铸造工艺对金属铸锭组织的影响
浅谈锻造对金属组织和性能的影响
浅谈锻造对金属组织和性能的影响作者：张月莲来源：《新课程·教育学术》2010年第02期摘要:结合教学实践活动,本文就锻造生产过程中,拔长、镦粗、热变形加工、冷却和热处理几个方面对锻件机械性能产生的影响进行粗浅的探讨,从而提高锻造生产的合格率。
关键词:锻件机械性能影响在锻造生产中,除了必须保证锻件所要求的形状和尺寸外,还必须满足零件在使用过程中所提出的性能要求,其中主要包括:强度指标、塑性指标、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧度和抗应力腐蚀性能等。
本文对不同情况下锻造对锻件机械性能的影响情况,针对教学实践中的情况,做如下探讨。
一、拔长对锻件机械性能的影响多次试验证明:钢锭锻比的大小对金属的强度指标影响不明显,对钢的塑性指标和冲击韧性值影响显著,特别对钢锭的轴心区域影响更大。
如钢锭的质量好(结构致密、组织均匀),锻件具有高的机械性能,所需锻比可减小。
相反钢锭的质量差(即钢锭的密实性小,结构不均匀),锻件的机械性能差,为改善铸造组织,提高机械性能,锻比要增大。
二、镦粗对锻件机械性能的影响镦粗对金属质量的影响与拔长相比没有原则上的区别。
但由于应力—变形状态的不同,尤其是金属流向的不同,促使镦粗对金属宏观组织和机械性能的影响与拔长相比不同,随着镦粗比的增加,顺着纤维流向金属的塑性指标和冲击韧性提高,而垂直于纤维流向的该值下降。
另外在镦粗体中难变形区金属的机械性能要低于强烈变形区金属的机械性能。
三、热变形加工对锻件机械性能的影响锻造用的原材料是铸锭,铸造组织的缺陷主要是:内部晶粒粗大且不均匀,组织疏松并有气泡、缩孔和微裂,化学成分偏析及非金属杂质分布不均匀等。
热变形加工能大大地改善铸造组织,使粗大柱状晶粒经塑性变形和再结晶后变成新的等轴细晶粒组织;疏松、空隙、微裂等缺陷在三向压应力状态下得到了压实或焊合;高熔点化合物被打碎并顺着金属变形方向呈碎粒状或链状分布,晶间低熔点杂质沿变形方向呈带状分布。
其结果使金属的塑性增加,机械性能得到提高。
金属学与热处理原理哈工大考研初试经典题目呕心沥血总结
试用多晶体塑性变形过程说明纯金属晶粒越细、强度越高、塑性越好的原因？1993、1997
室温变形时，由于晶界强度高于晶内，所以晶粒越细，单位体积内所含晶界越多，强化效果越好。由Hall-Petch公式，σs =σ0+ Kd(-1/2),晶粒直径d越小，σs就越高，这就是细晶强化。多晶体的每个晶粒都处在其他晶粒的包围之中，变形不是孤立的，要求临近的晶粒相互配合，协调已经发生塑性变形的晶粒的形状的改变。塑变一开始就必须是多系滑移。晶粒越细小，变形协调性越好，塑性也就越好。此外，晶粒越细小，位错塞积引起的应力集中越不严重，可以减缓裂纹的萌生，曲折的晶界不利于裂纹的扩展，有利于强度和塑性的提高。
回复：①性能变化不大：强度下降较少，塑性、韧性有所提高；②组织无明显变化，晶粒仍保持纤维状或扁平状。
再结晶：①性能变化：性能恢复到冷变形前状态；②组织变化：碎化的、拉长的或压扁的晶粒变成均匀细小的等轴晶粒③结构变化：晶格扭曲畸变消失，内应力消失。
晶粒长大：发生二次再结晶：①晶粒变得特别粗大②性能恶化。
再结晶温度：经过大量变形（>70%）的金属在约1h的时间保温时间内，能够完成再结晶（再结晶体积分数>95%）的最低加热温度。
再结晶的温度及影响因素
（1）金属冷变形量越大，再结晶温度越低；
（2）金属纯度越高再结晶温度越低
（3）金属的原始晶粒尺寸越细，再结晶温度越低
（4）加热时间和加热速度：延长退火加热保温时间，可降低再结晶温度；提高加热速度，会使再结晶温度升高。
哈工大金属学与热处理原理初试经典试题呕心沥血总结
题记：权威的答案是考研专业课成功的保证！！！希望这份资料，能够照亮每一个苦苦求学的孩子通往哈工大的漫漫征程。
铝合金铸造温度、铸造速度、冷却强度与铸锭质量的关系
•铝合金铸造温度、铸造速度、冷却强度与铸锭质量的关系•评论：0 浏览：436 发布时间：2010-7-12•铸造工艺参数主要有铸造温度、铸造速度、冷却强度，其次是液位高度、铸造开始与结束条件等。
1 铸造温度铸造沏度通常是指液体金属从保温炉通过转注工具注入结晶器过程中具确良好流动性所需要的温度。
但是，目前铝合金熔铸大部分已应用了在线除气与过滤装置，铸造温度仍然按上述的概念是不够全面与正确的。
实践证明，在线除气装置中液体温度不同具除气效果也不同。
因此，要考虑在线除气装置除气效果对液体温度的要求。
另外，还应考虑液体在结晶器内的气体析出情况，因铸造温度低，液体在结晶器内的气体来不及上浮逸出液面，造成气孔、疏松，还可能产生灾渣及冷隔等铸锭质量缺陷、铸造温度最高不宜超过熔炼温度。
铸造温度过高会导致铸造开始时漏铝。
底部裂纹与拉裂，还可能产生羽毛品组织缺陷，又因为转注工具长度不同而液体温降不同，在线装首有加热点，液体在转注过程中温度变化起伏大，所以科学规范铸造温度应指注入结晶器内的液体温度一般情况下铸造温度比合金的实际结晶温度高50℃～70℃，1 x x x、3x x x系铝合金在铸造过机中过渡带较窄，铸造温度宜偏高；而2x x x、7x x x系合金的过渡带较宽．铸造温度宜偏低。
2 铸造速度连续铸造时，单位时间铸锭成形的长度称为铸造速度。
老式铸造通常是一个铸次为—个固定铸造速度；而现代铸造是曲线铸造速度，即铸造开始与铸造过程不是同一个铸造速度：铸造速度的快与慢对铸锭裂纹、铸锭表面质量、铸锭组织和性能有很大影响，在保证铸锭质量的前提下，应采用最高的铸造速度。
老式铸造法为解决某些合金及规格铸锭的裂纹问题，铸造时采用铺底或回火的工艺方法；而现代铸造法则采用曲线铸锭速度，取代了老式铸造的铺底或回火工艺，它既减少了一些辅助设施，又节省了人力与减轻劳动强度，还可以避免——些铸锭表面质量缺陷铸造速度的选择是依据所生产合金的特性与铸锭截面尺寸而定。
铸造工艺对金属铸锭组织的影响
1. 铸锭的典型组织
