鑄造合金原理及熔煉

1、 鑄造合金原理及熔煉 一、名詞解釋 l鑄鐵：是C的含量大于2.14%或者組織中具有共晶組織，并含有較多Si.Mn.P.S雜質(zhì)元素 的鐵碳合金。 2白口鑄鐵：少數(shù)C固溶于鐵素體，其他以碳化物存在。 3灰口鑄鐵：c主要結(jié)晶成石墨，并呈片狀形式存在于鑄鐵中，斷口為暗灰色。 4球墨鑄鐵：鐵水在澆注前經(jīng)球化和孕育處理，C主要以球狀形式存在于鑄鐵中。 5球化處理：向鐵水中加入稀土鎂合金（球化劑）。（其中鎂是具有很強(qiáng)球化能力的元素）。球化劑的作用是使石墨呈球狀析出。我國(guó)應(yīng)用最廣的球化劑是稀土鎂合金。 6孕育處理：向鐵水中加入硅鐵合金（孕育劑）顆粒。孕育劑的作用是促進(jìn)鑄鐵石墨化，防止產(chǎn)生白口，細(xì)化石墨。常用的

2、孕育劑為硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)75%硅鐵。 7蠕墨鑄鐵；是液態(tài)鐵水經(jīng)蠕化處理和孕育處理得到的由金屬基體和蠕蟲(chóng)狀石墨構(gòu)成。 8可鍛鑄鐵：是由白口鐵經(jīng)過(guò)退火而制得的一種高強(qiáng)度鑄鐵，白口鑄鐵中的滲碳體分解成團(tuán)絮狀石墨的灰口鑄鐵，性能優(yōu)于灰鑄鐵，耐磨性和減震性優(yōu)于普通碳索鋼，可部分代替碳鋼，合金鋼和有色金屬。 9奧氏體（A或）：碳溶于-Fe中所形成的間隙固溶體。晶格結(jié)構(gòu)：面心立方晶格fcc。 10鐵素體（F或）：碳溶于-Fe中所形成的間隙固溶體，晶格結(jié)構(gòu)：體心立方晶格bcc。 11.-鐵素體：碳溶于-Fe中所形成的間隙固溶體。 12碳當(dāng)量定義：將合金元素對(duì)共晶點(diǎn)碳量的影響折算成鑄鐵碳量的增減，折算后的值稱之為碳

3、當(dāng)量，以CE表示。碳當(dāng)量：CE=C+1/3(Si+p) 13共晶度：鐵液實(shí)際含碳量和共晶點(diǎn)的實(shí)際碳量的比值為共晶度，以sc表示。 共晶度：Sc=C/4.26%-(Si+p)l/3l 14鋼的腐蝕金屬表面在周圍介質(zhì)的作用下逐漸被破壞的現(xiàn)象稱為金屬的腐蝕。 15化學(xué)腐蝕是指金屬表面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的破壞，如高溫下金屬的氧化等。16電化學(xué)腐蝕是指金屬與電解質(zhì)溶液發(fā)生電化學(xué)作用而使金屬破壞的現(xiàn)象。 17耐熱鋼是指在高溫下對(duì)氧化性氣體具有抗氧化性的鋼種。 18黑色金屬：在工業(yè)生產(chǎn)中，通常把鐵及其合金稱為黑色金屬。 19有色金屬：把其他非鐵金屬及其合金稱為有色金屬。 20固溶強(qiáng)化：通過(guò)合金元素

4、固溶于金屬基體中，使晶格發(fā)生畸變，從而使塑性變形的抗力增加，合金強(qiáng)度和硬度提高的過(guò)程叫做固溶強(qiáng)化。 21時(shí)效強(qiáng)化（沉淀強(qiáng)化）： 時(shí)效處理，又稱低溫回火。時(shí)效強(qiáng)化是指在網(wǎng)溶度隨溫庋降低而減少的合金系 中，當(dāng)合金元素含量超過(guò)一定限量后，淬火可獲得過(guò)飽和固溶體。在較低的溫度加熱（時(shí)效），過(guò)飽和固溶體將發(fā)生分解并析出彌散相，引起合金強(qiáng)度、硬度升高而塑性下降的過(guò)程。它也被稱為沉淀強(qiáng)化。 22 自然時(shí)效是指時(shí)效強(qiáng)化在室溫下進(jìn)行的時(shí)效，通常需要較長(zhǎng)的時(shí)間。 23人工時(shí)效又分為不完全人工時(shí)效、完全人工時(shí)效和過(guò)時(shí)效3種。 24過(guò)剩相強(qiáng)化： 當(dāng)過(guò)量的合金元素加人到基體中時(shí)，一部分溶人固溶體，而超過(guò)極限溶解度的部分

5、則不能溶入，形成過(guò)剩的第二相，如鋁硅合金中的硅相。過(guò)剩相強(qiáng)化主要利用較硬的過(guò)剩相來(lái)阻礙基體的變形，從而使合金強(qiáng)化，與時(shí)效強(qiáng)化有相似之處。 25變質(zhì)處理：鑄造合金的組織細(xì)化亦常稱為變質(zhì)處理 26淬火：工藝是將工件加熱到足夠高的溫度，并保溫足夠長(zhǎng)的時(shí)間，使強(qiáng)化相充分溶人固溶體，隨后快速冷卻 （淬人水中或油中）的過(guò)程。 27.時(shí)效：當(dāng)鋁合金通過(guò)高溫下淬火形成過(guò)飽和固溶體后，再在一定溫度下保溫（或室溫長(zhǎng)時(shí)間放置）而使其強(qiáng)度、硬度升高的過(guò)程稱為時(shí)效。 28紫銅：純銅呈紫紅色，故又稱紫銅，具有面心立方晶格，無(wú)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，無(wú)磁性。29青銅主要是CuSn臺(tái)金，后來(lái)發(fā)展出一些代錫的銅合金，其組織和性能仍與錫青

