【精品课件】铸造合金熔炼工艺及组织.pptx
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【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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【精品课件】铸造合金熔炼工艺及组 织
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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【精品课件】铸造合金熔炼工艺及组 织
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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【精品课件】铸造合金熔炼工艺及组 织
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
常用铸造合金及其熔炼(精选优秀)PPT
焊接性能和热处理性能都优于灰铸铁。
珠光体球墨铸铁和45号锻钢的力学性能比较
性能 抗拉强度b/MPa 屈服强度0.2/MPa 屈强比0.2/b
伸长率δ（%） 疲劳强度
45号锻钢（正火） 珠光体球墨铸铁（正火）
690
815
410
640
0.59
0.785
26
3
150
155
（有缺口试样）-1/MPa
硬 度/HBS
目的：改善切削性能。
3）表面淬火
提高某些铸件的表面硬度； 中、高频感应加热、火焰加热。
例如，机床导轨用高（中）频 淬火时，表面基体淬硬层深度 约为1.1~2.5（3~4）mm，硬 度HRC50。
5、灰口铸铁的应用
机床床身、底座、电器壳体、缸 体、泵体、盖、手轮等受力不大、 耐磨、减震零件。 变速箱体
缺陷：球墨铸铁件容易出现皮下气孔 ZG230-450齿圈的铸造工艺方案：
高生产率、低成本地熔炼出预定成分和温度的铁液。
硅为主要元素的多元合金。 目的：改善切削性能。
如汽车、拖拉机底盘零件，阀体和阀盖，机油泵齿轮； 蠕化处理：是将蠕化剂放入经过预热的堤坝或铁液包内的一侧，从另一侧冲入铁液，利用高温铁液将蠕化剂熔化的过程。
3、影响性能的因素 :
控制铸铁的组织和性能，必须控制铸 铁的石墨化程度。
主要影响因素：化学成分和冷却速度。
（1）化学成分
碳和硅：碳和硅是铸铁中最主要的元 素，对铸铁的组织和性能起着决定性的 影响。
碳是形成石墨和促进石墨化的元素。 硅是强烈促进石墨化的元素。 硫严重阻碍石墨化的元素。 锰能抵消硫的有害作用，故属于有
益元素。但过多则阻碍石墨化。 铸铁中锰的含量一般为0.6%~1.2%。 磷的影响不显著。
珠光体球墨铸铁和45号锻钢的力学性能比较
性能 抗拉强度b/MPa 屈服强度0.2/MPa 屈强比0.2/b
伸长率δ（%） 疲劳强度
45号锻钢（正火） 珠光体球墨铸铁（正火）
690
815
410
640
0.59
0.785
26
3
150
155
（有缺口试样）-1/MPa
硬 度/HBS
目的：改善切削性能。
3）表面淬火
提高某些铸件的表面硬度； 中、高频感应加热、火焰加热。
例如，机床导轨用高（中）频 淬火时，表面基体淬硬层深度 约为1.1~2.5（3~4）mm，硬 度HRC50。
5、灰口铸铁的应用
机床床身、底座、电器壳体、缸 体、泵体、盖、手轮等受力不大、 耐磨、减震零件。 变速箱体
缺陷：球墨铸铁件容易出现皮下气孔 ZG230-450齿圈的铸造工艺方案：
高生产率、低成本地熔炼出预定成分和温度的铁液。
硅为主要元素的多元合金。 目的：改善切削性能。
如汽车、拖拉机底盘零件，阀体和阀盖，机油泵齿轮； 蠕化处理：是将蠕化剂放入经过预热的堤坝或铁液包内的一侧，从另一侧冲入铁液，利用高温铁液将蠕化剂熔化的过程。
3、影响性能的因素 :
控制铸铁的组织和性能，必须控制铸 铁的石墨化程度。
主要影响因素：化学成分和冷却速度。
（1）化学成分
碳和硅：碳和硅是铸铁中最主要的元 素，对铸铁的组织和性能起着决定性的 影响。
碳是形成石墨和促进石墨化的元素。 硅是强烈促进石墨化的元素。 硫严重阻碍石墨化的元素。 锰能抵消硫的有害作用，故属于有
益元素。但过多则阻碍石墨化。 铸铁中锰的含量一般为0.6%~1.2%。 磷的影响不显著。
