熔模铸造合金及熔炼技术
铝合金熔炼与铸造技术
铝合金熔炼与铸造技术一、引言铝合金是一种重要的结构材料，具有轻质、高强度和良好的耐腐蚀性能，在航空航天、汽车制造、建筑工程等领域广泛应用。
铝合金的制备过程中，熔炼与铸造技术起到关键作用，本文将对铝合金熔炼与铸造技术进行详细探讨。
二、铝合金熔炼技术2.1 熔炼原料准备熔炼铝合金的原料主要包括铝、合金元素和辅助材料。
铝采用高纯度的铝锭，合金元素可以通过添加铝合金粉末或其他化合物来实现。
辅助材料包括熔剂、脱气剂等。
这些原料的准备对于保证铝合金的成分和质量非常重要。
2.2 熔炼设备和工艺熔炼铝合金的常用设备有电阻加热炉、感应加热炉和气体燃烧炉等。
其中，感应加热炉在铝合金熔炼中应用最广泛，具有加热速度快、能耗低和温度控制准确等优点。
熔炼工艺包括预热、熔化、调温和净化等步骤，其中净化技术对于铝合金的纯净度和性能起到重要作用。
2.3 熔炼过程控制与优化熔炼过程中，熔体温度、保温时间、搅拌方式等因素对铝合金的成分和组织结构有重要影响。
熔炼过程需要进行温度控制、气氛控制和搅拌控制等，以确保铝合金的成分均匀、杂质含量低。
三、铝合金铸造技术3.1 铸造方法铝合金的常用铸造方法包括压铸、重力铸造、低压铸造和砂型铸造等。
压铸是最常用的铸造方法，适用于生产复杂形状和尺寸精度要求高的铝合金件。
重力铸造适用于大型铝合金零部件的生产，低压铸造适用于长条状和壳状铝合金件的生产，砂型铸造适用于非常大型和特殊形状的铝合金件的生产。
3.2 铝合金铸造过程铝合金的铸造过程主要包括熔炼、准备模具、浇注、冷却和后处理等步骤。
熔炼过程中，需要根据具体合金配方和要求，控制熔体温度、浇注温度和浇注速度等参数。
准备模具是确保铸造件尺寸和表面质量的重要环节。
浇注过程需要保证熔体充分填充模腔，并避免气孔和缺陷的产生。
冷却过程中需控制冷却速率，以避免铝合金件出现应力和变形。
3.3 铝合金铸造工艺改进为了提高铝合金铸造件的质量和效率，可以采取一些工艺改进措施。
熔模铸造工艺技术分析
熔模铸造工艺技术分析
熔模铸造是一种常用的金属铸造工艺，适用于制造精密复杂的铸件。
该工艺主要包括模具制作、熔炼、注浆、烘干等步骤，下面就熔模铸造的工艺技术进行分析。
首先，熔模铸造的第一步是模具制作。
模具是熔模铸造的核心，也是制造高精度铸件的关键。
模具制作一般包括模芯、模壳和壳芯的制作。
模芯可通过雾化、粉末冶金等方式制作，模壳和壳芯则需要根据铸件形状制作模具，并进行准确的尺寸控制，以保证铸件的精度。
其次，熔炼是熔模铸造的重要环节。
熔炼主要是将所选用的金属合金料加热到熔化状态，并保持一定的温度和化学成分稳定性。
熔炼中需要注意合金料的配比，以获得符合要求的化学成分和机械性能。
同时，也需要注意熔炼温度和保温时间的控制，以确保合金料的熔化程度和纯净度。
然后，注浆是熔模铸造的关键步骤之一。
注浆是指将熔化的金属合金料注入模具中，以形成铸件的过程。
注浆时要注意注浆速度和压力的控制，以保证金属合金料充分填充模具的每一个细节，并排除气体和杂质，以保证铸件的质量。
最后，烘干是熔模铸造的最后一道工序。
烘干主要是将注浆后的模具进行加热，以使模芯和模壳中的水分蒸发，避免在熔融过程中产生气泡。
烘干时需要注意加热温度和时间的控制，以避免烘干过度或不足导致的问题。
总结来说，熔模铸造工艺在制造精密铸件方面具有优势。
通过合理的模具制作、熔炼、注浆和烘干等步骤，可以制造出尺寸精确、质量稳定的铸件。
然而，在操作过程中需要严格控制各个环节的参数，以确保铸件的质量。
同时，也需要根据具体要求进行工艺调整，以充分发挥熔模铸造的优势。
熔模铸造技术详解
熔模铸造1概述熔模铸造又称"失蜡铸造"，通常是在蜡模表面涂上数层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而制成型壳，再经过焙烧，然后进行浇注，而获得铸件的一种方法，由于获得的铸件具有较高的尺寸精度和表面光洁度，故又称"熔模精密铸造"熔模铸造的工艺过程见图1。
