合金熔炼分组
合金熔炼
铸铁的结晶重点：双重相图、稳定系统、介稳定系统、按照不同系统结晶的结果（白口、灰口）、在含碳量相同的条件下，决定铸件的凝固形式的因素是过冷度即冷却速度双重相图：两个共晶温度虚线1153℃实线1147℃两个共析温度虚线736℃实线727℃两条ES线主要关注共晶转变两个系统介稳定→A+Fe3C A+石墨←稳定石墨是稳定的，Fe3C是不稳定的高锰钢高锰钢中的锰的公称含量为13%，含碳量为0.9~1.3%。
牌号为：ZGMn13高锰钢的使用条件：抵抗在较大的冲击或挤压条件下的磨料磨损，只有在较大的冲击或挤压条件下才有外硬内韧的性能，体现出加工硬化。
高锰钢的铸态组织主要有奥氏体、碳化物及少量的相变产物珠光体组成。
高锰钢的热处理（水韧处理）目的：消除碳化物，保证得到单一奥氏体过程：①将钢加热到奥氏体区温度（1050~1100），②保温：保证碳化物固溶入奥氏体，且奥氏体成分均匀。
在实际运用过程中有的没有进行保温直接水淬。
③水淬：入水温度不得低于1000℃（出炉到入水不得大于30S），淬火前水温不高于50℃，不低于30℃处理后得到单一的奥氏体，塑性韧性好、强度高。
σb=600~800MPa σs=380~480MPaδ=22~30% A k=14~20J化学成分对高锰钢性能的影响：C：决定力学性能和耐磨性能的主要因素，含量一般在0.9~1.5%Mn：与C配合以保证得到单一的奥氏体尽量扩大奥氏体区，降低Ms点，含量一般在11~14%。
除了碳和锰单独作用，还要考虑Mn/C。
Mn/C值一般为8~10，铸件越厚，则中心部分越容易析出碳化物，因而要取高的Mn/C值。
Mn/C高韧性高，耐磨性低Mn/C低韧性低，耐磨性高增大碳含量，耐磨性高，导热性降低，收缩增大，晶粒粗大。
Si 主要是脱氧需要含量0.3~0.8% 硅降低碳在奥氏体中的溶解度，促使碳化物析出，使钢的耐磨性和冲击韧性降低，一般是硅含量控制在下线。
P P的含量是由锰铁带入的，所以P的含量是尽量的降低，降低刚的韧性，一般小于0.09% S S含量一般小于0.05%，有害作用小，几乎忽略不计。
有色合金熔炼作业指导书
1 目的规范控制有色合金的熔炼作业过程，保证铸坯生产质量。
2 范围适用于本公司各类有色金属（包括纯铜及铜合金、铝合金、锌合金等）的熔炼生产。
3 定义熔炼：通过加热使金属由固态转变到液态并使其温度、成分等符合要求的工艺过程。
4 内容4.1铜及铜合金熔炼工艺4.1.1紫铜（T1、T2）熔炼4.1.1.1熔炼准备4.1.1.1.1材料准备，严格按照领料单和理论重量执行，阴极铜板与铜屑、磷铜的投入量由仓库称量、发料、配送到位。
4.1.1.1.2操作炉体升降装置，按上升按钮，升举炉体至上止点，拖出熔炼炉底座，将坩埚竖直安放在底座上，坩埚底部铺木炭灰垫实，再将熔炼炉底座推到炉体下方，注意检查坩埚外框是否处于炉体内壁之内；按下降按钮，将炉体降至下止点，注意炉体与坩埚不能发生碰撞和挤压。
4.1.1.2下料4.1.1.2.1木炭加入，选用粒径规格为10mm～20mm的木炭，投入量以覆盖坩埚底部30mm～40mm厚为佳.4.1.1.2.2下铜料，铜材的加入顺序为：先加入铜屑填在坩埚底部、然后加入铜屑团，最后加入阴极铜板（注意不可堆积过高、过重，以免坩埚受压损坏）。
4.1.1.3中频电炉熔炼4.1.1.3.1开启循环水泵电源开关，确定循环水冷却系统运转正常，出现异常，立即报修。
4.1.1.3.2启动中频感应炉，调整功率250KW-350KW(旋转功率调节旋钮，查看功率指示表指针读数)，开始加热熔炼，逐步投入此炉全部铜料。
4.1.1.3.3熔炼过程中，如有局部铜液显露，与空气接触，应加入木炭覆盖。
4.1.1.3.4铜料全部熔化后，用木棍（严禁直接使用铁器）清理坩埚内壁的铜渣和木炭，使木炭均匀覆盖，继续加热熔炼5-10分钟。
4.1.1.4浇注试验4.1.1.4.1用木棍拨开木炭，用传感测温仪测量铜液温度，将测试杆测头部位含浸在铜液中，当铜液温度到达1250℃即可加入磷铜脱氧（有足够经验者可通过观察铜液色泽判断铜液温度），磷铜投入需轻放以免铜液溅出，用木棍适当搅拌。
关于合金熔炼的一点建议
关于合金熔炼的一点建议
常规情况下熔炼高温合金宜使用碱性中频炉，像冶炼ZG40Cr25Ni20这样的合金钢，加料顺序应该是先加镍铁，后加铬铁与废钢，即难熔的合金先加，易熔易氧化的合金后加。
在生产实践中，经常出现镍元素减少，有时甚至减少的很厉害。
在正常的熔炼时，镍不氧化不会产生较大的烧损，理论上镍合金收得率接近100%，这就与实际形成差距。
经过分析认为，熔炼这一牌号的耐热钢，用含量为60%的低碳铬铁，按5～10%的烧损量计算，加入铬铁的比例高达45%（质量百分比），这样在镍合金基本熔化时形成很多的渣子和Cr2O3，使钢液粘度增加，加之中频炉的“驼峰”效应，未完全溶解的镍合金会随着电磁搅拌进入炉渣中，炉渣温度又明显低于钢液温度，这样打渣时不可避免会带出一部分镍，从而造成镍元素出现含量与计
