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有色金属熔炼与铸锭习题集答案有色金属熔炼与铸锭习题集答案一、填空题一、填空题1.铸锭正常晶粒组织可分为外表细等轴区、柱状晶区和中心等轴晶区。2.液体金属的对流可分为动量对流、自然对流和强制对流。3.气孔形成方式可分为析出型气孔和反响型气孔。4.连铸主要可分为立式、卧式、立弯、弧型。5、氧化物的生成自由焓变量、分解呀、生成焓、和反响的平衡常数相互关联，因此，通常用6、当和的大小来判断金属氧化反响的趋势和方向、限度。,时，生成氧化膜一般致密，连续，有保护作用，内扩散为限制性环节。7、气体在金属中的存在形态：固溶体、化合物、气孔8、吸气过程即气体在金属中的溶解过程,，分为：吸附、溶解两个过程。9、非金属夹杂物的分类：氧化物、硫化物、氯化物、硅酸盐。10、除渣精炼原理：密度差作用、吸附作用、溶解作用、化合作用、机械过滤作用。11、根据脱气机理的不同，脱气精炼可分为：分压差脱气、化合脱气、电解脱气、预凝固脱气。12、配制合金所用的炉料一般包括：新金属料、废料、中间合金。13、熔炉准备工作包括四个方面：烘炉、清炉、换炉、洗炉。14、在熔池中间最深处的 1/2 处取样。15、补料一般用中间合金。16、根据凝固区宽度划分，凝固方式分为：顺序凝固、同时凝固、中间凝固。17、随着成分过冷由弱到强，单相合金的固/液界面生长方式依次为：平面状、胞状、胞状-树枝状、树枝状。18、铸锭的晶粒组织常由三个区域组成：外表细等轴晶区、柱状晶区、中心等轴晶区。19、细化晶粒的方法有：增大冷却强度、加强金属液流动、变质处理。20、热裂形成的机理有：液膜理论、强度理论、裂纹形成功理论。21、铸造应力按其形成的原因分为：热应力、相变应力、机械应力。22、防止裂纹的途径：合理控制成分、选择适宜工艺、变质处理。23、根据气孔在铸锭中的位置不同可分为：外表气孔、皮下气孔、内部气孔。24、产生缩孔和缩松的最直接的原因，是金属凝固过程中发生凝固体的收缩。25、铸锭正常晶粒组织可分为外表细等轴区、柱状晶区和中心等轴晶区_。26、液体金属的对流可分为动量对流、自然对流和强制对流。27、气孔形成方式可分为析出型气孔和反响型气孔。28、连铸主要可分为立式、卧式、立弯 和弧型。29、配料和加料的根本原那么包括成分原那么、质量原那么、工艺原那么、经济原那么 _和 物料平衡原那么。30、影响金属凝固传热的因素包括金属性质、锭模涂料性质 和浇注工艺。31、准备炉料的作业称为配料。32、配料计算时出现错误，原料配比不当，在熔炼铸造时会产生 化学成分 废料。33、有些熔剂同时兼有清渣和 精炼 的作用。34、水平连铸法生产紫铜产品时，熔化炉通常是使用木炭来做为覆盖剂的。35、脱氧过度的铜液生产的产品更容易发生裂 纹。36、铜液复原精炼的作用是去除铜液中的气体，并复原铜液中多余的 氧化亚铜。37、紫铜在连续熔炼时，应根据熔炼炉内 木炭 烧损的情况，及时更换和添加，并确保覆盖厚度适当。38、黄铜比较容易熔炼，主要是由于合金中的锌对熔体有 脱氧 作用。39、铸锭正常晶粒组织可分为_外表细等轴区外表细等轴区、柱状晶区和 中心等轴晶区_三个区域。40、液体金属的对流方式可分为动量对流、自然对流和强制对流。41、气孔形成方式可分为析出型 气孔和反响型气孔。42、气体在铸锭中存在形式有固溶体、化合物和气孔三种。43、气体在金属中溶解过程主要为 吸附 和 扩散两个阶段。44、除渣精炼的主要原理有比重差作用、吸附作用、溶解作用、_化合作用、机械过滤作用 5 种。铸锭凝固的方式有顺序凝固、同时凝固和中间凝固。45、配制合金所用的炉料一般包括 新金属料 _、废料和 中间合金 三种。46、常见的铸锭缺陷有 偏析、缩孔、裂纹、气孔和非金属夹杂物 等 5种。47、铸锭中化学成分不均匀的现象叫偏析。假设大气压强为 100KPa，系统压强为 97.75KPa，那么真空度为 2.25 KPa。