金属熔炼与铸造总结

1、金属熔炼与铸造总结一金属熔化特性熔炼四性及判定依据： a氧化性：由金属与氧的亲 和力决定，金属与Imo 1氧 反应生成的金属氧化物的自 由焰变量为氧化物标准生成 白由熔变量GO,其越 小，还有氧化物的分解压 Po2和氧化反应生成热HQ 越小，代表金属与氧亲和力 越大，金属氧化趋势越大， 程度越高，金属氧化物越稳 定b吸气性：由金属与气体的 亲和力决定，即溶解度,它 与金属和气体性质、气体分 压、温度、合金元素有关。C二KJP平方根定律，双原 子气体在金属中溶解度与其 分压的平方根成正比；气体 分压一定时，C=K （） 溶解热为正时。溶解应随温 度升高而增大，与气体有较 大亲 和力的合金元素会增

2、大气体 溶解度。各种因素得到吨 C=-A+B+0. 5 log P c挥发性：平衡时，气相中 金属的蒸气分压为该温度的 饱和蒸气压,蒸气压越高， 越易挥发。外压一定，纯金 属的蒸气压随温度的升高的 增大，挥发趋势增强；炉膛 压力越小，金属挥发速率增 大，这是因为真空度高，质 点碰撞概率少，回凝速率减 少，挥发加速；蒸气压大、 蒸发热小、沸点低的金属和 合金易挥发损失。d吸杂性：金属氧化热力学及判据： 熔炼温度范围，氧化反应在 热力学上为自动过程。 在标准状态下，金属的氧化 趋势、氧化顺序和可能的氧 化程度，一般可用氧化物的 标准生成自由熔变量AG, 分解压P02或氧化物的生 成热AH作为判据。

3、通常A Gs AH或P02越小，金属 氧化趋势越大、越先被氧 化、可能的氧化程度越高， 氧化物越稳定。金属氧化动力学机理：氧 化环节及过程：氧由气相通 过边界层向氧/氧化膜界面 扩散（外扩散）一氧通过固体 氧化膜向氧化膜/金属界面 扩散（内扩散）一在氧化膜 /金属界面上发生界面化学 反应。P-B比即氧化膜致 密性系数（），即氧化物 的分子体积与形成该氧化物 的金属原子体积之比来衡量 氧化膜性质,当1氧化膜 致密，连续，有保护性，扩 散阻力增大，内扩散成为控 制性环节（铝、Be） ,1氧化膜 十分致密。内应力很大，会 周期性破裂，非保护性。 反应温度,低温氧化过程受 化学反应控制，高温受扩散 控

4、制，反应面积越大,氧 化速率越大熔体中气体存在形态及来 源，吸气的过程及影响因 素。分态：固溶体、化合物、气 孔来源：金属原料白带和与熔 体接触的炉气、溶剂、工具 带入的水分你和碳氢化合物 过程：气体分子碰撞到金 属表面；在金属表面上气 体分子离解为原子；以气 体原子状态吸附在金属表面 上；气体原子扩散进入金 属内部，前三个是吸附阶段 随温度升高，物理吸附减 弱，化学吸附加快，但一定 温度后达最大，最后一个是 扩散阶段，即气体从浓度高 的表面向浓度低的内部过程 运动的过程，浓度差越大， 温度越高，扩散速度越快。 影响因素：金属吸气速度主 要决定于气体的扩散速度。由菲克第一扩散定律和平方 根定律

5、可知，气体分压越 大，温度越高，扩散系数越 大，金属吸气速度就越快。 气体分压越大，气体在金属 表面的浓度就越高，故气体 在金属中的浓度梯度越大， 致使扩散速度加快。金属中 气体的扩散系数与合金元素 有关。例如：镁和钛都显着 降低氢在铝液中的扩散系 数。在熔炼一定成分的合 金时，熔体的实际含气量主 要取决于熔炼工艺和操作流 程。首先是尽可能减少金属 吸气，严防水分和氢的载体 接触炉料或熔体；然后配合 以有效的脱气措施，尽可能 降低金属熔体的含气量。 应对措施：在熔炼一定成 分的合金时，熔体的实际含 气量主要取决于熔炼工艺和 操作。首先是尽可能减少金 属吸气，严防水分和氢的载 体接触炉料或熔体；

6、然后配 合以有效的脱气措施，尽可 能降低金属熔体的含气量。气体的溶解度及影响因 素：金属和气体的性质：金属 吸气的能力是由气体与金属 的亲和力决定的。在一定温 度和压力下，气体在金属中 的溶解度是金属与气体亲 和力大小的标志。金属与气 体的亲和力不同，气体在金 属中的溶解度也不同。在 熔点温度，无论是固态或是 液态，氢在铁、線、镁、 钛、链等金属中的溶解度都 比在铝和铜中的高。同 时，金属在相变温度时，氢 的溶解度变化较大。因此， 在金属凝固时，过饱和的 氢就会析出，此时最易在铸 锭中形成气孔。在凝固温度 范围的金属中，固液态含气 量相对变化值越大，则金属 铸锭中越易形成气孔缺陷。 蒸汽压高的