金属铸锭横断面的宏观组织一般是由三个 晶区组成。由外向内依次分布为细晶区（外壳 层）、柱状晶区和中心等轴晶区，如图1所示。 层）、柱状晶区和中心等轴晶区，如图1
图1 金属铸锭横断面的宏观组织
第一晶区是铸锭的外壳层，由细小等轴晶粒组成。 把液体金属浇入铸型，结晶刚开始时，由于铸型 温度较低，形成较大的过冷度，同时模壁与金属 产生摩擦及液体金属的激烈“骚动”，于是靠近 型壁大量地形核，还由于型壁不是光滑的镜面， 晶粒长大时，各枝晶主轴很快彼此相互接触，使 晶粒不能继续长大，所以晶粒的尺寸不大，即形 成细晶区。图 成细晶区。图2表示在液体金属和铸型边界上结 晶开始的情形。等轴晶粒的第一晶区较薄，因此 对铸锭的性能没有显著的影响。
三、实验设备及材料
井式坩埚电阻炉，石墨坩埚， 全套金属模型和砂模型，放大镜， 印记，纯铝，金相砂纸， 显示铝铸锭宏观组织的浸蚀剂（王水或 40%NaOH的水溶液）等。
四、实验方法与注意事项
1. 铝铸锭试样的制作
(1)把纯铝放入经预热发红的石墨坩埚中，升温 (1)把纯铝放入经预热发红的石墨坩埚中，升温 使其熔化，当铝液温度达到720℃或者到820℃ 使其熔化，当铝液温度达到720℃或者到820℃时, 浇入冷金属模、冷砂模、热金属模（在箱式电炉 中预热到300℃ 中预热到300℃），这样一共可进行六种作业： ①720℃铝液浇入室温的金属模中。 720℃ ②720℃铝液浇入预热的金属模中。 720℃ ③720℃铝液浇入冷砂模中。 720℃ ④820℃铝液浇入室温的金属模中。 820℃ ⑤820℃铝液浇入预热的金属模中。 820℃ ⑥820℃铝液浇入冷砂模中。 820℃
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2. 铝铸锭宏观组织的观察
观察铝铸锭的晶粒大小、形状及分布情况， 并注意观察缩孔、气泡、树枝状晶的特征。
铸造工艺参数对铸锭质量的影响
铸造工艺参数对铸锭质量的影响1、冷却速度对铸锭质量的影响冷却速度指铸锭的降温速度，又称冷却强度，用单位时间内下降的温度来表示，常用单位是℃/s。
但在实际生产中，这个单位不便于控制，由于在既定条件下，各种工具和工艺条件都是预先确定的，因此生产现场多采用冷却水压或冷却水流量作为冷却速度的度量。
在连续铸造过程中，铸锭内各点在同一时刻的冷却速度以及同一点在不同时刻的冷却速度都是变化的。
(1)冷却速度对铸锭组织的影响在直接水冷半连续铸造时，随着冷却强度的增加，铸锭结晶速度提高，熔体中溶质元素来不及扩散，过冷度增加，晶核增多，因而所得晶粒细小；同时，过渡带尺寸缩小，铸锭致密度提高，减小了疏松倾向。
此外提高冷却速度，还可细化一次晶化合物尺寸，减小区域偏析的程度。
铸模的导热条件是显著影响铸锭组织的重要因素，尤其是边缘部位的组织。
图1示出了扁铸锭中枝晶网尺寸分布情况：A是铸模中金属水平高的情况；B是铸模中金属水平低的情况；C是电磁铸造的，金属不和铸模接触，完全依靠喷射到铸锭上的水流把热量带走。
图1 在不同水平铸造或电磁铸造的扁锭中的IPP分布情况(2)冷却速度对铸锭力学性能的影响。
冷却速度是决定铸锭力学性能的基本因素。
通常，随冷却速度增大，铸锭的平均力学性能得到提高。
冷却速度的这种作用主要是由下面两个原因引起的：一是随冷却速度增大，铸锭结晶速度提高，晶内结构细化；二是随冷却速度增大，铸锭过渡带尺寸缩小，铸锭致密度提高。
此外，提高冷却速度，还可细化一次晶化合物的尺寸，减小区域偏析的程度。
但是，合金成分不同，冷却速度对铸锭力学性能影响的程度是不一样的，对变形铝合金而言，大致可分为四个基本的类型：第一类是在所有温度下(从室温到熔点)均呈单相的合金，如各种牌号的高纯铝、工业纯铝、5A66、7A01等。
这些合金的铸态力学性能同冷却速度的关系不太强烈，冷却速度仅在能消除破坏金属连续性的缺陷(疏松、气孔)的极限速度之前有影响(见图2a)。
5083铝合金铸锭均匀化处理对铸锭和板材组织与性能的影响_吴欣凤
收稿日期:2007-04-29 第一作者简介:吴欣凤(1962-),女,黑龙江哈尔滨人,高级工程师。
5083铝合金铸锭均匀化处理对铸锭和板材组织与性能的影响吴欣凤(东北轻合金有限责任公司,黑龙江哈尔滨150060)摘要:系统研究了5083合金铸锭均匀化处理和不均匀化热处理对铸锭、成品板材组织和性能的影响。
通过高温瞬时试验、剥落腐蚀试验、扫描电镜及力学性能试验,对经均匀化和不经均匀化的5083铝合金铸锭的轧制制品进行对比分析。
关键词:5083铝合金;铸锭;均匀化处理;板材中图分类号:TG146.21;TG156 文献标识码:A 文章编号:1007-7235(2007)08-0048-06Effects of 5083aluminium alloy ingot homogenizing on properties and structures of ingot and platesWU Xin -feng(Northeast Light Alloy Co .,Ltd .,Harbin 150060,C hina )A bstract :The effects of 5083alu minium alloy ingot homogenizing and non -homogenizing on properties and structures of ingot and plates are researched .The rolling products by homogenizing ingot and non -homogenizing ingot are analysed and compared through high temperature property tests ,corrosion tests ,SE M analysis and machine property tests .Key words :5083aluminium alloy ;in got ;homogenizing ;plate 5083是Al -Mg 系铝合金,具有中等强度、良好的耐腐蚀性能和加工成形性能,被广泛用于交通运输、化工等领域。
