铸造合金原理及熔炼
中频炉熔炼,出铁,浇铸的原理
中频炉熔炼,出铁,浇铸的原理中频炉熔炼、出铁、浇铸是流程齐全的铸造工艺，广泛应用于钢铁冶金及机械制造业中。
中频炉熔炼的原理是将原材料通过熔化、混合等方式，使其转化为需要的合金材料，再通过出铁和浇铸的工艺，将熔炼好的铁水转变为各种构造材料。
下面我们来看一下中频炉熔炼、出铁、浇铸的具体原理。
第一步：熔炼中频炉熔炼过程中，需要原材料、炉料、助熔剂等一系列辅助材料。
熔炼前，首先需要进行熔炼模型的设计和选择，根据设计模型选择需要的材料，并在中频炉中进行加热和熔炼。
经过加热和熔炼，熔池温度逐渐上升，材料逐渐溶解，并且会发生一系列物化反应，如还原反应、氧化反应等，从而使材料逐步转化为预期所需的合金。
第二步：出铁熔炼结束后，需要将熔炼好的铁水倒出。
可选择以人工或者机械方式进行操作，一般情况下，选择机器的方式更加市场化，因为机械操作能够提高工作效率，并能够确保出铁的安全性和准确性。
在出铁的过程中，需要保持铁水的温度和流动性，控制铁水的流速和流量，防止发生漏铁现象。
第三步：浇铸熔炼好的铁水会被倒入已准备好的浇注器中，然后通过一定的注浆方式，将铁水注入需要成型的模具中，最终将熔炼好的铁水转变为具有特定形状和性能的铸件。
在注浆时，要保持注浆速度和压力的恰当威度，以确保铸件的质量。
同时还要注意操作人员的安全，以及防止环境污染等问题。
总的来说，中频炉熔炼、出铁、浇铸过程中，需要多个环节的合作，每一个环节都需要严格控制，以确保最终铸件的品质达到或超出预期。
要达到这个目标，需要严格控制熔炼温度、流动性、出铁速度等诸多因素，同时还需注意操作人员的安全和环保等问题。
近年来，随着工业技术的不断发展，中频炉熔炼、出铁、浇铸技术也在不断创新和进步，相信未来，这一领域将会更加成熟和完善，为机械制造业、钢铁冶金等行业发展带来更多的可能性和机会。
铸造合金及其熔炼(铸铁熔炼)
第三章 铸造合金及其熔炼
以上均为氧化放热反应，根据上述反应及 图3-13可见，在氧化带内：
①焦炭燃烧生成的炉气，既有二氧化碳，也有一 氧化碳，但主要是二氧化碳。
②从主排风口开始，随着炉气的上升，反应不断 进行，炉气中的氧逐渐减少，二氧化碳不断增 加。当上升到氧化带顶面时，炉气的氧基本耗 尽，氧化反应终止，二氧化碳达到最高值。
图3-13 冲天炉熔炼过程原理图
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铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
1）预热区 从加料口下沿料面到铁料开始熔化这 段高度为预热区。预热区的炉料在下降过程中， 与上升的炉气之间的热交换方式以对流为主，金 属料逐渐被加热至熔化温度。
预热区高度受有效高度、底焦高度、炉内料面的 实际位置、炉料块度、炉料下落速度、炉气分布、 铁焦比等许多因素的影响，波动很大。其中金属 料的块度特别重要。金属料的块度愈大，预热所 需的时间愈长，预热区高度愈大，严重时金属料 块可能进入风口区，造成“落生”现象，妨碍冲 天炉的正常操作。因此应限制金属料的块度。但 金属料的块度也不能过小，以免造成严重氧化。
铸铁熔炼可以用冲天炉、非焦化铁炉、电炉、 反射炉、坩锅或冲天炉与电炉双联等方法，其 中以冲天炉熔炼的应用最为广泛。
1
铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
1. 冲天炉的结构（图3-12）
冲天炉的类型很多，但基本结构大体相 同。常用的冲天炉由四部分组成：炉底部 分、炉身部分（包括送风系统）、前炉部 分、炉顶部分（烟囱及除尘系统）。
修炉完毕，用木柴或烘干器慢火充分烘干前、后 炉。前炉必须烘透，以保证铁液温度。
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铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
（3）点火与加底焦 烘炉后，加入木柴，引
金属熔炼与铸造总结
金属熔炼与铸造总结该文档旨在介绍金属熔炼与铸造的基本知识和流程。
金属熔炼与铸造是金属加工领域中常见且重要的工艺，广泛应用于制造业和建筑业等行业。
本文将从以下几个方面进行总结：1. 金属熔炼的基本原理金属熔炼是将固体金属转化为液态金属的过程。
其基本原理是通过加热金属到其熔点以上，使其分子间键断裂，从而转变为液态态。
这可以通过热能的输送来实现，常见的加热方式包括电加热、燃气加热和电磁加热等。
2. 金属熔炼的基本工艺金属熔炼通常包括以下几个基本工艺步骤：准备金属、加热金属、保持合适的温度和熔化金属。
在一些特殊情况下，还需要进行除氧和脱硫等后处理工艺。
3. 金属铸造的基本原理铸造是将熔化金属倒入预先制作好的模具中，然后等待其冷却凝固成型的过程。
其基本原理是利用熔化金属的流动性和凝固收缩的特性，在模具中形成所需的形状和尺寸。
