铸造合金及其熔炼复习

缩减作用：由于石墨在铸铁中占有一定量的体积，使金属基体承受负荷的有效截面积减少。

缺口作用（切割作用）：在承受负荷时造成应力集中现象。

孕育处理：铁液浇注以前，在一定条件下，向铁液中加入一定量的物质以改变铁液的凝固过程，改善铸态组织，从而达到提高性能为目的的处理方法。

球化衰退:球化处理后的铁液在停留一定时间后，球化效果会下降甚至消失的现象。

石墨漂浮：在铸件上表面或型芯的下表面呈密集的黑斑分布，漂浮层和正常端口组织上有明显的分界线，黑白分明。

可锻铸铁：将一定成分的白口铸铁毛坯经退货处理，使白口铸铁中的渗碳体分解成为団絮状石墨，从而得到由団絮状石墨和不同基体组织组成的铸铁。

减摩铸铁:在摩擦摩擦磨损条件下，具备摩擦系数小，磨损少及抗咬合性良好的铸铁。

冷硬铸铁：是通过一定的工艺方法，使铸铁激冷层的组织形成白口或麻口，铸件内部组织仍保持灰口的铸铁。

炉壁效应：冲天炉内的炉气有自动趋于沿炉壁流动的倾向现象。

底焦高度：第一排风口中心线至低焦顶面之间的高度水韧处理：经1000°C左右水淬处理后组织转变为单一的奥氏体或奥氏体加少量碳化物，韧性反而提高，因此称水韧处理。

脱氧：用脱氧剂除去钢液中残留氧化亚铁中的氧而将铁还原的工艺措施。

集肤效应：在炉料内部，磁通量的分布并不均匀，而是越靠近外层密度越大，越靠近钳锅中心线，磁通量越小，因此在外层中产生的感应电动势和电流比里层来的大，这就是所谓的“集肤效应”。

双重变质：能同是细化初晶硅和共晶硅的变质方法即双重变质。

吸附精炼：指通过铝熔体直接与吸附剂相接触，使吸附剂与熔体中的气体和固态非金属夹杂物发生物理化学、物理或机械作用，从而达到除气除渣的方法非吸附精炼：不依靠在熔体中加入吸附剂，而通过某种物理作用改变金属—气体系统或金属—夹杂物系统的平衡状态，从而使气体和固体非金属夹杂物从溶液中分离出来的方法。

缓冷脆性：是铝青铜特有的缺陷，在缓慢冷却的条件下，共析分解式的产物γ2相呈网状在α相晶上析出，形成隔离晶体联结的脆性硬壳，使合金发脆，这就是“缓冷脆性”，也称为“自动退火脆性”。

课后题：1.分析讨论片状石墨、球状石墨的长大过程及形成条件。

（P17~19）石墨类型形成条件长大过程片状石墨石墨成核能力强，冷却速度慢，过冷度小。

石墨的正常生长方式应是延基面的择优生长，最后形成片状组织。

球状石墨铁液凝固时必须有较大的过冷度和较大的铁液与石墨间的界面张力。

一定成分的铁液，经过球化粗粒，使铁液中的硫和氧含量显著下降，此时球化元素在铁液中有一定的残留量，这种铸铁在共晶凝固过程中将形成球状石墨。

2..灰铸铁的金相组织特点及性能特点。

（P32~33）为什么在铸件总产量中灰铸铁件的产量要占70%或以上？金相组织由金属基体、片状石墨和非金属夹杂物组成。

主要金属基体形式：珠光体、铁素体、珠光体加铁素体。

性能特点：a强度性能较差。

b硬度的特点：同一硬度时，抗拉强度有一范围，同一强度时，硬度也有一范围。

c较低的缺口敏感性。

d良好的减震性。

e良好的减磨性。

原因：成本较低、生产工艺简单、具有良好的减震性和减磨性。

3.提高灰铸铁性能的主要途径是什么？途径：合理选定化学成分。

进行孕育处理。

低合金化。

4.球墨铸铁生产时化学成分的选择原则是什么？；和灰铸铁有何不同？选择：现则适当化学成分是保证铸件获得良好的组织状态和高性能的基本条件，化学成分的选择既要有利于石墨的球化和获得满意基体，以期获得所要求的性能，又要使铸铁有较好的铸造性能。

不同：与灰铸铁相比，其组织上的最大差别在于石墨形状的改善；球铁中的石墨避免了灰铸铁中尖锐石墨边缘的存在，使石墨对金属浸提的破坏作用得到了缓和，从而使铸铁中金属基体的性能得到了不同程度的发挥。