可用熔模铸造法生产的合金种类有碳素钢、合金钢、耐热合金、不锈钢、精密合金、永磁合金、轴承合金、铜合金、铝合金、钛合金和球墨铸铁等。
熔模铸件的形状一般都比较复杂，铸件上可铸出孔的最小直径可达0.5mm，铸件的最小壁厚为0.3mm。
在生产中可将一些原来由几个零件组合而成的部件，通过改变零件的结构，设计成为整体零件而直接由熔模铸造铸出，以节省加工工时和金属材料的消耗，使零件结构更为合理。
熔模铸件的重量大多为零点几十牛（即几十克到几公斤），太重的铸件用熔模铸造法生产较为麻烦，但目前生产大的熔模铸件的重量已达800牛左右。
熔模铸造工艺过程较复杂，且不易控制，使用和消耗的材料较贵，故它适用于生产形状复杂、精度要求高、或很难进行其它加工的小型零件，如涡轮发动机的叶片等。
图1是熔模铸件的照片。
熔模铸造的工艺过程见图2。
图1熔模铸件照片2熔模的制造熔模铸造生产的第一个工序就是制造熔模，熔模是用来形成耐火型壳中型腔的模型，所以要获得尺寸精度和表面光洁度高的铸件，首先熔模本身就应该具有高的尺寸精度和表面光洁度。
此外熔模本身的性能还应尽可能使随后的制型壳等工序简单易行。
为得到上述高质量要求的熔模，除了应有好的压型（压制熔模的模具）外，还必须选择合适的制模材料（简称模料）和合理的制模工艺。
2.1模料制模材料的性能不单应保证方便地制得尺寸精确和表面光洁度高，强度好，重量轻的熔模，它还应为型壳的制造和获得良好铸件创造条件。
模料一般用蜡料、天然树脂和塑料（合成树脂）配制。
凡主要用蜡料配制的模料称为蜡基模料，它们的熔点较低，为60～700C；凡主要用天然树脂配制的模料称为树脂基模料，熔点稍高，约70～1200C。
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
铸造合金及熔炼教学设计
铸造合金及熔炼教学设计1.引言铸造合金是一种常见的制造材料，它广泛应用于航空、汽车等行业。
铸造合金的制备过程需要进行熔炼、铸造和后处理等步骤。
为了能够更好地教授相关知识，特制定了本教学设计，希望能够对教学工作起到一定的指导作用。
2.重点内容2.1 铸造合金的制备铸造合金的制备需要进行熔炼和铸造操作。
在熔炼过程中，需要将原料放入熔炉进行预热。
当原料达到一定温度时，加入熔剂，并进行充分搅拌，使其达到融合状态。
在铸造操作中，需要将熔化的合金倒入模具中进行成型。
模具形状有很多种类型，例如：砂型、金属型等。
2.2 合金的后处理铸造合金制备好后，需要进行一些后处理操作以提高其性能。
具体操作包括：热处理、表面处理、清洗处理等。
其中热处理是重要的一步，通过加热和冷却来调节材料的晶体结构和力学性能。
2.3 实验操作为了能够更好地教授相关知识，我们可以设计一些实验来加深学生的理解。
例如：制备铸造合金和热处理过程。
在实验中，学生可以亲身体验相关操作，并深入理解相关物理原理。
同时，实验过程中还可以提高学生的动手能力和实践能力。
3.教学方法3.1 讲授法教师可以利用课堂时间，采用普通的讲授法，通过图像、案例分析、实验操作等多种形式，对合金铸造和热处理等知识点进行系统的讲解和阐述。
通过讲解对学生的认识和理解更加直观明了。
3.2 实践性教学法为了能够更好地提升学生的能力，我们应该给学生创造合适的环境和机会，让他们通过实践活动来探究相关知识点。
例如：组织形式各异的实验活动、课外实践等。
通过实践，使学生真正体验到铸造合金的制备过程，加深对相关知识的理解和掌握。
3.3 互动教学法现代教育注重互动，让学生参与感更强，教学效果也更好。
在传授知识的过程中，可以采用互动教学法。
学生能够通过小组讨论、技能竞赛、提问和回答等方式来促进和增强师生之间的交流。
4.教学评估与反思在过程中，对学生的理解和掌握情况应进行多方面评估，评估内容应包括：考试成绩、作业完成质量以及实践操作表现。
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。
铸造合金及其熔炼全