二、二、选择题选择题15ABBAD610AABBA11-15：DCABC三、判断题三、判断题1.1.2.2.3.4.5.3.4.5.6 6.7 7.8.8.9.9.10.10.1111、X 12X 12、X 13X 13、X 14X 14、15 15、16 16、17 17、18 18、19 19、X 20X 20、X 21.X 21.22.22.2 23.3.2 24.4.25.25.26 26.2727.28.28.29.29.30.30.四、名词解释四、名词解释1、致密度：解答：氧化物的分子体积与形成该氧化物的金属原子的体积之比2、平衡分布系数：解答：同一温度下固相成分 Cs 与相平衡时的液相成分的比值3、过冷度解答：理论结晶温度与实际结晶温度的差值。4、悬浮晶解答：是指夹在正常柱状晶区或等轴晶区中的粗大晶粒。5、枝晶偏析解答：由于铸锭冷凝较快，固液两相中溶质来不及扩散均匀，枝晶内部先后结晶局部的成分不同。6、缩孔解答：在铸锭中部、头部、晶界及枝晶间等地方，常常有一些宏观和显微的收缩空洞，统称缩孔。7、铸造应力：解答：铸锭在凝固和冷却过程中，收缩受到阻碍而产生的应力。8、正偏析：解答：在顺序凝固条件下，的合金铸锭，先在凝固的表层和底部的溶质含量低于合金的平均成分。9、反偏析：解答：与正偏析相反，是高于合金的平均成分。10、非金属夹杂物：解答：金属中的非金属化合物，如氧化物、氮化物、硫化物以及硅酸盐等大都以独立相存在，统称为非金属夹杂物，一般简称为夹杂或夹渣。11、顺序凝固：解答：纯金属和共晶合金的结晶温度范围等于零，在凝固过程中只出现固相区和液相区，没有凝固区，铸锭在凝固过程中，随温度降低，平滑的固/液界面逐步向铸锭中心推进。12、成分过冷：解答：界面前面液体由于溶质再分布而导致实际温度低于液相线温度的现象。13、缩孔与缩松：解答：在铸锭中部、头部、晶界和枝晶间等地方，常有一些宏观和显微的收缩孔洞，称为缩孔。体积大而集中的缩孔称为集中缩孔，细小而分散的缩孔称为缩松。14、中间合金：解答：是指预先制好的，以便在熔炼合金时带入某些元素而参加炉内的合金半成品。四、简答题四、简答题1.1.表达偏析的种类。表达偏析的种类。答：显微偏析：枝晶偏析、胞状偏析、晶界偏析。宏观偏析：正偏析、反偏析、带状偏析、重力偏析、V 形偏析。2.2.简述铝合金晶粒细化技术。简述铝合金晶粒细化技术。答：增大冷却强度：采用水冷模和降低浇温。加强金属流动：改变浇注方式、使锭模周期性振动、搅拌。变质处理：向金属液内添加少量物质，促进金属液生核或改变晶体生长过程的一种方法。3.3.成分过冷及其导致的凝固组织特点成分过冷及其导致的凝固组织特点答：在固溶体合金凝固时，在正的温度梯度下，由于固液界面前沿液相中的成分有所差异，导致固液界面前沿的熔体的温度低于实际液相线温度，从而产生的过冷称为成分过冷。随着成分过冷由弱到强，单相合金的固/液界面生长方式依次成为平面状、胞状、胞状-树枝状和树枝状四种形式，得到的晶体相应为平面柱状晶、胞状晶、胞状枝晶以及柱状枝晶和自由枝晶。4.4.铝合金变质处理的目的及其机理铝合金变质处理的目的及其机理答：目的是为了获得细小的晶粒尺寸，改善合金的铸造性能和加工性能，提高合金的强度和塑性。机理：一是以不溶性质点存在于金属液中的非均质晶核作用；二是以溶质的偏析及吸附作用。5.5.枝晶偏析和晶界偏析及其成因。防止偏析的主要途径。比较连铸、铁模铸锭枝晶偏析和晶界偏析及其成因。防止偏析的主要途径。比较连铸、铁模铸锭和砂模铸锭这三种工艺的组织偏析状况。和砂模铸锭这三种工艺的组织偏析状况。答：在生产条件下，由于铸锭冷凝较快，固液两相中溶质来不及扩散均匀，枝晶内部先后结晶局部的成分不同，这就是枝晶偏析。K1 的合金凝固时，溶质会不断自固相向液相排出，导致最后凝固的晶界含有较多的溶质和杂质，即形成晶界偏析。防止偏析的主要途径：增大冷却强度，搅拌，变质处理，采用短结晶器，降低浇温，加强二次水冷，使液穴浅平等。连铸的偏析很低，铁模铸锭的偏析也较低，而砂模铸锭的偏析较高。6.6.为什么黄铜的夹杂含量要好于紫铜。为什么黄铜的夹杂含量要好于紫铜。