7、金属，由于具有 挥发去吸附作用，会显着 降低其他在金属中的溶解 度。气体的分压：双原子 气体在金属中的溶解度与其 分压的平方根成正比。在含 有水蒸气的炉气中，即使水 蒸气的含量甚微，也足以 使铝、镁中的氢含量增加。 温度：温度对溶解度的影 响取决于溶解热。当溶解热 为正值吸热时，溶解度随温 度升高而增大，以原子状 态溶解于金属熔体的气体都 如此。当气体能与金属形成 化合物且熔解热为负（即放 热反应）时，其溶解度随 温度升高而降低。合金元 素：在实际的多元系合金 熔体中，气体的溶解度除受 制于气体的温度和分压外， 还在一定程度上受到合金 成分的影响。与气体有较大 亲和力的合金元素，通常会 使合金

8、中的气体溶解度增 大；与气体亲和力较小的 合金元素则相反。影响金 属挥发的因素和降低挥发损 失的方法。因素：熔体温度：外压一 定，纯金属的蒸气压随温度 的升高的增大，挥发趋势增 强；炉膛压力：一般炉膛 压力越小，金属挥发速率增 大；金属及合金元素：同 一温度下纯金属蒸气压大， 蒸发热小，沸点低的金属易 挥发损失；该组元在合金中 的含量，其他元素对其活度 系数影响，增大活度系数的 合金元素，增大损失。. 其他因素：与金属处于高温 液态的时间、金属的比表面 积和氧化膜的性质有关。金 属处于高温液态的时间越 长，比表面积越大，搅拌及 扒渣次数越多，其挥发损失 也越大。熔体表面有致密氧 化膜或溶剂及炉

9、渣覆盖时， 可降低挥发损失。反之，在 还原性炉气中熔炼时，由于 熔体表面无保护性氧化膜， 挥发损失会加大。方法：和降低氧化烧损一 样，还有易挥发元素在脱 氧或熔炼后期加入，在真 空熔炼时，用较高真空度来 提高精炼效果和降低氧化烧 损。充入情性气体来减少 挥发损失和准确控制合金成 分。金属熔体中夹杂来源和减 少杂质污染途径 来源：金属中的杂质除来自 金属炉料外，在熔炼过程中 还可能从炉衬、炉渣或炉气 中吸收。旧料的多次重熔， 其吸收的杂质可能积累起 来。减少杂质污染途径1选用化学稳定性高的耐火 材料；2. 在可能的条件下才用纯度 较高的新金属料以保证某些 合金的纯度要求；3. 火焰炉应选用低硫燃

10、料；4. 所有与金属炉料接触的工 具，尽可能采用不会带入 杂质的材料制作，或用适当 的涂料保护好；5. 变料或转换合金时，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. 注意辅助材料的选用；7. 将强炉料管理，杜绝混料 现象。金属在熔炼过程中会发生 高温氧化熔损，叙述影响金 属氧化的因素及降低氧化的 方法。因素：金属及氧化物的性质 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 熔炼温度越高，氧化烧损就 越大。炉气性质炉气的氧 化性强，一般氧化烧损程度 也大。其他因素使用不同 的炉型，其熔池形状、面积 和加热方式不同，氧化烧损 程度也不同；

11、在其他条件一 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 1的表面活性元 素。金属熔炼时的熔损有哪几 种，怎么减少熔损？金属 熔损是指熔炼过程中，金属 的挥发、氧化烧损、与炉衬 作用的消耗等全部损耗的总 和。除挥发、氧化烧 损外，还有：熔融金属或 金属氧化物与炉衬材料之间 的化学作用，造成的损 耗，金属在熔炼时，熔融 金属因静压力作用可能渗入 炉衬缝隙，而导致高温区局 部熔化，造成的损耗，机 械混入渣中的金属，以及扒 渣、飞溅等造成的损耗。 减少熔损：选择合理炉 型，

12、制定合理的规程、工 艺和顺序，正确选择覆盖 剂或熔齐I，正确控制炉 温，正确控制炉气性 质，一般以控制微氧化性气 氛较好，碎屑散料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 节哪一个是控制环节，取决 于氧化膜的性质。而氧化 膜的性质主要是其致密度， 它可以用Pilling- Bedworth 比（PB 比） a ,即氧化膜致密性系数 來衡量。a定义为氧化物的 分子体积VM与形成该氧化 物的金属原子体积VAN 比，及a =VM/VA各种金属 由于其氧化膜结构不同，对 氧扩散的阻力不一样，因而 氧化反应的控制性环节及氧 化速率随着时间变

13、化的规律 也各不相同。当a 1时， 生成的氧化膜一般致密，连 续，有保护性作用。当a Al- Mg和Al-Zn系铸造合金的主 要特点及其用途。答：铸造用的铝合金主要是 由 Al-Si、 Al-Cu、 Al-Mg和 Al-Zn四个二元基本合金系 以及在此基础上，再添加少 量其他元素形成的多元合金 系组成的。Al-Si合金系（$5%Si）该系合金具有良 好的铸造性能，铝中添加硅 后，能明显提高铝液的流动 性和铸造充填性能；减少收 缩和热裂倾向。含有较多硅 的合金热膨胀系数小、耐磨 性能优良。含有少量的Mg、 Cu等合金元素组成的多元 Al-Si合金通过热处理有明 显析出强化的效果，适用于 多种铸造