第一章：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，以CE表示，只考虑Si、P时，CE=C+1/3(Si+P)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，以S c表示。
S c =铁/（4.26%-1/3（Si+P））如S c＞1过共晶、S c=共晶S c＜1为亚共晶铸铁六种石墨分布分类1、片状：形成条件：石墨成核能力强，冷却速度慢，过冷度小2、菊花状：实际上中心是D形外围是A形，开始时过冷大，成核条件差、先出D型，后期放出凝固潜热，过冷减小而析出A型3、块片状：过共晶时在冷速较小时形成4、枝晶点状：冷速打过冷大导致G强烈分枝5、枝晶片状冷速小初生γ枝晶6、星状：过共晶冷速较大。
第二章：金相组织由金属基体和片状石墨组成。
主要金属基体：p F 及p+F石墨片以不同的数量、大小、形态分布于基体中。
此外，还有少量非金属夹杂物：硫化物、磷化物等。
硫化物：1、硫可以以硫化铁的形式完全溶解于铁液中，但凝固时硫在固溶体或渗碳体中的溶解度很小。
锰较低、冷速较大时，形成三元硫化物或以富铁硫化物形态存在共晶团晶界上，能降低铸铁的强度性能2、当锰量较高时，则形成高熔点的MnS或S质点，对强度性能则无多大影响。
3、磷共晶常沿晶团晶界呈网状、岛状或鱼骨状分布。
它的性质硬而脆，是铸铁的性能降低，脆性增加，因此质量要求高的铸件常要限制磷的含量。
灰铸铁的性能特点1、强度性能：一方面由于它在铸铁中占有一定量的体积，是金属基体承受负荷的有效面积减少;另一方面，更为重要的是，在承受负荷时造成应力集中现象。
石墨的缺口作用主要取决于石墨的形状和分布，尤其形状为主，石墨的缩减作用取决于石墨的大小、数量和分布。
灰铸铁的硬度取决与基体，细化共晶团的措施是提高铸铁力学性能的有力手段。
灰铸铁中由于有大量的石墨片存在，减少了对外来缺口对力学性能影响的敏感性。
2.硬度分散。
铸造合金及其熔炼教案
铸造合金及其熔炼教案教案标题：铸造合金及其熔炼教学目标：1. 了解铸造合金的基本概念和应用领域。
2. 掌握铸造合金的熔炼原理和常用熔炼方法。
3. 学习铸造合金的工艺流程和注意事项。
4. 培养学生的实践操作能力和团队合作精神。
教学步骤：引入活动：1. 引导学生思考：你们是否知道铸造合金是什么？它在哪些领域中被广泛应用？2. 展示一些铸造合金的实际应用例子，如汽车发动机零部件、航空航天器件等，激发学生的学习兴趣。
知识讲解：3. 介绍铸造合金的定义和分类，包括铸铁、铸钢、铝合金等。
4. 解释铸造合金的优点和缺点，以及不同合金在不同领域中的应用特点。
5. 详细讲解铸造合金的熔炼原理和常用熔炼方法，如电弧炉、感应炉等。
案例分析：6. 分组讨论：学生分成小组，选择一个具体的铸造合金案例进行分析，包括该合金的成分、熔炼方法和应用领域等。
7. 每个小组向全班展示他们的分析结果，并进行讨论和分享。
实践操作：8. 组织学生进行铸造合金的实践操作，可以是简化的模拟实验或观察真实的铸造过程。
9. 引导学生记录实践操作中的关键步骤和注意事项，并进行反思和总结。
评估与反馈：10. 设计一份针对学生学习情况的评估问卷，了解他们对铸造合金及其熔炼知识的掌握程度。
11. 根据学生的表现和问卷结果，给予针对性的反馈和指导，帮助他们进一步提高。
拓展延伸：12. 鼓励学生进一步探索铸造合金领域的前沿技术和研究方向，如新型合金材料、绿色铸造等。
13. 提供相关的学习资源和阅读材料，引导学生进行个人或小组的拓展研究。
教学资源：- 铸造合金的实际应用例子图片或视频- PowerPoint演示文稿- 实验室或工作室设备和材料- 评估问卷教学方法：- 启发式教学法：通过引导学生思考和讨论，激发他们的学习兴趣和主动性。
- 合作学习法：通过小组讨论和分享，促进学生之间的合作和交流。
- 实践操作：通过实际操作，帮助学生巩固所学知识，培养实践能力。