4. 金属铸造的基本工艺金属铸造包括模具制备、熔炼金属、注入熔融金属、冷却凝固和脱模等工艺步骤。
其中，模具制备和熔炼金属是铸造的前置工艺，而注入熔融金属、冷却凝固和脱模是实际的铸造过程。
5. 常见金属熔炼与铸造技术在实际的金属熔炼与铸造过程中，有多种不同的技术和方法可以应用。
例如，常见的金属熔炼技术包括电弧炉熔炼、感应炉熔炼和氩弧焊熔炼等。
而金属铸造技术则包括压铸、砂铸、失蛋铸造和连铸等。
6. 金属熔炼与铸造的应用领域金属熔炼与铸造在众多工业领域都有广泛的应用，例如汽车制造、建筑、航空航天、电子设备和工程机械等。
金属熔炼与铸造技术的发展也对这些领域的发展起到了重要的推动作用。
7. 金属熔炼与铸造的优缺点金属熔炼与铸造是一种常见的金属加工工艺，它具有一些明显的优点，如能够制造复杂形状的零件、材料利用率高等。
然而，它也存在一些缺点，如生产周期长、成本高等。
这些优缺点需要在实际应用中综合考虑。
8. 金属熔炼与铸造的发展趋势随着科学技术的不断进步，金属熔炼与铸造技术也在不断发展和改进。
例如，传统的工艺正在逐渐被数字化制造和增材制造等先进技术所取代。
铝合金熔炼与铸造 (2)
铝合金熔炼与铸造1.铝合金是一种重要的金属材料，具有优异的物理性能和机械性能，广泛应用于航天航空、汽车制造、建筑工程等领域。
铝合金熔炼与铸造是生产铝合金制品的关键步骤，本文将介绍铝合金熔炼与铸造的基本原理、常用工艺和注意事项。
2. 铝合金熔炼铝合金熔炼是将铝合金原料加热至熔点，并以一定方式进行熔炼的过程。
铝合金原料可以是铝锭、废铝或铝合金碎料，在熔炼过程中需要加入一定比例的熔剂和合金元素。
铝合金熔炼的目的是将原料熔化并混合均匀，以获得符合要求的铝合金液态材料。
2.1 熔炼设备铝合金熔炼通常使用电阻炉、感应炉或电弧炉等熔炼设备。
其中，电阻炉是最常用的熔炼设备之一。
电阻炉通过电流通过导体产生的电阻热进行熔炼，具有加热速度快、操作方便等优点。
感应炉则利用电磁感应的原理进行加热，加热效率高，适用于熔炼大批量的铝合金。
电弧炉则利用电弧的高温进行熔炼，适用于熔炼高温合金。
2.2 熔炼工艺铝合金熔炼的工艺通常包括预热、熔炼和保温三个阶段。
将熔炼设备预热至一定温度，然后将铝合金原料和熔剂放入炉中，并控制加热温度和时间，使原料熔化并混合均匀。
，保持一定温度，使铝合金保持液态状态，以备后续的铸造工艺使用。
2.3 熔炼注意事项在铝合金熔炼过程中需要注意以下几点：•安全操作：熔炼过程中需要戴上防护设备，避免接触高温液态金属和有害气体。
•熔化温度控制：严格控制熔化温度，过高的温度会导致铝合金组织不稳定，影响机械性能。
•熔炼时间控制：合适的熔炼时间可以保证原料充分熔化和混合均匀。
•熔剂和合金元素的添加：根据铝合金的要求添加适当比例的熔剂和合金元素，以调整铝合金的成分和性能。
3. 铸造过程铸造是将铝合金液态材料倒入铸型中，并经过凝固和冷却形成所需的铝合金制品的过程。
铸造过程可以分为压铸、重力铸造和砂型铸造等不同的铸造方法。
3.1 压铸压铸是一种通过高压将铝合金液态材料注入金属模具中，并经过快速凝固形成制品的铸造方法。
压铸具有生产效率高、制品精度高等优点，适用于生产复杂形状的铝合金制品。
铸造合金及其熔炼 第十三章 铸造铝合金的熔炼
浇注过程中生成的氧化夹杂称为二次氧化夹杂，多分 布在铸件壁的转角处及最后凝固的部位。
一次氧化夹杂按形态可分为二类。 第一类是分布不均匀的大块夹杂物，它的危害性很大， 使合金基体不连续，引起铸件渗漏或成为腐蚀的根源，明 显降低铸件的力学性能。
五、合金元素对铝液吸氢的影响
1、对溶解度的影响 在pH2 =0. 1MPa的条件下，测得硅、铜、镁对溶解
度影响，按公式(13-21)算得常数A、B值列于表13-3中。 从表中可见、含镁量越高，氢的溶解度越高；反之，
硅、铜含量越高，氢的溶解度越低。
2、对氧化膜性能的影响
Mg、Na、Ca等氧的亲和力比铝大，是表面活性元 素，密度又比铝小，富集于铝液表面，熔炼时，优先被炉 气氧化。铝液中含镁量高于1%，表面氧化膜即全部由 MgO所组成，这层MgO组织疏松，对铝液不起保护作用， 故Al-Mg类合金必须在熔剂覆盖下进行熔炼。
点状针孔由铸件凝固时析出的气泡所形成，多发生于 结晶温度范围小、补缩能力良好的铸件中，如ZL102合金 铸件中。当凝固速度较快时，离共晶成分较远的ZL105合 金铸件中也会出现点状针孔。
(2) 网状针孔 此类针孔在低倍显微组织中呈密集相 联成网状，伴有少数较大的孔洞，不易清点针孔数目，难 以测量针孔的直径，往往带有末梢，俗称“苍蝇脚”。
库应保持清洁，干燥，以防生成铝锈。对已生成铝锈的铝
锭，投入熔炉前应彻底清除铝锈，否则即使熔炼工艺操作
很严格，也不易获得高质量的铝液。
各种油污都是由复杂结构的碳氢化合物所组成，与铝 液接触后都会发生下列反应，生成氢气
4/3mAl+CmHn=1/3mAl4C3+1/2nH2
铝合金熔炼与铸造
