沉淀排除，以旧名进行沉淀脱氧。 扩散脱氧：在金属熔体表面或炉渣中加入脱氧剂，脱氧反应只在炉渣/金属熔体界面进行。 溶解在金属中的氧根据分配规律不断地向界面扩散脱氧，因此被称为扩散脱氧。 真空脱氧：低压下伴随气相形成的反应过程全部迅速、完全进行，形成CO、H2O等气体和镁、锰等金属蒸气的各种反应顺利进行。脱气精炼的原理分压脱气：利用气体分压对熔体中气体溶解度的影响原理，将溶解气体的熔体置于氢分压小的真空中或导入惰性气体，使实际气体的氢分压小于平衡分压，进而产生脱氢驱动力，快速排除氢气。 分为气体脱气(活性、惰性、混合气体)、焊剂脱气(固体溶剂的热分解或与金属的化学反应引起的挥发气泡、铝合金铝青铜用氯盐溶剂)、沸腾脱气(高锌黄铜、金属自身在熔炼中产生气泡内外气体分压差)、真空脱气化合脱气：通过在熔体中加入形成氢化物和氮化物物质，对金属熔体气体进行脱气电解气体：通过电场，金属中的氢离子向阴极去除电荷后变成氢分子逃逸，其他负离子通过阳极释放电荷，焊剂中残留的合成熔渣被除去预凝固脱气：气体在金属中的溶解度通常随着温度的下降而减少，将金属液缓慢冷却至固相点附近，使气体以平衡溶解度曲线变化，使气体自扩散析出振动脱气：当金属液以高速取向反复振动时，弹性波在熔体中产生气蚀现象，产生无数微孔，金属中的气体原子成为气泡的核，进入孔中成为气体分子生长，从熔体中脱出典型的在线精炼方法及其过程方法： FILD法、SNIF法、MINT法、Alcoa469脱气法、Air-liquid法金属熔液除渣精炼的基本原理是？1 .密度差的作用：金属熔体在高温下静置时，非金属杂质和金属熔体因密度不同而分离，发生上浮和下沉。 2 .吸附作用：向金属熔液中导入惰性气体