灰铸铁强度低，韧性差，而球墨铸铁有较高的强度和较好的韧性。

5.提高孕育效果的基本思路有哪几个方面？目前是如何来实现的？基本思路：1）长时间保持孕育效果，即”长效孕育剂“2）孕育处理方法上，迟后孕育实现途径：1）各种含钡、锶、锆或锰的硅基孕育剂。

2）炉前一次孕育和多次孕育、瞬时孕育。

6.蠕墨铸铁生产中应注意控制哪些因素？如何设法拓宽有蠕化剂含量的范围？1、选择合适的化学成分并熔炼合格的铁液；2、炉前处理（蠕化处理及孕育处理）3、炉前检验及浇注。

4、利用反球化元素，即用球化元素加反球化元素制成复合蠕化剂。

7.试分析可锻铸铁孕育处理的目的与灰铸铁及球墨铸铁有何不同？可锻铸铁的目的：希望铁液在一次结晶时促进形成渗碳体组织，而在随后的石墨化退火过程中对石墨的形成没有影响或促进石墨的形成。

灰铸铁的目的：促进石墨化，降低白口倾向；降低断面敏感性；控制石墨形态，消除过冷石墨；改善铸铁的强度性能及其它性能（如致密性、耐磨性及切削性能）。

球墨铸铁的目的：消除结晶过冷倾向、促进石墨球化、减小晶向偏析。

10.试分析在碱性感应电炉炼钢过程中，一般不进行大量脱磷和脱硫操作的道理。

因为在碱性感应电炉炼钢条件下，通过造碱性炉渣，能起到一些脱磷、脱硫的作用，对炉料的适应性较强，炉料的平均含磷量和含硫量允许高一些。

11.铸造铝合金分几类？各类合金的特点铸造铝合金的分类有：硅铝类合金、铝铜类合金、铝镁类合金、铝锌类合金。

铝硅合金特点：具有优良的铸造性能，如流动性好、气密性好、收缩率小、热裂倾向小，经过变质和热处理后，具有优良的力学性能、物理性能、耐腐蚀性能和中等的机加工性能，是铸造铝合金中品种最多，用途最广的一类合金铝铜合金特点：优点是室温、高温力学性能都高，切削性能好，焊接性能好，加工表面光洁，富铜相耐热，熔铸工艺较简单；缺点是因熔体型合金的铸造性能差，富铜相与α（Al）基体之间的电子点位差值大，抗腐蚀性能低，密度较大铝镁合金特点：优点是密度小，具有较好的力学性能，优异的耐腐蚀性能，优良的切削加工性能，加工表面光亮美观；缺点是铸造性能差，特别是熔炼时容易氧化和形成氧化夹渣，需要用特殊的熔炼工艺。

铝锌类合金：优点是Al中加入Zn的质量分数大于10%时，能显著提高合金的强度，该类合金的自然失效倾向大，不需要热处理便可获得较高的强度，缺点是高温性能，铸造性能和耐腐蚀性能差，密度大，铸造时容易热裂。