答：黄铜含大量易挥发和氧化的锌，在熔炼温度下的蒸气压相当高。含锌量越高，越易氧化和挥发熔损。在 960时，锌蒸气会把黄铜内的氢、水、气体以及杂质带出。因此黄铜的夹杂含量很低。紫铜中铜的纯度到达 99.95%，杂质只能通过静置法和扩散除去，夹杂量比较高。因此黄铜的夹杂含量要好于紫铜。7.7.铝合金返回料通常只能降级使用，讲讲其中的原因。铝合金返回料通常只能降级使用，讲讲其中的原因。答：铝合金返回料由于在熔炼过程中对炉衬的冲刷作用，会带入新的杂质元素，以及随着熔炼次数的增加，杂质含量会逐步地累积，使原本的杂质含量超标，因此铝合金返回料通常只能降级使用。8 8、降低氧化烧损的方法有哪些？、降低氧化烧损的方法有哪些？答：选择合理炉型、采用合理地加料顺序和炉料处理工艺、采用覆盖剂、正确控制炉温、正确控制炉气性质、合理地操作方法、参加少量致密度大于一的外表活性元素。9 9、金属的吸气由那几个过程组成？、金属的吸气由那几个过程组成？答：第一步，气体分子碰撞到金属外表；第二部，在金属外表气体分子离解为原子；第三部，以气体原子状态吸附在金属外表上；第四部，气体原子扩散进入金属内部。1010、减少杂质对金属污染的途径有哪些？、减少杂质对金属污染的途径有哪些？答：一，选用化学稳定性高的耐火材料；二，在可能条件下采用纯度较高新金属料以保证某些合金的纯度要求；三，火焰炉选用低硫燃料；四，所有与金属材料接触的工具，尽可能采用不会带入杂质的材料制作；五，变料或转换合金时，应根据前后两种合金的纯度和性能的要求，对熔炉进行必要的处理；六，注意辅助材料的选用；七，加强炉料的管理；1111、氧化精炼应具备哪些条件？、氧化精炼应具备哪些条件？答：基体金属的氧化物能溶解于自身的金属液中，并能氧化杂质元素；杂质元素氧化物不溶于金属熔体中，并与后者别离；基体金属氧化物可用其他元素复原；1212、液体金属的对流是一种动量传输过程，按其产生的原因可分为哪三种？、液体金属的对流是一种动量传输过程，按其产生的原因可分为哪三种？答：第一种：浇注时流体冲击引起的动量对流；第二种：金属液内温度和浓度不均引起的自然对流；第三种：电磁场或机械搅拌及振动引起的强制对流；1313、什么是成分过冷现象？、什么是成分过冷现象？答：溶质在分布的结果，使溶质在固/液界面前沿发生偏析。前沿溶质富集；的合金，界面的合金，界面前沿溶质贫化。二者使界面前沿液体的平衡液相线温度降低。与此同时，如果界面前沿液体的实际温度低于，那么这局部液体处于过冷状态。这种现象称为成分过冷。1414、细化晶粒的原因？、细化晶粒的原因？答：细小等轴晶组织各向异性小，加工时变形均匀，且使易聚集在晶界上的杂质、夹渣、低熔点共晶组织分布更均匀，因此具有细小等轴晶组织的铸锭，其力学性能和加工性能均较好。1515、防止缩孔和缩松的途径？、防止缩孔和缩松的途径？答：根本途径是，根据合金的体积收缩性、结晶温度范围大小及铸锭结构等，制定正确铸锭工艺，在保证铸锭自下而上顺序凝固条件下，尽可能使分散缩孔或缩松转化为铸锭头部集中的缩孔。1616、金属脱氧时，脱氧剂应该满足、金属脱氧时，脱氧剂应该满足 哪些要求？哪些要求？答：脱氧剂与氧的亲和力应明显大于基体金属与氧的亲和力，他们相差越大，脱氧的效果就越好。脱氧剂在金属中的残留量应不损害金属性能。脱氧剂要有适当的熔点和密度，通常多用基体金属与脱氧元素组成的中间合金作为脱氧剂。脱氧产物应不溶于金属熔体中，易于凝固，上浮而被出去。脱氧剂来源广、无毒、与环境的相容性好。1717、铸锭中气体的来源及在铸锭中的存在形式？、铸锭中气体的来源及在铸锭中的存在形式？答：来源：大气中，氢的分压极其微小。可以认为，除了金属原料本身含有气体以外，金属熔体中的气体主要来源于与熔体接触的炉气以及熔剂、工具带入的水分和碳氢化合物等。炉料，金属炉料中一般都溶解有不少气体，外表有吸附的水分，电解金属上残留有电解质，特别是在潮湿季节或露天堆放时，炉料吸附的水分更多。炉气，非真空熔炼时，炉气是金属中气体的主要来源之一。耐火材料，其外表吸附有水分，停炉后残留炉渣及熔剂也能吸附水分。