6、銅類似，稱為無(wú)錫青銅，如鋁青銅、鉛青銅等。30黃銅：以鋅為主加元素的銅合金稱為黃銅31特殊黃銅：通常，Cu-Zn二元合金稱為普通黃銅。以銅、鋅為主要組元，再加人其他元素構(gòu)成的合金，稱為特殊黃銅32錫汗：錫青銅有很強(qiáng)的枝晶偏析和反偏析現(xiàn)象，常在鑄件表面滲出許多灰白色顆粒（富錫分泌物人在加工表面也常見(jiàn)到一些灰白色小點(diǎn)，俗稱“錫汗”。33焦炭：是將配制的煤在隔絕空氣條件下，長(zhǎng)時(shí)間（20h左右）高溫（最高達(dá)1300左右）加熱煉制而成的人工燃料。34沖天爐熔化區(qū)：是指金屬料塊從開(kāi)始熔化到熔化完畢這一段爐身高度范圍。35雙聯(lián)熔煉，即將沖天爐與電爐等其他熔化爐組合，沖天爐鐵水經(jīng)過(guò)其他熔煉爐升溫及成分調(diào)接后才

7、澆注。三、填空題1蠕墨鑄鐵的蠕化劑為鎂鈦合金、稀土鎂鈦合金或 稀土鎂鈣合金等。2灰鑄鐵的金相組織由金屬基體和片狀石墨組成。主要的金屬基體形式有珠光體、鐵索體及珠光體加鐵素體三種。3可鍛鑄鐵種類；1）黑心可鍛鑄鐵：KTH300 - 06：2)珠光體可鍛鑄鐵KTZ450-06: 3)白心可鍛鑄鐵KTB380-124獲得合乎要求的白口鑄鐵是生產(chǎn)可鍛鑄鐵的前提，所以選擇好化學(xué)成分，保證鑄鐵澆鑄后獲得白口鐵組織非常重要。5石墨形態(tài)因結(jié)晶條件不同而有七種基本類型，即球狀、團(tuán)狀、團(tuán)絮狀、蠕蟲(chóng)狀、水草狀、開(kāi)花狀和片狀。在片狀石墨中又可分為A、B、C、D、E、F六種形狀。6珠光體：奧氏體冷卻到共析點(diǎn)以下即發(fā)生共

8、析發(fā)應(yīng)，一方面析出共析滲碳體，一方面轉(zhuǎn)變?yōu)?Fe，二者共同組成的共析體就是珠光體。7滲碳體：由一個(gè)C原子和三個(gè)Fe原子組成的化合物Fe3C稱為滲碳體。晶格結(jié)構(gòu)：復(fù)雜正交。8萊氏體：共晶反應(yīng)時(shí)與奧氏體同時(shí)生長(zhǎng)的滲碳體稱為共晶滲碳體，它和共晶奧氏體形成的機(jī)械混合物稱為萊氏體8高溫萊氏體：727以上，奧氏體與滲碳體，以Le表示。 低溫萊氏體：727以下，珠光體與滲碳體，以Le表示。9 二元磷共晶：Fe3P+-Fe:三元磷共晶：Fe3P+Fe3C +-Fe。10強(qiáng)化孕育條件，細(xì)化共晶團(tuán)，控制磷共晶數(shù)量有可能得到斷續(xù)網(wǎng)狀磷共晶結(jié)構(gòu)，既保持較高的強(qiáng)度又有較好的耐磨性。11奧氏體中碳的脫溶： 普通成分的鑄鐵

9、，共晶轉(zhuǎn)變后組織為含碳約2.10%的奧氏體加石墨。如繼續(xù)冷卻，奧氏體中的含碳量將減小，臥二次石墨的形式析出。12 目前各國(guó)使用的商業(yè)孕育劑和專利孕育劑的品種繁多，歸納起來(lái)可分兩大類：石墨化孕育劑和穩(wěn)定化孕育劑。13 現(xiàn)在我國(guó)生產(chǎn)的球墨鑄鐵普通用稀土硅鐵鎂合金作為球化劑，所以也稱稀土鎂球墨鑄鐵14 磷在球墨鑄鐵中有嚴(yán)重的偏析傾向，易在晶界處形成磷共晶，嚴(yán)重降低球墨鑄鐵的韌性。磷還增大球墨鑄鐵的縮松傾向。15 適用于球墨鑄鐵生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)鐵液應(yīng)該是高溫，低硫、磷含量和低的雜質(zhì)含量（如氧及反球化元素含量等）。16 在球墨鑄鐵生產(chǎn)中，除會(huì)產(chǎn)生一般的鑄造缺陷外，還經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生一些特有的缺陷。主要有：縮孔及縮松

10、、夾渣、皮下氣孔、石墨漂浮及球化衰退等。17 根據(jù)鑄態(tài)組織中有無(wú)自由滲碳體，而可分別采取高溫石墨化退火和低溫石墨化退火的兩種方式。18 根據(jù)正火溫度的不同，可分為高溫完全奧氏體化正火以及部分奧氏體化正火。19 蠕蟲(chóng)狀石墨是介于片狀石墨及球狀石墨之間的中問(wèn)狀態(tài)類型石墨，它既有在共晶團(tuán)內(nèi)部石墨互相連續(xù)的片狀石墨的組織特征，又有石墨頭部較圓、其位向特點(diǎn)和球狀石墨相似的特征。20. 蠕墨鑄鐵的化學(xué)成分與球墨鑄鐵的成分要求基本相似，即高碳、低磷。低硫，一定的硅、錳含量21 鑄鐵中石墨的潤(rùn)滑能力，與金屬基體有關(guān)，與石墨的形狀、尺寸和分布有關(guān)，還與摩擦面承載大小有關(guān)。22 一種優(yōu)質(zhì)抗磨材料應(yīng)該在保證不破裂的

