铸造合金熔炼技术
熔模铸造合金及熔炼技术
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
铸造合金及其熔炼(铸铁熔炼)
第三章 铸造合金及其熔炼
二、铸铁熔炼
铸铁熔炼是铸铁件生产的首要环节，也是决定 铸铁件质量的一项重要因素。它的基本任务是 提供成分和温度符合要求，非金属夹杂物与气 体含量少的优质铁液。
对铸铁熔炼的基本要求可概括为优质、高产、 低耗、长寿与简便等五个方面，即铁液质量高、 熔化速度快、熔炼耗费少，炉衬寿命长及操作 条件好。
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铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
（5）熔化与出渣 在正常熔化过程中，
应严格控制风量、风压、不得随意停风。按 规定及时取样，测量铁液温度、风量、风压、 风温等。经常观察风口、出渣口、出铁口、 加料口，注意铁液、炉渣质量，风量、风压、 三角试块白口变化。及时发现和排除故障， 保证熔化正常。应按时打开出渣口出渣，一 般每隔30～45min出一次渣。
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第三章 铸造合金及其熔炼
图3-12 冲天炉结构简图
1—炉脚 2—炉底板 3—炉底门 4—风口窥视孔 5—风箱 6—耐火砖
7—加料口 8—烟囱 9—除尘器 10—风口 11—过桥 12—前炉盖 13—前炉窥视孔 14—出渣口及出渣槽
15—出铁口及出铁槽
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第三章 铸造合金及其熔炼
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第三章 铸造合金及其熔炼
从炉渣的颜色、状态可以判断冲天炉的 熔化质量。观察酸性冲天炉炉渣时，一般 用铁棒蘸些炉渣，抽拉成丝，在亮处观察。 炉况正常的炉渣为黄绿色玻璃状。炉渣呈 深咖啡色，说明铁液含硫偏高；炉渣上带 白道或白点，说明石灰石加入量过多；炉 渣呈黑色玻璃状，致密、密度大，说明铁 液已严重氧化。
打炉前，应在炉底铺上干砂不能有积水或潮湿。 打开炉底门，用铁棒将底焦和未熔炉料捅下， 用水浇灭。
铸造有色合金及其熔炼
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04
熔化
合金在高温下由固态变为液态 ，发生物理变化。
氧化
合金在熔炼过程中与空气中的 氧气发生化学反应，形成氧化
物。
脱气
去除合金中的气体，如氢气和 氧气。
成分调整
通过添加或去除合金元素，调 整合金的化学成分。
合金元素的熔炼行为
溶解
合金元素在液态合金中溶解， 形成固溶体。
析出
合金元素以化合物形式从液态 合金中析出。
铸造有色合金及其熔炼
• 引言 • 有色合金基础知识 • 铸造有色合金的制备工艺 • 有色合金的熔炼原理 • 铸造有色合金的性能优化 • 铸造有色合金的应用实例 • 未来展望与研究方向
01
引言
主题简介
铸造有色合金及其熔炼是材料科学和工程领域的重要分支，主要涉及有色金属的熔 炼、凝固、组织和性能调控等方面的研究。
热处理工艺优化
总结词
热处理工艺优化是铸造有色合金性能优 化的重要环节，通过调整热处理工艺参 数，可以改变合金的相组成、析出相的 形貌和分布，进一步提高合金的综合性 能。
VS
详细描述
热处理是铸造有色合金的重要加工工艺之 一，通过控制热处理工艺参数，如加热温 度、加热时间、冷却速度等，可以改变合 金的相组成和析出相的形貌和分布，从而 进一步提高合金的力学性能、耐腐蚀性和 热稳定性。同时，合理的热处理工艺还可 以降低能耗和减少材料浪费，提高经济效 益。
熔炼工艺优化
总结词
熔炼工艺优化是铸造有色合金性能优化的重要手段，通过改进熔炼技术和工艺参数，可以降低杂质元 素含量、减少气体和夹杂物、提高合金纯净度。
详细描述
熔炼工艺对铸造有色合金的性能具有显著影响。优化熔炼工艺参数，如熔炼温度、熔炼时间、搅拌强 度等，可以提高合金的纯净度和均匀性。同时，采用先进的熔炼技术和设备，如真空熔炼、高频感应 熔炼等，可以进一步降低杂质元素含量、减少气体和夹杂物，提高合金的综合性能。
