铸造合金及其熔炼|铸造合金及其熔炼pdf下载

第一章

1、为什么会有双重相图的存在？在学习金属学课程时为什么不太注意这点？硅对双重相图的影响又有何实际意义？

第二章

1.灰铸铁的金相组织由 金属基体 和 片状石墨 组成。主要的金属基体形式有 珠光体、 铁素体 及 珠光体加铁素体。此外，还有少量 非金属夹杂物，如硫化物、磷化物等。

2.灰铸铁的性能特点：a）强度性能较差 b)布氏硬度和抗拉强度的比值较分散 c)较低的缺口敏感性 d)良好的减震性 e)良好的减摩性.

3.一般来说,当其他条件相同时,铸件越厚,冷却速度越慢.因此,铸铁件厚壁处容易出出大的石墨片.

4.提高浇注温度可稍使石墨粗化.

5.普通铸铁中主要有C、Si、Mn、P、S五元素.

6.P38 铸铁中各元素对石墨影响表格

7.孕育处理：铁液浇注以前，在一定的条件下，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。

8.提高灰铸铁性能的途径：a)合理选定化学成分 b)孕育处理 c)微量或低合金化。

9.应用最广泛的孕育剂：75%Si-Fe。

10.流动性是指铁液充填铸型的能力。对于普通灰铸铁而言，因它偏离共晶点不远，结晶范围小，

初生奥氏体枝晶不发达，故在正常浇注温度下，在铁－碳合金中它的流动性是最好的。

11.铸铁的收缩：液态收缩、凝固收缩、固态收缩。

12.凡是能提高灰铸铁石墨化能力的因素都有利于防止热裂产生。

13.铸造应力主要指铸铁固态收缩是所能承受的热应力和相变应力。

第三章

1.球墨铸铁生产过程的几个环节：1.熔炼合格的铁液、2.球化处理、3.孕育处理、4.炉前检验、5.浇注铸件、6.清理及热处理、7.铸件质量检验。

2.当碳当量过低时，铸件易产生缩松和裂纹。当碳当量过高时，易产生石墨漂浮现象，其结果是使铸件中夹杂物数量增多，降低铸铁性能，而且污染工作环境。

3.在选择碳含量时，应按照 高碳低硅 的原则。

4.球化元素：加入铁液中能使石墨在结晶生长时长成球状的元素。

反球化元素：在铁液中会使石墨在生长时无法长成球状的元素。

5.使用最多的球化剂：稀土镁合金。

6.球墨铸铁的凝固特点（与灰铸铁的差异）：有较宽的共晶凝固温度范围、球墨铸铁的糊状凝固特性、具有较大的共晶膨胀。

7.球墨铸铁特有的缺陷：1、缩孔及缩松；2、夹渣、皮下气孔；3、石墨漂浮；4、球化衰退。

8.石墨漂浮：发生在铁液的碳硅含量过高情况下。漂浮石墨在铸件上出现的部位与夹渣相同，但颜色有区别。石墨漂浮使铸件性能显著降低

防止的主要措施有：a)严格控制碳当量 b)降低原铁液的含硅量。

9.球化衰退：球化处理后的铁液在停留一定时间后，球化效果下降甚至消失的现象。

防治措施：a) 铁液中应保持有足够的球化元素含量； b) 降低原铁液中的含硫量，并防止铁液氧化； c）缩短铁液经球化处理后的停留时间； d) 用覆盖剂将铁液表面覆盖严，隔绝空气以