算值偏差。
基于以上分析，在冶炼时改变加料顺序，先在炉底加入部分造渣材料，再加入少量小块废钢，将大块铬铁合金贴近炉壁，中间加小块铬铁即通电熔炼，熔清铬铁后打两次渣再加经烘烤的镍板和其他料，全部熔清后预脱氧，调整其它元素成分，终脱氧出钢。
采用这一工艺，稍微增大了铬铁的烧损量，但减少了镍的损失，这在镍板价格居高的情况下经济上是合理的。
第七章 合金的熔炼
5．还原期
氧化期结束后扒去氧化渣，造稀薄渣覆盖钢液表面， 减少降温和吸气。 渣料组成比为，石灰：萤石：砖块＝4：1.5：0.2，渣 料加入量相当于钢液重量的2％~3％。 还原初期加锰铁预脱氧、锰铁加入量按规格成分下限 含锰量计算。 预脱氧后开始造还原渣，它有很好的脱氧脱硫能力。 还原渣有两种，即白渣和电石渣。白渣适于冶炼含碳 量低于0.35％的钢种，电石渣适于冶炼含碳量高于 0.25％的钢种。
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铝合金的熔炼
根据所熔炼的合金种类和熔化炉的种类决定铝 合金的具体工艺流程，一般的流程：
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熔炼前的各项准备
(一)配料计算及调整合金成分的办法
(二)金属炉料的准备
(三)非金属材料的准备
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1. 配料的原则
1)在保证产品质量的前提条件下，根据产品的用途和加工要 求，应充分利用重熔的废料，尽量少用新料，把成分合 格的废料都利用掉；对于质量、性能要求高的产品， 则 应少用废料，多用高品位的新料。 2)多次使用废料的比例，应考虑尽量使用低品位的纯金属， 废料多次循环使用后，炉料质量降低(杂质增加、含气量 增加)和可能出现遗传效应的情况，一般＜50％。 3)如加入的合金元素熔点比基体金属高很多，或在基体金 属易产生偏析、或其本身极易烧损，或要求其含量精确 控制的，多采用中间合金而不采用纯金属。
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7)氟硅酸钠、氟硼酸钠：应平铺在盘内(厚度在10～15mm左 右)，在350～400℃的烘箱内烘烤3h，然后按规定比例与六 氯乙烷混合压块，或与其他材料配合使用。在使用前仍要在 120℃温度下烘烤1h。 8)氯化铝：使用的应在120～150℃温度下烘烤3～4h，再放入 干燥器或110～120℃的烘烤箱中备用。 9)无毒精炼剂：为了避免氯气、六氯乙烷等产生刺激性气体的 危害而选用硝酸钠(或硝酸钾)、石墨粉、冰晶石、食盐及耐 火砖屑等成分，技不同比例配制成精炼剂。例如，34％ NaNO3 46％石墨粉＋2％冰晶石(Na3AlF6)＋10％NaCl＋30 ％耐火砖屑。先将上述原料在120温度下烘烤1～1.5h，然后 用100＃～150＃筛过筛，筛后将混合物在模具内压成Φ 45x 30的圆饼，放入干燥器中或100℃左右的烘箱中备用。
合金及其熔炼课本要点总结
合金及其熔炼课本要点总结合金及其熔炼课本要点总结名词解释碳当量：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增减，谓之碳当量。
共晶度：铸铁偏离共晶点的程度还可用铸铁的实际含碳量和共晶点的实际含碳量的比值来表示，这个比值称为共晶度。
缩减作用：石墨本身没有强度，在铸铁中占有一定量的体积，使金属基体承受负荷的有效面积减少，因而使铸铁的力学性能降低。
缺口作用：由于石墨在铸铁中的存在，在承受负荷时造成应力集中现象，使力学性能降低。
一次结晶：铸铁从液态转变成固态的过程称为一次结晶。
包括共析和共晶凝固两阶段。
二次结晶：铸铁的固态相变称为二次结晶。
包括：奥氏体中碳的脱溶、铸铁的共析转变和过冷奥氏体的中温及低温转变。
二重性：从热力学观点上看，Fe-Fe3相图只是介稳定的，Fe-C相图才是稳定的。
但从动力学观点看，在一定条件下按Fe-Fe3C相图转变也是可能的。
由此显出二重性。
过冷度：金属液的实际开始凝固温度与理论凝固温度的差值。
球化率：在铸铁微观组织的有代表性的视场中，在单位面积上，球状石墨数目与全部石墨数目的比值（以百分数表示）蠕化率（VG）：在具有代表性的显微视场内，蠕虫状石墨数与全部石墨数的百分比。
但其本身不能精确地反映石墨形状。
球化处理：在铁液中加入球化元素，使石墨在结晶生长时长成球状的处理过程。
球化衰退：球化处理后的铁液在停留一段时间后，球化处理效果会下降甚至是消失的现象。
抗磨铸铁：用于抵抗磨料磨损的铸铁。