铸造合金及其熔炼(铸钢及其熔练)ppt课件
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断面收缩率 ψ
（ %） 35 35 35 35 30 25 22 20
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第三章 铸造合金及其熔炼
常用的一些特殊铸造高合金钢有不锈耐
酸钢（如ZG1Cr17、ZG1Cr18Ni9Ti）、 耐磨高锰钢 （如ZGMn13-1）、耐热钢 （如ZG35Cr26Ni12）等。
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第三章 铸造合金及其熔炼
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。
锡青铜不易形成集中缩孔，所以不用很大的补缩冒口。其线 收缩率不大，铸件变形、缩裂的倾向较小。
为了进一步改善锡青铜的性能，常加入一些锌、铅、磷、 镍等元素。
铸造锡青铜的牌号、成分及性能见表2-11。
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第三章 铸造合金及其熔炼
表2-11 铸造锡青铜
牌号 ZCuS n3Zn8Pb6Ni1 ZCuS n3Zn11Pb4 ZCuS n5Pb5Zn5 ZCuS n10P1 ZCuS n10Pb5 ZCuS n10Zn2
1）补炉 一般每炼完一炉钢以后， 在装料前，照例要进行补炉。目的是修 补侵蚀和损坏的炉衬。补炉材料用卤水 镁砂。补炉工具和方法一般为大铲贴补、 铁锹投补或用机械化设备补炉。出钢后 打开炉门，升起电极，立即扒净残钢、 残渣，迅速进行补炉操作。补炉操作的 要点是：炉温高、操作快、补层薄，以 利于补炉材料的烧结。
0.9
ZG310-570 0.5 0.6
铸造合金及其熔炼 第十三章 铸造铝合金的熔炼
浇注过程中生成的氧化夹杂称为二次氧化夹杂，多分 布在铸件壁的转角处及最后凝固的部位。
一次氧化夹杂按形态可分为二类。 第一类是分布不均匀的大块夹杂物，它的危害性很大， 使合金基体不连续，引起铸件渗漏或成为腐蚀的根源，明 显降低铸件的力学性能。
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。
点状针孔由铸件凝固时析出的气泡所形成，多发生于 结晶温度范围小、补缩能力良好的铸件中，如ZL102合金 铸件中。当凝固速度较快时，离共晶成分较远的ZL105合 金铸件中也会出现点状针孔。
(2) 网状针孔 此类针孔在低倍显微组织中呈密集相 联成网状，伴有少数较大的孔洞，不易清点针孔数目，难 以测量针孔的直径，往往带有末梢，俗称“苍蝇脚”。
库应保持清洁，干燥，以防生成铝锈。对已生成铝锈的铝
锭，投入熔炉前应彻底清除铝锈，否则即使熔炼工艺操作
很严格，也不易获得高质量的铝液。
各种油污都是由复杂结构的碳氢化合物所组成，与铝 液接触后都会发生下列反应，生成氢气
4/3mAl+CmHn=1/3mAl4C3+1/2nH2
铸造铝合金的典型熔炼工艺
铸造铝合金的典型熔炼工艺（一）ZL101合金的熔炼工艺1.熔炼前的准备工艺1）清炉和洗炉（电阻炉或中频感应炉）；2）预热熔炉（坩埚）及熔炼工具到200-300℃，然后喷（刷）T－3号涂料（见表3-9）；3）清理和预热炉料；4）准备好熔剂（1号熔剂和六氯乙烷）和变质剂（表3-8中的三原变质剂-1号或2号均可）等。
2.配料计算由于熔炼中Si和Mg的烧损很大，合金成分的含量变化大，故应按标准成分的上限计算配料。
3.装料次序及装料1）回炉料；2）铝硅中间合金或ZL102合金；3）铝锭。
4.熔化及精炼装完料后，升温熔化炉料，等炉料全熔后，除净熔渣，加入熔剂，当温度达到680℃时，用钟罩将预热到200-300℃的金属镁块或Al-Mg中间合金块压入熔池中心离坩埚底150mm深处，并缓慢回转和移动，时间为3-5min。
然后升温到730-750℃，用炉料总重量的0.7％-0.75％的六氯乙烷分2-3次用钟罩压入合金液内精炼合金液，总时间为10-15min，缓慢在炉内绕圈。
待精练剂反应完后，静置1-2min后，取试样作炉前分析。
