第二章 铸造铝合金熔炼
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河北工业大学
Hebei University of Technology
பைடு நூலகம்
第二章 压铸合金
Die Casting Alloys
第一节 压铸铝合金（Aluminum Alloy） 第二节 铝合金的熔炼（Melting of Aluminum Alloy） 第三节 压铸镁合金（Magnesium Alloy） 第四节 镁合金熔炼（Melting of Magnesium Alloy）
4、 含气量的评定
常压法
减压法
铝合金熔炼
七、铝硅合金的变质处理 1、变质处理的目的 2、变质剂 3、变质处理工艺 （1） 压入法 （2） 搅拌法 （3） 中间合金变质法 4、变质效果的评定 （1） 测定共晶反应的温度 （2） 试样弯曲法 （3） 试样断口法
2、变质剂
磷复合变质剂： 10％P＋90％C2Cl2，加入量0.25％；
ZnCl2 H 2 Zn HCl( gas)
（3） 无毒精炼剂精炼法
无毒精炼剂精炼法原理
NaNO3 C NaCO3 N2 CO2
NaNO3 Na2O NO
氟硅酸钠和冰晶石粉的作用――精炼和缓冲作用； 食盐的作用－－－－－－－－－缓冲作用； 耐火砖屑的作用－－－－－－－精炼剂残留物烧结成团上浮。 工艺：精炼温度--690－720℃ 精炼时间--5～12min； 静置时间--5～8min;
一般材料要求H2<0.15～0.2ml／100g（Al），
l 有害杂质元素满足国家标准； 碱土金属含量―一般合金要求Na<20×10－6％，
含镁高的铝合金，要求Na<5×10－6 ％
（1） 通氮气或氩气精炼法
通氮气或氩气精炼法
（2） 脱水氯化锌精炼法
2 Al 3ZnCl2 3Zn AlCl 3 ( gas)
2 1 Al (液体) H 2 O(汽) Al 2 O3 2H 3 3
2 1 27kg : 18kg 102kg : 2kg 3 3
18kg : 18kg 34kg : 22.4m
3
1g : 1g 1.9 g : 1244cm 3
4m m n Al CmHn Al 4 C3 H 2 4 3 2
3、提供优质合金液体(变质处理)；
铸造铝合金熔炼
二、 铝合金液的吸气及其影响因素
1、气体来源 （1） 来自于空气中的水蒸汽 （2） 来自于熔化时的炉气 （3） 来自于油脂、涂料的气体 （4） 来自于吸附有水的炉料和熔化工具 （5） 来自于含有水份的熔剂和变质剂等
铝合金熔炼
Al 3H 2 O(汽) Al (OH ) 3 3 H 2 (气) 2
压铸合金熔炼
六、铝合金液的精炼净化 1、精炼的目的和要求 2 、精炼剂 3、 常用几种精炼剂及其工艺
（1） 通氮气或氩气精炼法
（2） 脱水氯化锌精炼 （3） 用无毒精炼剂精炼
4、含气量的测定
（1） 常压凝固法 （2） 减压凝固法
目的：排出气体和夹杂物，提高铝合金液的纯净度。 要求： l 含氢量―航空航天工业材料要求H2<0.1ml／100g（Al），
20％P＋70％KCl＋10％K2TiF6；加入量0.5%-0.8%;
15％P＋40％C2Cl2＋38％KCl＋7％K2TiF6；加入量0.5%-0.8%;
1.钠盐变质剂预热，300－400℃，20 －30min； 2.精炼后，除去熔渣和氧化皮；
（1）
压入法
3.撒预热的粉状变质剂，加入量2－3 ％，保持10－20分钟； 4.不断打破这层溶剂硬壳，使得气体 排出，同时防止形成高熔点的固态 Na3AlF6； 5.用压勺把打碎的溶剂硬壳压入合金 液中100－150mm深处，保持4－6min， 直到溶剂被合金液吸收为止； 6.取出压勺，撇净液面上的浮渣。如 果浮渣过稀，加入NaF或CaF2，使得渣 结块，然后再撇去。
铝合金熔炼
铝合金熔炼
