第六章 铸造锌合金及其熔炼
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
14
第三节 熔炼Leabharlann Baidu艺
15
第三节 熔炼工艺
一、特点
锌合金的熔炼温度低，熔炼铝合金的各种熔 炼设备均可用于熔炼锌合金，使用寿命也较长； 铅和锡严重降低锌合金的耐蚀性，故应与熔炼铜 合金的坩埚严格分开，ZA系列合金易渗铁，用铸 铁坩埚时，应和熔炼工具一起刷好涂料。
16
第三节 熔炼工艺
二、ZA系列合金的变质处理
17
第三节 熔炼工艺
（一）钛、硼
ZA系列合金的含铝量高，初晶是α固溶体，和铝合 金一样，加入钛、硼后同样能细化晶粒，提高力学 性能。
（二）稀土铈
ZA27中加入铈0.1%，强度、塑性均出现峰值，晶粒 尺寸，枝晶间距、枝晶体积分数均变小，还能减轻 铝，尤其是铜的偏析。
18
第三节 熔炼工艺
19
6
第一节 锌合金的成分、组织
（二）铜
Zl-Al二元合金中加入 铜，除少量固溶于α、 β相中外，还形成以 电子化合物CuZn3为 基的ε固溶体。
7
第一节 锌合金的成分、组织
（三）镁
镁固溶于α、β中，能减轻晶间腐 蚀，提高强度、硬度，降低共析转 变温度，抑制α相的分解，防止合 金“老化”。
8
第二节 锌合金的工艺性能
9
第二节 锌合金的工艺性能
一、铸造性能
用作压铸的低铝含量的锌合金，成分在共 晶点附近，凝固温度范围小，熔化温度低， 流动性好，含铜高的锌合金凝固温度范围 扩大，降低流动性，加入镁时，会在液面 生成氧化镁，也降低流动性。
10
第二节 锌合金的工艺性能
在相同的过热度条件下，高铝的锌合金流动性和铝 硅合金相当，由于凝固温度较宽，会引进偏析，偏 析倾向随凝固温度区间的增大而增大。在ZA型锌合 金中，ZA-27的含铝量最高，凝固温度最宽，枝晶 偏析和区域偏析倾向最严重。 由于富铝α相密度小，最先凝固，区域偏析的结果， 锌合金容易发生底部缩孔，缩孔集中在底部，冷却 缓慢时尤其明显。
11
第二节 锌合金的工艺性能
二、焊补性能
压铸锌合金由于含有铝，焊补时形成一层 Al2O3，给操作带来困难，唯一获得实际应 用的焊补方法是补焊。
12
第二节 锌合金的工艺性能
三、切削加工性能
锌合金具有优良的切削加工性能，切削速 度可以比灰铸铁高数倍，与易切削黄铜相 当，刀具磨损也较小。
13
第二节 锌合金的工艺性能
2
以纯锌为基加入合金元素铝、铜、镁等可 组成一系列锌合金。锌合金有一定的强度，足 够的硬度，熔点低，流动性好，广泛地用作压 铸合金，压铸件的尺寸精度高，电镀性能好， 在汽车、拖拉机制造和仪表制造中应用很广。 锌合金的耐磨性好，也可用砂型铸造大中 型轴承、轴套等耐磨件。
3
第一节 锌合金的成分、组织
第六章 铸造锌合金及其熔炼
1
锌的密度7.133g/cm3，熔点420℃，沸点 911℃，具有闪锌晶格，无同素异构体，纯锌的 强度、塑性都较差。锌的电化学次序在铬、铁 之前，标准电极电位为-0.763V，易和Cl-、O-2 等离子化合，故在空气、各种酸类及海水等介 质中易被腐蚀，因而纯锌、Zn-Al-Cd合金可用 钢质船舶或钢铁大型设备的牺牲阳极，以保护 船舶、大型设备。作构件是进行镀铬或磷化处 理，以防腐蚀。
4
第一节 锌合金的成分、组织
锌合金中主要合金元素是 铝、铜、镁，它对锌合金的作 用如下。
5
第一节 锌合金的成分、组织
（一）铝
在平衡条件下，含铝低于22.3%的锌合金其组织由β＋（β＋ α1）共析体组成。在铸造条件下的非平衡组织，不发生共析 转变，由β＋（β＋α）组成，在室温下的α相实际上是含锌的 过饱和固溶体，它随时间逐渐分解为富铝的α1相和富锌的β 相。在分解过程中伴随有体积膨胀，在铸件内形成巨大的内 应力，促进晶间腐蚀，塑性明显降低，使合金变脆，这种分 解过程即自然时效过程，常称为“老化”。
四、锌合金“老化”的原因
铅、锡、镉是锌合金中的有害杂质，它们在锌中的溶解 度极微，吸附于晶界上，构成众多的微电池，在合适的 温度、湿度下，加速电化学腐蚀过程，使晶界结合松弛， 强度、硬度下降，因此必须严格控制这些杂质元素的含 量。另外，锌压铸件中的α、β相均为过饱和态，在使 用过程中，相继脱溶，加上晶界上腐蚀产物的体积也比 基体金属大，于是在力学性能明显下降的同时，铸件尺 寸长大，引起“老化”。