如炉前分析发现合金成分不合格，则应马上进行调整成分的补加或冲淡工作。
5.变质处理当合金液的温度达到730-750℃时，用炉料总重量的1.5％-2.5%的三原变质剂作变质处理，总时间为15-18min。
6.浇注当温度达到760℃时，扒渣出炉，用坩埚或手抬式浇包盛取合金液，将合金液浇注铸型，同时浇注化学成分、机械性能等试样。
注：应根据各厂的具体情况选用精练剂和变质剂。
1.熔炼前的准备工艺1）清炉和洗炉；2）预热熔炉（坩埚）、工具到200-300℃；3）喷涂（刷）T－3号涂料（见表3-9）或其他涂料；4）清理、预热炉料；5）准备好熔剂变质剂等。
2.配料计算由于熔炼中Si的含量大，易烧损大，故配料计算时应取上限。
3.装料次序及装料1）回炉料；2）铝硅中间合金；3）铝锭。
4.熔化及精炼炉料装好后，升温熔化炉料，等炉料全熔后，除净熔渣，升温到700-720℃，用炉料总重量的0.3％-0.5％的六氯乙烷（或氯气等其他精炼剂）分3次用钟罩压入熔池中心下面精炼合金液，精炼总时间为10-15min。
铸造用纯铜及铜合金的熔炼工艺
铸造用纯铜及铜合金的熔炼工艺铸造用纯铜及铜合金的熔炼工艺[文摘]详细介绍了铸造用纯铜、青铜、黄铜等主要铜合金的熔炼工艺，并提出了实际生产中应注意的问题，供同行参考。
铸造用纯铜和铜合金是重要的有色金属，在实际生产中应用广泛。
常用的铜合金根据成分不同主要分为两类，即铸造黄铜和铸造青铜。
无论是砂型铸造还是熔模铸造，熔炼都是铸造生产的关键环节。
各种铜合金的熔炼有相似之处，也有不同之处。
在多年的生产实践中，我们总结了纯铜和铜合金，主要是青铜和黄铜的冶炼工艺经验，供相关人员参考。
一、纯铜冶炼冶炼设备用于中频感应炉、热电偶、钢包和石墨桔灾害等。
(1)将柑橘灾害预热至暗红色，在灾害底部加入一层厚度约30-50毫米的干木炭或覆盖剂(60%硼砂和137%碎玻璃),依次加入剩余的碎料、废料和棒料，最后加入纯铜(2)中加入的合金元素可在炉台上预热，严禁向液态金属中加入冷料。
在整个熔化过程中，应频繁移动炉料以防止桥接。
(3)合金完全熔化后，当温度达到1200-1220℃时，加入占合金液重量0.3-0.4%的磷铜进行脱氧，磷与氧化亚铜发生后续反应产生的P2O5气体从合金中逸出，磷酸铜会浮在液面上，通过去渣去除，达到脱氧的目的此外，脱氧过程中需要连续搅拌。
最后，炉渣被剥离并从熔炉中排出。
合金液的浇注温度一般为1100-1200℃以锌为主要合金元素的黄铜铜基合金的熔炼是黄铜，它分为普通黄铜和特种黄铜两种类型普通黄铜是由铜和锌组成的二元合金，主要用于压力加工。
在普通黄铜的基础上加入其他合金元素，如硅、铝、锰、铅、铁和镍，就成了特殊的黄铜。
铸造黄铜主要是特殊的黄铜。
1、合金成分和金属配料要求为铜合金化学成分，由于主要成分变化范围大，所以在配料计算过程中，应根据其性能要求，选择合适的配料合金的化学成分应符合GB1176-1987。
几种常用的黄铜熔炼配料的化学成分应符合表1，炉料应干燥干净。
应进行喷砂处理，以清除任何污垢和铁锈。
2，负担比根据一般的配料惯例，新的配料组成应占配料总重量的30%以上，而返料负担应在70%以下。
铸造合金及其熔炼 第十一章 钢的炉外精炼
此外，由于AOD精炼的前期是吹氧阶段。在此阶段中， 有很强的脱碳能力。故这种炉外精炼方法有条件吹炼高含 碳量的原钢液，这就为使用价格低廉的高碳铬铁作炼钢原 材料提供了充分的条件，从而具有很大的经济意义。当前 世界上包括我国在内的许多国家，都采明AOD精炼方法来 生产优质的超低碳不锈钢铸件。
第四节
1965年，瑞典开发了钢包精炼(ASEA-SKF)炉。 1967年，美国开发了真空电弧加热去气(VAD)法。 1968年，美国开发了氩-氧脱碳精炼(AOD)法。 1972年，瑞典开发了钢包喷粉精炼(SL)法。 在70年代后期和80年代中，又有一些在上述炉外精炼 方法基础之上作一些改进的新方法。近10年来，炉外精炼 技术又有很大的进步，主要表现在对精炼过程的检测和控 制方面更加完善。有的对炉外精炼的全过程实现了模拟化 的全自动控制，从而使炉外精炼技术日臻完善。
二、炉外精炼的技术的发展史