14、方法。现在铸造铝 铸件大多数都是采用该系合 金，它是铸造铝合金中牌号 最多，应用最广泛的一类合 金。Al-Cu合金系（N 4%Cu）该系合金添加的Cu 起固溶强化的作用，所以合 金具有较高的强度和耐热性 能；但密度大，耐蚀性能和 铸造 会出现条纹。？3.预防：降 低结晶器内的液穴深度，供 流匀稳，保持锭模内壁光 洁，涂料匀薄。？4.补救： 通过铳面予以消除。？悬浮 晶：夹在正常柱状晶区或等 轴晶区中的粗大晶粒？ 1.原 因：优先形核生长的基体金 属固溶体初晶，在固/液界 面前沿温度梯度较小的过冷 液体？中自由长大，然后进 入凝固区内。2.四种形成路 径：液体中温度梯度较小， 凝固区较宽时，脱离

15、模壁的 少数晶粒在凝固区内自？由 长大；大型铸锭冷却缓慢 时，液穴表面形成的晶粒沉 积于凝固区内，充分长大； 位于气隙?较大处的凝壳， 由于温度回升被重熔成半凝 固状态，在对流作用下凝壳 边缘塌落下来的碎块；尚未 完全融化的基体金属晶体碎 块。3.危害：保留在铸锭表 层的悬浮晶，使板材表面产 生条痕，降低板材表面质量 并使合金的性？能不均匀。4. 预防：增大冷却强度，提高 铸锭断面的温度梯度，缩小 凝固区，可防止产生悬浮 晶。粗大金属间化合物1原 因：与悬浮晶基本相同。2. 危害：一般硬脆，降低铸锭 的塑性，加工时不易变形， 使加工制品分层或开裂，并 降低材料的横向性能，疲劳 极限和耐蚀性。分

16、布不匀的 粗大金属化合物危害甚大。3. 预防：适当提高浇温，加 大冷却强度，可减少游离化 合物初晶的数目，有利于防 止粗大化?合物初晶的形 成。严格控制合金成分或变 质处理，也是防止粗大化合 物形成的有效方法。羽毛状 晶：一种由许多羽毛状片晶 组成的晶粒，互相交错。1. 原因：激冷区内晶粒竞争生 长的结果。2.危害：羽毛状 晶组织具有较强的各向异 性，降低铸锭的力学性能和 加工性能。其还有较强的遗 传性，经退火后仍存在（表 现为沿李晶面易于发生偏 析）。3.预防：采用较低浇 温，均匀供流，防止液穴局 部过热，加入Ti或Ti+B使 晶粒细化均可？铸锭正常晶粒组织（宏观 组织）表面细等轴晶区条件：

17、液 体金属的对流动量对流、自 由对流及（对流引起的）温 度起伏，均使模壁上形成晶 粒脱落和游离一增加凝固区 内晶核数目f形成表面细等 轴晶区。激冷无对流，模壁 上形成稳定凝壳，晶粒难于 脱离模壁，无晶核增殖作 用，不形成表面细等轴晶 区。控制方法1浇温高，模温 高，晶核稳定数少，脱离模 壁晶粒少，易重熔，窄。2. 激冷强，窄。3.合金元素含 量咼，晶粒或枝晶根部缩 颈,宽。柱状晶区的形成条件：单 向导热及顺序凝固（单向导 热，较小凝固速率，较大温 度梯度）表面细等轴晶区 内，生长方向与散热方向平 行的晶粒优先长大，不平行 的被抑制一越往铸锭内部 晶粒数目越少，优先生长的 晶粒单向生长并相互接触

18、形 成柱状晶区。控制方法阻 止晶体脱离模壁和固液界面 形核，宽。1.模壁导热性 好，激冷作用强，易形成稳 定的凝壳，则柱状晶发达。2. 合金化程度低，溶质偏析 系数小，成分过冷弱，晶粒 或枝晶根部不易形成缩颈而 被熔断也易获得柱状晶。3. 对流的冲刷作用及温度起 伏，利于等轴晶，所以抑制 对流流于柱状晶。中心等轴晶区的形成主要 原因：溶质偏析产生的成分 过冷原因：表面细晶的游 离，枝晶的熔断及游离，液 面或凝壳上晶核的上浮或沉 积。控制方法1.纯金属铸 锭比合金铸锭易于柱状晶， 连续铸锭比铁模铸锭比砂模 铸锭易于柱状晶（冷却能力 小，模壁形核少，凝壳时间 长，晶粒脱离模壁不会很快 结束，卷入中

19、部晶粒多，粗 大等轴晶）柱状晶对铸锭性能的影响 柱状晶组织对铸锭性能影响 很大，在柱状晶区交接处， 往往存在低熔点共晶组织和 夹杂物，气孔和缩孔，还可 能出现晶间裂纹，是铸锭脆 弱的地方。铸锭承受冷热加 工时，易于沿此处开裂；柱 状晶本身的方向性也降低铸 锭的力学性能和加工性能 七铸锭中常见缺陷分析（偏 析+缺陷）造成铸锭枝晶偏析的原因 在生产条件下，由于铸锭冷 凝较快，固液两相溶质来不 及扩散均匀，枝晶内部先后 结晶部分的成分不同，这就 是枝晶偏析。叙述偏析的种类。答：显微偏析：枝晶偏析、 胞状偏析、晶界偏析。 宏观偏析：正偏析、反偏 析、带状偏析、重力偏析、 V形偏析。枝晶偏析和晶界偏析及