铝合金熔炼与铸造铝合金是一种常见且广泛使用的金属材料，具有较低的密度、良好的导热性和耐腐蚀性，因此在许多行业中得到了广泛的应用。
铝合金的熔炼和铸造是制造铝合金制品的关键步骤。
本文将介绍铝合金熔炼和铸造的基本原理、工艺和注意事项。
一、铝合金熔炼1.1 熔炼原理铝合金熔炼的主要原理是将铝及其他合金元素加热至其熔点，使其融化成液态，以便进行后续的铸造工艺。
铝的熔点较低，约为660°C，因此相对较容易熔化。
而其他合金元素的加入可以改变铝合金的性质，例如提高其强度、耐腐蚀性或者改善加工性能。
1.2 熔炼工艺铝合金熔炼工艺一般分为两种：批量熔炼和连续熔炼。
批量熔炼是将一定量的铝和其他合金元素加入炉内，通过加热熔化成液态，并进行充分混合。
这种方法适用于小规模生产，常用的炉型有电阻炉和燃气炉。
而连续熔炼是将铝合金材料加入熔炉的顶部，通过炉内的加热和熔化过程，使得底部的液态铝合金不断流出。
这种方法适用于大规模生产，常用的炉型有回转炉和隧道炉。
1.3 熔炼注意事项在铝合金的熔炼过程中，需要注意以下几个方面。
首先，炉内的温度需要控制在适当的范围内，以避免过度燃烧或者过度冷却。
其次，需要保持良好的熔炼环境，防止氧气、水分或杂质等对炉内材料的影响。
最后，在加入其他合金元素时，需要根据配比和工艺要求进行准确的添加，以保证最终铝合金的性能。
二、铝合金铸造2.1 铸型设计铝合金铸造的第一步是进行铸型设计。
铸型设计的目的是根据最终产品的形状和要求，确定合适的铸造方法和材料，以及适当的铸型结构。
常见的铸型结构有砂型、金属型和陶瓷型等。
其中砂型是最常用的铸造方法，可以应用于各种形状和尺寸的产品。
2.2 铸造工艺铝合金的铸造工艺可以分为传统铸造和压铸两种。
传统铸造是将熔融的铝合金液体倒入铸型中，并通过自然冷却形成最终产品。
这种方法适用于小批量生产，但精度和表面光滑度相对较低。
压铸是将高压液压机将铝合金液体注入铸型中，通过压力传递和快速冷却，实现快速成型。
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。
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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。
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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
铸造工程学-铸造合金及熔炼
在铸造过程中，由于合金的收缩特性以及模具结构设计不当等原因，容易导致铸件出现缩孔与缩松缺 陷。这些缺陷会导致铸件局部强度和致密度下降，影响其机械性能和耐腐蚀性。
裂纹与变形
总结词
裂纹与变形是铸造合金冷却和加工过程中常见的问题，会导致铸件报废。
详细描述
在铸造过程中，由于冷却速度过快、模具设计不合理、浇注系统不当等因素，容易导致 铸件出现裂纹与变形缺陷。裂纹会导致铸件强度下降，变形则会使铸件无法满足精度要
熔炼的基本原理
熔炼是指将金属材料加热至熔点以上，使其成为液态，并加入所需的合金元素，通 过搅拌和化学反应等手段，使合金成分均匀混合的过程。
熔炼过程中，金属材料的熔点、密度、粘度等物理性质和化学性质都会发生变化， 这些变化对熔炼过程和产品质量产生重要影响。
熔炼过程中需要控制温度、压力、气氛等工艺参数，以确保合金成分的准确性和均 匀性，以及避免金属氧化、吸气等不良现象。
熔炼温度控制
严格控制熔炼温度，以保 证合金成分的均匀性和避 免烧损。
合金的熔炼与搅拌
通过搅拌和合金化处理， 确保合金成分均匀分布， 提高合金性能。
精炼与除渣
精炼
通过除气、去除非金属夹杂物等手段，提高合金的纯净度。
除渣
去除熔融金属中的熔渣和杂质，以保证铸件的质量和性能。
浇注与冷却
浇注
将熔融金属浇注入铸型中，形成符合要求的铸件。
熔炼技术的创新与改进
真空熔炼技术
利用真空技术进行合金熔炼，可 去除有害气体和杂质，提高合金
的纯净度和质量。
电渣重熔技术
通过电流作用下的熔渣进行二次熔 炼，使金属更加纯净和致密，提高 材料的机械性能。
定向凝固技术
使合金在凝固过程中保持一定的结 晶方向，提高材料的定向性能和机 械强度。
铸造熔炼实验报告
铸造熔炼实验报告全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：铸造熔炼实验报告一、实验目的本次实验旨在探究铸造熔炼过程中的各种参数对最终产品质量的影响，通过实验结果分析，进一步学习铸造熔炼的基本原理及技术要点。
二、实验原理铸造熔炼是一种制造工艺，主要通过熔化金属，将熔融金属注入模具中，待冷却凝固后得到成品。
在铸造熔炼过程中，需要注意熔炼温度、熔炼时间、熔炼压力、冷却速度等参数，这些参数会直接影响最终产品的质量和性能。
三、实验材料和设备1. 实验材料：铝合金、铜合金、黄铜等金属材料。