常用铸造合金及其熔炼ppt课件
a
b
精选课件
c
d 15
精选课件
16
麻口铸铁：
组织中既存在石墨、又有莱氏体，是白口和灰口之间的过渡组 织，因断口处有黑白相间的麻点，故而得名。
➢根据铸铁的化学成分，铸铁分为：
普通铸铁 合金铸铁——含Si>4%、Mn>2%，或Ti，V，
Mo， Cr, Cu等
精选课件
17
➢铸铁中的石墨化过程
石墨组织的形成，称为铸铁的石墨化过程。
工艺
(1) 冷却速度：
快速冷却——按 Fe-Fe3C相图转变 缓慢冷却——按 Fe－G 相图转变，石墨化充分 (2) 温度：高温长时间保温有利于石墨化
精选课件
27
➢影响石墨化程度的主要因素
碳以石墨形式析出的现象称为石墨化。
(1)、化学成分
1）碳和硅 碳是形成石墨的元素，也是促进石墨化的元素。
含碳愈高，析出的石墨愈多、石墨片愈粗大。
在实际生产中，一般是根据铸件的壁厚（主要部位的壁厚）， 选择适当的化学成分（主要指碳、硅），以获得所需要的组 织。
精选课件
31
1. 灰铸铁
（1） 石墨对灰铸铁性能的影响
石墨的结晶特点
在简单六方晶体中,碳 原子是分层排列
同一层上的原子间距小 (0.142nm),结合力强
层间原子间距大 (0.340nm)结合力弱
③减震性——减震能力为钢的5～10倍 → 机床床身、机座 ④耐磨性——石墨润滑作用，比钢好→导轨、衬套，活塞环等
铁矿石、焦炭、石灰石→生铁→钢水→钢锭
一、炼铁
在高炉中进行:
铁矿石+焦碳+石灰石 炉料 →高炉
预热900～1200℃ → 焦碳燃烧，产生CO → 加热炉料，
铸造合金及其熔炼(铸钢及其熔练)ppt课件
二、铸钢熔炼
1. 铸钢熔炼设备 铸钢车间所用的炼钢设 备有电弧炉、钢包精炼炉、平炉、感应电炉 及等离子电弧炉等。感应电炉及等离子电弧 炉主要用于熔炼高级合金钢及高温合金，用 来浇注要求较高而且比较复杂的铸件。电弧 炉在铸钢车间使用最广，它熔炼速度快，钢 液温度高，而且容易控制，有良好的脱磷、 脱硫条件，可以熔炼出质量较高的碳钢和合 金钢，适宜于浇注各种类型的铸件。
铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
2）装料 补炉完毕，即可装料。一 般小容量电弧炉由人工进行装料，3t以 上的电弧炉用料罐从炉顶装料。在往料 罐中装料时，需要合理地布置炉料。原 则是尽量多装料并使炉料熔化快，炉料 要装得紧密，以利于导电和电热。
3）熔化期 熔化期的任务是将固体 炉料熔化成钢液，并进行脱磷。
铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
图3-16 三相电弧炉结构
1—炉体 2—出钢槽 3—炉盖 4—电极夹持机构
5—电极 6—电极升降机构 7—变压器 8—倾炉机构
铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
2. 铸钢的熔炼操作 电弧炉按照所采用炉渣和
炉衬耐火材料的性质分为碱性电弧炉和酸性电弧炉。 碱性电弧炉具有较强的脱磷和脱硫能力，对炉料的 适应能力强。铸钢多用碱性电弧炉炼钢。
Sn
2 .0 ～ 4 .0
2 .0 ～ 4 .0
4 .0 ～ 6 .0
9 .0 ～ 1 1 .5
9 .0 ～ 1 1 .0
9 .0 ～ 1 1 .0
化 学 成 分 （ 质 量 分 数 %）
Zn
Pb
P
Ni
6.0～ 4.0～ 9.0 7.0
—
0 .5 ～ 1 .5
9.0～ 3.0～ 13.0 6.0
常用铸造合金及其熔炼77页PPT
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
常用铸造合金及其熔炼
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
常用铸造合金及其熔炼
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
铸造铝合金熔炼原理PPT课件
提高精炼效果。
应减少精炼气泡直径，增加气泡与铝液接触时间，在不致使溶液表面
强烈翻腾而造成吸气氧化条件下，加强搅拌，以增大k值。
采用高纯度惰性气体或不溶于铝液的活性气体及真空除气，使Cms趋于0， 改善除气条件等。
第22页/共53页
精炼温度
从热力学角度，精炼温度应低些为好；
从动力学角度，精炼温度希望高些，以降低熔 体粘度。 铝液的粘度一般较小，故以降低精炼温度为宜。