磨料磨损：由硬颗粒或突出物作用使材料迁移导致的磨损。
相对耐磨性：标准试样的磨损量/试验试样的磨损量。
值越高说明试验试样磨损量越小，即耐磨性越好。
耐热铸铁：指在高温条件下具有一定的抗氧化和抗生长性能，并能承受一定载荷的铸铁。
焦铁比：加入冲天炉内的焦炭量与金属炉料量的比值。
炉料的遗传性：更换炉料后，虽然铁液的化学成分不变，但铸铁的组织都会发生变化，炉料与铸件组织之间的关系。
孕育处理：铁液浇注以前，在一定条件下（如一定的过热温度、一定的化学成分、合适的加入方法等），向铁液中加入一定量的物质（孕育剂）以改变铁液的凝固过程，改善铸态组织，从而达到提高性能的目的的处理方法。
区域熔炼的原理及应用
区域熔炼的原理及应用1. 概述区域熔炼（Zone Melting）是一种重要的材料制备方法，通过局部加热和液相迁移来改变材料的组成和纯度。
该方法可以去除杂质，提高材料的纯度和均匀性，广泛应用于半导体、光学材料、合金等领域。
本文将介绍区域熔炼的原理及其应用。
2. 区域熔炼的原理区域熔炼原理基于物质的分配系数，利用熔点差异来实现物质的分离与纯化。
当两种具有不同熔点的材料组成固溶体时，通过加热和控制温度梯度，使得一个区域处于液相，而其他区域保持固相。
在温度梯度的作用下，液体区域发生移动，带走杂质，并在材料中留下高纯度区域。
3. 区域熔炼的步骤区域熔炼通常包括以下步骤：3.1 制备材料首先，需要将原始材料制备成合适的形状和尺寸。
例如，在半导体领域中，通常使用柱状单晶作为原始材料。
3.2 设定温度梯度通过设定合适的加热温度和控制温度梯度，可以实现材料中液相的形成和移动。
温度梯度的控制对区域熔炼的成功非常重要。
3.3 加热材料在设定好的温度梯度下，需要对材料进行加热。
加热的目的是使材料中的某一区域达到熔点，形成液相区域。
3.4 液相的移动一旦出现液相，液体区域会受到温度梯度的作用逐渐移动。
在移动的过程中，液体会带走杂质并留下高纯度区域。
3.5 冷却与凝固移动的液体区域最终会到达材料的一端，然后在冷却的过程中逐渐凝固。
凝固后的区域将呈现高纯度特性。
4. 区域熔炼的应用区域熔炼具有广泛的应用前景，以下是一些常见的应用领域：4.1 半导体材料区域熔炼可以用于制备高纯度的半导体材料，提高材料的电性能和稳定性。
例如，在硅晶体的生长过程中，通过区域熔炼可以去除杂质，提高硅晶体的纯度。
4.2 光学材料在光学材料的制备过程中，区域熔炼可以用来去除色心、杂质等有害物质，提高材料的透明度和光学性能。
4.3 金属合金通过区域熔炼可以调控金属合金的组成和均匀度。
对于高品质合金的制备，采用区域熔炼可以提高合金材料的性能和稳定性。
4.4 半导体器件制备在半导体器件制备过程中，区域熔炼可用于生成具有特定杂质浓度的区域。
合金熔炼
1.纯铁——含碳量<0.0218%，显微组织为铁素体。
2.钢——含碳量0.0218%～2.11%，特点是高温组织为单相奥氏体，具有良好的塑性，因而适于锻造。
根据室温组织的不同，钢又可以分为：亚共析钢：含碳量0.0218%~0.77%，具有铁素体α+珠光体P的组织，且含碳量越高（接近0.77%）,珠光体的相对量越多，铁素体量越少。
共析钢：含碳0.77%，组织是全部珠光体P。
过共析钢：含碳量0.77%～2.11%，组织是珠光体P+渗碳体Fe3C。
白口铁——含碳量2.11%～6.69%，特点是液态结晶时都有共晶转变，因而具有良好的铸造性能。
但是即使在高温也是脆性材料，不能锻造。
根据室温组织不同，白口铁又分为：亚共晶白口铁：含碳2.11%～4.30%，组织是珠光体P+渗碳体Fe3C+莱氏体Ld'。
共晶白口铁：含碳4.30%，组织是莱氏体Ld'。
过共晶白口铁：含碳4.3%~6.69%，组织渗碳体Fe3C+莱氏体Ld'。
ES线是碳在奥氏体中的溶解度曲线。
奥氏体的最大溶碳量是在1148℃时，可以溶解2.11%的碳。
而在727℃时，溶碳量仅为0.77%，因此含碳量大于0.77%的合金，从1148℃冷到727℃的过程中，将自奥氏体中析出渗碳体，这种渗碳体称为二次渗碳体(Fe3CII)。
GS线冷却过程中，奥氏体向铁素体转变的开始线；或者说是加热过程中，铁素体向奥氏体转变的终了线（具有同素异晶转变的纯金属，其固溶体也具有同素异晶转变，但其转变温度有变化）。
第二章：灰铸铁灰铸铁：有片状石墨的铸铁。
（碳当量CE=C%+1/3Si)（有抗拉要求，无塑韧性要求）冲天炉：成本低，速度快，杂质多熔炼：感应电炉：速度快，热效率高碳当量：各元素对共晶点实际C量的影响，这些元素这算成碳量的增加或减少。
共晶度：铸铁中实际C的质量分数与C当量共晶值之比。
可衡量铸铁偏离共晶的程度。
共晶团：铸铁共晶转变过程中，由铁液中结晶出来的石墨-奥氏体（共生生长）所构成的集合体。
合金材料及熔炼3
3.2.5
铸造黄铜