20、其 成因。防止偏析的主要途 径。比较连铸、铁模铸锭和 砂模铸锭这三种工艺的组织 偏析状况。答：在生产条件下，由于铸 锭冷凝较快，固液两相中溶 质来不及扩散均匀，枝晶内 部先后结晶部分的成分不 同，这就是枝晶偏析。K1的合金凝固时，溶质会 不断自固相向液相排出，导 致最后凝固的晶界含有较多 的溶质和杂质，即形成晶界 偏析。防止偏析的主要途径：增大 冷却强度，搅拌，变质处 理，采用短结晶器，降低浇 温，加强二次水冷，使液穴 浅平等O连铸的偏析很低，铁模铸锭 的偏析也较低，而砂模铸锭 的偏析较高。试分析铸锭中热裂与冷裂 形成的原因，如何防止？ 热裂：液膜理论认为，铸锭 收缩受阻，液膜在拉应力作 用下

21、被拉伸，当拉应力或拉 伸量足够大时，液膜破裂， 形成晶间热裂纹。强度理论 认为：合金在线收缩开始温 度至非平衡固相点的有效结 晶温度范围，强度和塑性极 低，故在铸造应力作用下易 于热裂，裂纹形成功理论认 为：裂纹形成功小，裂纹易 形核，铸锭热裂倾向大。 冷裂：铸锭冷却到温度极低 的弹性状态时，因铸锭内外 温差大、铸造应力超过合金 的强度极限而产生。什么是成分过冷？如何判 断是否出现成分过冷？ 在固溶体合金凝固时，在正 的温度梯度下，由于固液界 面前沿液相中的成分有所差 别，导致固液界面前沿的熔 体的温度低于实际液相线温 度，从而产生的过冷称为成 分过冷。在固相无扩散，液相有限扩 散条件下的定向

22、凝固过程 中，保持平界面凝固（即无 成分过冷）的成分过冷判据 为：GL/R-mL（l-k）CO/kDL. 其中GL为凝固界面前沿温 度梯度，R为凝固速率，mL 为液相线斜率，k为溶质平 衡分配系数，co为溶质浓 度，DL为溶质扩散系数。Gl/R（T1-Ts）/Dl,合金凝 固温度范围成分过冷及其导致的凝固 组织特点在固溶体合金凝固时，在正 的温度梯度下，由于固液界 面前沿液相中的成分有所差 别，导致固液界面前沿的熔 体的温度低于实际液相线温 度，从而产生的过冷称为成 分过冷。随着成分过冷由弱到强，单 相合金的固/液界面生长方 式依次成为平面状、胞状、 胞状-树枝状和树枝状四种 形式，得到的晶体

23、相应为平 面柱状晶、胞状晶、胞状枝 晶以及柱状枝晶和自由枝 晶。六凝固晶粒组织及其细化 （三区+变质+异常晶粒）什么铸锭组织被称为具备 正常的晶粒组织？铸锭由外向内依次为表面细 等轴晶区，柱状晶区和中心 等轴晶区。柱状晶的特点及如何获得 在表面细等轴晶区内，生长 方向与散热方向平行的晶粒 优先长大、而与散热方向不 平行的晶粒则被压抑。这种 竞争生长的结果，使越往铸 锭内部晶粒数目越少，优先 生长的晶粒最后单向生长并 相互接触而形成柱状晶区。凡能阻止晶体脱离模壁和在 固液界面前沿形核的因素， 均有利于扩大柱状晶区。如 模壁导热性好，激冷作用 强，易形成稳定的凝壳，则 柱状晶发达。合金化程度 低，

24、溶质偏析系数小，成分 过冷弱，晶粒或枝晶根部不 易形成缩颈而被熔断也易获 得柱状晶。简述铝合金晶粒细化技 术。1. 增大冷却强度：采用水冷 模和降低浇温。2.加强金属 流动：改变浇注方式、使锭 模周期性振动、搅拌。3.变 质处理：向金属液内添加少 量物质，促进金属液生核或 改变晶体生长过程的一种方 法。铝合金变质处理的目的及 其机理目的是为了获得细小的晶粒 尺寸，改善合金的铸造性能 和加工性能，提高合金的强 度和塑性。机理：一是以不溶性质点存 在于金属液中的非均质晶核 作用；二是以溶质的偏析及 吸附作用。为什么提高浇注温度有可 能形成较大的等轴晶、较长 的柱状晶？答：提高浇注温度，游离晶 重熔

25、的可能性增大，故有利 于扩大柱状晶区，但浇注温 度提高延长了形成稳定凝壳 的时间，温度起伏大，故也 有利于等轴晶的形成。所 以，随着浇注温度的提高， 柱状晶区变宽，等轴晶变 粗。三种晶粒细化技术及其原 理和方法1,增大冷却强度，釆用水 冷模（稳定凝壳，定向散 热，细长柱状晶，中心少等 轴晶）和降低浇注温度（高 浇温非均质晶核少找至无增 值）2,加强金属液流动， 随着流动的加强，金属液能 更好的与模壁接触，有效的 发挥模壁的激冷效果，温度 起伏和对流的冲刷作用，增 加游离晶数目，改变浇注方 式（对流、枝晶脱落）、使 铸锭模作周期性振动（加速 晶体游离，加强金属液充填 枝晶间隙，致密性）、搅拌 3