随着工业和科学技术的发展，特别是机械、化工、冶 金、能深等工业的发展。对钢的力学性能和工艺性能的要 求愈来愈高。对于一些重要的机件，用一般的电炉炼出的 钢液质量已不能满足要求。因此从上世纪30年代，冶金工 作者就开始寻求进一步提高钢的质量的方法、并逐步形成 炉外精炼技术。 在40-50年代，苏联和德国等国家开发了多种形式的 钢液真空脱气法，其中包括钢包脱气(LD)法、倒包脱气 (SLD)法、出钢脱气(TD)法、真空提升脱气(DH)法、真空 循环脱气(RH)法以及真空浇注脱气(VC)法等。
吹氩所形成的钢液沸腾，不仅能清除钢液溶解的气体 和悬浮的非金属夹杂物，起净化作用，而且还能起到一定 的脱氧作用。其原理是处于钢液中的氩气泡内CO的分压 力为零，因而促使钢液中的碳与氧化亚铁进行反应。反应 是在氩气泡-钢液界面上进行，生成的CO气体随即进入氩 气泡内。这样就起到了脱氧作用。
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。
第3章-熔炼和铸造讲解
3.1.3振动脱气原理 金属熔体在振动状态下，液体分子在极高频率的振动下发生移位运动， 造成一部分分子与另一部分分子之间运动不和谐，所以在液体内部产生 无数显微空穴即所谓的“空化”作用。这些空穴都是真空的，金属中气 体很容易扩散到这些空穴中去，结合成分子状态,形成气泡而上升逸出。
3.1.4真空脱气原理 真空脱气又分为静态真空和动态真空两种方法。静态真空是在炉体密封 的情况下将其抽成真空，熔体中的氢聚合成氢气向真空中散逸，静态真 空必须除去溶体表面的氧化膜，氢气才能顺利通过表面逸出。静态真空 表面脱气快，但深层脱气不理想，所以可以对熔体施加电磁搅拌，提高 深层脱气速度。动态真空是通过虹吸的方法从一个炉子往另一个已经抽 成一定真空（1.3*103Pa）炉子喷射（喷射速度1~15.T/min）熔体， 熔体形成细小的液滴，这样熔体与真空的接触面积增大并且不受氧化膜 的阻碍，气体得以迅速析出。与此同时钠被蒸发烧掉，氧化夹杂聚集在 熔体表面。处理后的熔体中的气体含量低于0.12ml/100gAl。氧含量低 于6ppm，钠含量也可降低2ppm。
铝液中加入碱金属及碱土金属时，因为其表面活性大，且与氧的亲和 力大，附集于表面优先氧化，改变了氧化膜的性质，形成多空孔疏松的氧 化膜，使铝液氧化无法控制。如铝熔体中镁含量大于1.5%时，表面膜已 全由多孔疏松的氧化镁构成。此时加入少量的Be(0.03~0.07%Be),可提高 氧化膜的致密度，因铍为活性物质，原子体积小，扩散快，渗透入MgO 膜的疏松孔洞中，形成致密的BeO阻止进一步氧化。氧化膜的作用可如下： a 防止熔体的进一步氧化 b 防止易挥发性合金元素的挥发 c 防止熔体与水蒸气反应使熔体吸氢 但是在排气时氧化膜也会妨碍H2的排出。
在熔炼过程中，气泡、固态化合物和吸附在金属表面的气体，在金属中 以独立的相存在，所以容易被除去。而溶于金属中构成均匀固熔体的气 体就较难于除去。 熔体吸气可分成：吸附、离解和扩散三个阶段 吸附阶段：（物理吸附） 由于金属表面原子受力不均，处于不平衡状态，而形成一个力场，气体 分子碰到该金属表面时，受力场作用被吸附在金属表面（温度较低、压 力较大，有利于物理吸附），吸附的气体层仍处于稳定的分子状态，故 不能被金属吸收。 离解阶段：（化学吸附） 一些气体（H2、O2、N2、H2O气、CO2）等与金属原子之间有一定的亲 和力，使它们在金属表面离解为原子，然后以原子状态吸附在金属表面， 这种吸附称为化学吸附。 惰性气体与金属原子之间没有亲和力，只能进行物理吸附，而没有化学 吸附。 铝熔体中的氢不是来源于空气中的H2，而是来源于H2O气。试验证明： 在纯净的H2下熔炼，同样可以获得没有气孔、组织致密的铸态。因为分 子态H2不熔于铝，只有原子态的H才熔于铝中。
铸造熔炼实验报告
铸造熔炼实验报告全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：铸造熔炼实验报告一、实验目的：通过铸造熔炼实验，掌握金属铸造熔炼的基本原理和操作方法，了解金属在熔炼过程中的变化和影响因素，培养实际操作能力，并熟悉实验设备的使用。
二、实验原理：铸造熔炼是将金属或金属合金加热至液态状态后，浇入模具中，经冷却凝固成形的过程。
熔炼实验的主要原理是利用金属或金属合金的熔点低于其熔化温度，通过高温加热使其熔化，再根据需要将其浇铸成特定形状和尺寸的零部件。