三、特殊黄铜 在铜锌合金基础上加入Mn、A1、Si、Fe、Sn、Ni等合金 元素构成三元、四元或多元黄铜，即特殊黄铜。 合金元素同锌类似的固溶强化作用——锌当量X：
表 合金元素的锌当量系数值
A C X 100% A B C
A——含锌量（%）；B——含铜量（%）; C——其它元素的含量（%）； η——锌当量系数 。正号：增Zn作用；负号：减Zn作用
电子化合物是由第一族或过渡族元 素与第二至第四元素构成的化合物，他 们不遵守化合价规律，但满足一定的电 子浓度，虽然电子化合物可用化学式表 示，但实际成分可在一定的范围变动， 可溶解一定量的固溶体。
一、组织与性能
室温为树枝状单相α固溶 体组织与层片状(α+γ2)共析体 的多相组织 。
13
3.2.3
铸造锡青铜
一、Cu-Sn二元合金
Sn<15%, 平衡状态下的室 温组织由α固溶体和（α+ε）
共析体所组成 。实际是：
α固溶体+（α+δ）共晶体。
锡青铜的结晶温度范围很 大(200℃左右）——偏析、 热裂、缩松的根源。
7
3.2.2
铸造锡青铜
δ是一种脆性相！
α+δ
δ
ZCuSn10Zn2铸态显微组织 偏析严重，白色基体是树枝晶α固 溶体，枝晶间灰黑色为富锡的α固溶
3.2.2
铸造锡青铜
1．磷及锡磷青铜 磷的作用——脱氧，改善铸造性能，又提高合金的耐磨性。
磷与氧反应生成P2O5，易溢出。 磷降低表面张力，并形成高流 动性的磷化物共晶体。 含磷量大于0.2％时，组织中即
出现α+δ+Cu3P共晶体。
合金熔炼时加料顺序
合金熔炼时加料顺序合金熔炼是将两种或更多种金属熔炼在一起，形成具有新的性能和特点的材料。
在合金熔炼过程中，加料的顺序非常重要，不同的顺序会影响最终合金的性能和质量。
下面将介绍合金熔炼时的加料顺序。
一、加入主要金属在合金熔炼过程中，首先需要加入主要金属，也就是合金的主要成分。
主要金属通常是指含量最高的金属元素，它决定了合金的基本性质和用途。
在加入主要金属时，需要根据合金配方准确称量，并保证加入均匀。
二、加入合金元素主要金属加入后，接下来需要加入合金元素。
合金元素是为了改变合金的性能和特点而加入的金属元素。
合金元素的选择和加入量应根据合金配方和所需性能来确定。
在加入合金元素时，需要注意控制加入的量，避免超出合金配方或者引起不稳定的化学反应。
三、加入添加剂在合金熔炼过程中，还需要加入一些添加剂来改善合金的性能和质量。
添加剂可以是金属元素，也可以是非金属元素。
常见的添加剂有脱氧剂、脱硫剂、脱氮剂等，它们的作用是去除或减少合金中的杂质，提高合金的纯度和均匀性。
添加剂的加入量和时间需要根据具体情况进行控制，以确保合金的质量。
四、加入稀有金属在某些特殊情况下，还需要加入稀有金属来改善合金的性能。
稀有金属具有特殊的物理和化学性质，可以在合金中起到催化、增强或者稳定的作用。
稀有金属的加入量通常较小，需要精确控制，以免影响合金的性能。
五、加入助熔剂在合金熔炼过程中，为了降低熔点、提高熔化性能，还需要加入一些助熔剂。
助熔剂通常是一些易熔点的金属或化合物，它们可以与合金元素形成低熔点的共熔体，促进合金的熔化和混合。
助熔剂的加入量和选择应根据合金的特点和熔炼条件来确定。
六、加入熔剂在合金熔炼过程中，还需要加入适量的熔剂来提高熔化性能和流动性。
熔剂通常是一些具有低熔点的化合物，可以在合金和炉膛之间形成液体层，减小合金与炉膛的接触，并保护合金不受氧化和蒸发。
熔剂的选择和加入量需要根据合金的成分和熔炼条件来确定。
合金熔炼时的加料顺序非常重要。
合金及熔炼总结
魏氏体组织：凝固过程中，在晶粒中出现贯穿晶体的铁素体相，降低力学性能。
共晶转变：一个液相同时结晶出两种成分的固相的三相平衡转变。
L=α+Fe3c匀晶转变：由液相结晶出单相固液体的二相平衡转变L=α包晶转变：已结晶出来的一定成分的固相与剩余液相生成另一种固相的恒温转变L+α=β熔晶转变：一个固相生成液相和另一种固相的三相平衡转变α—L+β偏晶转变：一个液相转变为一个固相和一个成分不同的液相的三相平衡L—α+L’合晶转变：两种不同成分的液相共同作用转变为一个固相的三相平衡L1+L2=β共析转变：一个固相分解为两个成分和结构不同的固相的三相平衡转变r=α+Fe3c包析转变：两个不同成分固相共同作用生成一个新固相的三相转变r+fe2b=α（910℃）相：合金中具有同一聚集状态，晶体结构，成分基本相同。
并有明确的界面与其他部分分开的均匀组织部分。
组织：用肉眼或显微镜所观察到的不同组成相的形状分布及各相之间的组合状态。
固溶体：以合金中某一组元为溶剂，在晶格中溶入其他组元原子，形成的一种合金相，并保持溶剂的晶格结构。
合金：由两种或两种以上的元素经过烧结熔炼或其他制备方法成为具有金属特性的材料。