11、前提下盡量提高耐磨性，因此要求材料有強(qiáng)韌性好的基體和足夠數(shù)量的硬化相。23 材料在巨大的局部載荷作用下不損壞的關(guān)鍵是金屬基體，只有強(qiáng)韌性特別好的基體才能夠承受惡劣的工作條件，如馬氏體、奧氏體，貝氏體都屬于抗磨鑄鐵選擇的基體。要避免鐵索體、珠光體、石墨等顯微組織存在。其次，要有足夠數(shù)量的硬化相。24 鑄鋼材料的品種從普通碳鋼、低合金鋼至高合金鋼。25 碳鋼鑄件熱處理的目的是細(xì)化晶粒，消除魏氏體（或網(wǎng)狀組織）和消除鑄造應(yīng)力。熱處理方法有退火、正火或正火加回火。26 純鋁具有銀白色金屬光澤，密度小(2.72)，熔點(diǎn)低(660.4)，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能優(yōu)良。27 Al-Si系鑄造鋁合金，稱硅鋁明。其中ZL

12、102(ZAlSi12)是含12%Si的鋁硅二元合金，稱為簡(jiǎn)單硅鋁明加入其他合金元素的鋁硅鑄造合金稱復(fù)雜（或特殊）硅鋁明。28 時(shí)效處理又分為自然時(shí)效及人工時(shí)效兩大類。29金屬鎂的密度（約 1.7 g/cm3小于鋁，鎂合金也比鋁合金輕，密度約為鍋臺(tái)金的 2/3。鎂合金具有很高的比強(qiáng)度、比剮度和比彈性模量，且切削加工性能極好。30 影響沖天爐內(nèi)焦炭燃燒過(guò)程的因素，主要是送人爐內(nèi)空氣的數(shù)量和質(zhì)量用溫度、含氧量等人焦炭的質(zhì)量（灰分、塊度）等。31. 焦炭灰分含量不僅影響焦炭中固定碳含量及發(fā)熱值大小，而且影響焦炭的燃燒速度。32 一般隨焦炭塊度增大，氧化帶擴(kuò)大，燃燒溫度增高。33 空氣溫度對(duì)燃燒過(guò)程的

13、影響一方面是空氣帶人的物理熱，使反應(yīng)的熱量增大，從而提高燃燒溫度。34。 若風(fēng)量不變、層焦用量增加時(shí)（焦耗增大）原來(lái)熔化一批金屬爐料消耗的底焦少于補(bǔ)充的層焦，使底焦高度上升，但這樣并不會(huì)造成底焦高度無(wú)限升高，經(jīng)過(guò)35批料后，底焦高度會(huì)在一個(gè)新的高度上穩(wěn)定下來(lái)，原因是層焦增多會(huì)使還原帶增高，并使還原反應(yīng)更充分，造成C2。含量降低，CO含量升高，燃燒系數(shù)v下降。35 當(dāng)送風(fēng)量增加時(shí)，燃燒速度加快，熔化一批料所消耗的底焦量增多，若層焦量不變時(shí)，必然造成底焦高度逐漸下降36 當(dāng)送風(fēng)量減少時(shí)，由于消耗的底焦量少于層焦補(bǔ)充量，底焦高度就會(huì)逐漸升高37. 當(dāng)?shù)捉垢叨冗^(guò)低，使還原帶高度減少到零時(shí)，這種平衡過(guò)程

14、就無(wú)法再進(jìn)行，沖天爐的熔煉過(guò)程就無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行下去，生產(chǎn)中若出現(xiàn)這種情況時(shí)，必須立即打爐，否則會(huì)出現(xiàn)凍爐或結(jié)渣等嚴(yán)重事故。38 當(dāng)焦耗過(guò)高而風(fēng)量又不足時(shí)，可能出現(xiàn)底焦高度太高，使得還原帶上部的溫度低于還原反應(yīng)的溫度(1200)這時(shí)底焦頂面以上的金屬爐料無(wú)法熔化，沖天爐的熔煉過(guò)程便出現(xiàn)暫時(shí)中斷現(xiàn)象。39 預(yù)熱區(qū)是指從加料口到金屬爐料加熱到平均熔點(diǎn)（一般取1200）為止的區(qū)間。40 過(guò)熱區(qū)是沖天爐熱交換最薄弱的環(huán)節(jié)。沖天爐的總熱效率為35%左右，其中預(yù)熱帶熱效率為50%60%，熔化帶為50%左右，但過(guò)熱帶的熱效率僅為6%8%。41酸性沖天爐熔煉可能出現(xiàn)增硅現(xiàn)象，不可能出現(xiàn)增錳現(xiàn)象。42 碳作為鑄鐵的

15、重要元素，在沖大爐熔煉過(guò)程中，既被O2，CO2和FeO氧化損失，又因焦炭中的碳向鐵水溶解而增加。43 水冷沖大爐的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)是在沖天爐底焦區(qū)的鋼板爐殼加冷卻水套，形成水冷爐壁，其結(jié)構(gòu)有內(nèi)冷式和外冷式兩種44 常用的雙聯(lián)熔煉有沖天爐一電爐（包括電弧爐、有芯工頻妒、無(wú)芯工頻爐）熔煉。45 沖天爐的預(yù)熱及熔化的熱效率高（約60%）但過(guò)熱效率低（約7%）而電爐的過(guò)熱效率高(60%)故沖天爐一電爐雙聯(lián)熔煉可晟大限度地降低能耗和成本，并獲得高質(zhì)量的鐵水。46 常用的三相電弧爐結(jié)構(gòu)主要由爐體、爐蓋、裝料機(jī)構(gòu)、電極升降與夾持機(jī)構(gòu)、傾爐機(jī)構(gòu)、爐體開(kāi)出機(jī)構(gòu)、爐蓋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、電氣裝置和水冷裝置等部分構(gòu)成。五、問(wèn)答題1可