中南大学材料科学与工程学院
中南大学材料科学与工程学院2013年实验室开放工作实施方案一、实验室开放工作的组织实验室开放工作的负责人：潘清林主要职责：全面负责实验室开放工作，把握实验室开放的内容和形式。
主持开放实施方案的修订；协调理论教学、实验教学与实验室开放的关系。
实验室开放工作小组成员：黄继武、徐国富、孟力平、巢志红主要职责：负责实验室开放工作的落实，对实验室开放工作实施监督管理和调配，开放工作量考勤和考核，各项实验室开放制度的建设。
仪器设备的运行与维修，实验室环境、安全等。
实验室开放的保障机制：1．学院将投入专项经费，用于实验开放管理系统的建设、管理及维护，实现网上开放预约调剂、开放内容预习等功能。
2．加大研究生助教力度，开放管理指导工作由实验教师、实验技术人员、项目指导老师和研究生助教联合完成，满足开放需求。
3．根据开放实效适当补贴开放工作量。
实验室开放的组织实施：1.实验室开放工作在学院的领导下，由实验室主任组织实施。
应制定相应的各实验室开放办法和制度，加强对各实验室开放工作的管理。
2.学院应高度重视实验室向学生开放工作，把实验室开放工作纳入教学改革的重要内容。
3.学院实验中心应充分利用现有实验室条件或创造必要的条件，统筹规划，鼓励实验室采取多种形式对学生开放；各实验室应本着实验教学改革的精神积极开展实验室开放工作。
4．各教学系和实验中心要组织教师和实验人员认真讨论开放内容和方法，研究制定实验室开放具体措施，选拔理论基础扎实、动手能力较强的教师和实验人员指导开放实验。
5．指导教师对选题的科学性及难易程度负责，对实验过程中可能存在的安全问题要有预案、论证，并提前向学生警示防范。
6．实验室应根据参加开放实验学生人数的多少和实验内容，做好仪器设备、实材等的准备工作。
7．实验室开放时，须有指导教师或实验技术人员负责教学秩序、安全管理工作，对仪器设备、实验材料的使用给予适当的指导，应加强学生纪律教育，加强管理，做到开放灵活、规范有序。
铸造工艺参数对铸锭质量的影响
铸造工艺参数对铸锭质量的影响部门： xxx时间： xxx整理范文，仅供参考，可下载自行编辑铸造工艺参数对铸锭质量的影响1、冷却速度对铸锭质量的影响冷却速度指铸锭的降温速度，又称冷却强度，用单位时间内下降的温度来表示，常用单位是℃/s。
但在实际生产中，这个单位不便于控制，由于在既定条件下，各种工具和工艺条件都是预先确定的，因此生产现场多采用冷却水压或冷却水流量作为冷却速度的度量。
在连续铸造过程中，铸锭内各点在同一时刻的冷却速度以及同一点在不同时刻的冷却速度都是变化的。
b5E2RGbCAP(1>冷却速度对铸锭组织的影响在直接水冷半连续铸造时，随着冷却强度的增加，铸锭结晶速度提高，熔体中溶质元素来不及扩散，过冷度增加，晶核增多，因而所得晶粒细小；同时，过渡带尺寸缩小，铸锭致密度提高，减小了疏松倾向。
此外提高冷却速度，还可细化一次晶化合物尺寸，减小区域偏析的程度。
p1EanqFDPw 铸模的导热条件是显著影响铸锭组织的重要因素，尤其是边缘部位的组织。
图1示出了扁铸锭中枝晶网尺寸分布情况：A是铸模中金属水平高的情况；B是铸模中金属水平低的情况；C是电磁铸造的，金属不和铸模接触，完全依靠喷射到铸锭上的水流把热量带走。
DXDiTa9E3d图1在不同水平铸造或电磁铸造的扁锭中的IPP分布情况(2>冷却速度对铸锭力学性能的影响。
冷却速度是决定铸锭力学性能的基本因素。
通常，随冷却速度增大，铸锭的平均力学性能得到提高。
冷却速度的这种作用主要是由下面两个原因引起的：一是随冷却速度增大，铸锭结晶速度提高，晶内结构细化；二是随冷却速度增大，铸锭过渡带尺寸缩小，铸锭致密度提高。
此外，提高冷却速度，还可细化一次晶化合物的尺寸，减小区域偏析的程度。
RTCrpUDGiT但是，合金成分不同，冷却速度对铸锭力学性能影响的程度是不一样的，对变形铝合金而言，大致可分为四个基本的类型：第一类是在所有温度下(从室温到熔点>均呈单相的合金，如各种牌号的高纯铝、工业纯铝、5A66、7A01等。
锻件缺陷分析
锻件缺陷分析锻造对金属组织、性能的影响与锻件缺陷锻件的缺陷包括表面缺陷和内部缺陷。
有的锻件缺陷会影响后续工序的加工质量，有的则严重影响锻件的性能，降低所制成品件的使用寿命，甚至危及安全。
因此，为提高锻件质量，避免锻件缺陷的产生，应采取相应的工艺对策，同时还应加强生产全过程的质量控制。
概要介绍三方面的问题：锻造对金属组织、性能的影响与锻件缺陷；锻件质量检验的内容和方法；锻件质量分析的一般过程。
（一）锻造对金属组织和性能的影响锻造生产中，除了必须保证锻件所要求的形状和尺寸外，还必须满足零件在使用过程中所提出的性能要求，其中主要包括：强度指针、塑性指针、冲击韧度、疲劳强度、断裂韧度和抗应力腐蚀性能等，对高温工作的零件，还有高温瞬时拉伸性能、持久性能、抗蠕变性能和热疲劳性能等。
锻造用的原材料是铸锭、轧材、挤材和锻坯。
而轧材、挤材和锻坯分别是铸锭经轧制、挤压及锻造加工后形成的半成品。
锻造生产中，采用合理的工艺和工艺参数，可以通过下列几方面来改善原材料的组织和性能：1）打碎柱状晶，改善宏观偏析，把铸态组织变为锻态组织，并在合适的温度和应力条件下，焊合内部孔隙，提高材料的致密度；2）铸锭经过锻造形成纤维组织，进一步通过轧制、挤压、模锻，使锻件得到合理的纤维方向分布；3）控制晶粒的大小和均匀度；4）改善第二相（例如：莱氏体钢中的合金碳化物）的分布；5）使组织得到形变强化或形变——相变强化等。
由于上述组织的改善，使锻件的塑性、冲击韧度、疲劳强度及持久性能等也随之得到了提高，然后通过零件的最后热处理就能得到零件所要求的硬度、强度和塑性等良好的综合性能。
但是，如果原材料的质量不良或所采用的锻造工艺不合理，则可能产生锻件缺陷，包括表面缺陷、内部缺陷或性能不合格等。
（二）原材料对锻件质量的影响原材料的良好质量是保证锻件质量的先决条件，如原材料存在缺陷，将影响锻件的成形过程及锻件的最终质量。