减少元素的逃逸。

10.蠕墨铸铁的力学性能根据其蠕化程度介于相同基体组织的灰铸铁和球墨铸铁之间，蠕化率越高，其性能特点越靠近于灰铸铁，蠕化率越低，则其性能特点越靠近于球墨铸铁。

11.可锻铸铁：将一定成分的白口铸铁毛胚经退货处理，使白口铸铁中的渗碳体分解成为团絮状石墨，从而得到由团絮状石墨和不同基体组织组成的铸铁。

12.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？

A.灰铸铁：a)促进石墨化，降低白口倾向； b)降低断面敏感性；c)控制石墨形态，消除过冷石墨； d)适当增高共晶团数和促进西片装珠光体的形成。

B.球墨铸铁：a)消除结晶过冷倾向；b)促进石墨化；d)减小晶间偏析。

C.可锻铸铁：希望铁液在一次结晶时促进形成渗碳体组织，而在随后的石墨退火过程中对石墨的形成没有影响或促进石墨的形成。

第五章

1.对冲天炉熔炼的基本要求：优质、高产、低耗、长寿、操作便利。

2.冲天炉前炉的作用：储存铁液，使铁液成分和温度均匀，减少铁液在炉缸停留的时间，从而降低铁液在炉缸中的增碳与增硫作用，分离渣铁，净化铁液。

3.炉壁效应：冲天炉内的炉气有自动趋于沿炉壁流动的倾向。

4.（从上到下的顺序）冲天炉可划分为：预热区、熔化区、过热区、炉缸区。

5．预热区内的热交换：炉气给热以对流传热为主；

熔化区内的热交换：炉气给热以对流传热为主；

过热区内的热交换：铁液的受热以与焦炭接触传导传热为主；

炉缸区内是冷却区。

6. 影响铁液温度的主要因素：a )焦炭对冲天炉铁液温度的影响； b )送风对冲天炉铁液温度的影

响； c )金属炉料对冲天炉铁液温度的影响；d )熔炼操作参数对冲天炉铁液温度的影响; d )冲天炉结构参数对铁液温度的影响。

7. 送风对冲天炉铁液的影响：1、风量的影响、2、风速的影响、3、风温的影响、4、风中氧气浓度的影响。

8.冲天炉强化熔炼的主要措施：

A.预热送风：热风能够强化底焦燃烧，提高炉温，从而提高铁液温度。

B.富氧送风：在送风过程中加入一定比例的氧气，以提高送风中氧的浓度来强化冲天炉熔炼的方法。

C.除湿送风：提高铸件质量和减少焦耗，铁液中含气量降低，白口倾向减小，铸件力学性能改善。

9.冲天炉的网形图是描绘冲天炉风量、焦炭消耗率、燃烧比、铁液温度于炉子熔化率之间关系的实验图表。

10.由实验图表可得到的关系：a )焦耗一定时，随着风量的增大，冲天炉的熔化率总是增加的，而铁液的温度则先是提高，至某一最大值后开始下降；b )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；c )为达到一定的铁液温度，可以用不同的焦耗与风量的配合。

11.底焦高度：指第一排风口中心线至底焦顶面之间的高度。

12.工频感应电炉工作原理：当感应线圈内通过交变电流时，坩埚内的金属炉料或铁液就会在交变磁场的作用下产生感应电流，因炉料本身具有电阻而发热，从而使金属熔化与过热。

13.与冲天炉铁液相比，工频炉铁液的白口倾向大，易于产生过冷石墨，所得铸铁的强度与硬度较高。

14.送风风量的影响：a )适当提高冲天炉的进风量，有利于提高铁液温度；b )合适的风速可消除焦炭表面阻碍燃烧反映的灰渣，强化焦炭燃烧，提高炉气最高温度。

第六 七 八章

1.铸造碳钢 属于 亚共析钢。

2.与铸铁相比，刚的铸造性能较差。由于刚的熔点高，结晶温度间隔较宽，收缩量较大，故钢液的流动性较低，缩孔及缩松倾向较大，铸件容易形成热裂和冷裂等缺陷。

3.在铸造碳钢化学成分中， 碳对刚的熔点、 结晶温度间隔 以及 收缩率 等方面影响最大。

4.铸造低合金钢 是 在铸造碳钢的化学成分基础上加入为量不多的一种或几种合金元素所构成的钢种，其合金元素的总含量一般不超过5%。若加入合金元素总量在10%以上的则为铸造高合金钢。

5.不锈钢耐蚀原理：铬溶于铁的晶格中形成固溶体，当刚中含铬量达到一定的浓度以上时，就会在刚的晶粒表面形成一层致密的、含氧化铬的薄膜，这种氧化膜在氧化性酸类中具有高的化学稳定性，保护了晶粒内部，使之免于受到腐蚀。

6.铬作为合金元素除了能够使刚具有抵抗化学腐蚀的能力以外，还能提高刚抵抗电化学腐蚀的能力。

第九 十章

1.电弧炉炼钢的特点：a) 不用燃料燃烧的方法加热，容易控制炉气的性质； b) 电弧的高温通过熔渣传给钢液，炉渣温度很高，具有高的化学活泼性； c) 碱性电弧炉具有较强的脱磷和脱硫的能力，对炉料的适应能力强； d) 热效率高。

2.炼钢工艺的两种基本方法：氧化法 和 不氧化法。

3.由于炼钢过程中造碱性炉渣，能有效地除去钢液中的P和S，又在炼钢的氧化期中通过碳的氧化而形成钢液沸腾，能有效地消除钢液中的气体和夹杂物。因此，碱性电弧炉氧化法炼钢，不仅对炉料的适应性强，而且炼得的钢液比较纯净。