金属间化合物：金属与金属或准金属形成的化合物微晶合金：凝固晶粒尺寸达微米纳米级准晶：介于晶体和非晶体之间的固体单晶体：由一个晶核长大的晶体非晶态合金：在急冷条件下，虽然形核与长大的结晶过程受到抑制，但发生连续的整体凝固，得到了保留液态短程有序结构或金属玻璃。
离异共晶：共晶两相没有共同生长的界面，他们以各自不同的速度独立生长，两相析出在时间和空间上彼此分离的，形成组织没有共晶的特征。
特点：晕圈和晶间偏析流动性：铁液填充铸型的能力。
铸造应力：铸件在凝固以后的冷却过程中，体积变化不能自由进行，于是在产生变形的同时还产生应力。
热冷倾向：冷：完全凝固后冷却至塑性，弹性转变温度以上，铸件中的内应力超过钢的强度。
热：固相线温度附近形成热裂：在凝固后期受到来自铸型型芯或其他方面的机械阻碍所造成的，提高石墨化能力线收缩下降，防止热裂。
合金熔炼知识点总结
合金熔炼知识点总结一、合金熔炼的基本原理1. 合金的定义合金是由两种或两种以上的金属或非金属混合而成的固态溶液体系。
合金相较原始金属，具有更好的性能和应用价值。
一般来说，合金的熔点要高于其中任何一种原料的熔点。
2. 合金熔炼的原理合金熔炼是指在一定温度下，将金属原料加热至熔点，使其熔化并混合在一起。
通过精确控制合金组分、温度和时间等参数，可以获得具有特定性能和结构的合金材料。
二、合金熔炼的原料选择1. 合金熔炼的基本原料合金熔炼的原料包括金属原料和非金属原料两大类。
金属原料一般分为主合金元素和合金添加元素，如铝、铜、镍、锌等。
非金属原料包括矿石、金属氧化物、还原剂等。
2. 原料选择的原则（1）选择纯度高的原料，以保证制备出的合金材料具有良好的性能。
（2）考虑合金成分的配比，根据合金材料的要求和应用情况，选择合适的主合金元素和添加元素。
（3）考虑原料的价格和供应情况，选择成本适中且易于获得的原料。
三、合金熔炼的熔炼设备1. 熔炼炉的类型熔炼设备主要包括电弧炉、感应炉、电阻炉、燃烧炉等多种类型。
不同类型的熔炼炉适用于不同的合金熔炼工艺和要求。
2. 熔炼设备的选择（1）根据合金熔炼的规模和生产要求选择合适的熔炼设备，如小型试验炉、中型工业炉或大型生产线设备。
（2）考虑能源消耗、设备维护、操作便利性等因素，选择适合的熔炼设备。
四、合金熔炼的工艺控制1. 温度控制合金熔炼过程中，温度是一个非常重要的参数，直接影响合金熔炼的成分均匀性、物理性能和化学性能。
因此，必须严格控制合金熔炼过程中的温度波动和温度均匀性。
2. 时间控制熔炼时间的长短也会影响合金熔炼的成分均匀性和结晶状态。
一般情况下，较长的熔炼时间有利于混合均匀，但也可能导致合金成分变化和能耗增加。
3. 流动控制在熔炼过程中，为了保证合金成分的均匀性，需要控制熔体的流动状态。
通过合理设计和控制炉型结构、搅拌器等参数，可以获得较好的熔体流动性。
4. 气氛控制熔炼过程中，需要考虑熔池中氧气、水蒸气等杂质气体的影响。
熔炼技术及应用
地理位置
企业位于国内重要的钢铁产业基地，交通便利，资源丰富。
历史与发展
企业成立于上世纪50年代，经过多年的发展，已成为国内钢铁行 业的佼佼者。
熔炼技术应用情况
熔炼设备
01
企业引进了一套先进的电弧炉熔炼系统，可类
根据操作方式的不同，熔炼技术可分为连续熔炼和间歇熔炼 。连续熔炼是指金属或合金在连续过程中进行加热、熔化、 精炼和凝固，而间歇熔炼则是在分批操作中进行加热、熔化 、精炼和凝固。
熔炼技术的发展历程
古代熔炼技术
早在公元前4000年左右，人类就开始使用简单的熔炼技术来提取铜和铁等金属。 随着时间的推移，人们不断改进熔炼技术和设备，逐渐发展出更加高效的熔炼方 法。
脱硫反应
熔炼过程中，金属或合金 中的硫与脱硫剂发生反应 ，生成气体逸出，降低金 属或合金中的含硫量。
合金化反应
通过添加合金元素或调整 合金成分，使金属或合金 发生合金化反应，改变其 物理和化学性质。
熔炼过程中的热力学原理
自由能变化
熔炼过程中，物质发生相变和化 学反应时，自由能发生变化，影
响反应的方向和平衡状态。
熔炼技术的目的
熔炼技术的目的是通过高温熔化过程去除杂质、均匀化合金元素分布、细化晶 粒结构，从而获得具有优良性能的金属或合金材料。
熔炼技术的分类
根据熔炼温度分类
根据熔炼温度的不同，熔炼技术可分为高温熔炼和低温熔炼 。高温熔炼是指在高于金属或合金熔点的温度下进行熔化， 而低温熔炼则是在低于金属或合金熔点的温度下进行。
。
密度和比热容变化
随着温度升高，熔体的密度和比热 容发生变化，影响熔炼过程的传热 和传质。
区域熔炼名词解释
区域熔炼是将固体材料（通常是金属）在一定温度下加热，使其部分或全部熔化，然后采取特定的工艺方法，让熔融物处于一定状态下进行加工或再次凝固成型。
以下是一些与区域熔炼相关的术语解释：
炉底温度（Furnace floor temperature）：指区域熔炼炉膛内靠近炉底的区域的温度。