四、铝合金中的夹杂物及其危害
压铸合金熔炼
危害：
① 降低合金的力学性能；
② 降低合金液的流动性；
③ 切削性能变坏； ④ 耐蚀性能降低； ⑤ 皮膜状氧化物使得铸件易产生气孔和裂纹等缺陷；
铝合金熔炼
（a）氧化铝
氧化铝和氧化硅混合物
铁铝化合物
压铸合金熔炼
五、铝合金的熔炼工艺流程
4、变质效果评定
（1） 测定共晶反应温度
铝合金熔炼
变质正常，断口银白色丝绒状，晶粒很细，看不到硅亮点； 变质不足，晶粒粗大，断口暗灰色，发亮的硅晶粒明显可见； 变质过度，断口呈青灰色，晶粒粗大；
铝合金熔炼
电阻炉
铝合金熔炼
感应炉
铝合金熔炼
反射炉
铝合金熔炼
高效反射炉
铝合金熔炼
铝合金熔炼
河北工业大学 材料加工工程
铝合金熔炼
2、影响铝合金液吸气的因素
（1） 合金液氢溶解度与氢的或水蒸汽的分压的影响
（2） 铝合金的蒸气压的影响: 铝的蒸气压较低。 （3） 氧化膜的影响： Al2O3氧化膜致密的。 （4） Al2O3等夹杂物的影响： Al2O3吸氢，核心。 （5） 合金元素的影响：加Mg容易吸氢，Si和Cu降低吸氢量。 （6） 熔化时间的影响 （7） 季节和地区因素的影响
合金液温度与氢的或水 蒸汽的分压的影响
S K PH
式中，K―常数； PH―空气中的氢分压
铝合金熔炼
三、铝合金液的氧化及其影响因素
1）铝合金的氧化
2）影响铝合金氧化的因素
（1） 合金元素的影响：Cu、Si、Mg
（2） 炉气和空气的影响
（3） 熔化温度与时间的影响
铝合金熔炼
1）铝合金的氧化
Al O2 Al 2O3
第二章 铸造铝合金的熔炼
一、铝合金熔炼的任务和目的
二、铝合金的吸气及其影响因素
三、铝合金的氧化及其影响因素 四、铝合金中的夹杂物及其危害 五、铝合金的熔炼工艺流程 六、铝合金的精炼净化 七、铝合金的变质处理
一、铝合金熔炼的主要任务和目的
1 、将不同牌号的铝锭和回炉料重新熔化，得到化学成分 均匀的铝合金液体； 2、 除去铝合金液体中的气体和夹渣物；
Hebei University of Technology
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第二章 压铸合金
Die Casting Alloys
第一节 压铸铝合金（Aluminum Alloy） 第二节 铝合金的熔炼（Melting of Aluminum Alloy） 第三节 压铸镁合金（Magnesium Alloy） 第四节 镁合金熔炼（Melting of Magnesium Alloy）
4、 含气量的评定
常压法
减压法
铝合金熔炼
七、铝硅合金的变质处理 1、变质处理的目的 2、变质剂 3、变质处理工艺 （1） 压入法 （2） 搅拌法 （3） 中间合金变质法 4、变质效果的评定 （1） 测定共晶反应的温度 （2） 试样弯曲法 （3） 试样断口法
2、变质剂
磷复合变质剂： 10％P＋90％C2Cl2，加入量0.25％；
ZnCl2 H 2 Zn HCl( gas)
（3） 无毒精炼剂精炼法
无毒精炼剂精炼法原理
NaNO3 C NaCO3 N2 CO2
NaNO3 Na2O NO
氟硅酸钠和冰晶石粉的作用――精炼和缓冲作用； 食盐的作用－－－－－－－－－缓冲作用； 耐火砖屑的作用－－－－－－－精炼剂残留物烧结成团上浮。 工艺：精炼温度--690－720℃ 精炼时间--5～12min； 静置时间--5～8min;
一般材料要求H2<0.15～0.2ml／100g（Al），
l 有害杂质元素满足国家标准； 碱土金属含量―一般合金要求Na<20×10－6％，
含镁高的铝合金，要求Na<5×10－6 ％
（1） 通氮气或氩气精炼法
通氮气或氩气精炼法
（2） 脱水氯化锌精炼法
2 Al 3ZnCl2 3Zn AlCl 3 ( gas)
2 1 Al (液体) H 2 O(汽) Al 2 O3 2H 3 3