16、鍛鑄鐵生產(chǎn)分兩個(gè)步驟：第一步，先鑄造純白口鑄鐵，不允許有石墨出現(xiàn)，否則在隨后的退火中，碳在已有的石墨上沉淀，得不到團(tuán)絮狀石墨：第二步，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的石墨化退火處理。 將白口鑄鐵加熱到900960，長(zhǎng)時(shí)間保溫，使共晶滲碳體分解為團(tuán)絮狀石墨，完成第一階段的石墨化過(guò)程。隨后以較快的速度(100，h)冷卻通過(guò)共析轉(zhuǎn)變溫度區(qū)，得到珠光體基體的可鍛鑄鐵。 若第一階段石墨化保溫后慢冷，使奧氏體中的碳充分析出，完成第二階段石墨化，并在冷至720760后繼續(xù)保溫，使共析滲碳體充分分解，完成第三階段石墨化，在650700出爐冷卻至室溫，可以得到鐵素體基體的可鍛鑄鐵。 為了縮短時(shí)間，并細(xì)化組織，提高機(jī)械性能，可在鑄造

17、時(shí)采取孕育處理。孕育劑能強(qiáng)烈阻礙凝固時(shí)形成石墨和退火時(shí)促進(jìn)石墨化。采用0.00l%硼、0.006%鉍和0.008%鋁的孕育劑，可將退火時(shí)間由70多小時(shí)縮短至30小時(shí)。2石墨的結(jié)晶特點(diǎn)：在簡(jiǎn)單六方晶體中，碳原子是分層排列，同一層上的原子間距小(0.142nm)，結(jié)合力強(qiáng)層間原子間距大(0.340nm)，結(jié)合力弱。容易形成片狀石墨。3Fe -C合金結(jié)晶過(guò)程中為什么一般形戍Fe -Fe3C，而不是FeG？答：從熱力學(xué)上，G比Fe3C要穩(wěn)定：從動(dòng)力學(xué)上，滲碳體的成分與鐵液更接近，F(xiàn)e的排列與A也有相似之處。因而，A中析出滲碳體較易形核，而G的晶體結(jié)構(gòu)與A相差較大，不易從A中形核和長(zhǎng)大。鐵碳合金中，C以

18、何種形式存在取決于化學(xué)成分和冷卻速度。4影響鑄鐵石墨化程度的主要因索？答：(1)、化學(xué)成分1)碳和硅：碳是形成石墨的元素，也是促進(jìn)石墨化的元素。含碳愈高，析出的石墨愈多、石墨片愈粗大。 硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素，隨著含硅量的增加，石墨顯著增多。2)硫。硫是強(qiáng)烈阻礙石墨化元素。3)錳。錳是弱阻礙石墨化元素，具有穩(wěn)定珠光體，提高鑄鐵強(qiáng)度和硬度的作用。4)磷。磷對(duì)鑄鐵的石墨化影響不顯著。含磷過(guò)高將增加鑄鐵的冷脆性。（2)冷卻速度滲碳體的成分（碳含量）更接近于液態(tài)鑄鐵，與G相比，結(jié)構(gòu)亦更近于A，在快冷時(shí)易得到滲碳體：而G是一種更穩(wěn)定的相，在緩冷時(shí)易得到G。5 球墨鑄鐵的共晶結(jié)晶有以下特點(diǎn)？在片狀石墨共

19、晶團(tuán)的結(jié)晶過(guò)程中，雖然石墨也是先導(dǎo)相，但石墨和奧氏體基本上是同步長(zhǎng)大的，如圖1-15所示。而球狀石墨菇晶團(tuán)的結(jié)晶則先是石墨的形核和長(zhǎng)大，然后才是奧氏體殼的成核和長(zhǎng)大。因球墨鑄鐵需要不斷地補(bǔ)充新晶核，共晶結(jié)晶才能完成，新晶核的產(chǎn)生就需要繼續(xù)冷卻，需要不斷地增加過(guò)冷度，因此球墨鑄鐵的共晶結(jié)晶不但時(shí)間較長(zhǎng)，而且其終了溫度也比灰鑄鐵低得多。球墨鑄鐵的共晶團(tuán)晶粒比灰鑄鐵細(xì)得多，這也是球墨鑄鐵結(jié)晶的一個(gè)特點(diǎn)。6 蠕蟲(chóng)狀G的形成過(guò)程兩種方式：1)、先生成小球-畸變沿沒(méi)被A包圍的出口與鐵液接觸長(zhǎng)大而成2)、先生成小片一蠕化元素富集逐漸演變而成一般：濃度大時(shí)按前一種生長(zhǎng)（蠕化元素）濃度小時(shí)按后一種生長(zhǎng)7 消除爐

20、料遺傳性的措施有兩種：提高鐵液的過(guò)熱溫度：用兩種以上的原生鐵進(jìn)行配料，可減弱爐料的遺傳性。8 提高灰鑄鐵力學(xué)性能的途徑為了提高灰鑄鐵的性能，常采取下列各種措施：合理選定化學(xué)成分、孕育處理、微量或低合金化，根據(jù)要求，各種措施還可同時(shí)采用。(1)合理選定化學(xué)成分提高Si/C比。(05提高至0. 75)，組織中共析奧氏體量增加，有加固基體的作用：由于總碳量的降低，石墨量相應(yīng)減少，減少了石墨的縮減及切割作用：溶于鐵索體中的硅含量增高，強(qiáng)化了鐵索體提高了共析轉(zhuǎn)變溫度，珠光體稍有糨化，對(duì)強(qiáng)度性能不利由于硅的增高，使鐵液的白口傾向有所降低。(2)孕育處理孕育目的在于，促進(jìn)石墨化，降低白口傾向：降低斷面敏感性

21、：控制石墨形態(tài)，消除過(guò)冷石墨：適當(dāng)增高共晶團(tuán)數(shù)和促進(jìn)細(xì)片狀珠光體的形成，從而改善鑄鐵的強(qiáng)度性能及其他性能如：致密性、耐磨性及切削性能等，(3)低臺(tái)金化在常規(guī)化學(xué)成分的基礎(chǔ)上添加一種或幾種合金元素，使鑄鐵的顯微組織得到改善，力學(xué)性能及物理、化學(xué)性能得到提高9 常用灰鑄鐵的熱處理方法？由于一般熱處理改變不了石墨的片狀特征，因此灰鑄鐵的熱處理就用得不很多，最常用的有：低溫退火，消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理，亦稱熱時(shí)效：改善加工性能的降低硬度（去除鑄件內(nèi)殘留的少量自由碳化物）的熱處理，稱為高溫石墨化退火。10 球墨鑄鐵的組織？球墨鑄鐵顯微組織由金屬基體和分布其間的球狀石墨組成，石墨體積約占總體積10%。金屬基體