4. 氧化法 是最基本的炼钢方法。其工艺过程包括：补炉、装料、熔化期、氧化期、还原期和出

第六 七 八章

1.铸造碳钢 属于 亚共析钢。

2.与铸铁相比，刚的铸造性能较差。由于刚的熔点高，结晶温度间隔较宽，收缩量较大，故钢液的流动性较低，缩孔及缩松倾向较大，铸件容易形成热裂和冷裂等缺陷。

3.在铸造碳钢化学成分中， 碳对刚的熔点、 结晶温度间隔 以及 收缩率 等方面影响最大。

4.铸造低合金钢 是 在铸造碳钢的化学成分基础上加入为量不多的一种或几种合金元素所构成的

钢种，其合金元素的总含量一般不超过5%。若加入合金元素总量在10%以上的则为铸造高合金钢。

5.不锈钢耐蚀原理：铬溶于铁的晶格中形成固溶体，当刚中含铬量达到一定的浓度以上时，就会在刚的晶粒表面形成一层致密的、含氧化铬的薄膜，这种氧化膜在氧化性酸类中具有高的化学稳定性，保护了晶粒内部，使之免于受到腐蚀。

6.铬作为合金元素除了能够使刚具有抵抗化学腐蚀的能力以外，还能提高刚抵抗电化学腐蚀的能

力。

第九 十章

1.电弧炉炼钢的特点：a) 不用燃料燃烧的方法加热，容易控制炉气的性质； b) 电弧的高温通过熔渣传给钢液，炉渣温度很高，具有高的化学活泼性； c) 碱性电弧炉具有较强的脱磷和脱硫的能力，对炉料的适应能力强； d) 热效率高。

2.炼钢工艺的两种基本方法：氧化法 和 不氧化法。

3.由于炼钢过程中造碱性炉渣，能有效地除去钢液中的P和S，又在炼钢的氧化期中通过碳的氧化而形成钢液沸腾，能有效地消除钢液中的气体和夹杂物。因此，碱性电弧炉氧化法炼钢，不仅对炉料的适应性强，而且炼得的钢液比较纯净。

4. 氧化法 是最基本的炼钢方法。其工艺过程包括：补炉、装料、熔化期、氧化期、还原期和出

钢。

5 熔化期的任务：将固体炉料熔化成钢液，并进行脱磷；

氧化期的任务：脱磷，去除钢液中的气体和夹杂物，并提高钢液的温度；

还原期的任务：脱氧、脱硫和调整钢液温度及化学成分。

6.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。

7.脱氧的两种方法：

A．沉淀脱氧：将脱氧剂加在钢液中，使脱氧元素直接与钢液中的氧化亚铁起作用而进行脱氧的。 其优点：脱氧过程快； 其缺点：脱氧产物易留在钢液中，降低刚的质量。

B．扩散脱氧：将脱氧剂加在炉渣中，使脱氧元素与炉渣中的氧化亚铁起作用而进行脱氧的。 其优点：脱氧产物留在炉渣中，钢液较纯净，刚的质量较高： 其缺点：扩散过程慢，脱氧时间长。

8.酸性电弧炉炼钢的优点：a)炉衬寿命较长；b)冶炼时间较短c)钢液中的气体和夹杂物较少；d)耗电量较少

其缺点：不能脱磷和脱硫，因此必须使用低磷和低硫的炉料。

9.酸性炉可用来冶炼碳钢、低合金钢和某些高合金钢，但不适于冶炼高锰钢。

10.酸性电弧炉氧化法炼钢的工艺要点：配料、补炉、熔化期、氧化期、还原期、出钢。

氧化期的任务：借助氧化脱碳所造成的钢液沸腾来清除气体和非金属夹杂物；

还原期的任务：脱氧和调整成分。

11.感应电炉熔炼 是 利用交流电感应的作用，使坩埚内的金属炉料本身发出热量，将其熔化，并进一步使液体金属过热的一种熔炼方法。

12.无芯感应电炉依照所采用不同的电流频率范围，分为：高频感应电炉、中频感应电炉、工频感应电炉。

13.试分析在碱性感应电炉炼刚过程中，一般不进行大量脱磷和脱硫操作的道理？

a)感应电炉炼钢中炉渣温度较低，化学反应能力较弱，故多采用不氧化法炼钢；b)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。

第十二 十三章

1. 铸造铝合金共分几类？各类合金的特点？

铸造铝合金的分类：1、铝硅类合金、2、铝铜类合金、3、铝镁类合金、4、铝锌类合金。 铝镁类合金的特点：密度小，具有较高的力学性能，优质的耐腐蚀性能，良好的切削性能，加工表面光亮美观。但该类合金铸造性能差，熔炼和铸造工艺较复杂。

铝铜类合金的特点：室温、高温力学性能都高，切削性能好，加工表面光洁，富铜相耐热，熔铸工艺较简单。但固溶体型合金的铸造性能差，富铜相与α基体之间的电子电位差值大，抗蚀性能低，密度较大。