如原材料的化学元素超出规定的范围或杂质元素含量过高，对锻件的成形和质量都会带来较大的影响，例如：S、B、Cu、Sn等元素易形成低熔点相，使锻件易出现热脆。
铸造过程与金属冶炼
03
精炼
通过加入还原剂、脱氧剂等物质，进 一步去除熔融金属中的杂质，提高金 属的纯度。
05
04
合金化
根据需要加入其他元素或化合物，制 备出具有特定性能的合金。
03 铸造与金属冶炼的关系
铸造与金属冶炼的相互影响
铸造过程对金属冶炼的影响
铸造过程中的温度、压力和冷却速度等因素会影响金属的微 观结构和性能，从而影响金属冶炼的效果。
电冶金
利用电解的方法将矿石中的金属提 取出来，具有能耗低、环保等优点 ，但成本高、技术难度大。
金属冶炼工艺流程
原料准备
将矿石或废旧金属等材料进行破碎、 磨细等处理，以便于后续的冶炼过程 。
铸锭或铸件
将熔融金属倒入模具中，冷却凝固后 得到铸锭或铸件。
01
02
熔炼
将原料加热至高温熔化，使其中所含 的金属元素与氧、硫等杂质分离。
铸造的种类与特点
砂型铸造
砂型铸造是最常见的铸造方法之一，其工艺过程包骤。砂型铸造适用于生产各种形状和尺寸的零件，具有成本低、灵活 性高等优点。
熔模铸造
熔模铸造是一种精密铸造方法，其工艺过程包括制作熔模、制作型壳、脱蜡、焙烧和浇注 金属等步骤。熔模铸造适用于生产高质量、高精度的金属零件，具有尺寸精度高、表面质 量好等优点。
金属冶炼的历史
金属冶炼有着悠久的历史，最早可追溯至公元前7000年左右，人类开始使用铜器 。随着科技的发展，金属冶炼技术和设备不断进步，提取的金属种类也越来越多 。
金属冶炼的种类与特点
火法冶金
利用高温熔炼的方法将矿石中的 金属提取出来，具有处理量大、 设备简单等优点，但能耗高、污
染重。
湿法冶金
通过化学反应将矿石中的金属提取 出来，具有能耗低、环保等优点， 但处理量小、成本高。
铸造温度对铸锭质量影响及温度的作用
铸造温度对铸锭质量影响及温度的作用A 对组织的影响提高铸造温度，使铸锭晶粒化倾向增加。
在一定范围内提高铸造温度，铸锭液穴变深，结晶前沿温度梯度变陡，结晶时冷却速度大，晶内结构细化，但同时形成柱状晶、羽毛晶组织的倾向增长。
提高铸造温度还会使液穴中悬浮晶尺寸缩小，红外碳硫仪因而形成一次晶化合物倾向变低，排气补缩条件得到改善，致密度得到提高。
降低铸造温度，熔体黏度增加，补缩条件变坏，疏松、氧化膜缺陷增多。
B 对力学性能的影响在一定范围内提高铸造温度，硬合金铸锭的铸态力学性能可相应提高，但软合金铸锭的铸态力学性能受晶粒度的影响，有下降的趋势。
无论硬合金还是软合金铸锭，其纵向和横向力学性能差别很大。
降低铸造温度可能导致体积顺序结晶而降低力学性能。
C 对裂纹倾向的影响其他条件不变时，提高铸造温度，液穴变深，柱状晶形成倾向增大，合金的热脆性增加，裂纹倾向变大。
D 对表面质量的影响随着铸造温度的提高，铸锭的凝壳壁变薄，在熔体静压力作用下易形成拉痕、拉裂、偏析物浮出等缺陷，但形成冷隔倾向降低。
铸造温度的选择铸造温度应保证熔体在转注过程中有良好的流动性，选择铸造温度应根据转注距离、转注过程降温情况、合金、规格、流量等因素来确定。
红外碳硫仪一般来说，铸造温度应比合金液相线温度高50~110℃。
扁铸锭热裂倾向高，铸造温度相应低些，一般为680~735℃。
圆铸锭的裂纹倾向低，为保证合金有良好的排气补缩能力，创造顺序结晶条件，提高致密度，一般铸造温度偏高。
直径在350mm以上铸锭铸造温度一般为730~750℃，对形成金属化合物一次晶倾向大的合金可选择740~755℃，对小直径铸锭，因其过渡带尺寸小，力学性能好，一般以满足流动性和不形成光亮晶为准，红外碳硫仪一般温度为715~740℃。
空心铸锭铸造温度可参照同合金相同外径的实心圆铸锭下限选取。
隔热模热顶、横向铸造时，其铸造温度基本与普通模铸造温度相当。
铸造a356.0铝合金铸锭组织分析
2020年1期工艺创新科技创新与应用Technology Innovation and Application铸造A356.0铝合金铸锭组织分析*陆冰沪1，李大双1，盛晓菲2，3*，张彬2（1.安徽铜冠铜箔有限公司，安徽池州247100；2.湖北汽车工业学院，湖北十堰442002；3.中南大学，湖南长沙410083）A356.0铸造铝合金铸造时流动性好，无热裂倾向，线收缩小，气密性好，比重小，耐蚀性良好，易气焊等优点，广泛应用于商用车，轿车，摩托车等车型中。
关于A356.0铸造铝合金的生产工艺研究主要集中在稀土的添加[1]，铸造工艺[2]，Si 相变质[3]，热处理[4-5]等，对A356.0铝合金延伸率提升方面的研究较少，本文从铸锭组织角度，对A356.0铝合金进行研究，并提出一定的改进参考意见。
1A356.0生产工艺及力学性能A356.0合金采用低压铸造工艺，生产工艺为：熔炼（790℃~810℃）→加除渣剂、变质剂、细化剂→人工搅拌→吹氩气精炼→人工搅拌→静置→密度/成分检测→浇铸（670℃~720℃）。
成分分析在电感耦合等离子体发射光谱仪ICAP6300上进行。
扫描电镜观察（SEM ）在FEI Sirion200场发射扫描电镜上进行，扫描电镜工作电压为20kv 。
表1为A356.0合金成分分析结果及名义成分对比。
该合金成分分析结果显示合金主要合金元素Si ，Mg 含量，微量元素Ti ，Mn ，Zn 等均在名义成分范围内，此外，Cu 元素超标0.02%，Fe 元素超标1倍以上（见表1中的Cu 和Fe ）。
2A356.0铸锭微观组织观察2.1A356.0金相观察图1为A356.0合金铸态的金相照片。
可以看到，铸态合金晶粒呈典型的树枝状。
大型枝晶的一次枝晶长度可达500μm 以上。
说明合金的晶粒十分粗大，不利于合金综合性能的提升。
铸锭中存在少量小气孔。
2.2A356.0扫描电镜观察图2中的a ，b 为A356.0基体的扫描电镜照片，主要是研究Si 相的形貌及含Fe 相。
结晶过程观察以及凝固条件对铸锭组织的影响实验报告