2. 实验设备：熔炼炉、模具、钢钎、压铸机等。
四、实验步骤1. 将所需金属材料放入熔炼炉中，加热至熔化温度。
2. 准备好模具，待金属材料熔化后，将熔融金属注入模具中。
3. 施加相应的压力，确保金属充分填充模具。
4. 等待金属冷却凝固后，取出成品进行观察和测试。
五、实验结果分析通过实验发现，不同金属材料在熔炼过程中表现出不同的特性。
铝合金熔化温度较低，熔化时间较短，冷却速度快，可以得到较为均匀的成品；而铜合金熔化温度较高，熔化时间较长，需要较大的压力才能填充模具。
黄铜在熔炼过程中容易氧化，需要注意氧化膜的去除。
六、实验总结与启示1. 铸造熔炼是一种重要的金属加工方式，可以制备出各种形状和尺寸的零部件。
2. 在进行铸造熔炼时要根据具体材料特性和要求选择合适的工艺参数。
3. 熔炼过程中需要注意金属氧化、熔融温度控制、压力施加等问题，以确保最终产品质量。
通过本次实验，我们对铸造熔炼工艺有了更深入的了解，对金属材料的特性和应用也有了更多的认识。
希望今后能够运用这些知识和技术，开展更加深入的研究和实践。
第二篇示例：铸造熔炼实验报告实验目的：通过铸造熔炼实验，掌握铸造熔炼工艺的基本原理和方法，提高学生对铸造熔炼技术的理解和应用能力。
实验仪器与材料：1. 铸造炉：用于加热金属原料进行熔炼的设备；2. 金属原料：选择适宜的金属原料，如铁、铜、铝等；3. 铸型：用于浇铸金属的模具；4. 熔炼工具：用于搅拌金属液、浇注金属等作业的工具；5. 保护装备：戴上防护眼镜、手套等装备，确保安全。
铸造合金熔炼原理
铸造合金熔炼原理
铸造合金熔炼原理是在高温环境下将金属原料加热至其熔点以上，使其完全熔化，并通过特定的工艺操作，将熔化金属倾注入模具中形成所需的产品。
熔炼过程中，金属原料的化学成分和物理性质经历着复杂的变化。
首先，进行合金熔炼的原料是金属块、片、粉末等，这些原料的化学成分必须经过严格的配方设计，以满足最终产品的性能要求。
通常，在配方中会加入一定比例的合金元素，如硅、锰、铜、镍等，以改善合金的机械性能、耐腐蚀性能、导热性能等。
其次，将金属原料放入特制的熔炼炉中，加热至足够高的温度。
常见的熔炼炉包括电阻炉、电弧炉、感应炉等。
加热过程中，金属原料逐渐升温至其熔点以上，固态金属逐渐转化为液态金属。
熔炼时还需控制熔炉内气氛的氧含量，通常会采用惰性气体如氮气或氩气，以避免金属被氧化。
此外，可以添加一些熔剂和脱氧剂，以促进金属熔化和去除气体杂质。
完成熔炼后，融化的金属液被倾注入预先准备好的模具中，待其冷却凝固固化。
冷却过程中，金属再次发生相变，由液态逐渐转变为固态。
在凝固过程中，还会发生固溶体相分离、晶体生长、晶界组织形成等现象，这些因素将直接影响最终产品的组织结构和性能。
最后，经过适当的冷却时间，模具打开，固化的金属零件取出，
经过后续的加工处理（如去毛刺、研磨、抛光等），即可得到最终的铸造合金产品。
总结起来，铸造合金熔炼原理是通过将金属原料熔化、倾注模具、冷却凝固等步骤，控制金属的组织结构和化学成分，制备出具有所需性能的铸造合金产品。
第3章-熔炼和铸造
可见提高燃烧的气流速度是有效的 。 2、合金元素的溶解和蒸发 熔炼温度下（700℃）几种元素在铝中的扩散系数为（cm2/s）： Ti：0.66，Mo：1.38（760℃），Co：0.79，Ni：1.44，Si：14.4， 通常情况下，与铝形成易熔共晶的元素，一般较易熔解，与铝形成包晶 转变的，特别是熔点相差大的元素较难于溶解。 在相同溶解条件下，一般蒸气压高的元素容易挥发，可把常用的铝合金 分为两组：Cu、Cr、Fe、Ni、Ti、Si、V、Zr等元素的蒸气压比铝的小， 蒸发慢，Mn、Li、Mg、Zn、Na、Cd等元素蒸气压比铝的大，容易蒸 发，在熔炼过程中损失较大。
三、熔体的净化过程
有色金属及其合金熔体在熔炼过程中存在气体、各种非金属夹杂物等， 影响金属的纯洁度，往往会使铸锭产生气孔、夹杂、疏松、裂纹等缺陷， 影响铸锭的加工性能及制品的强度、塑性、抗蚀性、阳极氧化性和外观质 量。 所谓的净化，即是利用物理化学原理和相应的工艺措施，除掉液态金属 中的气体、夹杂和有害元素以便获得纯净金属熔体的工艺方法。熔体净化 包括传统的炉内精炼和后来发展的炉外净化过程。 一般来说，铝熔体含氢量应控制在0.15~0.20ml/100g.Al以下，对于一 些特殊要求的应控制在0.10ml/100g.Al以下。 氢气在熔体中的熔解量与温度的关系如下：