三、实验过程：1.准备工作：清洁实验台面和设备，准备所需的金属样品和熔炉。
2.熔炼操作：将金属样品放入熔炉中，逐渐加热至其熔点以上，保持一定时间后取出。
3.浇铸过程：将熔化的金属快速倒入模具中，待冷却后取出铸件，清理去除砂砾。
4.分析检测：对铸件进行外观和内部组织的观察和分析，检测金属成分和性能。
四、实验结果：通过本次铸造熔炼实验，成功熔炼了金属样品并浇铸成铸件。
铸件表面光洁，无气孔和夹渣现象，内部组织紧密，无裂纹和夹杂。
经过检测，铸件成分和性能符合设计要求，达到预期效果。
五、实验体会：1.熟练掌握金属熔炼的基本操作技能和安全注意事项。
2.加强了对金属熔炼过程的理解和认识，对金属成分和熔点的关系有了更深入的了解。
3.培养了实际操作和解决问题的能力，提高了团队合作和沟通能力。
六、实验总结：通过铸造熔炼实验，我们深入了解了金属铸造熔炼的基本原理和操作方法，掌握了金属熔点的控制和铸造过程的技巧。
在实践中不断积累经验，提高了对金属材料处理的能力和水平。
希望今后能结合更多实际案例和问题进行进一步研究和探讨，为工程技术领域的发展贡献自己的力量。
以上为本次铸造熔炼实验报告内容，谢谢！第二篇示例：实验名称：铸造熔炼实验报告一、实验目的本实验旨在通过铸造熔炼的操作，使学生了解铸造熔炼的基本原理和方法，掌握铸造熔炼的实验操作技能，提高学生的实际动手能力和实验设计能力。
二、实验原理铸造熔炼是利用高温将金属或合金熔化后，借助一定的模具将熔化金属或合金浇铸到模具中，通过凝固形成所需的零件或器件的一种加工工艺。
铸造合金及其熔炼
铁－碳双重相图
0.68
2.08
1154℃
738℃
L+G
A+G
F+G
E’
C’
4.26
S’
A
B
C
D
F
G
H
J
N
K
P
P
S
Q
L
E
L+
+
+
L+
+ Fe3C
+ Fe3C
L+Fe3CI
*
为了便于比较，习惯上把两个相图画在一起。此种合二为一的相图称铁－碳双重相图
0.68
2.08
1154℃
738℃
L+G
A+G
工艺
快速冷却——按 Fe-Fe3C相图转变 缓慢冷却——按 Fe－G 相图转变，石墨化充分 温度：高温长时间保温有利于石墨化
冷却速度：
*
影响石墨化程度的主要因素
碳以石墨形式析出的现象称为石墨化。
(1)、化学成分
1
碳是形成石墨的元素，也是促进石墨化的元素。含碳愈高，析出的石墨愈多、石墨片愈粗大。 硅是强烈促进石墨化的元素，随着含硅量的增加，石墨显著增多。 所以：当铸铁中碳、硅含量均高 时，析出的石墨就愈多、愈粗大，而金属基体中铁素体增多，珠光体减少。
G 抗拉强度约为20MPa 、 伸长率和韧性几乎为零， 硬度仅为3HB。 铸铁的力学性能主要取决于基体组织及石墨的数量、形状、大小和分布。 分布于基体上的石墨可视为空洞或裂纹.
*
⑸ 切削性能好。
⑴ 力学性能低。
G → 分布于基体中 → 空洞、裂纹→ 有效承载面积降低 、受力时石墨尖端处产生应力集中→ 力学性比碳钢↓
铸造铝合金熔炼、浇注操作规程
铸造铝合金熔炼、浇注操作规程«1铝合金的熔化1.1坩埚、锭模及熔炼工具的预备1. 1. 1石墨坩埚的预备：1. 1. 1. 1根据熔化量的多少选用容量适当的坩埚；1 . 1 . 1. 2新坩埚使用前，应由室温缓慢升温至900C进行焙烧，以去除坩埚的水分并防止炸裂；1 . 1 . 1. 3旧坩埚（注重同一个坩埚不能用于熔化不同牌号的合金）使用前应检查是否损坏，清除表面熔渣和其它脏物，装料前预热到250~300 C。
1 . 1 . 2铁质坩埚一般采用球铁坩埚，也可用铸钢（或钢板焊接）坩埚。
为提高坩埚使用寿命，其外表面可进行液体渗铝处理。
1 . 1 . 3坩埚、锭模及熔炼工具，使用前应将残余的金属、氧化皮等杂物清除干净。
1 . 1 . 4新坩埚及有锈蚀污物的旧坩埚，使用前应吹砂或用其它方法清除干净，并加热到700〜800 C,保温2〜4小时，以除去坩埚吸附的水分及其它化学物质。
1 . 1 . 5铝镁系合金的熔炼工具，使用前应在光卤石等溶剂中洗涤干净。
1 . 1 . 6坩埚、锭模、熔炼工具使用前应涂防护涂料。
搪衬的保温坩埚重复使用时，可不涂防护涂料。
1 . 1 . 6. 1涂料成分可按表1中的规定：表1坩埚和工具用涂料1 . 1 . 6. 2涂料的配制：涂料成分中的所有固体组元，配制前应磨碎，并经过100〜140目过筛，然后混合均匀。