熔剂，许多熔剂都含有结晶水，精炼用气体中也含有水分。操作工具，与熔体接触的操作工具外表吸附有水分，烘烤不彻底时，也会使金属吸气。存在形式：固溶体，气体和其他元素一样，多以原子状态溶解于晶格内，形成固溶体；化合物，假设气体与金属中某元素间的化学亲和力大于气体原子间的亲和力，那么可与该元素形成化合物；气孔，超过溶解度的气体及不溶解的气体，那么氦气体分子吸附于固体夹渣上，改以气孔形态存在。1818、为什么提高浇注温度有可能形成较大的等轴晶、较长的柱状晶？、为什么提高浇注温度有可能形成较大的等轴晶、较长的柱状晶？答：提高浇注温度，游离晶重熔的可能性增大，故有利于形成较长的柱状晶，同时，浇注温度提高延长了形成稳定凝壳的时间，温度起伏大，故有利于等轴晶的形成，浇注温度提高，合金凝固结晶时间长，晶粒有充分的时间长大，固形成较大的等轴晶。1919、为什么黄铜的夹杂含量要低于紫铜？、为什么黄铜的夹杂含量要低于紫铜？答：黄铜含大量易挥发和氧化的锌，在熔炼温度下的蒸气压相当高。含锌量越高，越易氧化和挥发熔损。在 960时，锌蒸气会把黄铜内的氢、水、气体以及杂质带出。因此黄铜的夹杂含量很低。紫铜中铜的纯度到达 99.95%，杂质只能通过静置法和扩散除去，夹杂量比较高。因此黄铜的夹杂含量要低于紫铜。2020、说说对流对金属凝固组织的影响。、说说对流对金属凝固组织的影响。答：金属的对流能引起金属液冲刷模壁和固液界面，造成温度起伏，导致枝晶脱落和游离，促进成分均匀化和传热。对流造成的温度起伏，可以促使枝晶熔断。在对流的作用下，熔断的枝晶将脱离模壁或凝壳，并被卷进铸锭中部的液体内，如它们来不及完全重熔，那么残留局部可作为晶核长大成等轴晶。对流的冲刷作用也可促使枝晶脱落。因为铸锭在凝固过程中，由于溶质的偏析，枝晶根部产生缩颈，此处在对流的冲刷作用下易于断开，从而出现枝晶的游离过程。晶体的游离有利于金属液内部晶核的增殖，因而有利于等轴晶的形成。如果能抑制金属液内的对流，那么可促进柱状晶的形成。施加稳定磁场，可消弱或抑制金属液内部的对流，阻止晶体的游离，有利于得到柱状晶。2121、向金属熔体中吹入惰性气体，有什么精炼作用？为什么？如何提高其精炼、向金属熔体中吹入惰性气体，有什么精炼作用？为什么？如何提高其精炼效果？效果？答：充入惰性气体会产生吸附作用向金属熔体中导入惰性气体或参加的熔剂能产生中性气体，在气泡上浮过程中，与悬浮状态的的夹渣相遇时，夹渣便可能被吸附在气泡外表而被带出熔体。熔剂的吸附能力取决于化学组成，当增大金属与熔剂间的界面张力，金属与夹渣间的界面张力，降低夹渣与熔剂间的界面张力会加速金属与夹渣的别离。2222、简述晶粒细化技术及防止偏析的主要措施。、简述晶粒细化技术及防止偏析的主要措施。答：晶粒细化技术：增大过冷度；加强金属液流动改变浇注方式、周期性振动、搅拌；变质处理。2323、简述金属氧化过程的三个主要环节及金属氧化烧损的影响因素。、简述金属氧化过程的三个主要环节及金属氧化烧损的影响因素。答：增大过冷度；搅拌；变质处理；降低浇温；加强二次冷却内扩散；外扩散；发生化学反响。金属和氧化物的性质；熔炼温度；炉气性质；炉料状态；熔炉结构及操作方法。五、问答题五、问答题1.金属在熔炼过程中会发生高温氧化熔损，表达影响金属氧化的因素及降低氧金属在熔炼过程中会发生高温氧化熔损，表达影响金属氧化的因素及降低氧化的方法。化的方法。答：影响金属氧化烧损的因素：答：影响金属氧化烧损的因素：金属及氧化物的性质 纯金属氧化烧损的大小主要取决于金属的亲和力和外表氧化膜的性质。熔炼温度 熔炼温度越高，氧化烧损就越大。炉气性质 炉气的氧化性强，一般氧化烧损程度也大。其他因素 使用不同的炉型，其熔池形状、面积和加热方式不同，氧化烧损程度也不同；在其他条件一定时，熔炼时间越长，氧化烧损也越大。降低氧化烧损的方法：选择合理炉型采用合理的加料顺序和炉料处理工艺采用覆盖剂正确控制炉温正确控制炉气性质合理的操作方法参加少量1 的外表活性元素。2.2.熔剂在熔炼中的作用，铝合金常用熔剂配方及铜合金常用熔剂配方。