2 1 27kg : 18kg 102kg : 2kg 3 3
18kg : 18kg 34kg : 22.4m
3
1g : 1g 1.9 g : 1244cm 3
4m m n Al CmHn Al 4 C3 H 2 4 3 2
3、提供优质合金液体(变质处理)；
铸造铝合金熔炼
二、 铝合金液的吸气及其影响因素
1、气体来源 （1） 来自于空气中的水蒸汽 （2） 来自于熔化时的炉气 （3） 来自于油脂、涂料的气体 （4） 来自于吸附有水的炉料和熔化工具 （5） 来自于含有水份的熔剂和变质剂等
铝合金熔炼
Al 3H 2 O(汽) Al (OH ) 3 3 H 2 (气) 2
压铸合金熔炼
六、铝合金液的精炼净化 1、精炼的目的和要求 2 、精炼剂 3、 常用几种精炼剂及其工艺
（1） 通氮气或氩气精炼法
（2） 脱水氯化锌精炼 （3） 用无毒精炼剂精炼
4、含气量的测定
（1） 常压凝固法 （2） 减压凝固法
目的：排出气体和夹杂物，提高铝合金液的纯净度。 要求： l 含氢量―航空航天工业材料要求H2<0.1ml／100g（Al），
20％P＋70％KCl＋10％K2TiF6；加入量0.5%-0.8%;
15％P＋40％C2Cl2＋38％KCl＋7％K2TiF6；加入量0.5%-0.8%;
1.钠盐变质剂预热，300－400℃，20 －30min； 2.精炼后，除去熔渣和氧化皮；
（1）
压入法
3.撒预热的粉状变质剂，加入量2－3 ％，保持10－20分钟； 4.不断打破这层溶剂硬壳，使得气体 排出，同时防止形成高熔点的固态 Na3AlF6； 5.用压勺把打碎的溶剂硬壳压入合金 液中100－150mm深处，保持4－6min， 直到溶剂被合金液吸收为止； 6.取出压勺，撇净液面上的浮渣。如 果浮渣过稀，加入NaF或CaF2，使得渣 结块，然后再撇去。
铝合金熔炼
铝合金熔炼
四、铝合金中的夹杂物及其危害
压铸合金熔炼
危害：
① 降低合金的力学性能；
② 降低合金液的流动性；
③ 切削性能变坏； ④ 耐蚀性能降低； ⑤ 皮膜状氧化物使得铸件易产生气孔和裂纹等缺陷；
铝合金熔炼
（a）氧化铝
氧化铝和氧化硅混合物
铁铝化合物
压铸合金熔炼
五、铝合金的熔炼工艺流程
4、变质效果评定
（1） 测定共晶反应温度
铝合金熔炼
变质正常，断口银白色丝绒状，晶粒很细，看不到硅亮点； 变质不足，晶粒粗大，断口暗灰色，发亮的硅晶粒明显可见； 变质过度，断口呈青灰色，晶粒粗大；
铝合金熔炼
电阻炉
铝合金熔炼
感应炉
铝合金熔炼
反射炉
铝合金熔炼
高效反射炉
铝合金熔炼
铝合金熔炼
河北工业大学 材料加工工程
铝合金熔炼
2、影响铝合金液吸气的因素
（1） 合金液氢溶解度与氢的或水蒸汽的分压的影响
（2） 铝合金的蒸气压的影响: 铝的蒸气压较低。 （3） 氧化膜的影响： Al2O3氧化膜致密的。 （4） Al2O3等夹杂物的影响： Al2O3吸氢，核心。 （5） 合金元素的影响：加Mg容易吸氢，Si和Cu降低吸氢量。 （6） 熔化时间的影响 （7） 季节和地区因素的影响
合金液温度与氢的或水 蒸汽的分压的影响
S K PH
式中，K―常数； PH―空气中的氢分压
铝合金熔炼
三、铝合金液的氧化及其影响因素
1）铝合金的氧化
2）影响铝合金氧化的因素
（1） 合金元素的影响：Cu、Si、Mg
（2） 炉气和空气的影响
（3） 熔化温度与时间的影响
铝合金熔炼
1）铝合金的氧化
Al O2 Al 2O3
第二章 铸造铝合金的熔炼
一、铝合金熔炼的任务和目的
二、铝合金的吸气及其影响因素
三、铝合金的氧化及其影响因素 四、铝合金中的夹杂物及其危害 五、铝合金的熔炼工艺流程 六、铝合金的精炼净化 七、铝合金的变质处理
一、铝合金熔炼的主要任务和目的
1 、将不同牌号的铝锭和回炉料重新熔化，得到化学成分 均匀的铝合金液体； 2、 除去铝合金液体中的气体和夹渣物；