1、合金熔炼知识点总结1.铸造性能：流动性，充型能力 ，收缩性，偏析。气体及夹杂物等2.合金的流动性与充型能力的区别1）充型能力是液态金属充满型腔获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力流动性是指液态铸造合金本身的流动能力。2）流动性好的合金，其充型能力强3）流动性影响因素：合金的种类，化学成分及结晶特点3.收缩性：铸造合金从液态冷却到室温的过程中，其体积和尺寸缩减的现象称为收缩性。1）收缩的三个阶段;液态收缩阶段，凝固收缩阶段，固态收缩阶段。2）收缩方法：体收缩 ，线收缩3）影响收缩的因素：化学成分，浇注温度，铸件结构与铸型条件4）收缩对铸件质量的影响：产生缩松和缩孔主要原因是液态收缩和凝固收缩防治措施
2、：调整化学成分，降低浇注温度和减少浇注速度，增加补缩能力，增加铸型激冷能力。6.铸造应力：铸件在凝固冷却的过程中因温度的下降而产生收缩使铸件和长度发生变化，若这些变化受到阻碍便会在铸件中产生应力称为铸造应力。1）铸造应力按其产生的原因可分为三种：热应力，固态相变应力，收缩应力2） ）铸造应力的防止和消除措施：采用同时凝固的原则 提高铸型温度 改善铸型和型芯的退让性 进行去应力退火 7.铸铁：铸铁是一系列主要由铁、碳和硅组成的合金的总称 铁，碳，硅，锰，磷，硫及其其他合金元素 1）铸铁中的碳以化合态渗碳体和游离态石墨形式存在2）.影响铸铁组织和性能的因素：a.碳和硅 铸铁中碳、硅含量均高时，析出
3、的石墨就愈多、愈粗大b.硫 强烈阻碍石墨化,增加热脆性，恶化铸铁铸造性能 硫含量限制在 0.1-0.15%以下c.锰 弱阻碍石墨化，具有提高铸铁强度和硬度的作用 锰含量控制在 0.61.2%之间d.磷对铸铁的石墨化影响不显著。含磷过高将增加铸铁的冷脆性 磷含量限制在 0.5%以下8.铸铁分类：1）按碳存在形式分：白口铸铁，灰口铸铁，麻口铸铁2）按石墨存在形式分：灰铸铁，可锻铸铁，球墨铸铁，蠕墨铸铁3）按化学成分分：普通铸铁，合金铸铁4）按性能分：耐热铸铁，耐磨铸铁，耐腐蚀铸铁9.灰铸铁（HT) ：指碳主要以片状石墨形式出现的铸铁，断口呈灰色。它是工业中应用最广的铸铁。 1）灰口铸铁的组织：铁素
4、体+ 片状石墨 铁素体珠光体+片状石墨 珠光体+片状石墨2)灰铸铁的性能特点：抗拉强度，塑性韧性均不如钢属于脆性材料; 铸造性能较好; 具有良好的减振性; 耐磨性好 缺口敏感性低.3）灰铸铁的孕育处理目的：消除白口、细化组织，改善石墨形态，提高组织均匀性4）灰铸铁孕育处理工艺过程：在浇注前往铁水中加入硅铁（FeSi75）和硅钙合金。等孕育剂，使铁水产生大量均匀分布晶核，使石墨片及基体组织得到细化5）灰铸铁孕育剂：硅铁（FeSi75）和硅钙合金。6）孕育铸铁特点： 强度和韧性优于普通灰铸铁 组织较均匀，性能基本一致9）灰铸铁炉前检验方法：试样冷却至暗红色（600-700 度）淬水打断测量试样白口
5、宽度，观察截面组织。白口宽度大，碳当量低，断口发暗，硅量低，发亮则硅量合适，发黑，则碳高，色淡中心细粒则碳低7）灰铸铁牌号：HT”+ 数字 数字表示其最低抗拉强度 b （MPa）8）提高灰铸铁性能的途径： 合理选择化学成分(提高 Si/C)；孕育处理(孕育铸铁；低合金化(Ni, Cu, Mn, Cr, Mo, V)； 合成铸铁，改进炉料质量；对铸件进行热处理9.灰铸铁热处理特点：去应力处理，石墨化退火10.碳当量：是表示铸铁中贵和磷对铁碳共晶综合影响指标11.共晶度：普通灰铸铁中含碳量与共晶点含碳量的比值12.铸件的冷却速度大小与那些有关：a.铸件壁厚(铸件壁愈厚，冷却速度愈慢，则石墨化倾向愈
6、大，愈易得到粗大的石墨片和铁素体基体） ，b.浇注温度(浇注温度高，冷却速度慢，石墨化倾向愈大）C.铸型散热条件13.球墨铸铁：球墨铸铁是铁液经过球化处理后使石墨大部分或全部呈球状，有时少量为团絮状的铸铁。 1）. 球墨铸铁化学成分： 一般碳当量质量分数选在共晶点附近（4.64.7%） ，碳的质量分数一般为 3.53.9%；硅：珠光体球铁 1.72.6%Si，铁素体球铁 2.5 3.2%Si；锰、硫、磷：适当控制；镁和稀土：适当控制.2）球墨铸铁组织：铁素体(F)+球状石墨(G) ，铁索体(F)- 珠光体(P)+ 球状石墨(G)，珠光体(P)+ 球状石墨(G)，下贝氏体(B 下)+球状石墨(G