熔剂在熔炼中的作用，铝合金常用熔剂配方及铜合金常用熔剂配方。答：熔剂与金属熔体直接接触，参与其间的物理化学反响和传热过程。通过对所使用的熔剂成分、性能和参加量的调整，可以提高除渣脱气精炼效果，减少金属氧化、吸气、挥发和与炉衬的相互作用，提高金属质量和收得率以及延长炉衬寿命。同时还可借熔剂来参加合金微量元素和作变质剂，以抑制一些微量杂质的有害作用，改善合金的工艺性能。此外，电渣炉中的熔剂作为电阻发热体，起着重要的精炼意义。铝合金覆盖剂 50%NaCl+50%KCl精炼剂细化剂 45%NaCl+40%NaF+15%Na3AlF6铜合金常用木炭和米糠作覆盖剂。3.3.金属在熔炼过程常产生夹渣，请表达夹渣种类和来源和除渣精炼原理及这些金属在熔炼过程常产生夹渣，请表达夹渣种类和来源和除渣精炼原理及这些原理应用在何种合金冶炼中。原理应用在何种合金冶炼中。答：种类：按夹渣的化学成分不同可分为氧化物、复杂氧化物、氮化物、硫化物、氯化物、氟化物、硅酸盐、碳化物、氢化物及磷化物等。按夹渣的形状可分为薄膜状和不同大小的团块状或粒状夹渣。来源：外来夹渣，由原材料带入的或在熔炼过程中进入熔体的耐火材料、溶剂、锈蚀产物、炉气中的灰尘以及工具上的污物等。内生夹渣，在金属加热及熔炼过程中，金属与炉气和其他物质相互作用生成的化合物。原理原理：A 比重差作用，当金属熔体在高温静置时，非金属夹杂物与金属熔体比重不同，因而产生上浮或下沉。比重差作用原理主要适用于 Cu 及 Cu 合金中。B 吸附作用，向金属熔体中导入惰性气体或参加溶剂产生的中性气体，在气泡上浮过程中，与悬浮状态的夹渣相遇时，夹渣便可能被吸附在气泡外表而被带出熔体。通常适用于 Al 及 Al 合金中。C 溶解作用，非金属夹杂物溶解于液态溶剂中后，可随溶剂的浮沉而脱离金属熔体。适用于 Al 及 Al 合金中。D 化合作用，化合作用是以夹渣和溶剂之间有一定亲和力并能形成化合物或络合物为根底的。适用于熔炼温度较高的铜、镍等合金。E 机械过滤作用，当金属熔体通过过滤介质时，对非金属夹杂物的机械阻挡作用。过滤介质间的空隙越小，厚度越大，金属熔体流速越低，机械过滤效果越好。适用于含有与熔体密度相差不大、粒度甚小而分散度极高的非金属夹杂物的金属。4.4.对流对金属凝固组织的影响。对流对金属凝固组织的影响。答：金属的对流能引起金属液冲刷模壁和固液界面，造成温度起伏，导致枝晶脱落和游离，促进成分均匀化和传热。对流造成的温度起伏，可以促使枝晶熔断。在对流的作用下熔断的枝晶将脱离模壁或凝壳，并被卷进铸锭中部的液体内，如它们来不及完全重熔，那么残留局部可作为晶核长大成等轴晶。对流的冲刷作用也可促使枝晶脱落。因为铸锭在凝固过程中，由于溶质的偏析，枝晶根部产生缩颈，此处在对流的冲刷作用下易于断开，从而出现枝晶的游离过程。晶体的游离有利于金属液内部晶核的增殖，因而有利于等轴晶的形成。如果能抑制金属液内的对流，那么可促进柱状晶的形成。施加稳定磁场，可消弱或抑制金属液内部的对流，阻止晶体的游离，有利于得到柱状晶。5 5、常用铸造有色合金、常用铸造有色合金包括铸造铝合金、铸造镁合金、铸造铜合金、铸造锌合金及铸造轴承合金，下同的分类、合金牌号及其特点、掌握合金材质选用及其熔铸工艺确定的原那么；6 6、简述 Al-Si、Al-Cu、Al-Mg 和 Al-Zn n 系铸造合金的主要特点系铸造合金的主要特点及其用途。答：铸造用的铝合金主要是由 Al-Si、Al-Cu、Al-Mg 和 Al-Zn 四个二元根本合金系以及在此根底上，再添加少量其他元素形成的多元合金系组成的。1Al-Si 合金系5%Si 该系合金具有良好的铸造性能，铝中添加硅后，能明显提高铝液的流动性和铸造充填性能；减少收缩和热裂倾向。含有较多硅的合金热膨胀系数小、耐磨性能优良。含有少量的 Mg、Cu等合金元素组成的多元 Al-Si合金通过热处理有明显析出强化的效果，适用于多种铸造方法。现在铸造铝铸件大多数都是采用该系合金，它是铸造铝合金中牌号最多，应用最广泛的一类合金。