22、的形式有珠光體、珠光體加鐵素體、鐵索體三種，經(jīng)過(guò)合金化和熱處理，也可獲得貝氏體、馬氏體、屈氏體、索氏體或奧氏體一貝氏體的基體。11. 球墨鑄鐵的根本性特點(diǎn)？1)石墨形狀的改變（從片一球狀），使石墨對(duì) 基體的割裂作用減到最小，從而根本上改變了鑄鐵的性能水平：2)可以發(fā)揮基體的作用來(lái)達(dá)到性能要求：(1)通過(guò)熱處理調(diào)節(jié)：(2)鑄態(tài)下獲得。12 球墨鑄鐵的生產(chǎn)過(guò)程？球墨鑄鐵的生產(chǎn)過(guò)程包含以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：熔煉合格的鐵液，球化處理，孕育處理，爐前檢驗(yàn)，澆注鑄件，清理及熱處理，鑄件質(zhì)量檢驗(yàn)。在上述各個(gè)環(huán)節(jié)中，熔煉優(yōu)質(zhì)鐵液和進(jìn)行有效的球化一孕育處埋是生產(chǎn)的關(guān)鍵。13. 球墨鑄鐵中錳所起的作用與其在灰鑄鐵中所起的

23、作用有什么不同？在灰鑄鐵中，錳除了強(qiáng)化鐵索體和穩(wěn)定珠光體外，還能減小硫的危害作用，而在球墨鑄鐵中，由于球化元素具有根強(qiáng)的脫硫能力，因而錳已不再能起這種有益的作用。而由于錳有嚴(yán)重的正偏析傾向，往往有可能富集于共晶團(tuán)晶界處，嚴(yán)重時(shí)會(huì)促使形成晶間碳化物，因而顯著降低球墨鑄鐵的韌性。14 球墨鑄鐵中硫所起的作用？球墨鑄鐵中的硫與球化元素有很強(qiáng)的化合能力，生成硫化物或硫氧化物，不僅消耗球化劑，造成球化不穩(wěn)定，而且還使夾雜物數(shù)量增多，導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生缺陷，此外，還會(huì)使球化衰退速度加快，故在球化處理前應(yīng)對(duì)原鐵液的含硫量加以控制。15 目前工業(yè)生產(chǎn)中采用的球化劑具有以下的共同特點(diǎn)？與疏、氧有很大的親和力，生成穩(wěn)定

24、的反應(yīng)生成物，顯著減少溶于鐵液中的反球化元素含量：在鐵液中的溶解度很低：可能與碳有一定的親和力，但在石墨品格中有低的溶解度。16 目前常用的球化處理方法有哪幾種？目前常用的球化處理方法有以下幾種。1)沖入法。2）壓力加鎂法。31轉(zhuǎn)動(dòng)包法。4）型內(nèi)球化法。17 球墨鑄鐵孕育處理的目的？孕育處理是球墨鑄鐵生產(chǎn)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，至少有以下幾個(gè)目的。消除結(jié)晶過(guò)冷傾向。促進(jìn)石墨球化。減小晶間偏析。18 球墨鑄鐵的凝固特點(diǎn)？1)球墨鑄鐵有較寬的共晶凝固溫度范圍2)球墨鑄鐵的糊狀凝固特性3)球墨鑄鐵具有較大的共晶膨脹19 球化不良的形成原因及防止措施？1)原鐵液含硫高、嚴(yán)重氧化的爐料中含有過(guò)量反球化元素處理

25、后鐵液殘留鎂和稀土量過(guò)低。鐵液中溶解氧量偏高是球化不良的重要原因。2)選用低硫焦炭、低硫金屬爐料，必要時(shí)進(jìn)行脫硫處理，廢鋼除銹控制沖天爐鼓風(fēng)強(qiáng)度和料位檢驗(yàn)控制爐料及球化元素成分，必要時(shí)增加球化劑中稀土元素用量嚴(yán)格控制球化工藝，防止球化處理失敗。20 球化衰退的形成原因及防止措施？1)高硫、低溫、氧化嚴(yán)重的鐵液經(jīng)球化處理后形成的硫化物、氧化物夾渣未充分上浮，扒渣不充分，鐵液覆蓋不好，空氣中的氧通過(guò)渣層或直接進(jìn)人鐵液使有效的球化元素氧化并使活性氧增加是球化衰退的重要原因。渣中的硫也可重新進(jìn)人鐵液消耗其中的球化元素，鐵液在運(yùn)輸、攪拌、倒包過(guò)程中，鎂聚集上浮逸出被氧化，因此使有效殘留球化元素減少造成球

26、化衰退。此外孕育衰退也使石器球數(shù)減少而導(dǎo)致石墨形態(tài)惡化。造成球化不良的因素也加快球化衰退。2)應(yīng)盡量降低原鐵液含硫、含氧量，適當(dāng)控制溫度。可添加稀渣劑，使渣充分上浮并扒渣，扒凈渣后加草灰等覆蓋劑以盡可能隔離空氣。加包蓋或采用密封式澆注包、采用氮?dú)饣虻獨(dú)獗Ｗo(hù)可有效地防止球他衰退。應(yīng)加快澆注，盡量減少倒包、運(yùn)輸及停留時(shí)間。21 球墨鑄鐵縮松的形成過(guò)程？球墨鑄鐵共晶凝固時(shí)間比灰鑄鐵長(zhǎng)，呈粥狀凝固，凝固外殼較薄弱，二次膨脹時(shí)，在石墨化膨脹力作用下使外殼膨脹，松弛了內(nèi)部壓力。因此在第二次收縮過(guò)程中，最后凝固的熱節(jié)部位內(nèi)部壓力低于大氣壓，被樹(shù)枝晶分割的小熔池處成為真空區(qū)，完全凝固后成為孔壁粗糙、排滿樹(shù)枝晶