教学时长：根据教学计划和学生实际情况，可灵活安排教学时长，建议2-3个课时。
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。
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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铸造工(高级)
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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铸造工(高级)
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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铸造工(高级)
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。
铝合金熔炼与铸造技术
铝合金熔炼与铸造技术铝合金熔炼与铸造技术是一种重要的金属加工技术，其主要应用于制造航空、汽车、机械等领域的高强度、轻量化零部件。
在这个过程中，铝合金材料经过熔炼和铸造，最终形成所需的零部件。
首先，铝合金熔炼技术是将原材料加入到熔炉中进行融化，并根据需要添加其他元素进行调节。
这些原材料通常包括铝锭和其他的合金元素，如硅、镁、钠等。
其中，硅可以提高铝合金的强度和耐蚀性；镁可以提高铝合金的塑性和韧性；钠可以改善铝合金的流动性。
其次，在完成了铝合金材料的熔化之后，就需要进行铸造。
这个过程包括模具设计、浇注、凝固和冷却等步骤。
在模具设计阶段，需要考虑到所需零部件的形状和尺寸，并选择适当的模具材料。
在浇注阶段，需要将已经融化好的铝合金液体倒入到模具中，并保持一定的浇注速度和压力。
在凝固和冷却阶段，需要等待铝合金材料逐渐凝固和冷却，并将其从模具中取出。
铝合金熔炼与铸造技术的优点在于可以生产高强度、轻量化的零部件。
此外，这种技术还可以实现大批量生产，提高生产效率。
然而，也存在一些缺点。
例如，在铸造过程中容易出现气孔、疏松和裂纹等缺陷，这些缺陷会影响零部件的质量和性能。
为了克服这些缺点，可以采用先进的铸造技术。
例如，在浇注过程中使用真空或惰性气体可以减少氧化反应和气孔的形成；使用高温高压水下注模技术可以提高零部件的密度和耐蚀性；使用快速凝固技术可以制备出具有均匀组织和细小晶粒的铝合金材料。
总之，铝合金熔炼与铸造技术是一种重要的金属加工技术，其应用范围广泛，并且不断发展创新。
通过不断改进和优化这种技术，可以生产出更加高质量的铝合金零部件，满足不同领域的需求。
液态金属加工中的熔模铸造技术
液态金属加工中的熔模铸造技术是一种重要的工艺方法，它通过将液态金属倒入模具中，形成所需形状的金属件，具有生产效率高、精度高、成本低等优点。
熔模铸造技术主要包括以下几个步骤：首先，需要制作模具，即熔模。
熔模通常由耐火材料、蜡、粘结剂和涂料等组成。
根据金属件的要求，熔模的形状和尺寸可以有所不同。
制作过程中，首先将蜡加热熔化，倒入耐火材料中，制成模具。
蜡在模具中会逐渐冷却固化，然后通过机械加工或激光雕刻等方式，将蜡从模具中去除。
最后，涂上涂料，以增强模具的耐火和绝缘性能。
接着是熔炼浇注。
根据需要浇注的金属种类和牌号，将其加入坩埚中，再加入相应的合金剂，如铝、硅等，进行熔炼。
在达到要求的温度后，将液态金属注入模具中。
这一过程中需要精确控制浇注量和浇注速度，以保证金属件的质量。
在金属件凝固过程中，需要注意控制温度和时间，以保证金属件达到要求的尺寸和性能。
当金属件完全凝固后，从模具中取出，进行机械加工或表面处理等后续加工工序。
与其他铸造方法相比，熔模铸造技术具有以下优点：一是精度高，可以生产出形状复杂、精度高的金属件；二是生产效率高，可以快速生产出小批量或定制化的金属件；三是成本低，由于熔模铸造过程简单，设备投资少，因此成本相对较低。