铝及铝合金净化处理可分为吸附净化和非吸附净化。具体包括： 炉内处理： a．惰性气体吹洗法 b．活性气体吹洗法 c．混合气体吹洗法 d．气体—溶剂混合吹洗法 e．静态真空处理 f．动态真空处理 其中：e、f为非吸附净化 常用的溶剂中都含有C2Cl6。C2Cl6为白色晶体，密度为2091kg/m3。 C2Cl6与铝熔体反应生成C2Cl4 和Cl2。其分别和铝熔体继续反应生成AlCl3、 HCl等。 C2Cl6的升华温度为185.5℃，C2Cl4的沸点为121℃，不熔于铝。工业通用 的溶剂是各种碱金属的氯盐和氟盐的混合物。他的净化作用主要是通过其 吸附和熔解氧化夹杂的能力。氯化钾和氯化钠盐等的混合物，对氧化铝有 极强的润湿和吸附能力。氧化铝特别是悬混于熔体中氧化铝碎片，被具有 凝聚性和润湿性的溶剂吸附包围后，便改变了氧化物的性质、密度及形态， 通过上浮很快被除去。 加入少量的氟盐（NaF、Na3AlF6、CaF2）增加熔融金属与杂质之间的表 面张力，提高了溶剂的分离性，防止产生溶剂夹杂。
第3章熔炼和铸造
第3章熔炼和铸造熔炼和铸造是金属加工中重要的工艺，它们在许多领域，如制造业、建筑业和航空航天等行业都有广泛的应用。
本文将就熔炼和铸造的基本概念、流程以及一些常见的熔炼和铸造方法进行介绍。
一、熔炼熔炼是将固态金属材料加热到其熔点以上，使之转变为液态的过程。
熔炼的目的是为了得到纯净的金属液体，以便进一步进行铸造或其他加工。
常见的熔炼方式有电弧炉、电感炉和氧气炉等。
电弧炉是一种常用的熔炼设备，它通过将电流引入炉内的电弧，使金属材料加热熔化。
电弧炉广泛应用于钢铁、铝合金等金属的熔炼过程中。
电感炉则利用金属材料对电磁场的感应加热，适用于熔点较高的金属。
氧气炉是一种将电加热与氧气吹焊相结合的熔炼设备，它适用于高温熔炼和精炼金属材料。
氧气炉能够提供高温和氧气，使金属的含碳量降低，从而得到更纯净的金属液体。
二、铸造铸造是将熔化的金属液体倒入预先制作好的铸型中，待其冷却凝固后，将金属零件取出的过程。
铸造是金属加工中最常用的工艺之一，能够制造出形状复杂的金属零件。
常见的铸造方法有砂型铸造、压力铸造和连铸等。
砂型铸造是一种常见的铸造方法，其原理是在铸型中填充一定湿度的砂料，然后将熔化的金属液体倒入铸型中，待其冷却凝固后，取出金属零件。
砂型铸造通常用于制造大型、形状复杂的金属零件。
压力铸造是一种高效、高精度的铸造方法，能够制造出高质量的金属零件。
在压力铸造过程中，金属液体通过压力喷射进入铸型，然后通过压力固化和冷却，最终得到所需的金属零件。
连铸是一种连续铸造的方法，可以实现高效的金属生产。
在连铸过程中，金属液体连续地流过冷却水口，形成连续的结晶体，最后拉出所需的金属线材、板材或型材。
三、总结熔炼和铸造是金属加工中不可或缺的工艺。
熔炼通过加热金属材料使之熔化，得到金属液体；铸造则是将熔化的金属液体倒入铸型中，最终得到所需的金属零件。
熔炼和铸造通常采用不同的设备和工艺，如电弧炉、砂型铸造等。
随着科技的进步，熔炼和铸造工艺得到了不断的改进和创新，新的设备和工艺也被应用于熔炼和铸造过程中。
熔铸知识点总结
熔铸知识点总结一、熔铸的基本原理熔铸的基本原理是将金属材料加热至其熔点，使其变成液态，在这个状态下，可以对金属进行成型。
熔铸工艺分为压力铸造、砂型铸造、金属型铸造、连铸等多种类型，不同的工艺方式适用于不同的情况。
在熔铸过程中，除了对金属材料进行加热外，还需要考虑金属的流动性、凝固行为、浇注系统设计等因素，以确保最终产品的成型质量。
二、熔铸材料1. 铸造合金铸造合金是指用于熔铸的金属材料，常见的铸造合金包括铝合金、铜合金、钢铁等。
不同的合金具有不同的物理性能和化学性能，因此在选择铸造合金时需要考虑产品的使用环境、强度要求、耐腐蚀性等因素。
2. 铸造辅料在熔铸过程中，除了金属材料外，还需要使用一些辅助材料，如熔化剂、脱气剂、熔剂等。
这些辅助材料可以改善金属的流动性、凝固行为，提高产品的成型质量。
三、熔铸设备1. 熔炉熔炉是熔化金属材料的设备，常见的熔炉包括电弧炉、电感炉、燃气热处理炉等。
不同的熔炉适用于不同的金属材料和工艺要求。
2. 浇注系统浇注系统是将熔化的金属材料注入到模具中的装置，包括浇口、浇口杯、浇铁道、过渡杯、储液池等。
浇注系统的设计可以影响产品的成型质量，需要考虑金属的流动性、凝固行为等因素。
3. 成型设备成型设备是将熔化的金属材料注入到模具中进行成型的设备，包括压铸机、砂型铸造设备、金属型铸造设备等。
不同的成型设备适用于不同的熔铸工艺，可以实现不同形状、大小的产品成型。
四、熔铸工艺1. 熔炼熔炼是将固态金属材料加热至液态的过程，常见的熔炼工艺包括电弧炉熔炼、感应炉熔炼、气氛炉熔炼等。
在熔炼过程中，需要考虑金属材料的成分、温度控制、气氛保护等因素。
2. 浇注浇注是将熔化的金属材料注入到模具中进行成型的过程，浇注过程需要控制浇注速度、浇注温度、浇注位置等参数，以确保产品的成型质量。
3. 凝固凝固是指熔化的金属材料从液态变成固态的过程，凝固过程会影响产品的晶粒结构、机械性能、缺陷形成等因素。
铸造合金及其熔炼(铸铁)
铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
2）锰和硫 锰和硫都是阻碍石墨化的元素，但两者 共同存在时，会形成高熔点的MnS，不仅无阻碍石墨 化的作用，而且可作为石墨化的非自发晶核。所以， 锰能削弱硫的有害作用。此外，锰能促使珠光体形成 并细化珠光体，从而提高灰铸铁的力学性能，灰铸铁 中锰的质量分数一般为0.6%～1.2%。