8.讨论冲天炉熔炼过程中影响铁液温度的主要因素。

P148~152（重点看）1)焦炭对冲天炉铁液温度的影响：焦炭成分:含碳越高，灰分越少，发热量越大，由于灰分形成的渣量也越少。

焦炭强度与块度：块度过小，加速燃烧反应，缩短氧化带，扩大还原带；对送风阻力大，不利于空气入炉，对铁液过热不利。

块度过大，燃烧慢，随氧化带扩大，但燃烧不集中，炉气最高温度低，不利铁液过热。

反应能力：要求低的反应能力，R值应低于30%。

气孔率越大，反应能力越强，应降低气孔率。

2)送风对冲天炉铁液温度的影响：风量的影响：风量大，强化焦炭燃烧，扩大氧化带及高温区高度，提高炉气最高温度，有利于提高铁液温度。

风量过高，造成炉料预热不足，熔化区下移，过热高度缩短，不利于铁液过热。

取决焦炭消耗率。

风速的影响：提高风速，可清除灰渣，强化焦炭燃烧，提高炉气最高温度。

高速空气易深入炉心，可改善炉气与温度分布，减少炉衬侵蚀，有利于铁液温度提高。

但风速过高对焦炭有吹冷作用，恶化燃烧反应，加大元素烧损，降低铁液温度。

要有个合适进风速度，取决于焦炭含灰量与块度。

风温的影响：提高风温，可强化焦炭燃烧，提高燃烧速度和炉气最高温度，缩短氧化区域，加剧CO2的还原反应，降低炉气燃烧比。

风中氧气浓度的影响：富氧送风，可加速底焦的燃烧速度并增加CO2浓度，缩短氧化带，扩大还原带。

3)金属炉料对冲天炉铁液温度的影响金属炉料块度越大，所需预热和融化时间越长，易造成熔化区位置下降，过热区高度缩短，不利铁液过热。

块度过大还造成卡料。

块度过小，阻塞气流通道，或造成严重氧化。

4)熔炼操作参数对冲天炉铁液温度的影响：底焦高度：理论上底焦顶面应略高于炉内温度超过炉料熔化温度所在位置。

焦炭消耗量：原则上满足：a.每批层焦量=熔化每批金属料的底焦烧失量；B.相当于每批层焦的底焦烧失时间=每批金属料的熔化时间。

批料量：减少坯料量，每批炉料融化时间缩短，熔化区域减小，熔化平均位置提高，扩大过热区，有利于提高铁液温度，坯料增过薄，易造成铁焦严重混杂和串料，使铁液温度与成分波动。

5)冲天炉结构参数对铁液温度的影响：炉型的影响：实践表明，从炉膛最大截面积即熔化区开始，向加料口方向逐渐收缩，将改善瞎聊的均匀性，并消弱预热区内的炉壁效应，有利于改善炉内热交换条件，有利于铁液过热。

风口布置的影响：与单排风口相比，多排风口冲天炉内气流分布比较均匀，有利于铁液过热。

9.根据冲天炉的网形图，讨论在熔炼过程中风量、焦耗、铁液温度和熔化率之间的关系。

1）焦耗一定时，岁风量增大，冲天炉的熔化率总是增加的，而铁液温度则显示提高，至某一最大值后开始下降。

2）风量一定时，随着焦炭消耗量的增大，铁液温度提高，炉子熔化率下降。

3）为达到一定铁液温度，可以用不同焦耗与风量的配合。

12.提高Al-Si类合金力学性能有哪些途径？试举例说明之。

1、精炼：吸附精炼：浮游法、溶剂法、过滤法精炼非吸附精炼：真空熔炼、震动去气除杂处理2、变质处理：加变质剂、细化晶粒3、热处理：退火、固溶处理、时效处理、循环处理4、合金化：加Cu、Mn等合金元素13.影响吸氢的有哪些因素？铝中的氢来自何方？铝中的氢有几种析出形式？因素（1）氧化铝的形态、性能（2）合金元素（3）熔炼时间来源：铝液中的氢和氧化夹杂主要来源于铝液与炉气中的水汽的反应各种油污都是由复杂结构的碳氢化合物所组成，会与铝液反应生成氢。

析出形式：气泡、扩散脱氢14.铝液精炼工艺分为几类？试举例说明，并比较不同精炼工艺的优缺点。

1、吸附精炼：浮游法、熔剂法、过滤法2、非吸附精炼：真空精炼、超声波精炼与吸附精炼相比，非吸附精炼同时对全部铝液起精炼作用15.铸造锡青铜的铸造工艺性能的特点是什么？（P346）1)锡青铜的结晶温度范围很宽，凝固速度较慢时，容易形成缩松，这是导致锡青铜铸件渗漏的主要原因，2)锡青铜呈糊状凝固，枝晶发达，很快就在铸件内形成晶体骨架，开始了线收缩，此时凝固层较薄，高温强度低，因此铸件容易发生热裂。

3)易产生反偏析，使铸件成分不均匀，内部形成许多小孔洞，降低铸件的力学性能和气密性16.铜液有哪几种脱氧方法？各自的优缺点如何？P362有三种：沉淀脱氧、扩散脱氧、沸腾脱氧1、沉淀脱氧优点：脱氧速度快脱氧彻底缺点：脱氧产物不易清除2、扩散脱氧缺点：脱氧速度较低，受Cu2O的扩散速度所控制，优点：对铜液成分无影响，不会污染合金。

3、沸腾脱氧：优点是反应产物CO2呈气泡上浮，起精炼作用。

H2O和CO2一样不溶于铜液中缺点：如不能从铜液中上浮排去，将带来不利影响。

（详见书本P363）17.何谓“老化”？产生原因是什么？老化：锌合金的“老化“现象表现为体积涨大、强度降低，特别是塑形的降低更为显著，时间过长会使铸件变形，甚至导致铸件的完全碎裂。