合金知识(精)

铝合金的铸造工艺

铝合金铸造性能和化学成分密切相关，Al-Si合金铸 造性能最好，和灰铸铁相似。Al-Cu合金远离共晶成分， 凝固温度范围大，铸造性能最差。实际生产中铝铸件都 有冒口补缩，Al-Si类合金的凝固温度范围小，冒口补 缩效率高，易获得组织致密的铸件。其它类铸铝合金的 凝固温度范围大，冒口补缩效率低，铸件致密性差。 铝合金极易吸气氧化，浇注必须快而平稳避免搅动。 各种铸造方法都适用于铝合金铸件。 ● 铸造铝合金的熔炼特点 铝合金在液态下极易氧化，其产物为Al2O3，熔点高 达2050℃，密度稍大于铝，呈固态夹杂物悬浮在铝液中， 很难去除，既恶化铸造性能，又降低力学性能，使铸件 致密性降低。铝液还极易吸收氢气，凝固时析出，形成 气孔或针孔等缺陷
。 ◆ 合金相图的测定 合金相图是表示合金的成分、温度和组织三者之间关系的 图形，是研究合金的重要工具。合金相图一般都是由试验方 法获得的。现以Pb-Sb二元合金为例，来说明二元合金相图 的测定过程。 （1）配制不同成分的若干合金，并分别做出它们的冷却 曲线。 （2）分别找出各个合金的结晶转变温度，即结晶开始温 度和结晶终了温度。 （3）把各合金的结晶开始温度和结晶终了温度，分别标 注在温度－成分的坐标系中。 （4）把各合金的结晶开始温度点连结起来，即为液相线； 把结晶终了温度点连结起来，即为固相线。这样就构成了 Pb-Sb二元合金相图。其它合金相图也可照此方法测定.
铜铝合金铸造工艺

各种成分的铜合金的结晶特征不同，铸造性能 不同，铸造工艺特点也不同。 2、铝青铜和铝黄铜：结晶特征是结晶温度范 围小，为逐层凝固特征。铸造性能方面流动性较 好，易形成集中缩孔，极易氧化。工艺特点是铝 青铜浇注系统为底注式，铝黄铜浇注系统为敞开 式。 3、硅黄铜：结晶特征是介于锡青铜和铝青铜 之间。 ◆ 铝合金铸件分类 铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金、铝铜 合金、铝镁合金和铝锌合金等

。 2、间隙固溶体 溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形 成的固溶体称间隙固溶体。间隙固溶体的溶剂是直径 较大的过渡族金属，而溶质是直径很小的碳、氢等非 金属元素。其形成条件是溶质原子与溶剂原子直径之 比必须小于0.59。如铁碳合金中，铁和碳所形成的固 溶体――铁素体和奥氏体，皆为间隙固溶体。 ● 固溶体的性能 当溶质元素含量很少时，固溶体性能与溶剂金属性 能基本相同。但随溶质元素含量的增多，会使金属的 强度和硬度升高，这种现象称为固溶强化。 适当控制溶质含量，可明显提高强度和硬度，同时 仍能保证足够高的塑性和韧性，所以说固溶体一般具 有较好的综合力学性能。
◆ 铁碳合金 铁碳合金是钢和铁的总称，是工业上应用最广泛的合金。铁碳 合金是以铁为基本元素，以碳为主加元素组成的合金。在液态时， 铁和碳可以无限互溶。在固态时，碳溶于铁中形成固溶体。当含 碳量超过碳在铁中的固态溶解度时，则出现金属化合物。此外， 还可以形成由固溶体和金属化合物组成的机械混合物。 铁碳合金在固态下出现的几种基本组织: ● 铁素体 铁素体是碳溶解在a－Fe中的间隙固溶体，常用符号F表示。 它仍保持的体心立方晶格，其溶碳能力很小，常温下仅能溶解为 0.0008％的碳，在727℃时最大的溶碳能力为0.02％。 由于铁素体含碳量很低，其性能与纯铁相似，塑性、韧性很好， 伸长率δ＝45％～50％。强度、硬度较低，σb≈250MPa，而HBS ＝80。
续 Βιβλιοθήκη 奥氏体奥氏体是碳溶解在γ－Fe中的间隙固溶体，常用符号A表示。 它仍保持γ－Fe的面心立方晶格。其溶碳能力较大，在727℃ 时溶碳为ωc＝0.77％,1148℃时可溶碳2.11％。奥氏体是在大 于727℃高温下才能稳定存在的组织。奥氏体塑性好，是绝大 多数钢种在高温下进行压力加工时所要求的组织。奥氏体没 有磁性。 ● 渗碳体 渗碳体是铁与碳形成的金属化合物，其化学式为Fe3C。渗 碳体的含碳量为ωc＝6.69％，熔点为1227℃。其晶格为复杂 的正交晶格，硬度很高HBW＝800，塑性、韧性几乎为零， 脆性很大。 在铁碳合金中有不同形态的渗碳体，其数量、形态与分布 对铁碳合金的性能有直接影响。