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第三章 铸造合金及其熔炼
为缩短从孕育到凝固的时间，防止孕育衰退， 加强孕育效果，减少孕育剂用量，目前已发展 了许多瞬时孕育方法，如浇包漏斗随流孕育、 硅铁棒孕育、喂丝孕育、型内孕育等。 孕育剂的加入量应严格控制。孕育剂的加入 量与铁液成分、铸件壁厚、孕育剂种类和孕育 方式有关。一般炉前孕育的加入量为铁液重量 的0.2%～0.5%，瞬时孕育为0.08%～0.2%。
此外，炉前采用的检查方法还有炉前快速化 学分析法、直读光谱分析法、热分析法、炉前 快速金相法等。
5）孕育铸铁的组织和性能 孕育铸铁的 组织，是在致密的珠光体基体上，均匀地分 布着细小的片状石墨，所以孕育铸铁的强度、 耐磨性等均比普通灰铸铁高。另一特点是断 面敏感性小。但减震性、缺口敏感性略低于 普通灰铸铁。由于碳、硅含量低，所以流动 性差，收缩较大。
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第三章 铸造合金及其熔炼
图3-3 铸件组织图
Ⅰ—白口区 Ⅱa—麻口区 Ⅱ、Ⅱb. Ⅲ—灰口区
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第三章 铸造合金及其熔炼
锰在孕育铸铁中的作用，除中和硫外， 还能增加珠光体含量。所以，孕育铸铁 锰的质量分数含量一般较高，为 0.8% ～ 1.0%。 硫、磷作为有害元素，都会降低铸铁强 度，应加以限制，一般硫的质量分数限 制 在 0.1% 以 下 ， 磷 的 质 量 分 数 限 制 在 0.15%以下。
铸造合金及其熔炼
铸造合金及其熔炼铸造合金是指由两种或两种以上的金属混合而成的材料，通常用于制造复杂形状的零件。
铸造合金具有较高的强度、韧性和耐磨性，同时还具有一定的耐腐蚀性和抗氧化性能。
它们通常用于制造高负荷运行的机械部件、汽车和航空航天零件、医疗设备和通信设备等领域。
铸造合金通常是通过熔炼过程制造的。
熔炼是将金属加热到其熔点以上，使其融化成为液态的过程。
在熔炼过程中，金属经历了一系列化学反应，例如氧化、还原、溶解和合金化等反应。
这些反应是产生所需铸造合金的关键。
在熔炼过程中，金属通常被加入到熔炉中。
熔炉是一种大容量的设备，用于加热和融化金属。
熔炉可以分为燃气熔炉、电弧炉和感应炉等几种类型。
其中，电弧炉是最常用的类型，它通过电极放电产生高温，将金属加热到液态。
熔炼时必须控制热量和化学成分，以产生所需的铸造合金。
在熔炼过程中，需要添加一些合金元素以改善铸造合金的性能。
例如，铝可以用于提高铸造合金的强度和耐腐蚀性，钛可以用于提高铸造合金的高温性能，铜可以用于提高铸造合金的导热性等。
这些合金元素通常以块状添加到熔炉中，随着金属的融化，它们逐渐溶解并与其他金属元素形成一种均匀的合金混合物。
一旦合金达到了所需的化学成分和温度，就可以进行铸造过程。
铸造是将液态合金倒入模具中，并使其冷却硬化的过程。
在铸造过程中，有两个关键的因素：一是铸造温度，二是冷却速度。
控制这两个因素可以获得所需的铸造合金性能。
铸造合金的性能取决于其化学成分、铸造温度和冷却速度等因素。
高强度和高耐磨性的合金通常需要较高的铸造温度和较快的冷却速度。
然而，在某些情况下，较慢的冷却速度可能会导致更优良的铸造合金性能，例如抗腐蚀性能和高温氧化性能等。
因此，在生产铸造合金时必须进行适当的试验和分析，以确保所产生的合金具有所需的性能。
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铸造合金原理及熔炼一、名词解释l．铸铁：是C的含量大于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。
2．白口铸铁：少数C固溶于铁素体，其他以碳化物存在。
3．灰口铸铁：c主要结晶成石墨，并呈片状形式存在于铸铁中，断口为暗灰色。
4．球墨铸铁：铁水在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。
5．球化处理：向铁水中加入稀土镁合金（球化剂）。
（其中镁是具有很强球化能力的元素）。
球化剂的作用是使石墨呈球状析出。
我国应用最广的球化剂是稀土镁合金。
6．孕育处理：向铁水中加入硅铁合金（孕育剂）颗粒。
孕育剂的作用是促进铸铁石墨化，防止产生白口，细化石墨。
常用的孕育剂为硅的质量分数75%硅铁。
7．蠕墨铸铁；是液态铁水经蠕化处理和孕育处理得到的．由金属基体和蠕虫状石墨构成。
8．可锻铸铁：是由白口铁经过退火而制得的一种高强度铸铁，白口铸铁中的渗碳体分解成团絮状石墨的灰口铸铁，性能优于灰铸铁，耐磨性和减震性优于普通碳索钢，可部分代替碳钢，合金钢和有色金属。