总的来说，液态金属加工中的熔模铸造技术是一种重要的工艺方法，具有生产效率高、精度高、成本低等优点。
随着科技的不断进步和应用领域的不断拓展，熔模铸造技术将会在更多领域得到应用和发展。
同时，我们也需要注意到熔模铸造技术的不足之处，如模具制作周期长、生产效率受制于模具数量等。
因此，我们需要不断探索和创新，以提高熔模铸造技术的效率和精度，满足更多领域的需求。
熔模铸造对合金种类的要求
熔模铸造对合金种类的要求熔模铸造是一种高精度铸造方法，广泛应用于航空、航天、国防、汽车等领域。
熔模铸造对合金种类的要求非常高，下面将从材料性质、熔点和流动性三个方面详细介绍。
一、材料性质1.高温强度：熔模铸造过程中，合金需要在高温下承受压力和拉力，因此要求合金具有较高的高温强度。
2.抗氧化性能：在高温下，合金容易与氧化物反应生成氧化层，导致铸件表面出现氧化皮或者内部产生气孔等缺陷。
因此，合金需要具有良好的抗氧化性能。
3.耐腐蚀性：在铸造过程中，合金容易与熔融金属和其他材料发生反应导致腐蚀。
因此，要求合金具有良好的耐腐蚀性能。
4.可加工性：为了满足复杂形状的需求，在熔模铸造中需要对合金进行加工。
因此，要求合金具有良好的可加工性。
二、熔点熔模铸造的过程是将熔融金属注入到预制好的模具中，因此合金的熔点是一个很关键的因素。
1.低熔点：低熔点的合金易于熔化，有利于铸造工艺的实施。
同时，低熔点合金也有利于减小模具的损耗。
2.高熔点：高熔点合金具有较高的强度和硬度，因此在一些特殊领域中被广泛应用。
但是，高熔点合金也会带来一些问题，比如需要更高的铸造温度、更长时间的冷却时间等。
三、流动性在铸造过程中，合金需要在模具内流动并填充整个空腔。
因此，合金需要具有良好的流动性。
1.粘度：粘度越小，则流动性越好。
因此，在选材时要考虑粘度。
2.表面张力：表面张力越小，则液态合金与模具接触面积越大，流动性越好。
3.温度：温度对合金流动性也有影响。
一般来说，温度越高，则液态合金流动性越好。
总结熔模铸造对合金种类的要求非常高，需要考虑材料性质、熔点和流动性等因素。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的合金种类，以保证铸造品质量和生产效率。
熔炼
B、对炉料的要求
● 用与要求钢号成份相同或近的优质 型材边角料或经过精炼处理的锭料作主料， 调正成份之铁合金量不超过5%，要求高时 不使用回炉料。
（2）扩散脱氧降低含氧量的速度较慢，但 氧化夹杂物数量最少。
（3）先扩散脱氧后，再进行沉淀脱氧可以 进一步降低钢中的氧和夹杂物的含量。
1.2 钢中气体和有害元素
钢中均含有H2、O2、N2、P、S、As、 Bi、Pb、Sb、Sn等有害气体和杂质，将给 钢的性能带来很大危害。
1.2.1 氢
(1)氢在钢中存在的形式
1.3.4 钢中夹杂物的来源及降低措施
（1）内生夹杂物的来源 ① 钢中合金元素与大气之间的化学反
应产物。 ② 脱氧剂与钢液中氧、氮、硫反应的
产物。
③ 溶解于钢液中的氧、氮、硫等 在钢冷却时，因溶解度下降而析出后与 钢中合金元素的化学反应产物。
④ 钢液中的合金元素与坩锅、炉渣、 铸型之间的化学反应产物。
①原理:
把能溶解在钢液中的〔FeS〕变为不溶 于钢液而溶于炉渣的稳定的硫化物如(MnS)、 (CaS)等,然后去除炉渣达到脱硫目的。
〔FeS〕+(CaO)=(FeO)+(CaS)
〔FeS〕+(Mn)=(Fe)+(MnS)
②影响炉渣脱硫效果的因素
A、熔炼温度。 B、炉渣碱度。 C、钢液中氧含量。 D、钢中的合金元素。 E、钢液与渣的接触面积。
⑾脱氧后钢液的静置。 ⑿除渣剂正确使用。 ⒀合适的浇注温度。 ⒁缩短钢液的浇注过程的时间。 ⒂ 防止钢水进入铸型后的二次氧化。
1.3.5 钢中夹杂物形态的冶金控制
不同形态的夹杂物，对钢的性能影 响有很大区别，因此采取措施调正夹杂 物的形态，可以减少夹杂物的有害影响.