结晶过程观察以及凝固条件对铸锭组织的影响实验报告结晶过程观察与纯金属铸锭组织分析结晶过程观察与纯金属铸锭组织分析一、实验目的1．熟悉盐类和金属的结晶过程。
2．了解铸造条件对纯金属铸锭组织的影响。
二、实验原理熔化状态的金属进行冷却时，当温度降到Tm （熔点）时并不立即开始结晶，而是当降到Tm 以下的某一温度后结晶才开始，这一现象称为过冷。
熔点Tm 与开始结晶的温度Tm 之差ΔT 称为过冷度。
过冷现象表明，金属结晶必须有一定的过冷度，只有具有一定的过冷度下才能为结晶提供相变驱动力。
结晶由两个基本过程所组成，即过冷液体产生细小的结晶核心（形核）以及这些核心的成长（长大）。
其中，形核又分为均匀形核和非均匀形核。
通常情况下，由于外来杂质、容器或模壁等的影响，一般都是非均匀形核。
由于金属不透明，通常不能用显微镜直接观察液态金属的结晶过程。
然而通过采用生物显微镜可以直接观察盐溶液的结晶过程。
实践证明，对透明盐类结晶过程的研究所得出的许多结论，对于金属的结晶都是适用的。
在玻璃片上摘上一滴接近饱和的氯化铵水溶液，放在生物显微镜下观察其结晶过程。
随着液体的蒸发，液体逐渐达到饱和。
由于液滴边缘处最薄，将首先达到饱和，放结晶过程首先从边线开始，然后逐渐向里扩展。
结晶的第一阶段是在液滴的最外层形成一圈细小的等轴晶体。
这是由于液滴外层蒸发最快，在短时间内形成了大量晶核之故。
结晶的第二阶段是形成较为粗大的柱状晶体，其成长的方向是伸向液滴的中心。
这是由于此时液滴的蒸发已比较慢，而且液滴的饱和顺序是由外向里的，最外层的细小等轴晶中只有少数位向有利的才能向中心生长，而其横向生长则受到了彼此间的限制，因而形成了比较粗大、带有方向性的柱状晶体。
结晶的第三阶段是在液滴中心部分形成不同位向的等轴晶体。
这是由于液滴的中心此时也变得较薄,蒸发也较快,同时液体的补充也不足的缘故。
这时可以看到明显的等轴晶体。
图4-1示出了氯化铵水溶液结晶过程的一组照片，其中( a )、( b )为在液滴边缘形成的细小等轴晶体和正在生长的柱状晶体,( c )为在液滴中心部分形成的位向不同的等轴枝晶。
金属铸锭组织实验报告
金属铸锭组织实验报告实验目的：通过实验分析不同原料和工艺条件对金属铸锭组织的影响，探究最优组织结构的形成条件。
实验原理：金属铸锭是指将熔融金属倒入铸锭模具中，在自然冷却或通过加热冷却后得到的金属固体。
其组织结构的形成受到多种因素的影响，包括原料成分、熔炼温度、冷却速度等。
通过调控这些因素，可以获得不同的组织结构。
实验步骤：1. 准备不同成分的金属原料并计量，如铜和锌的不同比例。
2. 将原料放入熔炉中进行熔炼，控制熔炉温度在适宜的范围内，确保原料充分熔化。
3. 将熔融金属倒入预先准备好的铸锭模具中。
4. 观察并记录金属铸锭冷却过程中的温度变化，可以使用热电偶或红外测温仪等工具进行测量。
5. 取出冷却完成的金属铸锭，进行金相试样的制备。
6. 使用金相显微镜观察和分析不同金属铸锭的组织结构特征，如晶粒大小、相分布等。
7. 根据实验结果和分析，总结各个因素对金属铸锭组织的影响，并得出结论。
实验结果与分析：通过实验观察和分析，我们得到了以下结论：1. 原料成分对金属铸锭组织的影响：不同比例的原料成分会导致金属铸锭的组织结构发生变化。
例如，铜和锌的比例不同会影响铸锭中的相分布和晶粒大小。
当比例接近黄铜的成分时，可以得到晶粒细小、相分布均匀的金属铸锭。
2. 熔炼温度对金属铸锭组织的影响：熔炼温度会影响金属的液相和固相形成过程，进而影响金属铸锭的组织结构。
过高的熔炼温度会导致晶粒长大，相分布不均匀。
而过低的熔炼温度则会增加金属的固化时间，使得晶粒变得更加细小。
3. 冷却速度对金属铸锭组织的影响：冷却速度的改变会影响金属的晶化速率，进而影响金属铸锭的组织结构。
较快的冷却速度会使得晶粒变得细小且均匀，而较慢的冷却速度则会导致晶粒长大。
实验总结：通过实验分析，我们发现金属铸锭的组织结构受到多方面因素的影响，包括原料成分、熔炼温度和冷却速度等。
在实际生产中，需要根据所需产品的性能要求，合理调控这些因素，以获得最优的组织结构。
金属的结晶过程及纯铝铸锭组织观察
金属的结晶过程及纯铝铸锭组织观察金属的结晶过程是指在高温下，金属原子受到热运动的影响，不断地重新组合，形成晶体的过程。
在这个过程中，金属原子不断地进行扩散、聚集，形成各种大小不同、形状不同的晶粒。
晶粒的大小和形状与金属的温度、冷却速度、成分、合金化元素等因素有关，不同的因素对晶粒的影响程度也不同。
纯铝铸锭组织观察是通过光学显微镜或电子显微镜对纯铝铸锭进行研究和观察，以了解其晶粒大小、形状、分布和组织特征等，并结合铸造工艺参数控制等措施，优化铸造过程，改善铸造品质。
纯铝铸锭是指铝含量高于99.5%的铝合金，常用于电子、航空、汽车、建筑等领域的制造。
在铸造过程中，纯铝铸锭的组织特征对其性能具有重要影响，因此需要对其进行结晶过程和组织特征的研究和观察。
在铸造纯铝铸锭的过程中，一般采用直接液态铸造或半连续铸造的方式，即将铝液直接浇注入铸模中，经过一定的冷却后形成固态铝铸锭。
在冷却过程中，铝液逐渐冷却凝固，金属原子开始重新组合形成晶体。
其结晶过程可分为三个阶段。
第一阶段：铝液开始凝固，开始形成晶核。
晶核的形成是依靠同种金属原子的凝聚，在液相中出现降低的过饱和度，使得最先凝结的一些原子能够将周围的金属原子聚集到一起，形成一个微小的晶体。
这个阶段的晶体是以一定的方向生长的。
第二阶段：晶核的数目急剧增加，晶粒逐渐生长到一定大小，但是晶界还存在一些小角度的错配。
这些小角度错配是随着晶粒的生长正常发生的，直到晶粒长大到一定程度，晶界产生完全的二次错配，才会停止晶粒的生长，形成完整的晶体。
第三阶段：晶界转动，系统达到最低能量状态，晶粒尺寸相对比较均匀。
在铸造中，晶粒尺寸的均匀性对铸造质量的影响很大，一般采用铸造工艺中的一些控制措施来影响晶粒尺寸的均匀程度。
通过光学显微镜或电子显微镜对纯铝铸锭进行观察，可以看到其组织结构呈现出多边形晶粒形态，晶粒大小大致相同。
