铸造合金及其熔炼完整版- 副本(2)

2019-08-20 18:47

对熔剂的要求:

①不与铝液发生化学反应,也不相互溶解;

②熔点低于精炼温度、流动性好,容易在铝液表面形成连续的覆盖层保护铝 液,最好熔高于浇注温度,便于扒渣清除; ③能吸附、溶解、破碎Al2O3杂质; ④来源丰富,价格便宜。 6.α(Al)粗晶细化机理 答:异质形核。

常见的晶粒细化剂有钛、硼、锆及稀土金属等,以中间合金或盐类形式加入铝液中,形 成的化学产物等,均起到晶粒细化作用。 7.铝合金的气体精炼工艺对比

答:通氮精炼:氮气炮只能吸入越本身容积的0.1倍的氢,因此通氮精炼效果不明显。工

业上用氮气瓶中通常含有微量氧气,通氮时将生成氧化铝,降低除气效果。如果氮气瓶 中含有水分,则危害更大,必须进行严格脱水处理。

通氩精炼:工业用氩气瓶中含氧量较低,通氩精炼时,较重的氩气富集在铝熔池表面, 能保护铝液防止和炉气反应,净化效果好。且氩的价格便宜,来源丰富,为工厂所乐用。 通氯精炼:氯气不溶于铝液,但能和铝液及溶于铝液内的氢产生剧烈反应生成的HCl 和AlCl3都呈气态,且不溶于铝液,和未参加反应的氯均能起精炼作用,净化效果比通 氮、氩效果明显。通氯净化效果虽好,但是有毒,且通氯设备较为复杂,泄露的氯气严 重腐蚀厂房、设备。其次,通氯后引起合金的晶粒粗大,降低力学性能,故生产中极少 采用。

8.杂质Fe元素对Al-Si合金组织与性能的影响

答:Fe在Al-Si合金中以?Si(Al9Fe2Si2)形式出现,既硬又脆,呈粗大片状,冷速越小, 组织越粗大,削弱铝基体,使合金变脆,破坏铝铸件表面氧化膜的连续性,降低合金的 耐蚀性,不能进行表面阳极氧化。 9.如何防止Al-Si合金渗Fe

答:措施:①控制炉料中的含铁量,采用等级较高的铝锭; ②在坩埚、工具上涂覆涂料;

③铝液避免在铁介质坩埚中长期保温、跑温。 10.铝合金熔炼可简单概括为防排溶

11.铝合金熔炼原则

答:①化学成分符合国家标准,合金液成分均匀;

②合金液纯净,气体、氧化夹杂、熔剂夹杂含量低; ③需要变质处理的合金液,变质良好。 12.铝合金变质处理分类细化晶粒处理;共晶体变质;改善夹杂相的组织或消除易熔夹杂相。 13.锡青铜结晶特点及改善 答:锡青铜的结晶温度范围很宽,凝固速度较缓慢时,容易形成缩松,导致锡青铜铸件渗漏。 进行均匀化退火后,α枝晶消失,能防止铸件渗漏。

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,因此铸件容易开裂。

由于锡青铜结晶温度范围宽,枝晶发达,反偏析是锡青铜中常见的缺陷。防止反偏析措

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施:

①放置冷铁,提高冷却速度,出现层状凝固; ②调整化学成分,如加入锌,缩小结晶温度范围; ③采用有效的精炼除气措施,减少合金中的含气量。 14.锡青铜中Pb的作用 答:Pb的作用有三:

①铅以细小分散的颗粒均匀分布在合金基体上,具有良好的自润滑作用,能降低摩擦系 数,提高耐磨性;

②在最后凝固阶段铅填补可α(Cu)枝晶空隙,有助于消除显微缩松,提高耐水压性能;

③孤立分散的铅粒破坏了合金基体的连续性,切削加工时切削易断,可改善切削加工性 能。

15.铝青铜的缓冷脆性

答:在缓冷条件下,共析分解式????????2的产物?2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。 16.铜合金熔炼的氧化与脱氧

答:铜合金熔炼的氧化:铜合金熔化后,在高温下容易被炉气中的氧所氧化,生成氧化亚 铜Cu2O,其熔点为1235℃。当温度低于熔点时时固态,呈黑色的致密覆盖膜,对钢 液有保护作用。温度高于Cu2O的熔点时,呈液态,对铜液失去保护作用;Cu2O溶于 铜液中,随温度下降,Cu2O与α相在1066℃时形成α+Cu2O共晶体。由于熔点低,会 引起热脆;如果吸入氢气,凝固后在铸件中生成气孔;Cu2O有很高的分解压力。 铜合金熔炼的脱氧:Cu2O的分解压力高,能溶于铜液中,往铜液候总加入与氧的亲 和力比铜与氧的亲和力大的元素,还原出Cu。

脱氧方法:沉淀脱氧,脱氧剂本身能溶于铜液中,脱氧反应在整个熔池内进行,有点 事脱氧速度快,脱氧彻底;扩散脱氧,脱氧剂本身不溶于铜液中,覆盖在铜液表面, 脱氧仅在表面进行,借助Cu2O不断向液面扩散才能不断脱氧。缺点是脱氧速度较低, 受Cu2O的扩散速度所控制,但对铜液成分无影响,不会污染合金;沸腾脱氧,将新 鲜树干插入铜液中,由于燃烧不完全,产生大量的CO及碳化物CmHn,上浮时引起 铜液翻腾,Cu2O被清除,反应产物CO2呈气泡上浮,起精炼作用。

17.黄铜锌当量 答:X?A?565℃??(C??)?/?A?B??(Ciii??i)

?X—锌当量; A—多元黄铜中的含锌量

B—多元黄铜中的含铜量Ci—合金元素含量?i—合金元素锌当量系数

18.铸镁主要合金元素

答:Al、Zn、Mn、Re (Al、Zn固溶强化,Re改善铸造性能和焊接性) 19.Mg-Zn-Zr合金中Zr的作用

答:Zr在镁合金中为辅助元素,在Mg-Zn合金中加Zr能显著缩小合金的结晶温度范围,使 流动变好;加Zr能细化晶粒,在镁液冷凝过程中,起到非自发形核的作用;Zr能够大 大降低镁液中的氢浓度,由于减轻缩松;Zr还能与杂质铁生成ZrFe3以及ZrFe2,这些

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化合物密度大,能下沉到坩埚底部,提高合金的纯度,消除铁对镁合金抗蚀性的不利影 响。

20.耐热镁合金中稀土元素的作用

答:①Mg-RE系中α固溶体及化合物稳定性较高; ②Mg-RE系的共晶温度比Mg-Al及Mg-Zn高的多; ③在200~300℃使用温度下,原子扩散速度较低;

④镁中加入三价的稀土元素,提高了电子浓度,增加了原子间的结合力; ⑤镁与稀土元素生成的化合物本身具有高的热稳定性;

⑥Mg-RE系合金在200~300℃固溶度变化较小,时效析出相均匀,相界面附近浓度梯 度较低。

21.消除ZA27铸件底缩

答:①加速冷却,顺序凝固:采用石墨,锆砂等高导热性铸型材料,加速铸件凝固速度,同 时合理设计浇、冒口及冷铁布置,形成顺序凝固条件。 ②加大压力:采用挤压铸造。 22.锌合金老化的原因

答:铅、锡、镉是锌合金中的有害杂质,他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。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”。

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