27、的疏松孔，即縮松缺陷。22 球墨鑄鐵石墨漂浮的形成原因及防止措施？1)形成原因。碳當(dāng)量過(guò)高，厚壁鑄件凝固緩慢為石墨上浮提供了時(shí)間條件，加劇了石墨漂浮，稀土使共晶點(diǎn)左移，當(dāng)稀土殘留量0.06%時(shí)，石墨漂浮顯著增加。鎂使共晶點(diǎn)右移，提高殘留鎂量，減輕石墨漂浮。高溫澆注延長(zhǎng)了鐵液在型內(nèi)保持液態(tài)的時(shí)間，增加石墨漂浮。爐料原始石墨尺寸大、數(shù)量多，未熔石墨微粒促進(jìn)液態(tài)下石墨形核析出和石墨漂浮：純凈爐料過(guò)冷度大，則不利于形核析出石墨，漂浮較少。2)防止措旌。將碳當(dāng)量控制在4.6%4.7%以下，厚壁鑄件由于凝固慢，易于發(fā)生石墨漂浮，故碳當(dāng)量應(yīng)該控制在更低的范圍內(nèi)。在碳當(dāng)量不變的條件下，適當(dāng)降低硅含量，有助于防

28、止發(fā)生石墨漂浮?？刂茪埩粝⊥亮坎豢蛇^(guò)高：控制澆注溫度適當(dāng)-大截面鑄件可適量添加m止石墨化元素，局部放置冷鐵也可防止該部位產(chǎn)生石墨漂浮。23 復(fù)合蠕化劑處理鐵液的優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)？1)復(fù)合蠕化劑處理鐵液的優(yōu)點(diǎn)是：這樣既利用球化元素使石墨球化的作用，又使鐵液中有足夠的反球化元素，使石墨不能變?yōu)榍驙?。允許有較寬的蠕化元素殘留量，便于生產(chǎn)控制：2)缺點(diǎn)是用此法生產(chǎn)的蠕墨鑄鐵中舍有鈦等反球化元素，這種鐵的回爐料不能作為生產(chǎn)其他種類鑄鐵（特別是球墨鑄鐵）使用，因而給爐料管理帶來(lái)了麻煩。24 石墨對(duì)鑄鐵減摩性的影響？1)石墨是六方晶格的片層狀晶體結(jié)構(gòu)，其基面上碳原子之間由共價(jià)鍵聯(lián)結(jié)，而基面之間由。極性鍵聯(lián)結(jié)。共價(jià)鍵

29、鍵能可達(dá)到極性鍵能的7倍左右，故在外力作用下，石墨很容易沿基面解理。當(dāng)相對(duì)滑動(dòng)的表面間存在石墨時(shí)，其低能解理面會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，使之基本平行于滑動(dòng)界面，使得石墨成為一種很好的固體潤(rùn)滑劑，降低滑動(dòng)界面的摩擦和磨損。2)在摩擦過(guò)程中，鑄鐵中的石墨除能當(dāng)作固體潤(rùn)滑劑外，在潤(rùn)滑條件下，還能吸附和保存潤(rùn)滑油，保持油膜的連續(xù)性。石墨脫落后在金屬基體中留下的空穴，又能儲(chǔ)存潤(rùn)滑劑，促進(jìn)潤(rùn)滑油膜的形成。這是石墨有利的一面。在摩擦磨損中，石墨還具有不利的一面，這就是削弱基體的一面。25 防止鑄鐵氧化的主要措施？加入合金元素鋁、硅、鉻等，以形成連續(xù)致密的能防止離子擴(kuò)散的層下氧化膜：采用孕育處理，使共晶團(tuán)及石墨細(xì)化，適當(dāng)降

30、低含碳量，以減少石墨數(shù)量：采用球墨鑄鐵等。26.如何獲得鑄鐵的耐蝕性能？鑄鐵組織中，石墨的電極電位高于滲碳體，而滲碳體又高于鐵素體。因此當(dāng)鑄鐵處于電解液中時(shí)，即會(huì)形成原電池而發(fā)生電化學(xué)腐蝕，使電位低的相受到腐蝕。當(dāng)往鑄鐵或鋼中加人適當(dāng)?shù)暮辖鹪?，如鉻、硅或鎳時(shí)，可同時(shí)提高其耐化學(xué)腐蝕和耐電化學(xué)腐蝕酌性能。這些合金元素能在鑄鐵的表面形成一層以Cr2O3或SiO2為主要成分的、或富鎳的鈍化膜，以保護(hù)工件，不使腐蝕性介質(zhì)侵人其內(nèi)部。這些合金元素又都是電極電位比鐵高的金屬，當(dāng)溶入鑄鐵中時(shí)，能夠提高鐵素體的電極電位，從而減輕相間的電化學(xué)腐蝕過(guò)程。但為于形成一定厚度（約l00nm以上）的鈍化膜，并能顯著提

31、高鐵索體的電極電位，合金元素需要達(dá)到一定的含量。27 鑄造碳鋼的結(jié)晶過(guò)程？碳鋼的結(jié)晶過(guò)程分為兩個(gè)階段：第一階段由鋼液開(kāi)始結(jié)晶至完全凝固形成奧氏體為止，即一次結(jié)晶過(guò)程；第二階段由奧氏體開(kāi)始再結(jié)晶，析出先共析鐵素體至共析轉(zhuǎn)變終了為止，即二次結(jié)晶過(guò)程。實(shí)際上，在兩次結(jié)晶過(guò)程之問(wèn)，還發(fā)生奧氏體的?；^(guò)程。29 鑄鋼中的非金屬夾雜物對(duì)性能的影響？非金屬夾雜物割裂金屬的基體，降低力學(xué)性能，特別是降低韌性，其作用大小取決于以下兩方面的因素：一是夾雜物數(shù)量，夾雜物數(shù)量愈多，削弱力學(xué)性能的作用愈大：二是夾雜物形態(tài)，如長(zhǎng)條形和尖角形的夾雜物在鋼中，將造成缺口及應(yīng)力集中，大幅度降低鋼的力學(xué)性能，尤其是斷裂韌性：而球