这是因为纯铝铸锭的晶粒生长受到一定程度的限制，即较小的晶核可以生长到较大的尺寸，但生长的速度较慢。
分析金属铸锭组织的特点,并简述各区域形成原因。
分析金属铸锭组织的特点,并简述各区域形成原因。
金属铸锭的组织是造成物理性能的基本要素，研究其组织特点，至关重要，它决定了材料的力学性能。
金属铸锭组织的全景形象由几个区域构成，这些区域的核心特点概括如下：（1）液体枝晶区域：液体枝晶区域是由临界枝晶组成，它们相互缠绕，构成具有柔软性和弹性性质的物质；（2）液态金属块区域：金属块属于凝固金属的临界状态，集中在无织构的小晶区中；（3）凝固金属的晶粒和缺陷：在凝固阶段，介质连接气孔，金属细晶状态中产生缺陷；（4）孔洞区域：液体金属和固体金属在收回速度不同的情况下，恒定收回率，形成各种洞形结构。
金属铸锭中各区域形成的原因主要有：（1）凝固过程中水分析变化：金属铸锭内含有较多的熔融金属，凝固过程中水分析变化，可形成不同的晶体形态；（2）不均匀凝固：铸锭内部的冷却速率取决于铸造工艺和外界
环境的温度，不均匀冷却可以催化金属重新凝固，改变凝固组织；（3）机械条件作用：在液体状态下，金属
受力作用发生变形，由此产生破坏原先的组织，形成新的结构。
综上所述，金属铸锭组织由不同区域构成，它们的核心特点是枝晶组成、造成不均匀冷却、机械条件作用以及液态金属块、凝固金属等。
这些特点决定着金属铸锭材料的性能，直接影响着铸件的质量和性能，因此，对金属铸锭组织的研究，不仅对金属性能的了解有重要意义，而且对铸造成品的质量和性能也有很大的影响。
不同铸造方式和净化手段对7020合金铸锭质量的影响
不同铸造方式和净化手段对7020合金铸锭质量的影响王立娟【摘要】@@ 本文对比了普通模铸造加在线单级过滤、普通模铸造加在线除气双级过滤、低液位铸造加在线除气单级过滤几种不同的铸造方式和净化措施对7020合金扁锭组织和性能的影响,并确定出了最佳的熔铸工艺.【期刊名称】《中国金属通报》【年(卷),期】2010(000)009【总页数】2页(P38-39)【作者】王立娟【作者单位】东北轻合金有限责任公司【正文语种】中文本文对比了普通模铸造加在线单级过滤、普通模铸造加在线除气双级过滤、低液位铸造加在线除气单级过滤几种不同的铸造方式和净化措施对7020合金扁锭组织和性能的影响，并确定出了最佳的熔铸工艺。
7020合金属于7×××系高强铝合金中的Al-Zn-Mg系合金，化学成分见表1。
7020合金具有易加工、耐磨性好、焊接性能优良、抗腐蚀性能好、抗氧化性好等优点，广泛用于火箭箱体材料和运输工具支架材料。
随着运输装备的轻量化的发展需要，7020合金将成为航空航天兵器等部门轻量化的重要材料之一。
为摸索最佳的熔铸工艺，为客货运输和航空航天提供优质材料，进行了本试验研究。
试验的7020合金铸锭厚度为300mm，试验方案见表2。
上述铸锭经均匀化退火后，在每个试验方案的熔次中，任取一根铸锭，在切掉浇口及浇口部第一个毛料后切取试片，取该试片宽度的一半，进行低倍组织、显微组织、性能等质量分析。
1.表面质量采用三种方案的铸锭在铸造后均无裂纹，但采用不同铸造工艺的表面偏析瘤程度不同，见图1。
由图1可见，方案一、二的铸锭，表面粗糙，偏析程度大，偏析瘤高度约为5mm；方案三的铸锭，表面光滑，偏析程度小，偏析瘤高度在2mm以下。
图中铸锭表面偏析程度的不同是由于铸造方式不同造成的。
普通模铸造时，结晶器内液面高，有效结晶区长，液穴壁在结晶器内停留时间长，在冷却收缩的过程中与结晶器壁间形成气隙，使导热受阻，在液穴内熔融铝加热的作用下，液穴壁的温度升高，发生二次加热现象，使液穴壁内晶界和枝晶界的不平衡共晶熔化，这些已熔化的不平衡共晶必将在液穴熔体静压力的作用和收缩挤压力的作用下，沿晶间孔道流向铸锭表面，形成偏析瘤。
18.金属铸锭的组织
第六节金属铸锭的工宏观组织与缺陷金属的铸态组织包括：铸态组织包括晶粒的大小、形状和取向，合金元素和杂质的分布以及铸锭中的缺陷如缩孔、气孔等等。
因此应该了解铸锭或铸件的组织及其形成规律，并设法改善铸锭或铸件的组织对铸件来说，铸态组织直接影响到它的机械性能和使用寿命；对铸锭来说，铸态组织不但影响到它的压力加工性能，而且还影响到压力加工后的金属制品的组织及性能。
一，铸锭三晶区的形成纯金属铸锭的宏观组织通常由三个晶区所组成即外表层的细品区，中间的柱状晶区和心部的等轴晶区，如图2-33所示。
根据浇注条件的不同铸锭中晶区的数目及其相对厚度可以改变（一表层细晶区表层细晶区或激冷层的形成：当高温的金属液体倒入铸型后，结晶首先从型壁处开始。
这是由于温度较低的模壁有强烈地吸热和散热作用，使靠近型壁的一薄层液体产生极大地过冷，加上模壁可以作为非均匀形核的基底，因此在此一薄层液体中立即产生大量的晶核，并同时向各个方向生长。
由于晶核数目很多，故邻近的晶粒很快彼此相遇，不能继续生长，这样便在靠近模壁处形成一很细的薄层等轴晶粒区。
又称为激冷区表层细晶区的形核率和厚度决定于下列因素：1. 模壁的形核能力以及模壁处所能达到的过冷度大小，后者主要依赖于铸型的表面温度、铸型的热传导能力和浇注温度等因素。
2. 如果铸型的表面温度低，热传导能力好，以及浇注温度较低的话，便可以获得较大的过冷度，从而使形核率增加，细晶区的厚度即可増大。
3. 相反，如果浇注温度髙，铸锭模的散热能力小而使其温度很快升高的活，就可大大降低晶核数目，细品区的厚度也要减小。
表层细晶区性能厚度及其他：1. 细晶区的晶粒十分细小，组织致密，力学性能很好。
2. 但由于细晶区的厚度一般都很薄，有的只有几个毫米厚，因此没有多大的实际意义。
二柱状晶区：柱状晶区由垂直于模壁的粗大的柱状晶所构成上述种种原因均使液态金属冷却减慢温度梯度变得平缓：在表层细晶区形成的同时，一方面模壁的温度由于被液态金属加热而迅速升高，另一方面由于金属凝固后的收缩，使细晶区和型壁脱离，形成一空气层，给液态金属的继续散热造成困难。
半连续铸造工艺参数对T2紫铜铸锭质量的影响
半连续铸造工艺参数对T2紫铜铸锭质量的影响摘要：T2紫铜具有极强的导电、导热、耐蚀性。