2Al-Cu 合金系4%Cu该系合金添加的 Cu 起固溶强化的作用，所以合金具有较高的强度和耐热性能；但密度大，耐蚀性能和铸造性能较差，易产生热裂，常用于制造较高温度下300)工作的高强度的零件，如内燃机气缸头、增压器导风叶轮等。3Al-Mg%Mg该系合金具有优异的耐蚀性、强度高、密度小、切削及抛光性能也较好；但其铸造性能差，合金液易氧化，熔炼和铸造工艺较复杂。主要用于制造在大气和海水中工作的耐腐蚀性高且承受一定冲击载荷、形状较简单的零件，如船舶配件和机械壳体等。4Al-Zn 合金系Zn5-13%该系合金是研究应用最早的铸造铝合金，其主要特点是价格较低，制备工艺简单，不需要热处理就能得到较高的强度；但密度大，耐蚀性能和铸造性能较差，高温性能低。主要用于制造压铸仪表壳体类零件、模具和模板等。7 7、以、以 ZL102ZL102 合金为例，分析其组织形态在变质处理前后的变化。合金为例，分析其组织形态在变质处理前后的变化。答:根本成分 Si10-13%；变质处理：钠盐变质二元变质剂。铝硅合金室温下组织为Al和Si两相组成。未变质时，Al-Si 合金中的相呈针片状或粗大块状导致铝合金力学性能不高。变质后共晶组织为：共晶体+。8 8、试分析亚共晶和过共晶、试分析亚共晶和过共晶 Al-SiAl-Si 合金变质剂及其处理特点。合金变质剂及其处理特点。答:亚共晶 Al-Si 合金常采用钠变质剂。特点：1变质效果稳定；2变质效果保持时间短，变质剂易吸潮，腐蚀铁质坩埚。锶变质剂属于长效变质剂。过共晶 Al-Si 合金的变质处理：1采用磷变质剂，在熔体中磷与铝化合形成难熔的 AlP 小颗粒，其晶体结构与硅相似，可作为初生硅晶体的异质晶粒；2变质工艺有三类磷铜中间合金、含赤磷的盐类混合物和不含赤磷的盐类复合变质剂；3影响其变质效果的有关因素。9 9、为什么铸造铝合金铸件容易产生气为什么铸造铝合金铸件容易产生气 针针 孔缺陷？如何防止此种缺陷的产生？孔缺陷？如何防止此种缺陷的产生？答:1在铝液凝固冷却过程中，氢原子、氢分子和化合物态氢元素分别以不同形式析出；气泡从铝液中上浮析出时，其中一局部未能上浮至液面逸出，那么留在铝液内使铸件产生气孔。2防止措施：防止水分进入熔炉最大限度地去除炉料、熔剂、工具和熔炉等所附着的水分，防止合金熔炼时吸氢和氧化；排除已进入铝液中的氢气和氧化夹杂物；加大凝固时的压力或采用快速凝固的方法。1010、铝合金氧化夹杂物的来源是什么？常用的精炼措施有哪些？、铝合金氧化夹杂物的来源是什么？常用的精炼措施有哪些？答:1铝合金液的氧化：熔炼时，铝液与炉气中诸成分O2、CO2、CO、H2O接触时均产生氧化反响，反响产物 Al2O3 化学稳定性极高，是铝铸件中的主要氧化夹杂物。2铝液中的夹杂物：在浇注前已在铝液中形成的氧化夹杂物称为一次氧化夹杂，它在铸件中分布无规律；在浇注或转包过程中形成的氧化夹杂物成为二次氧化夹渣，大多分布在铸件壁的转角处或最后凝固的部位。3常用的精炼措施有：吸附精炼与非吸附精炼。吸附精炼：1浮游法通N2、Ar、Cl2、氯盐、无毒精炼剂；2溶剂法覆盖剂、精炼用熔剂；3过滤法精炼。非吸浮精炼：真空精炼、振动去气除渣处理。1111、试分析、试分析 ZL101ZL101 合金合金 T6T6 热处理的工艺及其目的。热处理的工艺及其目的。答:ZL101 合金 T6 热处理的工艺：固溶处理加人工时效。固溶处理：加热温度 5355，保温时间 2-6h，冷却介质及温度：水 60-100；人工时效：加热温度 2005，保温时间 3-5h，冷却介质：空气。目的目的是提高铸件的力学性能、消除铸造应力、增强耐蚀性能、改善加工性能和获得尺寸稳定性。1212、试分析亚共晶、试分析亚共晶 Al-SiAl-Si 合金中常用的细化剂种类及细化处理工艺要点。合金中常用的细化剂种类及细化处理工艺要点。答:1 常用中间合金形式参加 Al-Ti、Al-B、Al-Ti-B 等 使其产生大量的 TiAl3、AlB2、TiB2 等微粒，它们熔点较高，且晶格数与Al固溶体的很相近，可作为异质核心抑制树枝状初生Al晶粒的长大；2盐类形式参加含有很强晶粒细化作用的 Ti、B、Zr 等元素的氟钛酸钾、氟硼酸钾、氟锆酸钾等盐类物质参加铝液发生反响，生成 TiAl3、AlB2、TiB2、TiC、B4C、ZnAl3 等微粒起晶粒细化作用。