第三节 熔炼Leabharlann Baidu艺
15
第三节 熔炼工艺
一、特点
锌合金的熔炼温度低，熔炼铝合金的各种熔 炼设备均可用于熔炼锌合金，使用寿命也较长； 铅和锡严重降低锌合金的耐蚀性，故应与熔炼铜 合金的坩埚严格分开，ZA系列合金易渗铁，用铸 铁坩埚时，应和熔炼工具一起刷好涂料。
16
第三节 熔炼工艺
二、ZA系列合金的变质处理
17
第三节 熔炼工艺
（一）钛、硼
ZA系列合金的含铝量高，初晶是α固溶体，和铝合 金一样，加入钛、硼后同样能细化晶粒，提高力学 性能。
（二）稀土铈
ZA27中加入铈0.1%，强度、塑性均出现峰值，晶粒 尺寸，枝晶间距、枝晶体积分数均变小，还能减轻 铝，尤其是铜的偏析。
18
第三节 熔炼工艺
19
6
第一节 锌合金的成分、组织
（二）铜
Zl-Al二元合金中加入 铜，除少量固溶于α、 β相中外，还形成以 电子化合物CuZn3为 基的ε固溶体。
7
第一节 锌合金的成分、组织
（三）镁
镁固溶于α、β中，能减轻晶间腐 蚀，提高强度、硬度，降低共析转 变温度，抑制α相的分解，防止合 金“老化”。
8
第二节 锌合金的工艺性能
9
第二节 锌合金的工艺性能
一、铸造性能
用作压铸的低铝含量的锌合金，成分在共 晶点附近，凝固温度范围小，熔化温度低， 流动性好，含铜高的锌合金凝固温度范围 扩大，降低流动性，加入镁时，会在液面 生成氧化镁，也降低流动性。
10
第二节 锌合金的工艺性能
在相同的过热度条件下，高铝的锌合金流动性和铝 硅合金相当，由于凝固温度较宽，会引进偏析，偏 析倾向随凝固温度区间的增大而增大。在ZA型锌合 金中，ZA-27的含铝量最高，凝固温度最宽，枝晶 偏析和区域偏析倾向最严重。 由于富铝α相密度小，最先凝固，区域偏析的结果， 锌合金容易发生底部缩孔，缩孔集中在底部，冷却 缓慢时尤其明显。
11
第二节 锌合金的工艺性能
二、焊补性能
压铸锌合金由于含有铝，焊补时形成一层 Al2O3，给操作带来困难，唯一获得实际应 用的焊补方法是补焊。
12
第二节 锌合金的工艺性能
三、切削加工性能
锌合金具有优良的切削加工性能，切削速 度可以比灰铸铁高数倍，与易切削黄铜相 当，刀具磨损也较小。
13
第二节 锌合金的工艺性能
2
以纯锌为基加入合金元素铝、铜、镁等可 组成一系列锌合金。锌合金有一定的强度，足 够的硬度，熔点低，流动性好，广泛地用作压 铸合金，压铸件的尺寸精度高，电镀性能好， 在汽车、拖拉机制造和仪表制造中应用很广。 锌合金的耐磨性好，也可用砂型铸造大中 型轴承、轴套等耐磨件。
3
第一节 锌合金的成分、组织
第六章 铸造锌合金及其熔炼
1
锌的密度7.133g/cm3，熔点420℃，沸点 911℃，具有闪锌晶格，无同素异构体，纯锌的 强度、塑性都较差。锌的电化学次序在铬、铁 之前，标准电极电位为-0.763V，易和Cl-、O-2 等离子化合，故在空气、各种酸类及海水等介 质中易被腐蚀，因而纯锌、Zn-Al-Cd合金可用 钢质船舶或钢铁大型设备的牺牲阳极，以保护 船舶、大型设备。作构件是进行镀铬或磷化处 理，以防腐蚀。
4
第一节 锌合金的成分、组织
锌合金中主要合金元素是 铝、铜、镁，它对锌合金的作 用如下。
5
第一节 锌合金的成分、组织
（一）铝
在平衡条件下，含铝低于22.3%的锌合金其组织由β＋（β＋ α1）共析体组成。在铸造条件下的非平衡组织，不发生共析 转变，由β＋（β＋α）组成，在室温下的α相实际上是含锌的 过饱和固溶体，它随时间逐渐分解为富铝的α1相和富锌的β 相。在分解过程中伴随有体积膨胀，在铸件内形成巨大的内 应力，促进晶间腐蚀，塑性明显降低，使合金变脆，这种分 解过程即自然时效过程，常称为“老化”。
四、锌合金“老化”的原因
铅、锡、镉是锌合金中的有害杂质，它们在锌中的溶解 度极微，吸附于晶界上，构成众多的微电池，在合适的 温度、湿度下，加速电化学腐蚀过程，使晶界结合松弛， 强度、硬度下降，因此必须严格控制这些杂质元素的含 量。另外，锌压铸件中的α、β相均为过饱和态，在使 用过程中，相继脱溶，加上晶界上腐蚀产物的体积也比 基体金属大，于是在力学性能明显下降的同时，铸件尺 寸长大，引起“老化”。