因此它逐渐成为我们生活必不可少的一部分，立式半连续铸造具有产量大，成品率高，内部组织均匀，特别适合大批量，大规格生产。
而铸造速度，结晶器长度，冷却强度和铸造温度，它们相互制约，相互依存，共同影响半连续T2紫铜的质量。
优化、综合考虑各项工艺参数，提高半连续铸造T2紫铜的质量，为后续轧制和挤压加工提供质量保证，从而得到高强、高导的T2紫铜。
关键词：铸造速度；结晶器长度；冷却强度；铸造温度；T2紫铜引言1993年德国人Junghaus首次研制成功黄铜立式半连续铸造机，立式半连续全称称为立式半连续直接水冷铸锭，简称DC铸锭。
目前，T2紫铜有极强的导电、导热耐蚀性。
在电线、电缆、爆破用雷管、化工用的蒸发器、贮藏器及各种管道等都有很广的应用。
因此紫铜在我们生活中的应运越来越广泛。
而T2紫铜立式半连续铸造也就朝着大规模，大批量，大尺寸，种类多方向发展，实现了大批量机械化生产，改善了劳动条件，从而大幅度提高了劳动生产率。
1 T2紫铜的特性和半连续铸造的基本原理1.1 T2紫铜的特性①T2紫铜有很强吸气性。
②T2紫铜具有热脆性，流动性差，故在出炉前（5～10）min，加入总重量的（1.5%～2%）磷铜，提高紫铜的流动性。
③T2紫铜很强的导热性。
1.2半连续铸造原理将T2紫铜溶体均匀的倒入通一次冷却水的结晶器中，T2紫铜溶液在结晶器内壁和底座受到冷却作用，迅速结晶凝固，形成坚硬的凝固外壳，待T2紫铜溶液到达结晶器2/3处时，铸造机上的牵引机构就带着底座上凝固壳一起以一定速度向下运动。
脱离开结晶器以后，受到结晶器下沿处二次冷却水作用，铸件迅速向中心形成完全凝固。
待铸件达到规定长度以后，停止浇注，浇注小车离开，铸件吊离。
2 铸造速度、结晶器长度、冷却强度和铸造温度对T2紫铜半连续铸造的影响2.1铸造速度对T2紫铜质量的影响2.1.1铸造速度定义半连续铸造时，单位时间内铸造形成的铸锭长度叫铸造速度。
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投资大为下降; 投资大为下降; 炉结构简单,即简单的硬件; 炉结构简单,即简单的硬件; 熔炼炉的占地面积仅相当于常规反射熔炼炉占地 面积的1/5; 面积的1/5; 不散发污染物,熔炼车间无污染,空气清新; 不散发污染物,熔炼车间无污染,空气清新; 对炉料进行三维加热(Volumetric heating),即 对炉料进行三维加热(Volumetric heating),即 不会形成温度梯度———无热成层现象 不会形成温度梯度———无热成层现象 ——— (thermalstratification);
就美国2004年而言,如果铝工业的熔炼炉由反射 就美国2004年而言, 2004年而言 炉全部改用等温炉,那么由于热效率的提高, 炉全部改用等温炉,那么由于热效率的提高,全行 业可节约能源达18TBTU(1T=1012,1BTU=1055J,); 业可节约能源达18TBTU(1T=1012,1BTU=1055J,); 另外,由于熔炼时铝的烧损可减少约4个百分点, 另外,由于熔炼时铝的烧损可减少约4个百分点, 可节约铝提取能源54.5TBTU(含电的损耗); 54.5TBTU(含电的损耗 可节约铝提取能源54.5TBTU(含电的损耗); 由于熔化效率提高, 由于熔化效率提高,碳的排放量可减少 0.6×106TCE(原文为MTCE公吨碳当量),而由于熔 原文为MTCE公吨碳当量), 0.6×106TCE(原文为MTCE公吨碳当量),而由于熔 炼烧损的下降,可减少碳排放量2.4 106TCE。 2.4× 炼烧损的下降,可减少碳排放量2.4×106TCE。
温度高出不多。 （2）使用容量和导热系数小的铸型（如陶瓷型 或砂土型），使其缓慢冷却或均匀散热。 （3）在冷却过程中搅拌铸型中的液体金属。 （4）液体金属中有难熔杂质的存在。 铸锭是液体金属在不同材料的铸型中或者同 样材料不同厚度的铸型中冷却后得到的。本实验 是研究上述因素对铝铸锭横断面的宏观组织的影 响，也要研究液体的浇铸温度和铸型的温度（金 属浇入铸型之前的温度）对铸锭宏观组织的影响。
第二晶区是柱状晶区。液态金属与铸型接触处的 型壁剧烈地过冷是在液体金属和铸型的分界面上 生成很多小晶粒的原因，其中过冷与经过铸型激 烈地传热有关，随着外壳层的形成，铸型变热， 对液态金属的冷却作用减缓，这时只有处于结晶 前沿的一层液态金属才是过冷的。这个区域可以 进行结晶，但一般不会产生新的晶核，而是以外 壳层内壁上原有晶粒为基础进行长大。同时，由 于散热是沿着垂直于模壁的方向进行，而结晶时 每个晶粒的成长又受到四周正在成长的晶体的限 制，因而结晶只能沿着垂直于模壁的方向由外向 里生长，结果形成彼此平行的柱状晶区如图 里生长，结果形成彼此平行的柱状晶区如图3所 示。
世界上首台等温熔炼炉于2003年11月 世界上首台等温熔炼炉于2003年11月3日在阿波 2003 格技术公司试运转成功,宣布此项技术的呱呱坠地。 格技术公司试运转成功,宣布此项技术的呱呱坠地。 熔化的铝熔体在中间处理区进行成分均匀化与除气、 熔化的铝熔体在中间处理区进行成分均匀化与除气、 净化处理,铝熔体池实际上起静置炉作用。 净化处理,铝熔体池实际上起静置炉作用。
第三晶区是铸锭的中心部分，随着柱状晶的发展， 模壁温度进一步升高，散热愈来愈慢，而成长着 的柱状晶前沿的温度又由于结晶潜热的放出而有 所升高。这样整个截面的温度逐渐变为均匀。当 剩余液态金属都过冷到熔点以下时，就会在整个 残留的液态金属中同时出现晶核而进行结晶。在 铸锭中心散热已无方向性，形成的晶核向四周各 个方向自由生长，从而形成许多位向不同的等轴 晶粒。在这种情况下由于冷却较慢，过冷度不大， 形成的晶核也不会很多，所以铸锭的中心区就形 成了比较粗大的等轴晶，如图 成了比较粗大的等轴晶，如图4所示。
铸造工艺对金属铸锭 组织的影响
一、实验目的
1．观察金属的结晶过程。 2．了解铸造工艺和金属的过热对铸锭宏观 组织的影响。
二、实验原理