26、,变质处理，向金属液内 添加少量物质，促进金属液 生核或改变晶体生长过程， 变质机理有:1.变质剂的非 均质晶核作用2.变质剂的偏 析和吸附作用。相同条件下，为什么不锈 钢模比砂模更容易获得柱状 晶因为钢模比砂模冷却能力 强，凝固开始时模壁上会迅 速生长大量晶核，且晶粒相 互连接而形成稳定凝壳所需 要的时间较短，晶粒脱离模 壁的过程较快结束，故卷入 到铸锭中部的晶体数目较 少，因而柱状晶较发达。铝合金中常用晶粒变质剂 的种类钛，磷，纳浇注温度是怎样影响铸锭 的组织的？ 浇注温度高，将促进枝晶 粗化； 浇注温度高会使表面等轴 晶区变窄； 随着浇注温度提高，柱状 晶区变宽，等轴晶变粗； 适当提高浇

27、注温度，充分 预热注管，有助于光亮晶的 减少； 适当提高浇注温度，可减 少游离化合物初晶的数目，有利于防止粗大化合物初晶 的形成； 浇注温度高有利于形成羽 毛状晶，反之则抑制羽毛状 晶形成； 适当降低浇注温度，一定 程度上能使晶粒细化； 浇注温度浇注速度过高、 冷却速度过大，会增大铸锭 的热裂倾向； 浇注温度会影响金属流动 性、二次氧化、吸气、缩 松、表面质量等。异常粗大晶粒?表层粗晶 粒?1.原因：金属液与结晶 器壁接触不良，激冷作用不 均匀，在缓冷处不能立即大 量形核，形成?稳定凝壳的 时间延迟，只有少量晶核长 大成粗大晶粒；气隙形成 后，铸锭表层温度升高，位? 于表层的低熔点偏析物可能

28、重熔，然后结晶长大成粗晶 粒。铁模内壁若涂料不匀， 在涂料厚及挥发物多的地 方，也会慢冷凝固成粗晶 粒。？2.危害：使加工制品 表层组织不均匀，深冲时会 出现制耳；铝合金作阳极化 处理时，制品表面电解脱气和预凝固脱气等方法。向金属熔体中吹入惰性气 体，有什么精炼作用？为什 么？如何提高其精炼效果？ 充入情性气体会产生吸附作 用。向金属熔体中导入情性 气体或加入的熔剂能产生中 性气体，在气泡上浮过程 中，与悬浮状态的的夹渣相 遇时，夹渣便可能被吸附在 气泡表面而被带出熔体。惰 性气体在导入熔体前必须进 行脱水处理和净化处理。减少金属熔体中气体含量 主要有哪些方法？分压差脱气，化合脱气，电 解脱气

29、，预凝固脱气除渣精炼的温度是不是越 高越好，为什么？在溶剂一定时，影响溶剂吸 附、溶解和化合造渣作用的 主要因素是温度。因为在整 个造渣过程，尤其是化和和 溶解过程，是由扩散传质速 度所控制的。但过高的精炼温度对脱气不 利，并且可能粗化铸锭晶 粒。控制精炼温度要兼顾除 渣、脱气两个方面。为什么黄铜的夹杂含量要 好于紫铜。黄铜含大量易挥发和氧化的 锌，在熔炼温度下的蒸气压 相当高。含锌量越高，越易 氧化和挥发熔损。在960C 时，锌蒸气会把黄铜内的 氢、水、气体以及杂质带 出。因此黄铜的夹杂含量很 低。紫铜中铜的纯度达到 99.95%,杂质只能通过静置 法和扩散除去，夹杂量比较 高。因此黄铜的夹

30、杂含量要 好于紫铜。铜合金常用木炭和米糠作覆 盖剂。含气量的测定方法有哪些 1,减压凝固法2第一气泡 法3悄性气体携带-热导测 定法4真空固体加热抽气法 5真空熔融抽气法 三成分调控配料过程（四步骤）：首先计算包括熔损在内的 各成分需要量其次计算 由废料带人的各成分量； 再计算所需中间合金和新金 属料量；最后核算熔体成分控制过程及其注 意事项：过程：备料、配料、熔炉准 备、成分调整、熔体质量检 验O怎样计算补料和冲淡 当炉前分析发现个别元素的 含量低于标准化学成分范围 下限时，则应进行补料 当炉前分析发现个别元素的 含量超过标准化学成分范围 上限时，则应进行冲淡 配料和加料的基本原则？ 成分原

31、则质量原则 工艺原 则经济原则物料平衡原则 如何进行熔体质量炉前检 査？主要评价熔体的精炼效 果（减压凝固法 第一气泡 法）和非金属夹杂物的检验（化学分析）。炉料包括哪几种备料包 括哪几步炉料包括新金属料、废料及 中间合金，备料包括选择炉 料，处理废料，配置中间合 金及溶剂。什么是中间合金使用它 的目的及要求它的制备方 法冶炼时为了加入某些熔点较 高且不易溶解或易氧化挥发 的金属元素而将它们与母体 金属制成合金，以便更准确 地控制成分，而冶炼时加入 此合金作为中间合金。 要求：1,熔点应低于或接 近合金熔炼温度2,含有尽 可能高的合金元素且成分均 匀一致3,气体、杂质及非 金属夹杂物含量低、4