32、形或圓鈍形夾雜物的削弱作用則小得多。30 鑄鋼熱處理目的？1)細(xì)化晶粒、提高性能。2）消除網(wǎng)狀及魏氏組織。3）消除鑄造內(nèi)應(yīng)力31 高錳鋼的熱處理方法？高錳鋼的基本熱處理是固溶化處理，又稱為水韌處理。因?yàn)楦咤i鋼的鑄態(tài)組級(jí)中有大量沿奧氏體晶界析出的網(wǎng)狀碳化物，它大大降低鋼的韌性。為了消除這些鑄態(tài)碳化物，將鋼加熱至奧氏體相區(qū)溫度(105l100，視鋼中碳化物尺寸而定）并保溫一段時(shí)間討當(dāng)于每25mm壁厚保溫1h人使鑄態(tài)組織中的碳化物都溶解到奧氏體中。由于高錳鋼合碳量高，為保證碳化物徹底溶解，選擇10501100固溶，然后在水中進(jìn)行淬火，由于快冷而使碳化物來(lái)不及析出，從而得到單一的奧氏體組織。這種用于高

33、錳鋼的通過(guò)固溶、水淬而獲得高韌性的熱處理方法即所謂的水韌處理32 高錳鋼的加工硬化機(jī)理？1)位錯(cuò)堆積論這種理論認(rèn)為，高錳鋼在經(jīng)受強(qiáng)力擠壓或沖擊作用下，晶粒內(nèi)部產(chǎn)生最大切應(yīng)力的許多互相平行的平面之間產(chǎn)生相對(duì)滑移，結(jié)果在滑移界面的兩方造成高密度的位錯(cuò)，而位錯(cuò)阻礙滑移的進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)，即起到位錯(cuò)強(qiáng)化的作用。其結(jié)果是增強(qiáng)了鋼抵抗變形的能力和提高了鋼的硬度。2)形變誘導(dǎo)相變論認(rèn)為高錳鋼中奧氏體處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，在受力而發(fā)生變形時(shí)，由于應(yīng)變誘導(dǎo)的作用，發(fā)生奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變，在鋼的表面層中產(chǎn)生馬氏體，因而具有高硬度。34不銹鋼的化學(xué)成分碳的作用？碳是對(duì)不銹鋼的組織和性能影響最大的元素之一，它的作用主要表現(xiàn)

34、在以下兩個(gè)方面。一方面，碳穩(wěn)定奧氏體，其作用約為鎳的30倍。另一方面，由于碳鉻親和力很大，碳可與鉻形成一系列復(fù)雜的碳化物35 不銹鋼的化學(xué)成分鎳的作用？鎳是不銹鋼的重要合金元素，它的作用是：化學(xué)性質(zhì)不活潑，不易氧化，與硫、氯離子不易結(jié)合，具有高的化學(xué)穩(wěn)定性提高固溶體的電極電位，從而減輕電化學(xué)腐蝕：擴(kuò)大Fe-C相圖的奧氏體相區(qū)36 影響不銹鋼組織的合金元素？影響不銹鋼組織的合金元素可歸納為兩類：如鉻、鉬、鈦、鈮。硅等元素都具有體心立方晶格，它們都縮小奧氏體相區(qū)，擴(kuò)大鐵素體相區(qū)，為鐵素體形成元素如鎳、錳、銅、碳、氮等元素都具有面心立方晶格，它們都擴(kuò)大奧氏體相區(qū)，縮小鐵素體相區(qū)，為奧氏體形成元素。鐵

35、素體形成元素和奧氏體形成元素的相對(duì)量決定了不銹鋼的組織。37 提高鑄造AlSi合金性能的途徑？這些措施主要有：變質(zhì)處理，合金化，熱處理，精煉以及采用特種鑄造方法。38為什么在各種鑄造鋁合金中，以Al-Mg合金的固溶強(qiáng)化效果最好？在各種鑄造鋁臺(tái)金中，以Al-Mg合金的固溶強(qiáng)化效果最好這是因?yàn)镸g原子與周原子半徑相差較大(約13%)而且Mg在Al中有較大的固溶度（最大固溶度為 14. 9%）因此，當(dāng)大量的Mg溶人AI時(shí)，固溶體的晶格就產(chǎn)生畸變，使其變形抗力增加。39人工時(shí)效又分為不完全人工時(shí)效、完全人工時(shí)效和過(guò)時(shí)效3種1)不完全人工時(shí)效把鋁合金鑄件加熱到較低溫度下(150170）保溫35h，以獲得

36、較好的抗拉強(qiáng)度、良好的塑性和韌性，但抗蝕性較低的熱處理工藝。2)完全人工時(shí)效把鑄件加熱到較高溫度一下（175185）保溫524h，以獲得足夠的抗拉強(qiáng)度間最高的硬度八但伸長(zhǎng)率較低的熱處理工藝。3)過(guò)時(shí)效把鑄件加熱到190230，保溫49h，使強(qiáng)度有所下降，硬度有所提高，以獲得較好的抗應(yīng)力、抗腐蝕能力的工藝，也稱穩(wěn)定化回火。40過(guò)剩相強(qiáng)化的效果與哪些因素有關(guān)？采用過(guò)剩相強(qiáng)化的效果與過(guò)剩相本身的特性，以及形態(tài)、數(shù)量、大小及分布有關(guān)。過(guò)剩相的強(qiáng)度、硬度愈高，強(qiáng)化效果愈大。過(guò)剩相增多，合金的強(qiáng)度、硬度上升，塑性下降，當(dāng)過(guò)剩相增加較多或形成網(wǎng)狀時(shí)，由于基體被分割包圍，無(wú)從發(fā)揮其變形能力，晶界區(qū)的應(yīng)力集中也