铸造合金及其熔炼_铸造铝合金的熔炼
由式(13-25)可见，氢分压和铝液温度越高，扩散热 越小，扩散系数越大，即氢的溶解速度越大。
铝液中的合金元素及氧化夹杂物对氢的扩散系数有很 大的影响，通常降低氢的扩散速。
四、氧化铝的形态、性能对吸氢的影响
根据结构分析，铝及其合金中存在着三种不同形态的 无水氧化铝：γ 、η 和α ，它们各自的特性列于表13-2中。
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。
2、皮下气孔 气孔位于铸件表皮下面，因铝液和铸型中水分反应产
生气体所造成，一般和铝液质量无 关口
3、单个大气孔 这种气孔产生的原因是由于铸件工艺设计不合理，如
铸型或型芯排气不畅，或者是由于操作不小心，如浇注时 堵死气眼，型腔中的气体被憋在铸件中所引起，也和铝液 纯净度无关。
二、铝铸件中氧化夹杂物形态及对性能的影响
第十三章 铸造铝合金的熔炼
概述
熔炼工艺是铸件生产过程中的一个有机组成。一个 优质铝铸件的获得，需要有一整套优化的铸造方法、铸造 工艺、熔炼工艺及浇注工艺相配合。
铝合金熔炼的内容包括配料计算，炉料处理，熔炼 设备选用，熔炼工具处理及熔炼工艺过程控制。
熔炼工艺过程控制的内容包括正确的加料次序。严格 控制熔炼温度和时间、实现快速熔炼、效果显著的铝液净 化处理和变质处理及掌握可靠的铝液炉前质量检测手段等。
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1.3.1超级合金的分类 按合金的基体元素可分为四大类 ●铁基 ●镍基 ●钴基 ●金属间化合物
铁基铸造高温合金（或称为铁-镍-铬 基） 如K213 化学成份为
Cr /% Ni /% W /%
2 我国熔模铸造常用合金
▲铸造炭钢和低合金钢 ▲铸造不锈钢
2.1 我国与发达国家所用熔模铸造 合金对比
铁基合金 非铁合金 超级合金
北美 欧洲 中国
20% 36% 83.7%
31%
49%
12%
52%
16.3%
2.2 铸造碳钢和低合金钢
铸造碳钢和低合金钢是我国熔模铸 造工艺，特别是水玻璃工艺使用最多 的合金。
1.2.3铸造镁合金
镁是最轻的工程金属，密度1.751.85g/cm3 ， 是 纯 铝 的 2/3 。 但 力 学 性 能差，不能用来制造结构零件。加入 铝、锌、锰、稀土的镁合金，可用于 铸造零件。
铸造镁合金经热处理后的性能： 比强度高 减震性好 切削加工性好 抗蚀性差—镁合金铸件要经氧化处 理或涂漆保护
控制好两个温度是获得合格铸件的关键。
常用精铸合金熔点范围如下表。精密铸 造的浇注温度大致为熔点加100-170℃。
3)合金的纯净度高
以钢为例,钢中的有害元素(硫、磷 氧、氮、氢)和非金属夹杂物(氧化物、 硫化物、硫氧化物)降低到一定的低水 平后,钢的性能将产生质的提高,它表 现在以下几方面:
14~16 34~38 4~7
Al /% Ti /% B /% 1.5~2 3~4 0.05~0.1
其余成分为Fe, 价格相对便宜,但高 温性能较差
●镍基铸造高温合金 以镍为基,再加入一些不同元素,
有数十个不同的牌号的镍基合金,适 应不同工作条件,是高温合金中发展 最快、使用最广的一种
●钴基铸造高温合金 以钴为基,再加入镍、铬、钨、钼
铸铁按其石墨形态分为: ●灰铸铁 ●球墨铸铁 ●蠕墨铸铁 ●可锻铸铁
铸铁按其特殊的用途分为: ●抗磨铸铁 ●耐热铸铁 ●耐热蚀铸铁
1.1.2 铸钢
指含碳量在 2.14%以下,或除C外还有 其它合金元素的铁基合金
铸钢按其化学成分可分为: ●铸造碳钢 ●铸造合金钢