32、,具 有足够的脆性，易破碎，便 于配料5,不易被腐蚀，在 大气下保存时不应破裂成粉 末。制备方法：1，溶合法2,热 还原法3,熔盐电解法4, 粉末法分析铸锭对金属熔体质量 的要求熔铸是金属材料生产过程中 的第一道工序，为后续的加 工工序提供质量合格的锭 坯。熔铸质量的基本要求 有：1,化学成分合格2,形 状、尺寸公差及表面质量合 格3,结晶组织细匀且无明 显缺陷分析铸锭对金属熔体质量 的要求？1.金属熔体中金属晶粒的细 化度，防止出现异常粗大晶 粒与羽毛状晶。出现表层粗 晶粒会让铸锭表面产生条 纹，出现悬浮晶会降低板材 表面质量，出现粗大金属间 化合物会降低铸锭的塑性， 出现羽毛状晶会影响加工

33、制 品组织和性能的均匀性。:金属熔体中是否脱除溶解 于金属熔体中的气体。对于 提高金属熔体质量和保证获 得合格铸锭溶解于合金中的 氢是使铸锭产生气孔、疏 松、板带材起泡及分层的主 要原因，英至使材料发生氢 脆。熔剂在熔炼中的作用，铝 合金常用熔剂配方及铜合金 常用熔剂配方。熔剂与金属熔体直接接触， 参与其间的物理化学反应和 传热过程。通过对所使用的 熔剂成分、性能和加入量的 调整，可以提高除渣脱气精 炼效果，减少金属氧化、吸 气、挥发和与炉衬的相互作 用，提高金属质量和收得率 以及延长炉衬寿命。同时还 可借熔剂来加入合金微量元 素和作变质剂，以抑制一些 微量杂质的有害作用，改善 合金的工艺性能

34、。此外，电 渣炉中的熔剂作为电阻发热 体，起着重要的精炼意义。 铝合金覆盖剂 50%NaCl+50%KCl 精炼剂细 化剂 45%NaCl+40%NaF+15%Na3AlF6 熔剂应该满足的特性？ 吸附溶解造渣好，密度和熔 体远不同。与熔体表面张力大，毕竟之 后要分离；具有较高稳定性，不会腐蚀 且环保；低熔点恰粘度，吸湿性小自 然妙。蒸气压可不能高，制造方便 价低好。对熔铸质量的基本要求1. 化学成分合格:合金元 素、微量杂质、杂质总量符 合要求，铸锭的成分应尽可 能均匀。2. 形成、尺寸公差及表面 质量合格。3. 结晶组织细匀且无明显缺 陷。铝合金返回料通常只能降 级使用，讲讲其中的原因。铝

35、合金返回料由于在熔炼过 程中对炉衬的冲刷作用，会 带入新的杂质元素，以及随 着熔炼次数的增加，杂质含 量会逐步地累积，使原本的 杂质含量超标，因此铝合金 返回料通常只能降级使用。 溶剂的制备和保管：制 备：熔剂的制备方法一般有 混合法和熔化法两种。混 合法是先将各种制备熔剂用 原料在高温下焙烧，除去结 晶水。破碎过筛，再按比例 混合均匀即可使用。熔化 法是按一定加料顺序将各种 原料加入炉内并加热至熔 化，经充分搅拌除去水分 后，出炉浇入经加热干燥 的铁模中，然后装入密封箱 内，使用前再破碎。保 管：熔化法制备的熔剂质量 高，能充分去除水分，且成 分均匀。混合法生产的熔剂 常因烘焙不够而降低精炼

36、 效果。增大合金吸气和氧化 损失，熔剂应妥善保管，严 防受潮吸水。当熔剂中的 水分超过规定标准时，应重 新焙烧脱水后才能使用。四凝固过程的液体金属流动 和传热（对流+凝固）液体金属的流动包括几种1液体金属的对流（动量传 输，包括以下三种）2枝晶 间液体金属的流动液态金属中的三种对流方 式及其影响动量对流：浇注 时流体冲击产生。会连续不 断地影响凝固过程，过热金 属液冲入液穴下部，易卷入 大量气体，增加金属二次氧 化和吸气，不利夹渣的上 浮，使杂质含量增加，其会 造成较强温度起伏且冲刷作 用可促使枝晶熔断脱落，枝 晶游离利于金属液内部晶核 的增殖，因而利于晶粒的细 化和等轴晶的形成。自然对流：金

37、属液内温度和 浓度的不均引起。水平温差 引起的自然对流会造成温度 起伏，导致枝晶的脱落与游 离，促进成分均匀化合传 热。强制对流：电磁场或机械搅 拌及振动引起。会加强或减 弱金属液内已有的对流，因 此会增强温度起伏或抑制温 度起伏，强度和方向稳定的 强制对流，会抑制对流和温 度起伏，进而抑制晶核增 殖，铸锭无中心等轴晶而柱 状晶发达，常利用其來得等 轴晶和细化晶粒。对流对结晶过程的影响 铸锭自下而上凝固时，对流 不发生。铸锭自上而下或水 平定向凝固时，对流强烈， 温度起伏大，枝晶易于脱落 和游离，促进成分均匀化与 传热；此外，强制对流可能 增强或抑制温度起伏。强度 和方向都稳定的对流可以抑 制

