有色金屬熔煉與鑄造

1、1.鑄錠正常晶粒組織可分為表面細(xì)等軸區(qū)、柱狀晶區(qū)和中心等軸晶區(qū)。2.液體金屬的對流可分為動量對流、自然對流和強制對流。3.氣孔形成方式可分為析出型氣孔和反應(yīng)型氣孔。4.連鑄主要可分為立式、臥式、立彎、弧型。二、簡答題1.敘述偏析的種類。答:顯微偏析:枝晶偏析、胞狀偏析、晶界偏析。宏觀偏析:正偏析、反偏析、帶狀偏析、重力偏析、V形偏析。2.簡述鋁合金晶粒細(xì)化技術(shù)。答:增大冷卻強度:采用水冷模和降低澆溫。加強金屬流動:改變澆注方式、使錠模周期性振動、攪拌。變質(zhì)處理:向金屬液內(nèi)添加少量物質(zhì),促進(jìn)金屬液生核或改變晶體生長過程的一種方法。3.成分過冷及其導(dǎo)致的凝固組織特點答:在固溶體合金凝固時,在正的溫

2、度梯度下,由于固液界面前沿液相中的成分有所差別,導(dǎo)致固液界面前沿的熔體的溫度低于實際液相線溫度,從而產(chǎn)生的過冷稱為成分過冷。隨著成分過冷由弱到強,單相合金的固/液界面生長方式依次成為平面狀、胞狀、胞狀-樹枝狀和樹枝狀四種形式,得到的晶體相應(yīng)為平面柱狀晶、胞狀晶、胞狀枝晶以及柱狀枝晶和自由枝晶。4.鋁合金變質(zhì)處理的目的及其機理答:目的是為了獲得細(xì)小的晶粒尺寸,改善合金的鑄造性能和加工性能,提高合金的強度和塑性。機理:一是以不溶性質(zhì)點存在于金屬液中的非均質(zhì)晶核作用;二是以溶質(zhì)的偏析及吸附作用。5.枝晶偏析和晶界偏析及其成因。防止偏析的主要途徑。比較連鑄、鐵模鑄錠和砂模鑄錠這三種工藝的組織偏析狀況。

3、答:在生產(chǎn)條件下,由于鑄錠冷凝較快,固液兩相中溶質(zhì)來不及擴(kuò)散均勻,枝晶內(nèi)部先后結(jié)晶部分的成分不同,這就是枝晶偏析。K<1的合金凝固時,溶質(zhì)會不斷自固相向液相排出,導(dǎo)致最后凝固的晶界含有較多的溶質(zhì)和雜質(zhì),即形成晶界偏析。防止偏析的主要途徑:增大冷卻強度,攪拌,變質(zhì)處理,采用短結(jié)晶器,降低澆溫,加強二次水冷,使液穴淺平等。連鑄的偏析很低,鐵模鑄錠的偏析也較低,而砂模鑄錠的偏析較高。6.為什么黃銅的夾雜含量要好于紫銅。答:黃銅含大量易揮發(fā)和氧化的鋅,在熔煉溫度下的蒸氣壓相當(dāng)高。含鋅量越高,越易氧化和揮發(fā)熔損。在960時,鋅蒸氣會把黃銅內(nèi)的氫、水、氣體以及雜質(zhì)帶出。因此黃銅的夾雜含量很低。紫銅中

4、銅的純度達(dá)到99.95%,雜質(zhì)只能通過靜置法和擴(kuò)散除去,夾雜量比較高。因此黃銅的夾雜含量要好于紫銅。7.鋁合金返回料通常只能降級使用,講講其中的原因。答:鋁合金返回料由于在熔煉過程中對爐襯的沖刷作用,會帶入新的雜質(zhì)元素,以及隨著熔煉次數(shù)的增加,雜質(zhì)含量會逐步地累積,使原本的雜質(zhì)含量超標(biāo),因此鋁合金返回料通常只三.問答題1.金屬在熔煉過程中會發(fā)生高溫氧化熔損,敘述影響金屬氧化的因素及降低氧化的方法。答:影響金屬氧化燒損的因素:金屬及氧化物的性質(zhì)純金屬氧化燒損的大小主要取決于金屬的親和力和表面氧化膜的性質(zhì)。熔煉溫度熔煉溫度越高,氧化燒損就越大。爐氣性質(zhì)爐氣的氧化性強,一般氧化燒損程度也大。其他因素