9．奥氏体（A或γ）：碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体。
晶格结构：面心立方晶格fcc。
10．铁素体（F或α）：碳溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体，晶格结构：体心立方晶格bcc。
11.δ-铁素体：碳溶于δ-Fe中所形成的间隙固溶体。
12．碳当量定义：将合金元素对共晶点碳量的影响折算成铸铁碳量的增减，折算后的值称之为碳当量，以CE表示。
碳当量：CE=C+1/3(Si+p) 13．共晶度：铁液实际含碳量和共晶点的实际碳量的比值为共晶度，以sc表示。
共晶度：Sc=C/[4.26%-(Si+p)l/3l 14．钢的腐蚀金属表面在周围介质的作用下逐渐被破坏的现象称为金属的腐蚀。
15．化学腐蚀是指金属表面与周围介质发生化学反应而引起的破坏，如高温下金属的氧化等。
16．电化学腐蚀是指金属与电解质溶液发生电化学作用而使金属破坏的现象。
17．耐热钢是指在高温下对氧化性气体具有抗氧化性的钢种。
18．黑色金属：在工业生产中，通常把铁及其合金称为黑色金属。
19．有色金属：把其他非铁金属及其合金称为有色金属。
20．固溶强化：通过合金元素固溶于金属基体中，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叫做固溶强化。
21．时效强化（沉淀强化）：时效处理，又称低温回火。
时效强化是指在网溶度随温庋降低而减少的合金系中，当合金元素含量超过一定限量后，淬火可获得过饱和固溶体。
在较低的温度加热（时效），过饱和固溶体将发生分解并析出弥散相，引起合金强度、硬度升高而塑性下降的过程。
它也被称为沉淀强化。
22．自然时效是指时效强化在室温下进行的时效，通常需要较长的时间。
23．人工时效又分为不完全人工时效、完全人工时效和过时效3种。
24．过剩相强化：当过量的合金元素加人到基体中时，一部分溶人固溶体，而超过极限溶解度的部分则不能溶入，形成过剩的第二相，如铝硅合金中的硅相。
过剩相强化主要利用较硬的过剩相来阻碍基体的变形，从而使合金强化，与时效强化有相似之处。
25．变质处理：铸造合金的组织细化亦常称为变质处理26．淬火：工艺是将工件加热到足够高的温度，并保温足够长的时间，使强化相充分溶人固溶体，随后快速冷却（淬人水中或油中）的过程。
27.时效：当铝合金通过高温下淬火形成过饱和固溶体后，再在一定温度下保温（或室温长时间放置）而使其强度、硬度升高的过程称为时效。
28．紫铜：纯铜呈紫红色，故又称紫铜，具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。
29．青铜主要是CuSn台金，后来发展出一些代锡的铜合金，其组织和性能仍与锡青铜类似，称为无锡青铜，如铝青铜、铅青铜等。
30．黄铜：以锌为主加元素的铜合金称为黄铜31．特殊黄铜：通常，Cu-Zn二元合金称为普通黄铜。
以铜、锌为主要组元，再加人其他元素构成的合金，称为特殊黄铜32．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（富锡分泌物人在加工表面也常见到一些灰白色小点，俗称“锡汗”。
33．焦炭：是将配制的煤在隔绝空气条件下，长时间（20h左右）高温（最高达1300℃左右）加热炼制而成的人工燃料。
34．冲天炉熔化区：是指金属料块从开始熔化到熔化完毕这一段炉身高度范围。
35．双联熔炼，即将冲天炉与电炉等其他熔化炉组合，冲天炉铁水经过其他熔炼炉升温及成分调接后才浇注。
三、填空题1．蠕墨铸铁的蠕化剂为镁钛合金、稀土镁钛合金或稀土镁钙合金等。
2．灰铸铁的金相组织由金属基体和片状石墨组成。
主要的金属基体形式有珠光体、铁索体及珠光体加铁素体三种。
3．可锻铸铁种类；1）黑心可锻铸铁：KTH300 - 06：2)珠光体可锻铸铁KTZ450-06: 3)白心可锻铸铁KTB380-124．获得合乎要求的白口铸铁是生产可锻铸铁的前提，所以选择好化学成分，保证铸铁浇铸后获得白口铁组织非常重要。
5．石墨形态因结晶条件不同而有七种基本类型，即球状、团状、团絮状、蠕虫状、水草状、开花状和片状。
在片状石墨中又可分为A、B、C、D、E、F六种形状。
6．珠光体：奥氏体冷却到共析点以下即发生共析发应，一方面析出共析渗碳体，一方面转变为α-Fe，二者共同组成的共析体就是珠光体。
7．渗碳体：由一个C原子和三个Fe原子组成的化合物Fe3C称为渗碳体。
晶格结构：复杂正交。
8．莱氏体：共晶反应时与奥氏体同时生长的渗碳体称为共晶渗碳体，它和共晶奥氏体形成的机械混合物称为莱氏体8．高温莱氏体：727℃以上，奥氏体与渗碳体，以Le表示。
低温莱氏体：727℃以下，珠光体与渗碳体，以L'e表示。
9．二元磷共晶：Fe3P+α-Fe:三元磷共晶：Fe3P+Fe3C +α-Fe。
10．强化孕育条件，细化共晶团，控制磷共晶数量有可能得到断续网状磷共晶结构，既保持较高的强度又有较好的耐磨性。