铸造碳钢按含碳量又分为:
低碳铸钢 C小于等于 0.25%
2)合金的熔炼温度和浇注温度合适
合金熔炼温度太低时,易出现某些元 素的偏析,特别是温度低时,合金在熔化 中形成的夹杂物不易与钢液分离浮出。
合金熔炼温度太高时,合金元素的氧 化烧损和合金液的吸气倾向增加。
合金液的浇注温度太低时,合金液流动 性差,不易充满铸型。
合金液的浇注温度过高时,一方面将增 大合金液的收缩 ,另一方面由于温度高, 合金液中的吸气量大。因而厚大的铸件将 出现缩孔,缩松和气孔等缺陷。
该标准图片是在100倍显微镜下0.5平方 毫米正方形视场所见。
该标准将夹杂物的类型和形态分为五大 类，即A（硫化物类）、B（氧化铝类）C （硅酸盐类）、D（球状氧化物类）、Ds （单颗粒球状类）。
该标准图片夹杂物的级别分为 0.5、1、 1.5、2、2.5、3 等六个级别。
（该标准是适用于压缩比大于或等于3的轧制型材的夹杂物 显微评定。仅是铸造夹杂物显微评定的参照标准）
2.2.1.碳钢的凝固结晶过程及组织
●碳钢凝固结晶的特点是分为两 个阶段,即一次结晶过程形成奥氏 体,随后的二次结晶过程最终转变 为铁素体和珠光体
●由于熔模铸造工艺的特点,如钢 液浇注温度高、型壳温度高、散热慢, 故导致铸件冷凝过程缓慢,形成的奥氏 体结晶粗大,在二次结晶中便形成长针 状或片状的铁素体,称为魏氏组织,机 械性能低,特别是韧性差
性能好, GB9438-88国标中铝锌合金有 ZL401、ZL402两种
1.2.2 铸造铜合金
纯铜的导电性能优良,工业中常用来铸造 高导电性能要求的零件,但纯铜的铸造性能 很差,铸造生产中仍主要应用铜的合金
铜合金按加入元素的不同分为: 黄铜— 主要加入元素为锌 青铜— 不以锌为主要加入元素 白铜— 主要加入元素为镍
物理性能大幅提高
冲击韧性提高20%至1倍 抗疲劳寿命大幅提高 抗腐蚀性能提高,耐磨性能提高 变形加工性和焊接性变好
铸造性能改善
合金流动性提高 铸件缩孔.缩松倾向减小 铸件裂纹倾3;N+H+TO＜100×10-6
即纯净钢中硫、磷、氮、氢、氧的总 和应小于100ppm(一百个百万分之一)， 即＜100×0.0001%
4、熔模铸造与其他铸造工艺的区别 和特点
1）成型工艺成本高。适用的合金等级高, 对熔炼设备和冶金质量技术要求高
2）可铸造壁薄或重量极小的铸件。与其 它铸造方法比,熔炼设备的容量小
3）铸型(即型壳)温度高。铸件冷却速度 慢，易晶粒粗大和二次氧化，因而要重 视合金浇注后的措施
二、熔模铸造用合金
1、铸造合金的分类 2、常用的熔模铸造合金
铸件表面质量和尺寸精度主要取决于铸 型的成形技术和质量。
铸件的物理性能和内部质量则取决于合 金种类的选择和合金的熔炼质量。
3、铸造合金熔炼质量的标准
成分合格 温度合适 纯净度高
1)合金的成分合格
合金中各元素的含量,决定了该合 金的组织结构,而合金的组织结构又 决定了合金的性能。因此成分合格是 合金的最基本要求。
铸造黄铜
为改善黄铜的性能,向铜锌合金中加 入铝、锰、硅、铅、镍等合金元素,因 而形成多种特殊黄铜,主要有:
▲硅黄铜 ▲锰黄铜 ▲铝黄铜 ▲铅黄铜
铸造青铜
古代的铸造青铜是铜和锡的合金，现代 制造业的需要，开发了许多特殊青铜，故 铸造青铜按加入的元素分为： ▲铸造锡青铜 ▲铸造铝青铜 ▲铸造铅青铜 ▲铸造铍青铜
1、铸造合金的分类
铁基合金—也称黑色金属 非铁合金—也称有色金属 超级合金—主要指镍基和钴基合金
1.1 铁基合金
以铁(Fe)元素为主,含有碳(C)元素和 其它元素的多元铁基合金 ,也可以简称 为铁碳合金。