1313、提高、提高 Al-SiAl-Si 系合金力学性能的途径有哪些？试举例说明之系合金力学性能的途径有哪些？试举例说明之答:铝合金熔体的净化是获得优质铸件的前提。1414、锡青铜和铅青铜铸造性能的特点有何不同？为什么？、锡青铜和铅青铜铸造性能的特点有何不同？为什么？答:锡青铜熔炼工艺较简单，主要元素锡不易氧化和蒸发；线收缩率小，铸造内应力、冷裂倾向小，适用于形状复杂铸件或艺术品铸造。铝青铜由于 L1、L2 与相共存的温度范围宽，相与液相之间的密度相差较大，相与 Pb 相的密度差也大，因而凝固时易产生比重偏析。此外，熔炼时由于Pb的氧化，会产生氧化夹杂。1515、铸造黄铜与铸造青铜相比主要区别有哪些？、铸造黄铜与铸造青铜相比主要区别有哪些？答:铸造黄铜与铸造青铜相比主要区别在于：黄铜以锌为主要合金元素；而青铜是不以锌为主要合金元素。黄铜结晶范围小，铸造性能好，锌的沸点低，有自发的除气作用，合金本钱较低，力学性能比锡青铜高，应用广泛。1616、铸造锡青铜铸件为什么有时会出现“缓冷脆性？如何防止？、铸造锡青铜铸件为什么有时会出现“缓冷脆性？如何防止？答:锡青铜的结晶温度范围很宽，呈糊状凝固，枝晶兴旺，凝固速度较慢时，易形成缩松，有时出现“缓冷脆性。防止措施：加快冷却速度。1717、何谓锌当量系数？锌当量？它有什么用途？略、何谓锌当量系数？锌当量？它有什么用途？略锌的密度 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。1818、为什么铸造铜合金熔炼时一般都需要脱氧？常用哪几种脱氧方法？、为什么铸造铜合金熔炼时一般都需要脱氧？常用哪几种脱氧方法？答:铜合金熔化后，在高温下容易被炉气所氧化生成 Cu2O。因此，熔炼纯铜、锡青铜、铝青铜等必须彻夜脱氧，去除 Cu2O 后再参加合金元素。脱氧方法：1沉淀脱氧加 P-Cu 脱氧，应用广泛；2扩散脱氧加脱氧溶剂；3沸腾脱氧又称青木脱氧。1919、锡青铜熔炼的原那么是什么？它和铝青铜、黄铜有什么区别？、锡青铜熔炼的原那么是什么？它和铝青铜、黄铜有什么区别？答:根本原那么：1准确配料，严格控制化学成分；2净化合金液，防止铜液氧化、吸气；3高温熔炼，快速熔化，低温浇铸。锡青铜需要脱氧除气而铝青铜中含铝、硅，黄铜中含锌；它们本身是强脱氧剂，因此都不必脱氧。2020、如何对铜合金熔炼质量进行控制？、如何对铜合金熔炼质量进行控制？答:气体含量的检查、弯角及断口检查、成分分析、温度检测与控制。2121、用燃烧炉熔炼铜合金一般将炉气控制为何气氛用燃烧炉熔炼铜合金一般将炉气控制为何气氛复原性、复原性、氧化性或其他？氧化性或其他？为什么？为什么？答:氧化性或弱氧化性气氛。2222、铝合金铸件主要热处理工艺的特点及其热处理常见缺陷和防止方法。、铝合金铸件主要热处理工艺的特点及其热处理常见缺陷和防止方法。答：热处理工艺：退火、固溶处理、时效处理和循环处理四类。主要是固溶处理与人工时效。固溶处理：将铸件加热到接近固相线温度530左右，并保持足够长的时间后快速冷却，以获得成分均一的过饱和Al固溶体，致使合金力学性能特别是塑性提高，耐蚀性能改善。人工时效：经固溶处理得到的过饱和固溶体，加热到某一较低的温度并保持一定时间。热处理常见缺陷：热处理常见缺陷：1力学性能不合格；2过烧；3变形和裂纹；4外表腐蚀。防止措施防止措施：制订合理的热处理工艺并严格执行。2323、铸造镁合金主要有哪几类合金、铸造镁合金主要有哪几类合金?各有何特点各有何特点?答:1Mg-Al-Zn 合金：为工业常用合金，特点为强度高，塑性好，铸造性能好；2Mg-Zn-Zr 合金；特点为强度高，致密性好，壁厚效应小，工艺性较差；3Mg-RE-Zr 合金：为耐热 Mg 合金，添加 RE 可提高固溶体和 RE 化合物的稳定性，提高耐热性，可在 250-300下长期工作。