38、金属液内部的对流与温度 起伏，进而抑制晶核的增殖 作用。对流对金属凝固组织的影 响。金属的对流能引起金属液冲 刷模壁和固液界面，造成温 度起伏，导致枝晶脱落和游 离，促进成分均匀化和传 热。对流造成的温度起伏，可以 促使枝晶熔断。在对流的作 用下.熔断的枝晶将脱离模 壁或凝壳，并被卷进铸锭中 部的液体内，如它们来不及 完全重熔，则残留部分可作 为晶核长大成等轴晶。 对流的冲刷作用也可促使枝 晶脱落。因为铸锭在凝固过 程中，由于溶质的偏析，枝 晶根部产生缩颈，此处在对 流的冲刷作用下易于断开， 从而出现枝晶的游离过程。 晶体的游离有利于金属液内 部晶核的增殖，因而有利于 等轴晶的形成。如果能抑制

39、金属液内的对 流，则可促进柱状晶的形 成。施加稳定磁场，可消弱 或抑制金属液内部的对流， 阻止晶体的游离，有利于得 到柱状晶。影响凝固传热的因素 金属性质：a金属的导热系 数a代表其导热能力的大 小，a大，铸锭内部温度 易于均匀，温度分布曲线比 较平坦，温度梯度小。b金 属的结晶潜热大，向凝壳传 输的热量多，模壁温度高， 使冷却速度和断面温度梯度 降低。c金属的凝固温度 高，铸锭表里温度差大，温 度梯度大。锭模涂料性质：耐火涂料， 导热性差，增大模壁/铸锭 界面热阻，降低凝固速度， 延长凝固时间，挥发性涂料 可减小界面热阻，传热性能 改善浇注工艺：浇注温度对金 属流动性、二次氧化、吸气 及缩松

40、等缺陷的形成和金属 表面质量有影响。浇注速 度水冷模铸锭时，提高浇注 温度，带入模的热量多，断 面温度梯度大，同时凝固速 度增大，无水冷模铸锭时， 提高浇注温度，温度梯度和 凝固速度降低。冷却速度 大，铸锭断面温度梯度大， 凝固速度大。三种凝固方式的特征 顺序凝固:铸锭在凝固中， 随温度的降低，平滑的固/ 液界面逐步向铸锭中心推 进，热裂倾向小且易于得到 柱状晶和集中缩孔。同时凝固：在凝固区靠近固 相区前沿的液体中，先形成 一批小晶体，同时在其周围 液体中由于出现溶质偏析， 使液体凝固点降低，晶体生 长受抑制，在溶质偏析区的 过冷液会立即形成另一批小 晶体，很快被溶质偏析的液 体包围，长大受阻

41、，再形成 第三批小晶体，如此继续， 小晶体很快布满整个凝固 区，整个过程儿乎是同时进 行。温度梯度小、结晶潜热 散失慢和溶质偏析使长大易 得等轴晶和分散性缩孔，流 动性差使之热裂倾向大。 中间凝固：介于二者之间， 既有柱状晶乂有等轴晶，流 动性优于结晶温度范围宽的 合金，但差于结晶温度范围 窄的合金，有热裂和缩孔倾 向。凝固方式有几种分别说 明其适用条件顺序凝固，适用于纯金属和 共晶合金。同时凝固，适用 于结晶温度范围宽或铸锭断 面的温度梯度小的合金。中 间凝固，适用于结晶温度范 围较窄或铸锭断面的温度梯 度较大的合金。合金凝固有别于纯金属的 特征是什么纯金属和共晶合金凝固只有 固相区和液相区

42、，除此之外 的合金均存在固相区，凝固 区和液相区。影响液注穿透深度的因素 有哪些与浇注速度，浇注温度，流 注下落高度，结晶器尺寸及 注管直径等有关五凝固的传质过程（成分过 冷）简述成分过冷对晶体生长 方式的影响与晶体形貌的关 系？当稍有成分过冷时为胞状生 长，随着成分过冷的增大， 晶体由胞状晶变为柱状晶， 柱状树枝晶和自由树枝晶， 无成分过冷时，以平面方式 或树枝晶方式生长。本281页锡基轴承合金熔炼 工艺三和282页铅基轴承合 金熔炼工艺二。火焰反射炉熔炼：高温火焰 经炉顶辐射及火焰直接辐 射。电阻反射炉熔炼：炉顶 型砖内的电阻产生热量，辐 射传热。电渣熔炼：电流通 过导电熔渣时使带电粒子相

43、 互碰撞，将电能转化为热 能，以熔渣电阻产生的热量 将炉料熔化。塔竭式无铁芯感应炉熔炼：电磁感应和电流热效应。电 磁感应使金属炉料内产生感 应电流，感应电流在炉料中 产生热量，使炉料升温加热 直至融化。熔沟式铁芯感应炉熔炼：与 堆塌式基本相同。不同的是 用工频点，热电效率高。电子束熔炼炉熔炼：为难熔 金属熔铸提供高真空度和高 效热源。将高速电子束的动 能转变为热能并用它来加热 熔化炉料Q等离子炉熔炼：直流电加热 非自耗电极或中空阴极以产 生电子束，将通过阴极附近 的惰性气体离解，再以高度 稳定的等离子弧从枪口喷到 阳极炉料上使之熔化。为什么铸造铜合金熔炼时 一般都需要脱氧？常用哪几 种脱氧方法