铁基合金可分为铸铁和铸钢两大类。
1.1.1铸铁
指含碳量大于2.14%或金相组织中具 有共晶组织的铁碳合金
中碳铸钢 C
0.25-0.6%
高碳铸钢 C
0.60-2.0%
铸造合金钢按合金元素含量分为:
低合金钢 合金元素总量小于等于 5%
中合金钢 合金元素总量
5-10%
高合金钢 合金元素总量大于等于 10%
铸钢按使用特性可分为: ●一般铸造碳钢 ●焊接结构用铸钢 ●工程结构用高强度铸钢 ●铸造工具钢 ●特殊用途铸钢:
GB9438-88国家标准中铝铜类合金 有 ZL201 - ZL207 7种之多
●铝镁合金 主要是在铝中加入镁,有很好的抗蚀
性,还加入少量硅、锌等元素,能提高 其机械性能. GB9438-88国家标准中铝 镁合金有ZL301、ZL303、ZL305等三种
●铝锌合金 主要是在铝中加入锌及硅、镁等,切削
（1）钢液的流动性较低
影响因素有三个方面 A、钢液过热温度 B、钢的含碳量 C、钢液中的气体和夹杂物含量
（2）钢的体积收缩较大
碳钢的体积收缩率与钢的含碳量有关。
含碳量（%） 0.10 0.40 0.70 1.00 体积收缩率(%） 10.5 11.30 12.1 14.0
钢的体积收缩可分三个阶段，即 液态收缩、凝固收缩、固态收缩。
●含炭量0.2%-0.4%的炭钢精铸件 冷却过程易形成魏氏组织,故铸件必 须进行退火或正火热处理,消除魏氏 组织以恢复其机械性能特别是韧性
2.2.2碳钢的铸造性能分析
铸钢的铸造性能比铸铁差，表现 在钢液的流动性较低；易氧化和形成 夹杂物；体积收缩和线收缩比较大。 因而铸钢件容易形成缩孔、缩松、裂 纹和气孔等缺陷，因此应充分了解碳 钢的以下铸造性能
以上为自由线收缩，若铸件的收缩 受铸型的阻碍时，其受阻的部位的线收缩 率将会小一些。
（4）裂纹倾向 铸钢件在冷却过程中产生收缩时受
到阻碍，其应力大于此时的强度而产 生裂纹，裂纹分为热裂和冷裂。
裂纹产生原因 内因：钢中有害元素及氧化夹杂物 外因：铸件冷却收缩时的受阻程度
2.2.3 铸造低合金钢的特点
合金纯净度的评定方法
(1)有害元素分析法。 采用光谱或化学方法，定量分析合
金中的硫、磷等有害元素；采用气体 分析仪定量分析合金中的氮、氢、氧 元素。根据两者总量的高低评定合金 的纯净度。
(2)非金属夹杂物显微检验法。 根据国标GB/T 10561-2005《钢中非金
属夹杂物含量的测定--标准评级图显微 检验法》对合金材料取样后，在显微镜 下观察非金属夹杂物形态与大小对比标 准评级图，评定其级别。
●铝硅类合金(加入硅)
具有良好的铸造性能.但必须进行 “变质”处理,以细化晶粒
为改善铝硅合金的性能,还可加入 铜和镁
铝硅类合金又分为: AL-Si AL-Si-Cu AL-Si-Cu-Mg
GB9438-88国家标准中铝硅类合金 有 ZL101-ZL116 14种之多
●铝铜类合金
主要是在铝中加入铜,还加入少 量的锰或镉、锆、钒、钛、硼等微量 元素,以提高合金的常温和高温力学 性能
熔模铸造合金及熔炼技术
（一）
中铸协精密铸造分会周泽衡
主要内容
一、概述 二、熔模铸造合金 三、熔模铸造合金的熔炼技术
一、概述
1、铸造是制造业中金属零件成形方法 中最独特的基础工艺方法。
锻造、冲压、组焊、型材加工等是对合格金属 材料的物理加工成形的方法。
2、铸造技术是金属熔炼技术和铸造成 形技术的结合。
特性2—钛及钛合金在熔融状态下， 化学活性高，极易被氧化，与常用的耐 火材料如氧化镁、氧化铝等均发生急骤 化学反应，因而需特殊的熔化设备、高 稳定性的造型材料和相应的工艺技术。