融合（Fusion）：指将固态金属材料加热到其熔点之上并使其熔化的过程，此时，金属由固态转变为液态。
晶粒尺寸（Grain size）：指材料中晶粒大小的平均值，这是一个与结晶温度、冷却速率等因素有关的物理性质。
均匀化（Homogenization）：指将硬化的合金材料重新加热到高温并保持一段时间，在加热和保温过程中使组织逐渐均匀化的过程。
热交换器（Heat exchanger）：用于从经过加热的气体或液体中提取热量，并将其传递给其他流体的设备。
凝固（Solidification）：指金属从液态向固态转化的过程。
典型合金的熔炼工艺修订
05
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优点
可以降低杂质含量，提高金属纯度， 适用于特殊材料的熔炼。
悬浮熔炼
原理
悬浮熔炼是利用强 磁场和气流将金属 或合金颗粒悬浮在 空中并加热至熔化 。
设备
主要设备包括悬浮 炉、磁场发生器、 气流系统和加热系 统。
应用
常用于熔炼各种金 属和合金。
优点
可以减少材料浪费 ，实现连续生产， 适用于大规模生产 。
熔炼工艺的发展历程
早期熔炼工艺
早期的熔炼工艺主要依靠手工操作，使用简单的炉具和燃料，生产效率低下 。
现代熔炼工艺
随着科技的发展，现代化的熔炼工艺逐渐采用自动化设备和技术，提高了生 产效率和产品质量。
熔炼工艺的重要性
1 2
制备高质量材料
熔炼工艺是制备高质量材料的关键环节，通过 合理的熔炼工艺可以实现合金元素的精确控制 和组织结构的优化。
应用
广泛用于熔炼各种金属和合金 。
缺点
对于大型铸锭或特殊形状的部 件，操作难度较大。
真空熔炼
原理
真空熔炼是在高真空环境下，利用加 热和加压等手段使金属或合金熔化。
01
02
设备
主要设备包括真空炉、加热系统、冷 却系统和控制系统。
03
应用
常用于熔炼高纯度金属和合金。
缺点
设备成本高，维护难度大，生产效率 较低。
2023
典型合金的熔炼工艺修订
目 录
• 熔炼工艺介绍 • 熔炼工艺详解 • 熔炼工艺修订原因及方法 • 熔炼工艺修订的实践与效果 • 结论与展望
01
熔炼工艺介绍
熔炼工艺的定义与分类
熔炼工艺的定义
熔炼工艺是一种将金属或合金加热至熔融状态，然后进行凝 固和成型的过程。
第七章 合金的熔炼
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铝合金的熔炼
根据所熔炼的合金种类和熔化炉的种类决定铝 合金的具体工艺流程，一般的流程：
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熔炼前的各项准备
(一)配料计算及调整合金成分的办法
(二)金属炉料的准备
(三)非金属材料的准备
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1. 配料的原则
1)在保证产品质量的前提条件下，根据产品的用途和加工要 求，应充分利用重熔的废料，尽量少用新料，把成分合 格的废料都利用掉；对于质量、性能要求高的产品， 则 应少用废料，多用高品位的新料。 2)多次使用废料的比例，应考虑尽量使用低品位的纯金属， 废料多次循环使用后，炉料质量降低(杂质增加、含气量 增加)和可能出现遗传效应的情况，一般＜50％。 3)如加入的合金元素熔点比基体金属高很多，或在基体金 属易产生偏析、或其本身极易烧损，或要求其含量精确 控制的，多采用中间合金而不采用纯金属。
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(三)非金属材料的准备
1)配制所需用的各种涂料。 2)氯气、氮气、氩气、氟里昂气，都要在使用 前经过硫酸干燥器和氯化钙干燥器作脱水处 理，含水量应＜0.06％。硫酸和氯化钙，应 50天左右更换1次。氯化钙在装入前，要在 70℃下烘烤1.5小时。 3)六氯乙烷要按每份80～100g在模具内压成 Φ 50x30mm的圆饼，存于干燥处，使用前 在80～100℃的烘箱内烘烤1h左右。
矿石脱碳法 吹氧脱碳法 矿石一氧气联合脱碳法。
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矿石脱碳法是在氧化期分批加入经过焙烧的铁矿石。
铁矿石中的氧化铁与钢液中的铁发生吸热反应： Fe203＋Fe→3FeO -Q (1) 反应生成的氧化亚铁溶解在钢液中，起脱碳作用： FeO＋C → Fe十CO -Q (2) 碳氧化生成大量的CO气泡，造成钢液沸腾，具有清除钢 液中的气体和非金属夹杂物的作用。 矿石用量根据脱碳量来确定。一般加入矿石l.0kg/t钢液， 可脱碳0.01％左右。为了达到有效地去除钢液中的气体，应 使钢液激烈沸腾。为了使钢液温度不致于因加入铁矿石大幅 度降低，应采取分批加入矿石的方法，以保证维持钢液的激 烈沸腾状态，提高除气排渣的效果。