2. 提高AL-SI类合金力学性能有哪些途径？

精炼、变质处理、热处理、合金化。

3.铝合金液精炼的目的：清除铝液中的气体和各类有害杂志，净化铝液，防止在铸件中形成气孔和夹渣。

4.铝液中的氢的两种存在形式：溶解氢、吸附在氧化夹杂缝隙中的氢。

5.合金元素对铝液吸氢的影响：a)对溶解度的影响：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。b)对氧化膜性能的影响

6.熔炼时间对吸氢的影响：在大气中熔炼铝合金，铝液不断被氧化，熔炼时间越长，生成的氧化

夹杂越多，吸气也越严重。因此，应遵循“快速熔炼”原则，尽量避免铝液在炉内长期停留。

7.析出氢的形式：a)以气泡形式析出，它是脱氢初期的主要形式；b)扩散脱氢。

8.精炼：依靠精炼剂产生吸附氧化夹杂的作用同时清除氧化夹杂及其表面依附的氢气，达到净化

铝液目的的方法称为 吸附精炼。而依靠其他物理作用的精炼方法，统称为 非吸附精炼。

非吸附精炼的分类：a)真空精炼 将铝液臵于真空室内，在一定温度下静臵一段时间，铝液中的氢或因温度下降引起溶解度降低，或因含氢量超过溶解度，氢自动从铝液中呈气泡排出并带走氧化夹杂，达到净化铝液的目的。

b)超声波精炼 向铝液中通入弹性波时，会在铝液内部生成“空穴”现象，破坏了铝液的连续性，形成无数显微空穴，氢原子便渗入这些空穴中，形核长大成气泡上浮，并带走氧化夹杂，达到净化的目的。

9.双重变质：能同时细化初晶硅和共晶硅的变质方法称为双重变质。

10.影响吸氢有哪些因素？铝中的氢来自何方？

影响因素：1）合金元素2）熔炼时间 3)铝液中析出氢的条件4）铝液的除氢速度5）氧化铝的形

态和性能

铝中氢来源于：铝液与炉气中水汽的反应

第十四 十五 十六章

1.铸铁铜合金的分类：青铜（不以锌为主加元素）、黄铜（以锌为主加元素）。

2.反偏析：锡青铜铸件中常见的缺陷，铸件表面会渗出灰白色颗粒状的富锡分泌物。

3.缓冷脆性：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。

消除措施：a)加入铁、锰等合金元素，增加β相的稳定性，不便β相分解；

b)加入镍以扩大α相区，消除β相；c)提高冷却速度。

4.铸造黄铜的优缺点：其优点：以锌为主加元素，结晶温度范围小，充型能力强，锌的沸点低，有自发的除气作用。因而铸造性能好，锌的价格便宜，成本较低，力学性能比锡青铜高； 其缺点： 脱锌腐蚀。

5.锡青铜的铸造性能：a)结晶温度范围宽，呈糊状凝固，容易产生枝晶偏析和缩松，故不易得到

组织致密的铸件；b)在一般铸造条件下，容易产生反偏析，使铸件成分不均匀，内部形成许多小空洞，降低铸造力学性能和气密性；c)吸气倾向大，特别是磷锡青铜，常常在浇、，冒口等最后凝固部位发生铜液“上涨”现象；d)线收缩率是铜合金中最小的，所以铸造应力小，应裂倾向小，适用于形状复杂的铸造或艺术铸造；e)尽管体积收缩率较小，但由于结晶温度范围宽，因此当晶界尚有液相或刚刚凝固时，高温强度很低，如果铸造工艺不合石也会产生热裂纹；f)氧化倾向小、熔炼工艺简单，不需要设计复杂的挡渣系统、不用底注的浇注系统，一般采用雨淋式浇口。

6.铜合金的脱氧方法：沉淀脱氧、扩散脱氧、沸腾脱氧。

7.铜液常用的除氢方法有：氧化法除氢、沸腾法除氢、通惰性气体除氢、氯盐除氢、真空除氢。

8.脱氧方法的优缺点：a)沉淀脱氧：脱氧速度快，脱氧彻底，但脱氧产物不易消除；

b)扩散脱氧：脱氧剂不溶于铜液中，脱氧仅在表层中进行，但铜液成分无影响，不会污染合金； c)沸腾脱氧：氧化亚铜被清除，反应产物二氧化碳呈气泡上浮，起精炼作用，但若水和二氧化碳不能从铜液中上浮，将带来不利影响。

9.锌合金“老化”原因：由于铅、锡、镉等杂质在锌中溶解度过小，从而使这些杂质集中于晶粒边界造成晶间电化学腐蚀。

10.老化：锌合金的老化现象表现为体积涨大，强度降低，特别是塑性的降低更为显著，时间过长会使铸件变形，甚至导致铸件的完全碎裂。