金属及合金的晶粒大小、形状和分布与凝固条件、 合金成分及其加工过程有关，实际生产中，铸锭 不可能在整个截面上均匀冷却，并同时开始凝固。 因此，铸锭凝固后的组织一般是不均匀的，这种 不均匀性将引起金属材料性能的差异。
等温熔炼技术的应用与推广对节约两源( 等温熔炼技术的应用与推广对节约两源(能 源与资源)与减少温室气体排放有着重要意义, 源与资源)与减少温室气体排放有着重要意义, 粗略地匡算了一下,2006年我国铝材 ,2006年我国铝材加工业与铸 粗略地匡算了一下,2006年我国铝材加工业与铸 造业共熔化原铝锭 铝锭、 造业共熔化原铝锭、工艺铝废料与再生废旧铝约 1600kt,按熔炼油耗80kg/t铝计算 按熔炼油耗80kg/t铝计算, 1600kt,按熔炼油耗80kg/t铝计算,消耗柴油约 128kt,如果用等温熔炼炉熔化可节约50%的能源 如果用等温熔炼炉熔化可节约50%的能源, 128kt,如果用等温熔炼炉熔化可节约50%的能源, 即可节约64kt柴油;从铝的炼损下降可节约640kt 64kt柴油 即可节约64kt柴油;从铝的炼损下降可节约640kt 相当于一个特大型铝厂一年的产量; 铝,相当于一个特大型铝厂一年的产量;温室气体 的排放可减少5.5 106TCE(吨碳当量 5.5× 吨碳当量) 的排放可减少5.5×106TCE(吨碳当量)。
三、实验设备及材料
井式坩埚电阻炉，石墨坩埚， 全套金属模型和砂模型，放大镜， 印记，纯铝，金相砂纸， 显示铝铸锭宏观组织的浸蚀剂（王水或 40%NaOH的水溶液）等。
四、实验方法与注意事项
1. 铝铸锭试样的制作
(1)把纯铝放入经预热发红的石墨坩埚中，升温 (1)把纯铝放入经预热发红的石墨坩埚中，升温 使其熔化，当铝液温度达到720℃或者到820℃ 使其熔化，当铝液温度达到720℃或者到820℃时, 浇入冷金属模、冷砂模、热金属模（在箱式电炉 中预热到300℃ 中预热到300℃），这样一共可进行六种作业： ①720℃铝液浇入室温的金属模中。 720℃ ②720℃铝液浇入预热的金属模中。 720℃ ③720℃铝液浇入冷砂模中。 720℃ ④820℃铝液浇入室温的金属模中。 820℃ ⑤820℃铝液浇入预热的金属模中。 820℃ ⑥820℃铝液浇入冷砂模中。 820℃
美国能源部(DOE)与阿波格技术公司 (ApogeeTechnologyInc.)开发的等温熔化工艺 (ITM-IsothermalMelting)在铝及铝合金熔炼技 术发展过程中具有里程碑意义。 在此,“Isothermal”即“恒温(constant temperature)”之意,能使等温熔化炉的铝熔体 池(Moltenaluminumpool)内的铝熔体温度既均匀 又几乎在同一温度。
等轴晶与柱状晶相比， 因各枝晶彼此嵌入，结合 得比较牢固，铸锭易于进 行压力加工，铸件性能不 呈现方向性。其缺点是因 树枝晶较发达，分枝较多， 显微缩孔增多，使结晶后 的组织不够致密，重要工 件在进行锻压时应设法将 中心压实。铸锭的典型组 织示意图如图5 织示意图如图5所示。
图5 铸锭的典型组织示意图 1－表层细晶区； 2－柱状晶区； 3－中心等轴晶区
熔体温度均匀一致,成分均匀; 熔体温度均匀一致,成分均匀; 熔体品质大大提高,熔解的气体与固体夹杂物少; 熔体品质大大提高,熔解的气体与固体夹杂物少; 电阻加热器的热效率高达97%; 电阻加热器的热效率高达97%; 铝等金属的熔炼潜在损耗可由6%降低到小于2%; 铝等金属的熔炼潜在损耗可由6%降低到小于2%; 6%降低到小于 此项虽然首先应于铝的熔炼, 此项虽然首先应于铝的熔炼,但同样适合于熔炼 玻璃、 铸铁、铂等,以及其他工业部门; 铜、玻璃、钢、铸铁、铂等,以及其他工业部门;
等温熔炼技术在美国铝工业已进入初步商业 化实用阶段,正在作进一步的完善与扩大工作。 化实用阶段,正在作进一步的完善与扩大工作。 此项技术涉及到100余项专利,引进费用昂贵。 100余项专利 此项技术涉及到100余项专利,引进费用昂贵。
THE END !
等温熔化技术的推出是铝熔炼的一次革命,在节能减 排方面有着重大意义。此项技术已进入商业化阶段,当 然要获得全面推广与应用还需要一个发展过程,还需要 一些时日。等温熔化技术是由阿波格直接浸没式电加 热器、隔墙与侧通道(BSPP-Baffleandsidepocketpan 鄄el)等组成的铝及铝合金熔炼系统的总称,我们将其称 为等温熔炼炉。
五、实验报告要求
1. 根据各组交换铝铸锭宏观试样的结果， 绘出不同加热温度与铸造工艺条件下铸 锭的宏观组织图，示意表示各晶区的分 布、晶粒的形状和大小。 2．分析说明实验中采用的浇铸工艺条件的 差异对铸锭组织的影响。
图2 最初开始结晶示意图
图3 柱状晶形成示意图
图4 中心等轴晶形成示意图
一种新的熔炼技术
2. 铝铸锭宏观组织的观察
观察铝铸锭的晶粒大小、形状及分布情况， 并注意观察缩孔、气泡、树枝状晶的特征。
3. 实验注意事项
（1）浇铸前，所有模具和工具都要预热干燥， 防止浇铸时爆炸伤人。 （2）接触液体金属时需要特别小心，当用抱钳 夹持盛有液体金属的坩埚或热的金属模块时，特 别要保护眼睛不受烧伤，不要让水或其他液体溅 到热金属表面上。 （3）本实验用的浸蚀剂有王水，应在通风橱中 或在通风条件下进行浸蚀，经过浸蚀后的试样要 用钳子来拿，首先要在盛水的容器内洗净，然后 才可以在水龙头下冲洗。
Hale Waihona Puke .获得柱状晶的因素 2.获得柱状晶的因素
（1）金属在熔化温度以上剧烈过热并使液体的 浇铸温度增高。 （2）采用传热系数高、导热快的铸型，例如金 属型和水冷却的铸型等。 （3）液体金属在铸型内静止冷却（在冷却时没 有搅拌振动等因素）。
3. 获得等轴晶的因素
（1）液体金属过热不大，而且浇铸温度较熔化
1. 铸锭的典型组织
金属铸锭横断面的宏观组织一般是由三个 晶区组成。由外向内依次分布为细晶区（外壳 层）、柱状晶区和中心等轴晶区，如图1所示。 层）、柱状晶区和中心等轴晶区，如图1
图1 金属铸锭横断面的宏观组织