使用时，先将水玻璃倒入80〜100 C的热水中搅拌均匀，加入固体组元后再搅拌均匀，冷却后备用。
配好后的涂料停放时间一般不超过8小时。
1 . 1 . 6. 3将坩埚、锭模、熔炼工具预热到180〜250C,涂以防腐涂料。
1. 1. 7用于保温的碳素钢板焊接坩埚，其内表应用耐火材料搪衬。
耐火材料可按表2中的规定：表2耐火材料成分配比1 . 2原材料1.2.1配制铝合金所用的金属材料应符合QB004《原材料技术条件及验收标准》中的规定。
1 .2 . 2配制涂料、搪衬、精炼用剂所用的辅助材料也应符合QB004中的规定。
铸造熔炼实验报告
铸造熔炼实验报告全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：铸造熔炼实验报告一、实验目的本次实验旨在探究铸造熔炼过程中的各种参数对最终产品质量的影响，通过实验结果分析，进一步学习铸造熔炼的基本原理及技术要点。
二、实验原理铸造熔炼是一种制造工艺，主要通过熔化金属，将熔融金属注入模具中，待冷却凝固后得到成品。
在铸造熔炼过程中，需要注意熔炼温度、熔炼时间、熔炼压力、冷却速度等参数，这些参数会直接影响最终产品的质量和性能。
三、实验材料和设备1. 实验材料：铝合金、铜合金、黄铜等金属材料。
2. 实验设备：熔炼炉、模具、钢钎、压铸机等。
四、实验步骤1. 将所需金属材料放入熔炼炉中，加热至熔化温度。
2. 准备好模具，待金属材料熔化后，将熔融金属注入模具中。
3. 施加相应的压力，确保金属充分填充模具。
4. 等待金属冷却凝固后，取出成品进行观察和测试。
五、实验结果分析通过实验发现，不同金属材料在熔炼过程中表现出不同的特性。
铝合金熔化温度较低，熔化时间较短，冷却速度快，可以得到较为均匀的成品；而铜合金熔化温度较高，熔化时间较长，需要较大的压力才能填充模具。
黄铜在熔炼过程中容易氧化，需要注意氧化膜的去除。
六、实验总结与启示1. 铸造熔炼是一种重要的金属加工方式，可以制备出各种形状和尺寸的零部件。
2. 在进行铸造熔炼时要根据具体材料特性和要求选择合适的工艺参数。
3. 熔炼过程中需要注意金属氧化、熔融温度控制、压力施加等问题，以确保最终产品质量。
通过本次实验，我们对铸造熔炼工艺有了更深入的了解，对金属材料的特性和应用也有了更多的认识。
希望今后能够运用这些知识和技术，开展更加深入的研究和实践。
第二篇示例：铸造熔炼实验报告实验目的：通过铸造熔炼实验，掌握铸造熔炼工艺的基本原理和方法，提高学生对铸造熔炼技术的理解和应用能力。
实验仪器与材料：1. 铸造炉：用于加热金属原料进行熔炼的设备；2. 金属原料：选择适宜的金属原料，如铁、铜、铝等；3. 铸型：用于浇铸金属的模具；4. 熔炼工具：用于搅拌金属液、浇注金属等作业的工具；5. 保护装备：戴上防护眼镜、手套等装备，确保安全。
合金铸造及熔炼秘籍
铸铁：是指碳含量大于2.14%或者组织中具有共晶组织的铁碳合金。
分类：按用途分：灰铸铁（基体+片状石墨，仅含C、Si、Mn、P、S、少量ME）球墨铸铁（基体+球状石墨，普通五元素外加不同量的ME，Mg残>=0.03%,RE残>=0.02%）蠕墨铸铁（基体+蠕虫状石墨，往往伴有少量球状石墨，同球墨铸铁，但Mg残、RE残、稍低）可锻铸铁（生坯：珠光体+莱氏体，退火后：基体+团絮状石墨，低碳、低硅，铬<0.06%）抗磨铸铁（基体+不同类型的渗碳体，除五元素外，可加入低、中、高量ME）耐热铸铁（基体+片状或球状石墨，有Si、Al、Cr系）耐腐蚀铸铁（基体+片状或球状石墨，主要合金元素Si、Ni含量高）。
按组织中游离的高碳相存在形式分：白口铸铁（渗碳体）、灰口铸铁（G）、麻口铸铁（渗碳体+G）。
碳当量和共晶度的意义及计算：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的增减，谓之碳当量（CE=C+1/3(Si+P)）铸铁的实际含碳量和共晶点的实际含碳量的比值称为共晶度（Sc=C铁/Cc’=C 铁/(4.26%-1/3(Si+P))）。
铸铁的一次结晶过程：包括初析和共晶凝固两个阶段。
初析石墨：共晶成分的铁液冷却，先遇到液相线，一定过冷下析出初析石墨的晶核，洁晶时温度较高，成长时间较长，在铁液中自由长大，常常长成分枝较少的粗大片状。
