铸造合金熔炼考试题

第一章1 为什么有双重相图的存在？双重相图的存在对铸铁件生产有何实际意义？硅对双重相图的影响又有何实际意义？答：1>从热力学观点看，在一定条件下，按Fe-Fe3C相图转变亦是有可能的，因此就出现了二重性2>通过双重相同，可以明显的看出稳定平衡在发生共晶转变及共析转变时，其温度要比介稳定平衡发生时的温度高，而发生共晶、共析转变时所需含C量，以及转变后的r中的含碳量，稳定平衡要比介稳定平衡低。

依此规律，就可以通过控制温度成分来控制凝固后的铸铁组织。

3>硅元素的作用：a：共晶点和共析点含碳量随硅量的增加而减少b：硅的加入使相图上出现了共晶和共析转变的三重共存区c：共晶和共析温度范围改变了，含硅量越高，稳定系的共晶温度高出介稳定系的共晶温度越多d：硅量的增加，缩小了相图上的奥氏体区2 分析讨论片状石墨、球状石墨、蠕虫状石墨的长大的过程及形成条件。

答：片状石墨：按晶体生长理论，石墨的正常生长方式沿基面择优生长，形成片状组织。

实际石墨晶体中存在多种缺陷，螺旋位错缺陷能促进片状石墨的形成。

螺旋位错为石墨的生长提供a、c两个互相垂直的两种生长方向，当a方向的生长速度大于c方向的生长速度时，便行程片状石墨。

球状石墨：石墨晶体中的旋转晶界缺陷可促进球状石墨的形成，此外，在螺旋位错中，当c 向的生长速度大于a向的生长速度时就会形成球状石墨。

球状石墨的形成一般先有钙、镁的硫化物及氧化物组成的晶核开始，经球化处理后，还有利于向球状石墨生长。

球状石墨的生长有两个必要条件：较大的过冷度和较大的铁液与石墨间的界面张力。

蠕虫状石墨：有两种形成过程：1>小球墨→畸变球墨→蠕虫状石墨2>小片状石墨→蠕化元素局部富集→蠕虫状石墨3 试讨论磷共晶的分类、析出过程以及如何控制磷共晶体的形态（粗细）及数量。

答：按照组成不同可将磷共晶分为二元磷共晶及三元磷共晶。

磷共晶的形成，是由于磷的偏析造成的，磷属于正偏析元素先析出的部分含P量较少，P不断富集，含量高到一定程度时便形成磷共晶。

实践证明：若铸铁的石墨化能力较强或冷却速度较低，就形成稳定系三元磷共晶，形式与二元磷共晶相似，反之则形成亚稳定系三元磷共晶，在灰铸铁中，主要是稳定系元磷共晶。

5 碳当量：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。

（CE=C+1/3（Si+P））共晶度：用铸铁的实际含碳量和共晶点的实际含碳量的比值6 偏析：合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象称为偏析。

奥氏体直径偏析特点：在初析奥氏体中有硅的富集，猛则较低，而在枝晶间的残存液体中则是碳高、锰高、硅低分配系数：Kp=元素在奥氏体中的浓度xA/元素在铁液中的平均浓度xI（相间不均）偏析系数：Kl=元素在奥氏体枝晶心部的浓度/元素在奥氏体边缘的浓度（相内不均）7 共晶团：以每个石墨核心为中心所形成的这样一个石墨-奥氏体两相共生生长的共晶晶粒8球状石墨的结构特征及形成条件：球状石墨具有多晶体结构，从核心向外辐射状生长，每个放射角皆由垂直于球的径向而呈相互平行的石墨面堆积而成，石墨球就是由大约20~30个这样的锥体状的石墨单晶体组成。

条件：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。

第二章1 灰铸铁的金相组织及性能的特点是什么？答：灰铸铁的金相组织由金属基体和片状石墨组成。

金属基体形成有珠光体、铁素体及珠光体加铁素体三种。

石墨的形状、大小数量及分布是决定灰铸铁性能的主要因素：1>强度性能较差2>硬度特点，同一强度，硬度有一范围，同一硬度3>较低的缺口敏感性4>良好的减震性5>良好的减摩性6>良好的铸造性7>良好的切削加工型2 冷却速度是如何对铸铁组织发生影响的？答：冷却速度增加，铁液过冷度增大，共晶反应平台离莱氏体共晶线的距离越来越近，易生成白口，若过冷温度低于莱氏体共晶线的距离越来越近，易生成自由状共晶渗碳体，再考虑偏析因素，凝固后期碳化形成元素富集，莱氏体共晶温度提高，也会增加白口倾向。