用下式表示FF11 S M I S M G
σ
M
-
I
－
铝
液
与
A
l
2
O
3夹
杂
物
之间的表面自
第27页/共53页
由
能
；
通氮精炼（续）
➢根据热力学第二定律，系统表面能降低的方向，即为过程自动进
行的方向。故Al2O3夹杂物自动吸附在氮气泡上应满足
F F2 F1 0
SGI (S M I S M G ) 0
第20页/共53页
除气动力学
除气的动力学过程大致经过下列几个阶段：
气体原子从铝液内部向表面或精炼气泡界面迁移； 气体原子从溶解状态转变为吸附状态； 在吸附层中的气体原子生成气体分子； 气体分子从界面上脱附； 气体分子扩散进入大气或精炼气泡内，精炼气泡上 浮到铝液表面进入大气。
第21页/共53页
铝与氧的亲和力很大，极易氧化，4Al+3O2=2Al2O3。表面生成致密 的氧化铝膜，可阻止继续氧化。
在 通 常 大 气 （ 湿 度 较 大 ） 中 铝 的 熔 炼 温 度 下 γ-Al2O3 膜 常 会 含 12﹪H2O和H2，熔炼时若氧化皮被搅入铝液，即起Al- H2O反应。
应减少精炼气泡直径，增加气泡与铝液接触时间，在不致使溶液表面
强烈翻腾而造成吸气氧化条件下，加强搅拌，以增大k值。
采用高纯度惰性气体或不溶于铝液的活性气体及真空除气，使Cms趋于0， 改善除气条件等。
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精炼温度
从热力学角度，精炼温度应低些为好；
从动力学角度，精炼温度希望高些，以降低熔 体粘度。 铝液的粘度一般较小，故以降低精炼温度为宜。
用下式表示FF11 S M I S M G
σ
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I
－
铝
液
与
A
l
2
O
3夹
杂
物
之间的表面自
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由
能
；
通氮精炼（续）
➢根据热力学第二定律，系统表面能降低的方向，即为过程自动进
行的方向。故Al2O3夹杂物自动吸附在氮气泡上应满足
F F2 F1 0
SGI (S M I S M G ) 0
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除气动力学
除气的动力学过程大致经过下列几个阶段：
气体原子从铝液内部向表面或精炼气泡界面迁移； 气体原子从溶解状态转变为吸附状态； 在吸附层中的气体原子生成气体分子； 气体分子从界面上脱附； 气体分子扩散进入大气或精炼气泡内，精炼气泡上 浮到铝液表面进入大气。
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铝与氧的亲和力很大，极易氧化，4Al+3O2=2Al2O3。表面生成致密 的氧化铝膜，可阻止继续氧化。
在 通 常 大 气 （ 湿 度 较 大 ） 中 铝 的 熔 炼 温 度 下 γ-Al2O3 膜 常 会 含 12﹪H2O和H2，熔炼时若氧化皮被搅入铝液，即起Al- H2O反应。
铸造锌合金及其熔炼.pptx
• （三）镁 • 镁固溶于α、β中，能减轻晶间腐蚀，提高强度、硬度，降低共析转变温度，抑制α相的分解，防止合金
“老化”。
第5页/共15页
第二节 锌合金的工艺性能
• 一、铸造性能 • 用作压铸的低铝含量的锌合金，成分在共晶点附近，凝固温度范围小，熔化温度低，流动性好，含铜高的
锌合金凝固温度范围扩大，降低流动性，加入镁时，会在液面生成氧化镁，也降低流动性。
• 锌合金中主要合金元素是铝、铜、镁，它对锌合金的作用如下。
• （一）铝
•
在平衡 共析体
条件 组成
下， 。在
含铝 铸造
低 条
于 件
下22的.3%非的平锌衡合组金织其，组不织发由生β共＋析（转β＋变α，1）
由β＋（β＋α）组成，在室温下的α相实际上是含锌的过饱和固
溶体， 程中伴
它随 随有
时间 体积
逐渐 膨胀
第7页/共15页
• 二、焊补性能 • 压铸锌合金由于含有铝，焊补时形成一层Al2O3，给操作带来困难，唯一获得实际应用的焊补方法是补焊。
第8页/共15页
• 三、切削加工性能 • 锌合金具有优良的切削加工性能，切削速度可以比灰铸铁高数倍，与易切削黄铜相当，刀具磨损也较小。
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• 四、锌合金“老化”的原因 • 铅、锡、镉是锌合金中的有害杂质，它们在锌中的溶解度极微，