初析奥氏体：平衡条件下，只有亚共晶才会析出初析奥氏体，非平衡条件下，共晶成分，过共晶成分也可以析出初析奥氏体。
形态为三维树枝晶，不对称、不完美。
共晶凝固：稳定系共晶转变形成灰口断面铸铁，亚稳定系共晶转变形成奥氏体+渗碳体，即白口铸铁。
共晶团：以每个石墨核心为中心形成一个石墨-奥氏体两相共生生长的共晶晶粒称为~。
共晶体不是在初析树枝晶上以延续的方式在结晶前沿形核长大，而是在初析奥氏体晶体附近的枝晶间、具有共晶成分的液体中单独由石墨形核开始。
一次结晶后的组织：亚共晶（γ+（γ+G）、γ+（γ+渗碳体）、γ+（γ+G）+（γ+渗碳体））共晶（（γ+G）、（γ+渗碳体）、（γ+G）+（γ+渗碳体））过共晶（G+（γ+G）、渗碳体+（γ+渗碳体））灰铸铁组织特点：由金属基体（珠光体、铁素体、珠光体+铁素体）和片状石墨（灰铸铁脆性的原因）组成。
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QT400-15
QT600-3 QT700-2 RuT260
RuT300
RuT420
铸铁的分类
工 业 铸 铁 的 成 分 范 围 与 组 织
工业铸铁的成分范围
Si/Mg/Ce 中速冷却 缓冷 快冷 中速冷却 缓冷 中速冷却 缓冷
珠光体 蠕墨铸铁
铁素体 蠕墨铸铁
白口铸铁
珠光体灰铸铁 石墨化退火
铁素体灰铸铁
Cu-Sn相图
在有色金属中最小 。
锡青铜耐蚀性良好，在大气、
海水及无机盐溶液中的耐蚀性
比纯铜和黄铜好，但在硫酸、 盐酸和氨水中的耐蚀性较差。
锡青铜锭
常用牌号有QSn4-3、
QSn6.5-0.4、
船用青铜软 管快速接头 阀(锡青铜阀 体、阀盖)
ZCuSn10Pb1等。
主要用于耐蚀承载件,
如弹簧、轴承、齿轮 轴、蜗轮、垫圈等。
未变质处理
经变质处理
加入其他合金元素的铝硅铸造
合金称复杂(或特殊)硅铝明。 Al-Si系铸造铝合金的铸造性能 好，具有优良的耐蚀性、耐热 性和焊接性能。
活塞(裙部为铝硅合金)
用于制造飞机、仪
表、电动机壳体、
汽缸体、风机叶片、 发动机活塞等。
⑵ Al-Cu系铸造铝合金 这类合金的耐热性好，强度较高；但密度大，铸 造性能、耐蚀性能差，强度低于Al-Si系合金。 常用代号有ZL201
ZL102(ZAlSi12)是含
12%Si的铝硅二元合 金，称为简单硅铝明。
12.7% 577℃
在普通铸造条件下， ZL102组织几乎全部为共晶体，
由粗针状的硅晶体和固溶体组成，强度和塑性都较 差。生产上通常用钠盐变质剂进行变质处理, 得到细 小均匀的共晶体加一次固溶体组织，以提高性能。
ZL102的铸态组织
2、化学成分的选择
碳和碳当量：一般碳当量质量分数选在共晶点 附近（4.6~4.7%），碳的质量分数一般为 3.5~3.9%； 硅：珠光体球铁1.7~2.6%Si，铁素体球铁2.5 ~ 3.2%Si； 锰、硫、磷：适当控制； 镁和稀土：适当控制； 合金元素：Ni、Cu、Cr、Mo、V等。
蠕墨铸铁中的石墨
蠕墨铸铁的组织： 基体（F、F+P、P）+ 蠕虫状G
蠕墨铸铁的 显微组织
珠光体基体
铁素体基体
蠕墨铸铁中的石墨
蠕墨铸铁的强度、塑性和抗疲劳性能优于灰铸铁， 其力学性能介于灰铸铁与球墨铸铁之间。
灰铸铁 蠕墨铸铁 球墨铸铁
球 墨 铸 铁
灰 铸 铁
蠕 墨 铸 铁
灰铸铁
蠕墨铸铁
球墨铸铁
珠光体 球墨铸铁
铁素体 球墨铸铁
快冷
缓冷
珠光体 可锻铸铁
铁素体 可锻铸铁
Si对Fe-C相图的影响
碳当量和共晶度
(1) 碳当量：为了定量分析如Si、P等元素对Fe-C 状态图的影响，将这些元素的量折算成碳量的增 减，称之为碳当量，以CE表示。
CE＜4.26% 亚共晶成分 CE = 4.26% 共晶成分 CE＞4.26% 过共晶成分
号为：H (黄) + 表
示铜平均百分含量 的数字，如H68。
从铜锌合金相图可以看出黄铜有 和+’ 两种组 织，分别称单相黄铜和两相黄铜。
普通黄铜的显微组织
单相黄铜
两相黄铜
单相黄铜塑性好。 常用牌号有H80、H70、
冷凝器管
H 68。
适于制造冷变形零件，如
弹壳、冷凝器管等。
了基体的连续性，且
易导致应力集中。
铸铁与铸钢的强度比较
⑵ 耐磨性能好。由于石墨本身有润滑作用。
⑶ 消振性能好。由于石墨可以吸收振动能量。
⑷ 铸造性能好。由于铸铁硅含量高, 成分接近于共晶.