44、？答:铜合金熔化后，在高温 下容易被炉气所氧化生成 Cu20o因此，熔炼纯铜、锡 青铜、铝青铜等必须彻夜脱 氧，清除Cu20后再加入合 金元素。脱氧方法：1）沉 淀脫氧（加P-Cu脱氧，应 用广泛）；2）扩散脱氧（加脱氧溶剂）；3）沸腾 脱氧（又称青木脱氧）。锡青铜熔炼的原则是什 么？和铝青铜、黄铜有什么 区别?基本原则：1）准确配料， 严格控制化学成分；2）净 化合金液，防止铜液氧化、 吸气；3）高温熔炼，快速 熔化，低温浇铸。锡青铜需 要脱氧除气而铝青铜中含 铝、硅，黄铜中含锌；它们 本身是强脱氧剂，因此都不 必脱氧。如何对铜合金熔炼质量进 行控制？气体含量的检查、弯角及断 口检查、成分分

45、析、温度检 测与控制。用燃烧炉熔炼铜合金一般 将炉气控制为何气氛（还原 性、氧化性或其他）？为什 么？答:氧化性或弱氧化性气 氛。铝合金铸件主要热处理 工艺的特点及其热处理常见缺陷和防止方法。热处理工艺：退火、固溶处 理、时效处理和循环处理四 类。主要是固溶处理与人工 时效。固溶处理：将铸件加 热到接近固相线温度（530C左右），并保持足 够长的时间后快速冷却，以 获得成分均一的过饱和a（Al）固溶体，致使合金力 学性能（特别是塑性）提 高，耐蚀性能改善。人工时效：经固溶处理得到 的过饱和固溶体，加热到某 一较低的温度并保持一定时 间。热处理常见缺陷：1） 力学性能不合格；2）过 烧；3）变形

46、和裂纹；4）表 面腐蚀。防止措施：制订合 理的热处理工艺并严格执 行o铸造镁合金主要有哪几类 合金各有何特点 答:1） Mg-Al-Zn合金:为工 业常用合金，特点为强度 高，塑性好，铸造性能好； 2） Mg-Zn-Zr合金；特点为 强度高，致密性好，壁厚效 应小，工艺性较差；3） Mg- RE-Zr合金：为耐热Mg合 金，添加RE可提高a固溶 体和?RE?化合物的稳定性， 提高耐热性，可在?250- 300C下长期工作。为防止镁合金熔炼燃烧和 氧化主要采取哪些措施1）用熔剂熔炼；2）无熔剂 熔炼；3）硫磺保护剂或SF6 与N2或干燥空气混合气体 保护熔炼。镁合金铸件生产时如何确 保生产安全1

47、）加料前炉料必须预热，至 少达到150C以上，以防止 带入水分，发生事故；2）熔 炼工具使用前必须充分预热 干燥，使用后应放置在密闭 空气中，或放入专用熔剂炉 中，以防残留金属燃烧；3） 应定期检查热电偶，以有效 控制熔体温度，以防过热， 产生燃烧危险；4）熔炼作业 时，操作人员须穿戴作业 衣、安全帽、安全鞋、安全 眼镜等。常用铸造锌合金有哪几类 其应用范围如何铸造锌合金的分类：第一类 为Zn-4%A1合金，主要用于 热室压铸机中铸造；第二类 是含A1量为8%、12%和27% 的合金，它也能重力铸造（金属型、砂型）?o何谓锌合金“老化”现 象？产生的原因？如何防 止？答：锌合金的老化现象：因

48、合金中杂质元素?Pb、Cd、 Sn?超过标准，集中十晶 界，促使晶间化学腐蚀，致 使铸件变脆，变形、膨胀， 甚至发生开裂。产生原因：通常认为主要是 晶间腐蚀引起的：当合金成 分中杂质元素铅、镉、锡超 过标准时，铅、镉、锡在锌 合金中溶解度很小，因而集 中于晶粒边界成为阴极，富 铝的固溶体成为阳极，在水 蒸气（电解质）存在的条件 下，促使晶间电化学腐蚀。 压铸件常因晶间腐蚀而老 化。防止措施：1）避免使用熔 炼铜（Cu）合金的圮塌，减 少Pb、Sn、Cd夹杂物；2 ） 避免在高温或低温（0C以 下）的工作环境下使用；3）添加微量的Mg,固溶于 a、B相，提高强度，降低 共析转变温度，抑制a分 解，可防止“老化”。简述铸造轴承合金的分类 和特点及其应用。主要是锡基、铅基、铜基和 铝基四大类。锡基轴承合金：主要为Sn- Sb合金，再添加适量Cu （克 服密度偏析），组织为软基 体上均匀分布着硬质点。它 具有较高的减摩性能和很好 的表面性能（顺应性、嵌入 性）和耐腐蚀，但力学性能 较低，适用于汽车、拖拉机 等高速轴承。铅基轴承合 金：Pb-Sb-Sn合金,添加价 格较低的Sb替代部分Sn, 其组织与锡基轴承合金类 似，也具有较好的塑性、较 低的强度。适应于高速、低 载荷或静载下工作的中载荷 机械设备。铜基轴承合金： ZC