11．奥氏体中碳的脱溶：普通成分的铸铁，共晶转变后组织为含碳约2.10%的奥氏体加石墨。
如继续冷却，奥氏体中的含碳量将减小，卧二次石墨的形式析出。
12．目前各国使用的商业孕育剂和专利孕育剂的品种繁多，归纳起来可分两大类：石墨化孕育剂和稳定化孕育剂。
13．现在我国生产的球墨铸铁普通用稀土硅铁镁合金作为球化剂，所以也称稀土镁球墨铸铁14．磷在球墨铸铁中有严重的偏析倾向，易在晶界处形成磷共晶，严重降低球墨铸铁的韧性。
磷还增大球墨铸铁的缩松倾向。
15．适用于球墨铸铁生产的优质铁液应该是高温，低硫、磷含量和低的杂质含量（如氧及反球化元素含量等）。
16．在球墨铸铁生产中，除会产生一般的铸造缺陷外，还经常会产生一些特有的缺陷。
主要有：缩孔及缩松、夹渣、皮下气孔、石墨漂浮及球化衰退等。
17．根据铸态组织中有无自由渗碳体，而可分别采取高温石墨化退火和低温石墨化退火的两种方式。
18．根据正火温度的不同，可分为高温完全奥氏体化正火以及部分奥氏体化正火。
19．蠕虫状石墨是介于片状石墨及球状石墨之间的中问状态类型石墨，它既有在共晶团内部石墨互相连续的片状石墨的组织特征，又有石墨头部较圆、其位向特点和球状石墨相似的特征。
20. 蠕墨铸铁的化学成分与球墨铸铁的成分要求基本相似，即高碳、低磷。
低硫，一定的硅、锰含量21．铸铁中石墨的润滑能力，与金属基体有关，与石墨的形状、尺寸和分布有关，还与摩擦面承载大小有关。
22．一种优质抗磨材料应该在保证不破裂的前提下尽量提高耐磨性，因此要求材料有强韧性好的基体和足够数量的硬化相。
23．材料在巨大的局部载荷作用下不损坏的关键是金属基体，只有强韧性特别好的基体才能够承受恶劣的工作条件，如马氏体、奥氏体，贝氏体都属于抗磨铸铁选择的基体。
要避免铁索体、珠光体、石墨等显微组织存在。
其次，要有足够数量的硬化相。
24．铸钢材料的品种从普通碳钢、低合金钢至高合金钢。
25．碳钢铸件热处理的目的是细化晶粒，消除魏氏体（或网状组织）和消除铸造应力。
热处理方法有退火、正火或正火加回火。
26．纯铝具有银白色金属光泽，密度小(2.72)，熔点低(660.4℃)，导电、导热性能优良。
27． Al-Si系铸造铝合金，称硅铝明。
其中ZL102(ZAlSi12)是含12%Si的铝硅二元合金，称为简单硅铝明．加入其他合金元素的铝硅铸造合金称复杂（或特殊）硅铝明。
28．时效处理又分为自然时效及人工时效两大类。
29．金属镁的密度（约 1.7 g/cm3小于铝，镁合金也比铝合金轻，密度约为锅台金的 2/3。
镁合金具有很高的比强度、比剐度和比弹性模量，且切削加工性能极好。
30．影响冲天炉内焦炭燃烧过程的因素，主要是送人炉内空气的数量和质量用温度、含氧量等人焦炭的质量（灰分、块度）等。
31. 焦炭灰分含量不仅影响焦炭中固定碳含量及发热值大小，而且影响焦炭的燃烧速度。
32．一般随焦炭块度增大，氧化带扩大，燃烧温度增高。
33．空气温度对燃烧过程的影响一方面是空气带人的物理热，使反应的热量增大，从而提高燃烧温度。
34。
若风量不变、层焦用量增加时（焦耗增大）原来熔化一批金属炉料消耗的底焦少于补充的层焦，使底焦高度上升，但这样并不会造成底焦高度无限升高，经过3～5批料后，底焦高度会在一个新的高度上稳定下来，原因是层焦增多会使还原带增高，并使还原反应更充分，造成C2。
含量降低，CO含量升高，燃烧系数ηv下降。
35．当送风量增加时，燃烧速度加快，熔化一批料所消耗的底焦量增多，若层焦量不变时，必然造成底焦高度逐渐下降36．当送风量减少时，由于消耗的底焦量少于层焦补充量，底焦高度就会逐渐升高37. 当底焦高度过低，使还原带高度减少到零时，这种平衡过程就无法再进行，冲天炉的熔炼过程就无法继续进行下去，生产中若出现这种情况时，必须立即打炉，否则会出现冻炉或结渣等严重事故。
38．当焦耗过高而风量又不足时，可能出现底焦高度太高，使得还原带上部的温度低于还原反应的温度(1200℃)这时底焦顶面以上的金属炉料无法熔化，冲天炉的熔炼过程便出现暂时中断现象。
39．预热区是指从加料口到金属炉料加热到平均熔点（一般取1200℃）为止的区间。
40．过热区是冲天炉热交换最薄弱的环节。
冲天炉的总热效率为35%左右，其中预热带热效率为50%—60%，熔化带为50%左右，但过热带的热效率仅为6%～8%。
41．酸性冲天炉熔炼可能出现增硅现象，不可能出现增锰现象。
42．碳作为铸铁的重要元素，在冲大炉熔炼过程中，既被O2，CO2和FeO氧化损失，又因焦炭中的碳向铁水溶解而增加。
43．水冷冲大炉的关键结构是在冲天炉底焦区的钢板炉壳加冷却水套，形成水冷炉壁，其结构有内冷式和外冷式两种44．常用的双联熔炼有冲天炉一电炉（包括电弧炉、有芯工频妒、无芯工频炉）熔炼。
45．冲天炉的预热及熔化的热效率高（约60%）但过热效率低（约7%）而电炉的过热效率高(>60%)故冲天炉一电炉双联熔炼可晟大限度地降低能耗和成本，并获得高质量的铁水。