5、使用不同的爐型,其熔池形狀、面積和加熱方式不同,氧化燒損程度也不同;在其他條件一定時,熔煉時間越長,氧化燒損也越大。降低氧化燒損的方法:選擇合理爐型采用合理的加料順序和爐料處理工藝采用覆蓋劑正確控制爐溫正確控制爐氣性質(zhì)合理的操作方法加入少量>1的表面活性元素。2. 熔劑在熔煉中的作用,鋁合金常用熔劑配方及銅合金常用熔劑配方。答:熔劑與金屬熔體直接接觸,參與其間的物理化學(xué)反應(yīng)和傳熱過程。通過對所使用的熔劑成分、性能和加入量的調(diào)整,可以提高除渣脫氣精煉效果,減少金屬氧化、吸氣、揮發(fā)和與爐襯的相互作用,提高金屬質(zhì)量和收得率以及延長爐襯壽命。同時還可借熔劑來加入合金微量元素和作變質(zhì)劑,以抑制一些

6、微量雜質(zhì)的有害作用,改善合金的工藝性能。此外,電渣爐中的熔劑作為電阻發(fā)熱體,起著重要的精煉意義。鋁合金覆蓋劑50%NaCl+50%KCl 精煉劑細(xì)化劑45%NaCl+40%NaF+15%Na3AlF6銅合金常用木炭和米糠作覆蓋劑。3.金屬在熔煉過程常產(chǎn)生夾渣,請敘述夾渣種類和來源和除渣精煉原理及這些原理應(yīng)用在何種合金冶煉中。答:種類:按夾渣的化學(xué)成分不同可分為氧化物、復(fù)雜氧化物、氮化物、硫化物、氯化物、氟化物、硅酸鹽、碳化物、氫化物及磷化物等。按夾渣的形狀可分為薄膜狀和不同大小的團(tuán)塊狀或粒狀夾渣。來源:外來夾渣,由原材料帶入的或在熔煉過程中進(jìn)入熔體的耐火材料、溶劑、銹蝕產(chǎn)物、爐氣中的灰塵以及工

7、具上的污物等。內(nèi)生夾渣,在金屬加熱及熔煉過程中,金屬與爐氣和其他物質(zhì)相互作用生成的化合物。原理:A比重差作用,當(dāng)金屬熔體在高溫靜置時,非金屬夾雜物與金屬熔體比重不同,因而產(chǎn)生上浮或下沉。比重差作用原理主要適用于Cu及Cu合金中。B吸附作用,向金屬熔體中導(dǎo)入惰性氣體或加入溶劑產(chǎn)生的中性氣體,在氣泡上浮過程中,與懸浮狀態(tài)的夾渣相遇時,夾渣便可能被吸附在氣泡表面而被帶出熔體。通常適用于Al及Al合金中。C溶解作用,非金屬夾雜物溶解于液態(tài)溶劑中后,可隨溶劑的浮沉而脫離金屬熔體。適用于Al及Al合金中。D化合作用,化合作用是以夾渣和溶劑之間有一定親和力并能形成化合物或絡(luò)合物為基礎(chǔ)的。適用于熔煉溫度較高的

8、銅、鎳等合金。E機械過濾作用,當(dāng)金屬熔體通過過濾介質(zhì)時,對非金屬夾雜物的機械阻擋作用。過濾介質(zhì)間的空隙越小,厚度越大,金屬熔體流速越低,機械過濾效果越好。適用于含有與熔體密度相差不大、粒度甚小而分散度極高的非金屬夾雜物的金屬。4.對流對金屬凝固組織的影響。答:金屬的對流能引起金屬液沖刷模壁和固液界面,造成溫度起伏,導(dǎo)致枝晶脫落和游離,促進(jìn)成分均勻化和傳熱。對流造成的溫度起伏,可以促使枝晶熔斷。在對流的作用下.熔斷的枝晶將脫離模壁或凝殼,并被卷進(jìn)鑄錠中部的液體內(nèi),如它們來不及完全重熔,則殘留部分可作為晶核長大成等軸晶。對流的沖刷作用也可促使枝晶脫落。因為鑄錠在凝固過程中,由于溶質(zhì)的偏析,枝晶根部產(chǎn)