3.4.2 为防止镁合金熔炼燃烧和氧化主要采取哪些措施?答:1用熔剂熔炼；2无熔剂熔炼；3硫磺保护剂或 SF6 与 N2 或枯燥空气混合气体保护熔炼。2424、镁合金铸件生产时如何确保生产平安、镁合金铸件生产时如何确保生产平安?答:1)加料前炉料必须预热，至少到达 150以上，以防止带入水分，发生事故；2)熔炼工具使用前必须充分预热枯燥，使用后应放置在密闭空气中，或放入专用熔剂炉中，以防残留金属燃烧；3)应定期检查热电偶，以有效控制熔体温度，以防过热，产生燃烧危险；4)熔炼作业时，操作人员须穿戴作业衣、平安帽、平安鞋、平安眼镜等。2525、常用铸造锌合金有哪几类、常用铸造锌合金有哪几类?其应用范围如何其应用范围如何?答：铸造锌合金的分类：第一类为 Zn-4%Al 合金，主要用于热室压铸机中铸造；第二类是含 Al 量为 8%、12%和 27%的合金，它也能重力铸造金属型、砂型。2626、何谓锌合金“老化现象？产生的原因是什么？如何防止？、何谓锌合金“老化现象？产生的原因是什么？如何防止？答：锌合金的老化现象：因合金中杂质元素Pb、Cd、Sn 超过标准，集中于晶界，促使晶间化学腐蚀，致使铸件变脆，变形、膨胀，甚至发生开裂。产生原因产生原因：通常认为主要是晶间腐蚀引起的：当合金成分中杂质元素铅、镉、锡超过标准时，铅、镉、锡在锌合金中溶解度很小，因而集中于晶粒边界成为阴极，富铝的固溶体成为阳极，在水蒸气电解质存在的条件下，促使晶间电化学腐蚀。压铸件常因晶间腐蚀而老化。防止措施：1防止使用熔炼铜Cu合金的坩埚，减少Pb、Sn、Cd 夹杂物；2防止在高温或低温0以下的工作环境下使用；3添加微量的 Mg，固溶于、相，提高强度，降低共析转变温度，抑制分解，可防止“老化。2727、简述铸造轴承合金的分类和特点及其应用。、简述铸造轴承合金的分类和特点及其应用。答：主要是锡基、铅基、铜基和铝基四大类。锡基轴承合金：主要为 Sn-Sb 合金，再添加适量 Cu(克服密度偏析)，组织为软基体上均匀分布着硬质点。它具有较高的减摩性能和很好的外表性能顺应性、嵌入性和耐腐蚀，但力学性能较低，适用于汽车、拖拉机等高速轴承。铅基轴承合金：Pb-Sb-Sn 合金，添加价格较低的 Sb 替代局部 Sn，其组织与锡基轴承合金类似，也具有较好的塑性、较低的强度。适应于高速、低载荷或静载下工作的中载荷机械设备。铜基轴承合金：ZCuSn5Pb5Zn5 ZCuSn10Pb ZCuPb30 等，其组织是在较硬的Cu 基体上分布着相对较软的质点相，具有较高的强度、耐磨性和耐蚀性。不同的牌号可分别适用于中载、中速或高速工况下的汽车、机床等用的轴承。铝基轴承合金：合金密度小，承载能力和疲劳强度高、导热性好并有优良的耐磨性和耐蚀性。适用于高速、高载荷下工作的轴承。2828、分析锡及铅基轴承合金的组织特征及其对性能的影响。、分析锡及铅基轴承合金的组织特征及其对性能的影响。答：锡基轴承合金其组织特征是在软的固溶体基体上分布着具有硬脆性能的相，因而具有相对应的力学性能特点，即较好的塑性较低的强度。铅基轴承合金的组织特征：基体为Pb 与固溶体 Sn(Sb)的共晶体。其性能与锡基轴承合金类似，也具有较好的塑性、较低的强度。2929、巴氏合金熔炼时如何防止合金液过热？举例说明。、巴氏合金熔炼时如何防止合金液过热？举例说明。答：巴氏合金锡基、铅基合金强度低，一般均浇注在钢壳钢背上。为防止合金液过热并使成分均匀，宜用预制合金锭重熔，并升温到规定的温度后浇注轴瓦。举例见书本 281 页锡基轴承合金熔炼工艺三和 282 页铅基轴承合金熔炼工艺二。六、计算题六、计算题1、解：2、解：配料中所需磷铜中间合金的数量为5000.3%13%=11.54kg其中磷：11.5413%=1.5kg铜：11.54-1.5=10.04kg应另配新料的数量为：锡：5004%=20kg铜：500-20-1.5-10.04=468.46kg根据以上计算，配料单为：磷铜中间合金 11.54kg锡 20kg铜 486.46kg合计 500kg3、解：七、连线题七、连线题