第10页/共15页
第三节 • 一、特点 熔炼工艺
• 锌合金的熔炼温度低，熔炼铝合金的各种熔炼设备均可用于熔炼锌合金，使用寿命也较长；铅和锡严重降 低锌合金的耐蚀性，故应与熔炼铜合金的坩埚严格分开，ZA系列合金易渗铁，用铸铁坩埚时，应和熔炼工 具一起刷好涂料。
第11页/共15页
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浇注试样（3个） 浇注试样（3个）
分别观察铝液精炼与不精炼所获得试样液面的变化。
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
将拉伸后的试样制成金相试样，观察去气精炼前后和 变质前后的组织变化情况。
组织变化的情况。
（五）、实验报告要求
1. 简述实验目的、实验内容和实验过程； 2. 阐述去气精炼的目的和原理以及铝硅合金的变质
机理； 3. 比较铸造铝硅合金去气精炼前后组织及性能的变
化并分析其变化规律； 4. 分析铝合金在不同的冷却速度（凝固条件）下组
织的变化规律及其对性能的影响。
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。20. 7.820.7.8Wednesday, July 08, 2020
• 13、志不立，天下无可成之事。20.7.820.7.814:53:0514:53:05July 8, 2020
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。14:53:0514:53:0514:537/8/2020 2:53:05 PM
• 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。20.7.814:53:0514:53Jul-208-Jul-20
• 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。14:53:0514:53:0514:53Wednesday, July 08, 2020
铸造合金熔炼工艺及组织 性能检验实验
指导教师：艾秀兰
一、实验概述
影响铸件性能最直接的因素是其金相组织和 显微结构，而影响组织结构最重要的因素是 合金的成分和凝固条件。本实验以铝合金为 例，观察其熔炼工艺，并对其熔炼后得到的 组织进行观察，检测合金的铸造性能、金相 组织和力学性能。通过本次实验可以学习实 际生产中的主要工艺过程，增进对铸造生产 各工序特点及相互间联系的理解。
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
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
ZASi13Βιβλιοθήκη （3）ZAlSi13合金的熔炼过程
装料、熔化
不精炼
C2Cl6
精炼
• 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。下午2时53分5秒下午2时53分14:53:0520.7.8
谢谢观看
二、实验要求
初步掌握铝合金的熔炼工艺过程，观察精 炼前、后浇铸试样的凝固液面变化；
分析铸造铝硅合金组织与性能的关系以及 铝硅合金变质前、后的金相组织变化和对 机械性能的影响；
分析铝合金在金属型铸造和砂型铸造条件 下的组织和性能。
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
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。
⑶ 性能检测 将加工后的试样进行硬度测定，比较两种不
同的凝固条件下性能的变化情况。
⑷ 金相组织观察 制成金相试样，观察两种不同的凝固条件下
。2020年7月8日星期三下午2时53分5秒14:53:0520.7.8
• •
T H E E N D 15、会当凌绝顶，一览众山小。2020年7月下午2时53分20.7.814:53July 8, 2020
16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2020年7月8日星期三2时53分5秒14:53:058 July 2020