◆ 金属化合物 金属化合物是两组元相互作用形成的新相， 它的晶体结构与两组元都不相同，并具有金 属性质。金属化合物有多种，它们的共同特 点是熔点高、硬度高，一般都作为合金中的 硬化相。如碳钢中的Fe3C，合金钢中的TiC、 VC、W2C等。 合金中以单相的固溶体或金属化合物的形 式存在的情况减少，大多以两相的机械混合 物形式存在。如碳钢中的珠光体，就是由固 溶体（铁素体）和金属化合物（渗碳体Fe3C） 组成的机械混合物。
纯金属液态时为单相；固态为单相；结晶过程中为二相。
合金在液态时为单相。合金在固态时可能是单相组织也 可能是多相组织。分析合金结构就是分析其相结构，看 其由几种固溶体或金属化合物，即为几相。 ◆ 固溶体 指溶质原子溶入金属溶剂的晶格中所组成的合金相。 两组元在液态下互溶，固态也相互溶解，且形成均匀一 致的物质。形成固溶体时，含量大者为溶剂，含量少者 为溶质；溶剂的晶格即为固溶体的晶格。 ● 固溶体的分类 按溶质原子在晶格中的位置不同可分为置换固溶体和 间隙固溶体。 1、置换固溶体 溶质原子占据溶剂晶格中的结点位 置而形成的固溶体称置换固溶体。当溶剂和溶质原子直 径相差不大，一般在15％以内时，易于形成置换固溶体。 铜镍二元合金即形成置换固溶体，镍原子可在铜晶格的 任意位置替代铜原子
铝材的精炼方法

1、精炼方法 为了减缓铝液氧化和吸气，铝合金应在熔剂层 覆盖下熔炼。向坩锅内加入KCl、NaCl等熔剂，将铝液与炉气隔 离。驱除铝液中已吸入地氢气，防止针孔产生，在铝液出炉前进 行驱氢精炼。方法简便的有用钟罩向铝液中压入氯化锌（ZnCl2） 或六氯乙烷（C2Cl6）等氯盐或氯化物，发生反应： 3ZnCl2 + 2Al = 3Zn + 2AlCl3 3C2Cl6 + 2Al = 3C2Cl4 + 2AlCl3 生成的AlCl3沸点为183℃，C2Cl4沸点为121℃，形成气泡在 上浮过程中将铝液中的气体H2及Al2O3夹杂一起带出液面。 2、熔炼设备 铝合金熔炉种类很多，一般多用焦碳坩锅炉。 合金的结构要比纯金属复杂得多。因为合金由两种或多种元素 组成，各元素间的相互作用，会形成各种不同的相。我们把在金 属和合金中，凡化学成分相同、结构相同并与其他部分由界面分 开的均匀组成部分，称之为相。
合金及合金的结构
合金是一种金属元素和一种或几种其它元 素（金属或者非金属均可）熔合后而组成的具有 进速特性的物质。组成合金最基本的、能独立存 在的物质称为组元，简称元。绝大多数情况下， 组元即是构成合金的元素。但也有将化合物作为 组元的，其条件是化合物在所研究的范围内，既 不分解也不发生任何化学反应。根据组元的数量， 可分为二元合金、三元合金或多元合金、如简单 黄铜是由铜和锌两种元素组成的二元合金；硬铝 是由铝、铜、镁三种元素组成的三元合金。