【精品课件】铸造合金熔炼工艺及组织
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【精品课件】铸造合金熔炼工艺及组 织
2、铸造铝合金的凝固过程控制
（1）铸型的准备 砂型 金属型
（2）试样准备 将上述熔炼好的ZAlSi13经去气精炼和变质处
理后分别浇注到准备好的两种不同的铸型中， 成型后加工成标准试样。
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⑶ 性能检测 将加工后的试样进行硬度测定，比较两种不
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1、ZAlSi13合金的熔炼、性能检测及组织观察
（1）化学成分的选择
ZAlSi13合金,共晶型合金
（2）配料计算 ZASi28
• ZASi13
（3）ZAlSi13合金的熔炼过程
• 装料、 熔化
• C2Cl 6
• 不精 炼
•精 炼
• 浇注试样（3个） • 浇注试样（3 个）
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三、实验设备
1、熔炼用炉(井式电阻炉)； 2、金属型，木模和砂箱； 3、抛光机； 4、金相显微镜； 5、布氏硬度机
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四、实验内容
1. ZAlSi13合金的熔炼、性能检测及组织观 察
2. 铸造铝合金的凝固过程控制
分别观察铝液精炼与不精炼所获得试样液面的变化。
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装料、熔化 • Na 变质
浇注试样（3个）
(4) 性能检测
将上述三种试样加工成标准试样，进行硬度的测定， 通过硬度的变化，比较ZAlSi13合金精炼前后以及变
质前后性能的变化。
(5) 金相组织观察
熔炼分析报告
熔炼分析报告1. 引言熔炼分析是一种常用的分析方法，用于确定金属合金中各元素的含量及其相对比例。
通过熔炼分析报告，可以了解金属合金的成分，从而评估其质量和性能。
本文将介绍熔炼分析的原理、方法和实验结果。
2. 原理熔炼分析是基于不同元素的熔点差异来进行的。
不同元素在熔融状态下具有不同的行为，包括熔点和溶解性。
通过将样品加热至熔融状态，不同元素以不同的方式在熔炉中分离出来，从而实现元素的分析和定量。
3. 方法本次实验采用了常见的熔炼分析方法，以下是具体步骤：3.1 样品制备首先，将待分析的金属合金样品均匀研磨成粉末状。
然后，将约0.5克的样品放入石英坩埚中，制备成均匀的试样。
3.2 加热与熔炼将样品置于高温熔炉中，加热至恒温。
待样品完全熔化后，维持一定的温度，使其保持熔融状态。
3.3 分离与收集在样品熔融的同时，不同元素会在熔炉中以不同的方式分离出来。
利用熔点差异，将熔融样品分为几个不同的相，然后通过收集和分析这些相，确定各元素的含量和比例。
3.4 分析与定量通过各类分析技术，如光谱分析、质谱分析等，对收集到的相进行检测和分析，从而确定各元素的含量和比例。
4. 实验结果经过以上的熔炼分析方法，我们得到了以下实验结果：元素含量（%）Fe 75.2Cu 15.4Zn 4.8Sn 3.6Pb 1.0根据实验结果，我们可以得出样品中Fe元素的含量最高，为75.2%，其次是Cu元素，含量为15.4%。
Zn、Sn和Pb的含量分别为4.8%、3.6%和1.0%。
5. 结论通过本次熔炼分析，我们成功地确定了金属合金样品中各元素的含量和比例。
根据实验结果，我们可以对样品的质量进行评估，并预测其在特定应用领域中的性能。
熔炼分析作为一种常见的分析方法，在金属材料的研究和应用中具有重要的意义。
通过不断改进和完善熔炼分析技术，我们将能够更准确、快速地获取金属材料的成分信息，为材料科学和工程提供更好的支持。
6. 参考文献•Smith, M. R., & Taylor, S. V. (1995). Introduction to the Analysis of Metals. CRC Press.•Liu, C. (2010). Principles of Chemistry for Metals. Springer Science & Business Media.。
铝合金及其熔炼
铝合金及其熔炼一、铝合金的系列：铝合金共有三个系列根据与其形成合金的元素而有些区别。
1、铝硅系：合金中硅含量在共晶点附近，合金的流动性好，铸造性能好，不易产生裂纹，致密性好，热膨胀量小，导热性好，耐腐蚀，适合压铸大型薄壁复杂铸件。