37、難于松弛，使合金的塑性大大降低，強(qiáng)度也隨之下降。粗大針狀的過(guò)剩相怕鋁硅臺(tái)金中的未變質(zhì)共晶硅）容易引起變形裂紋，也易于使合金的塑性和強(qiáng)度降低。41細(xì)化鑄造鋁合金的組織的方法？1)基體的細(xì)化鋁合金的基體圭要是Al相，因此基體的細(xì)化主要是指鑄造鋁合金中初生Al相的細(xì)化。生產(chǎn)中，常加人微量Ti、Zr、B等元素對(duì)鑄造鋁合金的基體進(jìn)行細(xì)化。2)過(guò)剩相的細(xì)化對(duì)于過(guò)剩相的細(xì)化，亦稱為變質(zhì)處理，例如，Al-Si臺(tái)金加鈉處理使共晶Si細(xì)化，由未變質(zhì)時(shí)的粗大針狀或片狀變?yōu)楹Ｔ鍫罨蚯蛄?，提高了合金的力學(xué)性能，尤其是塑性。3)有害相的細(xì)化在鑄造鋁合金的熔鑄過(guò)程中，由于原材料或操作工藝等原因的影響，常帶人許多有害雜質(zhì)。

38、例如，鋁硅合金中鐵雜質(zhì)形成的粗大針狀B相( Al5FeSi)削弱合金力學(xué)性能?？稍阡X硅合金中加人Mn使時(shí)變成為團(tuán)塊狀的AlSiMnFe相，從而改善了合金性能。42AI-Cu合金時(shí)效強(qiáng)化機(jī)理？時(shí)效強(qiáng)化的合金強(qiáng)度取決于時(shí)效過(guò)程中形成的各種脫溶相及其應(yīng)變區(qū)對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻礙的狀況。1)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受應(yīng)變區(qū)所阻礙。2)位錯(cuò)相受脫溶相阻礙可分為兩種情況：a脫溶相不硬，不和基體一起變形時(shí)，位錯(cuò)可能切過(guò)脫溶相，由于使脫溶相粒子產(chǎn)生滑移，增加了相界面，提高了能量，故脫溶相對(duì)位錯(cuò)的通過(guò)也表現(xiàn)相當(dāng)大的阻力b脫溶相很硬，且尺寸、間距均較大時(shí)，運(yùn)動(dòng)的位錯(cuò)線就可能以繞過(guò)脫溶相的形式通過(guò)它們，并在這些脫溶相周圍留下一位錯(cuò)環(huán)。3)

39、位錯(cuò)繞過(guò)脫溶相所受的阻力和脫溶相間距的大小有關(guān)，脫溶相分布越彌散，間距越小，位錯(cuò)繞脫溶相所需的力就愈大。即位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)所受阻力也越大，反之阻力越小。在鋁銅臺(tái)金時(shí)效后期，析出穩(wěn)定的脫溶相 (CuAI2)，共格聯(lián)系已被破壞、應(yīng)變區(qū)消失，故這時(shí)主要靠脫溶相本身對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙來(lái)達(dá)到強(qiáng)化。43鑄造鋁合金的熱處理工藝？最常用的鑄造鋁合金的熱處理工藝有淬火( T4)淬火加不完全時(shí)效(T5)和淬火加完全時(shí)效(T6)另外還有人工時(shí)效( TI)退火(T2)淬火穩(wěn)定化回火(T7)和淬火軟化團(tuán)火(T8)44鑄造鑊合金分類？主要有三類：一類是以Mg-Al臺(tái)金為基礎(chǔ)，如鎂鋁鋅合金和鎂鋁鋁合金：另一類是以Mg-Zn合金為基礎(chǔ)

40、，如鎂鋅鋁合金等，這兩類合金有較高的常溫強(qiáng)度和良好的鑄造性能，但耐熱性較差，長(zhǎng)期工作溫度不能超過(guò)1500C:第三類是以Mg- RE為基礎(chǔ)，如鎂稀土鋁合金等，這類合金為耐熱鎂合金，可在250300下長(zhǎng)期工作。45 沖天爐熔煉過(guò)程有哪些？主要包括燃燒過(guò)程、熱交換過(guò)程和冶金反應(yīng)過(guò)程三個(gè)部分，此外還有氣體運(yùn)動(dòng)、爐渣形成及爐襯浸蝕等過(guò)程。46鑄鐵熔煉的基本要求？要求：優(yōu)質(zhì) 高產(chǎn) 低耗 長(zhǎng)壽 簡(jiǎn)便l、鐵液質(zhì)量高：鐵液溫度要高： 1400-1500化學(xué)成分：波動(dòng)范圍小，C、S(50%) 增加Si(10%-20%)、Mn(15%-25%)燒損2、高產(chǎn)：熔化率大(Q)每小時(shí)熔化爐料的重量 反應(yīng)沖天爐的熔化能力與鑄造能力相適用公稱值：1.2.3.5.8.103、低耗：燃料的消耗少 鐵焦比： =m鐵/m焦 一般：8-10越高越好4、長(zhǎng)壽：爐襯壽命要求5、操作簡(jiǎn)便自動(dòng)化、機(jī)械化47焦炭的燃燒反應(yīng)過(guò)程？在沖天爐內(nèi)，焦炭由兩大部分組成：一部分是底焦，即爐底以上12m厚的焦炭層：另一部分為層焦，它與金屬爐料及熔劑分批分層加人爐內(nèi)。開(kāi)始送風(fēng)后，空氣經(jīng)風(fēng)口進(jìn)人爐內(nèi)只與底焦層中的焦炭發(fā)生燃燒反應(yīng)，而層焦只處于預(yù)熱、干燥及