7、) 。3）球墨铸铁的性能：a.有高的强度和良好的塑性与韧性;b.良好的铸造性能、减摩性、切削加工性及低的缺口敏感性 4)球墨铸铁的牌号：QT500-07抗拉强度最低值为 500MPa，伸长率最低值为 7%5)球墨铸铁的生产工艺过程：控制原铁水化学成分 S 和 P。Mn 含量要低 C 含量要高（ 3.64.0%C）b.较高的铁水温度 出炉温度应高于 1400注【铁水孕育处理球化处理】6).球墨铸铁球化处理a).球化剂的作用是使石墨呈球状析出。b).球化剂：稀土镁合金。8).镁球化剂在铁水中的作用：化学性质活泼，脱硫，去氧能力强。镁对石墨起球化作用，能够促进石墨呈球状。9).球化处理工艺有：冲入法
8、和型内球化法。冲入法：a).HD1.5 常用堤坝式包底b)先将处理包预热600800 度（暗红色）c).再将碎成一定粒度的球化剂（15-30mm)装入堤坝内紧实，上面覆盖硅铁粒（粒度或等于球化剂，然后再覆盖草木灰，珍珠岩等集渣剂。d)出铁液时不能正对球化剂，冲入 2312 包铁液是停止出铁让铁液沸腾 1-3mim 后扒渣，再补入其他的 13 12 铁液同时在铁曹内进行孕育，再补加铁液时若液面逸出镁光及白黄火焰表示球化正常10)球墨铸铁孕育处理：a)孕育剂的主要作用是促进石墨化，防止球化元素所造成的白口倾向, 细化共晶团， ，提高力学性能b).孕育剂： FeSi750 合金C)孕育处理方法：炉前
9、一次孕育法，倒包孕育法，瞬时孕育法11）球墨铸铁的炉前检测A).炉前三角试片检验法:a).先取样，将铁液浇入炉前三角试片砂型中，待试样冷至暗红色时，淬入水中冷却，b).打断试样，观察断口来判断球化是否良好c).判断标准：断口呈银白色光泽，尖角白口清晰，侧面有明显的缩陷，组织较细，遇水有电石臭味。12） 球墨铸铁常见铸造缺陷：球化不良，球化衰退，石墨漂浮，缩孔缩松，皮下气孔，夹渣。13）球墨铸铁的热处理工艺：a）.石墨退火目的：得到塑性韧性高的铁素体，球墨铸铁。b).正火与回火，使晶粒细化，组织均匀，强度和硬度提高。目的：获得以珠光体为主的基体组织c).淬火与回火淬火目的：将组织转变为含碳低的细
10、小马氏体回火目的:降低铸件中残余应力和脆性，保持铸件的高硬度和耐磨性。问答题1、在球墨铸铁生产中对原铁液有什么要求？铁液化学成分确定依据什么原则？要求：铁水温度要高，1450 度，对原材料要求高，原则：高碳，低硅，锰，硫，磷，强化孕育。2、球化处理后为什么还必须进行孕育处理？目的;促进石墨化，防止球化元素所造成的白口倾向,细化共晶团， ，提高力学性能14) 铸钢种类按化学成分分a)碳素钢1）低碳钢 C0.25% 铸造性能差、应用较少2）中碳钢 C=0.250.45% 铸造性能较好、应用广泛3）高碳钢 C=0.500.60 铸造性能差、应用较少。b).合金钢 【耐蚀 .耐磨.耐热等特殊性能 】1
11、) 低合金钢 2) 高合金钢按钢的用途分：碳素结构钢，碳素工具钢，合金结构钢，合金工具钢，不锈钢，耐热钢，15）碳钢a)碳钢的主要元素是铁和碳b)铸造钢分为：亚共析钢，(wc0.77共析钢(wc 0.77过共析钢(wc 0.77铸造低碳钢(wc0.25中碳钢(wc0.250.5 高碳钢(wc 0.5 16）牌号表示方法 : (1) 强度法 ZG( 后面加两组数字，第一组表示屈服强度，第二组表示抗拉强度。之间用“”隔开，例如：2）以化学成分表示的铸钢牌号18)铸态组织其特征a）晶粒粗大，有些情况还存在魏氏（或网状）组织（先共析铁素体形态） 。b)具有粒状铁素体和珠光体相互交错分布的组织c)使钢具