3 品质系数：品质系数Qi是成熟度RG与硬化度HG之比。

成熟度RG是直径为30mm的试棒测得的抗拉强度与由共晶度算出的抗拉强度之比。

在1.15~130为佳，适当过热与孕育处理能提高RG值。

若RG<1表明孕育不良，生产水平低，未能发挥材质的潜力。

硬化度是测得的硬度与由共晶度算出的硬度之比。

HG越低表明灰铁强度高，硬度低，有良好切削性。

它为何能衡量铸铁的冶金质量？答：Qi值越高，说明冶金效果越好，在0.7~1.5之间波动，>1为佳。

4 提高灰铸铁性能的主要途径是什么？答：1>合理选定化学成分。

2>进行孕育处理。

3>低合金化5 常见气体对铸铁石墨化的影响答：氢：能使石墨形状变得较粗，同时都有强烈稳定渗碳体和阻碍石墨析出的能力。

此外，还有形成反白口的倾向。

氢量增加时，铸铁的力学性能和铸造性能皆会恶化。

氮：阻碍石墨化，稳定渗碳体，促进D型石墨的形成，还能促进形成蠕虫状石墨。

氮有稳定珠光体的作用，因而可以提高铸铁的强度。

氧：阻碍石墨化，增高白口倾向，含氧增加，铸铁的断面敏感性增大，氧增高时，容易在铸件中产生气孔，增加孕育剂及变质剂的消耗量。

6 孕育处理的目的、孕育效果如何评价答：目的在于，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，适当增高共晶团数和促进细片状珠光体的形成。

第三章1 分析球墨铸铁比灰铸铁对切口的敏感性较强，而减震性和导热性较差的原因？铸铁的敏感性、减震性、导热性取决于金属基体和石墨的组织形态。

灰铸铁内有大量片状石墨，等于在内部存在大量的缺口，因而减少了对外缺口对力学性能敏感性，同样的大量片状石墨割裂了基体，组织了震动的传播，并能转化成热能而发散，因而具有良好的减震性。

而球墨铸铁的组织是金属基体和细小圆整的石墨，石墨均与对金属基体没有破坏作用因而比灰铸铁缺口敏感性强减震性差。

同理由于石墨的导热性好，灰铸铁大量石墨片状，有利于热的传递，而球墨铸铁圆整球状，没有片状传递好，所以球墨比灰铸铁导热性差。

2球墨铸铁生产时化学成分的选择原则是？他和灰铸铁有何不同？选择既要有利于石墨的球化获得满意的基体，又要使铸铁具有较好的铸造性能，对于灰铸铁在碳当量保持不变的条件下适当提高Si/C比（如由0.5-0.75）3 球化处理过程中球化元素镁的主要去向哪几个方面？如何提高镁的吸收率？镁的去向-脱硫、去氧——对铁液的球化作用——烧损上浮气化。

方法自建压力加镁法、转动包法、镁合金法。

4 试分析奥氏体——贝氏体球墨铸铁的热处理中，变更加热温度和等温淬火温度对生成组织及性能的影响、（1)要想获得贝氏体组织需要对球墨铸铁进行等温淬火处理。

低温等温淬火可得下贝氏体，高温等温淬火得奥氏体和上贝氏体组织。

（2)奥氏体——贝氏体组织还受等温温度的影响。

等温温度高于330~350（一般为350~370）基体组织主要为上贝氏体和奥氏体，强度和硬度有损失，而且耐磨性好，此外等温温度的不同还会使基体中残余奥氏体的数量不同。

5试分析可锻铸铁孕育处理的目的与灰铸铁和球墨铸铁有何不同？灰铸铁的孕育处理的目的;促进石墨化，降低白口倾向，降低断面敏感度，控制石墨形态，消除过冷石墨，适当增高共晶团数和促进细片珠光体的形成。