⑸ 切削性能好。由于石墨使车屑容易脆断，不粘刀。
3、铸铁的分类与牌号表示方法
铸铁 石墨 基体 名称 形态 组织
两相黄铜热塑性好, 强度高. 常用牌号有H59、H62。 适于制造受力件，如垫圈、 弹簧、导管、散热器等。
汽车机油泵衬套
（2）特殊黄铜
在普通黄铜的基础上加入Al、 Fe、Si、Mn、Pb、 Sn、Ni 等元素形成特殊黄铜。
黄铜棒
加工特殊黄铜的牌号为：
H(黄)+主加元素符号(Zn除
外)+铜平均百分含量+主加元
3、球化处理
贝 氏 体 基 球 墨 铸 铁 组织
制 品 轧 辊 与 辊 环
( )
影响球铁机悈性能的主要因素
用途：
核燃料贮存运输 容器(QT350-22)
承受震动、载
荷大的零件，
如曲轴、传动 齿轮等。
铸铁曲轴
三、蠕墨铸铁
蠕墨铸铁是20世纪60年代 发展起来的一种新型铸铁. 蠕墨铸铁是液态铁水经蠕 化处理和孕育处理得到的. 蠕化剂为稀土硅铁镁合金、 稀土硅铁合金、稀土硅铁钙合金等。
(2) 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Sc表示。
Sc＞l 为过共晶成分 Sc＝1 为共晶成分 Sc＜l 为亚共晶成分
常用铸铁
一、灰铸铁
灰铸铁是指石墨呈片状分布的灰口铸铁。其产量约
占铸铁总产量的80%以上。
灰铸铁的组织是由液态铁水缓 慢冷却时通过石墨化过程形成 的，其基体组织有铁素体、珠 光体和铁素体加珠光体三种。
P
抗拉强度值，MPa； KTZ + 第二组数字表示最低 KTZ45006 两组数字 伸长率值，%
铸铁的分类与牌号表示方法（续）
铸铁 石墨 基体 编号方法 名称 形态 组织 F QT + 两组数字 球 第一组数字表示最低抗拉 球 墨 F+P 强度值，MPa； 铸 第二组数字表示最低伸长 状 率值，%。 铁 P “QT”表示 球墨铸铁代 号 蠕 F RuT + 一组数字 蠕 墨 数字表示最低抗拉强度值, 虫 F+P 铸 MPa。 状 铁 P 牌号实例
基体(F、P)＋团絮状G
铁素体基体可锻铸铁又称黑心可锻铸铁。
可锻铸铁的显微 组织
珠光体可锻铸铁
黑心可锻铸铁
可锻铸铁的石墨化退火
性能：强度为碳钢的４0~７0%， 接近于铸钢；名为可锻，实不可 锻。
用途：用于制造形状复杂且承受 振动载荷的薄壁小型件，如汽车、 拖拉机的前后轮壳、管接头、低 压阀门等。
灰铸铁齿轮箱
灰铸 铁的
显微
组织
石 墨 片 的 三 维 形 貌
铁 素 体 灰 铸 铁
珠 光 体 灰 铸 铁
铁 素 体 加 珠 光 体 灰 铸 铁
常对灰铸铁进行孕育处理，目的是消除白口、细化组织。
孕育处理是在铁水中加入少量材料，促使形成结晶核心以改
善金属组织和性能的方法 常用的孕育剂有硅铁（FeSi75）和硅钙合金。
鼓风机密封件等 (ZL102、301)
介质下工作的零件,
如舰船配件、氨用 泵体等。
2、黄铜
以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。 黄铜按化学成分可分为普通黄铜和特殊黄铜。 按工艺可分为加工黄铜和铸造黄铜。
黄铜铸件
黄铜棒
（1）普通黄铜
铜与锌的二元合金
称为普通黄铜。
加工普通黄铜的牌
铸造铝合金
铸造镁合合金
包括：
Al- Si系： 代号为ZL1+两位数字顺序号 Al-Cu系：代号为ZL2+两位数字顺序号 Al-Mg系：代号为ZL3+两位数字顺序号 Al-Zn系： 代号为ZL4+两位数字顺序号
⑴ Al-Si系铸造铝合金
又称硅铝明。其中
球化剂为镁、稀土硅铁镁合金和 镁中间合金。
稀土镁
硅铁
为避免白口，并使石墨细小均
匀，在球化处理同时还进行孕
育处理。
硅 钙
常用孕育剂为硅铁和硅钙合金。
球墨铸铁的显微组织
铁 素 体 球 墨 铸 铁 珠 光 体 球 墨 铸 铁
铁 素 体 加 珠 光 体 球 墨 铸 铁
球 墨 铸 铁 中 的 石 墨 球
铸铁具有许多优良的性能及生
产简便、成本低廉等优点，因
而是应用最广泛的材料之一。
铸铁曲 轴
1、铸铁的组织特点
钢的基体+石墨(片状、球状、蠕虫状和团絮状)
基体组织有铁素体、珠光体和铁素体加珠光体三种。
F+G
P+G
F+P+G
2、铸铁的性能特点
⑴ 力学性能低。由于
石墨相当于钢基体中
的裂纹或空洞，破坏
编号方法
牌号实例
灰 铸 片 状 铁 可
团 锻 絮 铸 状
铁
HT + 一组数字 HT100 F+P 数字表示最低抗拉强度值， HT150 单位MPa。 P HT200 “HT”表示灰铸铁代号。 KTH + F KTH、KTB、KTZ KTH300两组数字 分别为黑心、白心、 06 珠光体可锻铸铁代号； 表F KTB + KTB350第一组数字表示最低 心P 两组数字 04 F
（2）以化学成分表示的铸钢牌号
（3）热处理状态表示
铸钢件常用热处理代号为：Z-铸态；T-退火态；Q-去除应力退火态；J-均 匀化退火；W-稳定化处理态；Zh-正火态；C-淬火态；H-回火态，Ch-沉 淀硬化态；G-固溶处理态。