但是其机械性能不够高，切削性稍差，阳极氧化不理想。
2、铝硅铜系：合金具有最佳综合性能，应用广泛，尤其在汽摩行业。
3、铝镁系：合金的强度、塑性、耐蚀性和表面质量最佳，但收缩和膨胀量大，铸造性能差。
二、合金元素的作用：1、硅：铝与硅的共晶点在11.7%，共晶合金的凝固温度范围最小，补缩及抗热裂性最好，共晶点附近的合金都有良好的流动性，适合铸造薄壁，复杂大型的铸件。
随着含硅量的提高，强度与硬度也有所提升，但伸长力下降，切削性能变差，而合金对坩埚的熔蚀也增加。
2、铜：铜对于铝合金可提高机械性能改善切削性，但耐蚀性降低，热裂倾向增大。
3、镁：铝镁合金耐蚀性好，但由于凝固温度范围大，有热脆性故铸件易于产生裂纹，其流动性随着镁含量的提高而改善，但相应收缩也增加。
对于铝硅系合金而言，镁有强化效能，提高耐蚀性，改善电镀，阳极氧化的性能及铸件表面质量。
但对铝硅铜而言，必须控制其含量，因为镁会造成热裂，冷脆降低伸长率和冲击韧性。
4、铁：铁能缓解铝与模具的亲和力，通常控制在0.6% ~ 1%之间，过高的含铁量在铸件中产生FeAl3针状相，降低性能。
在铝硅系及铝硅铜系里过量的Fe形成金属间化合物造成脆性在切削时会影响表面粗糙度。
5、锰：适量锰能中和过量铁的不利影响，但不大于0.5%。
6、锌可提高流动性，改善机械性能，但高温脆性大，产生热裂。
7、锡：改善切削性能，降低强度和耐蚀性，有高温脆性。
8、镍：少量的镍能改善机械性能，对耐蚀性不利。
9、铅：改善切削性能，但有损耐蚀性。
10、铬：改善耐蚀性。
11、钛：细化结晶，改善性能。
三、铝合金的熔炼：铝合金的熔炼对压铸企业而言是个重要环节，一般均有熔炼及保温二种过程，一边压铸一边熔炼是不被容许的。
熔炼配伍技术
熔炼配伍技术
1 合金的熔炼配伍技术
合金的熔炼配伍技术是包括各种元素的配比来制备各种不同性质的合金，合金以其独特的性质和特性被广泛应用。
合金的熔炼配伍技术一般需要一定的熔炼技术、分析技术和热处理技术。
1.1 原料准备
首先确定合格的焊接熔火原料，避免次品或金属的污染。
并购买足够的原料质量。
其次，在原料准备时要把衬底材料、焊缝低等分类放在不同的位置，与其它材料形成物理分类。
1.2 熔炼制备
熔炼前要进行原料测量，如果有各种不合理的数量就要改正，然后将按照一定的配比和元素添加调节，将不同种类的原料放在熔炼炉中熔炼。
时间要根据不同的分析结果来定，一般不得超过20分钟，由于原料受程度不同而流动，通常需要较长的时间来改变温度，以保证熔炼过程的均匀性。
1.3 分析与产品检验
分析就是用来测量合金样品中各种不同元素的份量和重量。
由于各种元素的份量不同，因此要对其中的元素进行分析。
在进行熔炼的过程中，还需要对温度进行维护，这时候就需要用金属极板来测量温度。
熔炼完成后，首先要对合金样品进行冷却，然后再拆卸检查，根
据检查结果再做修改或改进，确保最终成品具有该成品所需要的性能要求。
合金的熔炼配伍技术在各种金属制品上应用较为广泛，由于各种元素的添加，使产品更具价值，以满足用户的不同需求。
熔炼配伍技术需要恰当的原料准备、均匀的熔炼、以及准确的分析和产品检测，这样才能确保金属成品的优质和可靠性。
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铸造C081
第1组：阶梯试块如图所示。
薄壁处有碳化物形成，厚壁处高碳相为石墨，中等壁厚处高碳相为碳化物和石墨，请利用铁碳双重相图分析其形成机理及性能变化规律。
常丽杰王新震李山龙裴建伟
第2组：分析亚共晶灰铸铁的一次结晶过程及其对性能（力学性能和铸造性能）的影响。
董小飞蒋文韬王姣龙王延顺
第3组：铸铁化学成分为3.2%C，2.0%Si，0.8%Mn，0.05%P，0.08%S，浇注温度1400°C，分析金属液凝固后，试样由下而上的金相组织分布及其形成机制。
冯象征田松张鼎杰姚作君
第4组：3.6%C，3.0%Si，2.0 %Mn，0.7%Cr，0.01%S，0.04%P，0.04%Mg，金属型覆砂铸造，高碳相为G和Cm，基体组织为F和P，分析组织形成机制
黄紫亮郭富成杨飞冀旭
第5组：分析球墨铸铁共晶过程及对性能（力学性能和铸造性能）的影响
宋海龙陈建宏董昀王朝
第6组：根据铁碳双重相图分析奥氏体的共析过程，并讨论影响灰铸铁铁素体和珠光体比例的因素
王曼张云龙郭帅帅张国胜
第7组：结合铁碳双重相图，分析为什么说硅是一个促石墨化元素？为什么Cr和Mn是反石墨化元素？
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第8组：铸件的主要壁厚为40-80mm，根据力学理论计算，对其抗拉强度要求不低于200MPa，请问，如何选择灰铸铁的牌号？为什么？
杨雪梅王明郭昊高扬
注：每组第一个人即本组组长！。