球墨铸铁的孕育目的：消除过冷倾向，促进石墨球化，减小晶间偏析。

可锻铸铁的孕育处理目的：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形成。

其最大的不同之处是可锻铸铁在第一次结晶时期望得到渗碳体而不是石墨。

6 强韧铸铁？分类？强韧铸铁是球墨铸铁和蠕墨铸铁，可锻铸铁的总称7球铁的几种组织？生产环节?球铁的正常组织是细小圆整的石墨球加金属基体，在铸态，金属基体通常是铁素体与珠光体的混合组织。

生产环节：熔炼合格的铁液、（成分和温度）球化处理、孕育处理、炉前检验，浇注铁件，清理及热处理，铸件质量检验。

8 对球墨铸铁的熔炼要求，常用球化剂，球化处理方法？对熔炼的要求优质的铁液应该是高温，低硫、低磷含量和低的杂质含量（如氧及反球化元素含量）。

球化剂我国常用稀土镁合金，国外大都采用镁合金和纯镁球化剂。

球化处理方法（1）镁作为球化剂，自建压力加镁法、转动包法、镁合金法（2）稀土镁合金冲入法、型内球化法。

9 生产球墨铸铁为什么要孕育处理？目的消除结晶过冷倾向，促进石墨化，减小晶间偏析10 球墨铸铁凝固特点1具有较宽的共晶凝固温度范围2糊状凝固特性3较大的共晶膨胀11 球墨铸铁的常见缺陷?常见缺陷缩孔缩松、夹渣、皮下气孔、石墨漂浮及球化衰退等。

12 球化衰退的主要原因及采取措施原因镁、稀土元素不断由铁液中逃离有关，逃逸通常经过氧化损失，回硫及燃烧损失等等，另外和孕育作用的不断衰退有关。

13 措施1铁液中保持足够的球化元素含量2降低原铁液中的含硫量并防止铁液氧化3缩短铁液经球化处理后的停留时间4铁液经球化处理并扒渣后，为防止镁及稀土元素逃离，可用覆盖剂将铁液表面覆盖隔绝空气以减少逃离。

14 蠕墨铸铁的性能特点及常用于哪里？性能特点1强度性能：蠕墨铸铁的抗拉强度对碳当量变化的敏感性比普通灰铸铁小得多，2韧性及伸长率：蠕墨铸铁的冲击韧性及伸长率均较球墨铸铁低而高于灰铸铁，蠕化率低或基体中铁素体含量高，则韧性及伸长率高，3导热性蠕墨铸铁的导热性主要取决于石墨的形状，当蠕化率高时导热性基本与灰铸铁相当，当较低时又接近于球墨铸铁。

4铸造性能具有良好的流动性。

应用1由于强度高对断面的敏感性小，铸造性能好因而可用来制造复杂的大型零件如变速箱箱体2由于蠕墨铸铁具有较高的力学性能还具有良好的导热性，因而常用来制造在热交换以及有较大温度梯度下工作的零件如汽车制动盘。

15 可锻铸铁的分类，可锻铸铁的成分选择原理。

分类铁素体可锻铸铁，珠光体可锻铸铁，白心可锻铸铁。

化学成分决定可锻铸铁力学性能和热处理时间的主要因素。

选定原理1)在保证铸件整个断面上在铸态时能得到全白口，没有麻点否则会明显降低力学性能。

2）石墨化过程要快，以保证在尽可能短的时间内完成石墨化退火，缩短生产周期3）有利于提高力学性能保证得到优质产品。

4）在保证力学性能的前提下，具有较好的铸造性能，以利于得到健全铸件。

16 可锻铸铁石墨化过程及影响因素1)在奥氏体晶界上形成石墨核2）渗碳体不断向奥氏体内溶解3）碳原子由高浓度区向低浓度区扩散4)碳原子向石墨核心沉积，即石墨长大。

影响因素1析出石墨核心的数量2碳原子的扩散。

第四章特种性能铸铁1常用特种铸铁有哪些？减摩铸铁，冷硬铸铁，抗磨铸铁，耐热铸铁，耐腐蚀铸铁。

2.减摩铸铁：材料的摩擦系数小，磨损少及抗咬合性能好。

组织特征：珠光体数量多，片间距小。