12、有良好的强度和韧性。通过适当的热处理（退火或正火） ，魏氏体或网状组织即令转变为粒状组织。注：细化晶粒方法:增大冷却速度，降低浇注温度，加强钢液在凝固期间运动，变质处理，表面层晶粒细化魏氏组织：是先共析的铁素体或渗碳体结晶时沿着奥氏体晶面呈针片状析出，并由晶界插入晶粒内部，冷却后在亚共析钢中。魏氏组织危害：是碳钢铸件常见缺陷，能够使铸件的力学性能降低，脆性增加，冲击韧度急剧下降，消除魏氏组织的方法：进行退火或正火处理，使钢的晶粒细化19）铸造碳钢的化学成分a)主要是：碳，硅，锰，磷，硫五大元素，碳是主要元素，硫磷是杂质元素。b)碳，碳量增加，强度增加，塑性韧性降低，c)硅，具有脱氧作用，是有益
13、元素d)硫，有害元素，能够降低钢的力学性能，产生热脆现象e)锰的作用：具有固溶强化作用，脱氧作用，减少硫的危害作用f)磷，有害元素，降低钢的塑性韧性，引起冷脆现象20)碳钢的热处理a)处理的目的 是细化晶粒，消除魏氏体（或网状组织）和消除铸造应力。b)处理方法：退火、正火或正火加回火。由于碳钢的淬造性较差，不采用淬火处理。注：, 正火的力学性能比退火高，且生产率高、成本低、应尽量采用正火代替退火, 正火比退火的内应力大，易产生裂纹、硬化的铸钢件，则需退火。, 对于小型中碳钢铸件，则常用调质处理，以提高其综合力学性能。21)碳钢的铸造性能a)流动性差，缩孔倾向较大，b)易形成热裂和冷裂等缺陷。2
14、2）铸造工艺特点a)钢水的浇注温度高b)，收缩大，流动性差，易氧化、吸气，因此铸造困难，c)易产生浇不到、气孔、缩孔、缩松、热裂、粘砂等缺陷。23)获得健全铸钢件应采用的工艺措施：a)铸钢用砂具有高耐火性，良好的透气性和退让性，低的发气性等。b)铸钢件要安置冒口和冷铁，以实现定向凝固。防止铸件产生缩孔和缩松。c)铸钢件的热处理：是生产铸钢件的必要工序d)铸件的壁不能太薄；24）铸造合金钢注：低合金钢的主要作用是提高力学性能，高合金钢的主要作用是改善物理化学性能25） 铸造高锰钢a)性能特点加工硬化，高韧性b)化学成分对高锰钢的影响：碳，锰【碳高，硬度高，韧性差。锰小，不能形成单一奥氏体，过大不
15、易加工硬化】磷，降低钢的韧性，硫，作用小c)组织：奥氏体碳化物磷少量d)水韧处理：将铸件重新加热到奥氏体区保温，使碳化物全部溶于奥氏体中，然后迅速淬入水中得到单一的奥氏体组织，这种热处理叫水韧处理f高锰钢进行水韧处理目的：为了消除碳化物，获得单一奥氏体组织e)工艺性能：流动性好，收缩性大，内应力大，加工性能差，易产生裂纹，易粘砂26铬元素性能作用：a提高淬透性，b缩小奥氏体区 c形成致密氧化膜26） 铬不锈钢耐蚀原理a)铬不锈钢 具有耐腐蚀性的合金元素。b)Cr 达到 13%时在钢的晶粒表面会形成一层致密的含氧化铬 Cr2O3 钝化保护膜。 c)能提高它的电极电位27)铬不锈钢组织a)平衡状态
16、：铁素体碳化物b)铸造态：铁素体马氏体碳化物28热处理工艺a退火目的：消除应力，b淬火目的：固溶处理c回火目的：消除钻火应力。提高冲击能力29铬镍不锈钢组织a平衡态：AF 碳化物b铸造态：A碳化物30） 铬镍不锈钢工艺：通过固溶处理得到单一的奥氏体组织31）铬镍不锈钢的铸造性：流动性差，体收缩大，易产生缩孔 ，易产生热裂，易产生粘砂具有良好的塑性，韧性32） 铬镍不锈钢的缺陷：晶界贫铬，降低耐蚀性33） 问答题高锰钢为什么必须进行水韧处理后才能使用？处理工艺如何，处理后得到什么金相组织？a)原因：高锰钢铸件外表耐磨，内部有韧性，结晶过程不能全部按照平衡状态下进行，共析转变来不及发生，实际得到的
17、组织是奥氏体加入少量的碳化物，而这些的碳化物的存在铸件性能不利，所以为了消除碳化物获得单一奥氏体组织，进行。 。 。 。 。 。 。b)工艺：温度加热到 10501400 度，保温一段时间，一般为 35 小时为保证淬火过程中有足够冷却能力，水温不应高于 50 度c)金相组织：单一奥氏体组织34)碱性电弧炉氧化法炼钢a)炼钢步骤：扒渣补炉，配料与装料，熔化期，氧化期，还原期，出钢b)扒补炉原则：快扒扒净，高温快补薄补c) 熔化期主要任务：将炉料熔成钢液，进行部分脱磷 ，防止吸气和金属发挥，把钢液加热到下一阶段冶炼所需温度d)熔化期过程：低压初熔阶段 (起弧阶段） ，高压初熔阶段 (穿井)，高压熔
18、化阶段(电极回升)，低压未熔阶段f)熔化期元素变化：碱性炉，硅烧损，基本烧完。锰烧 50100 e)氧化期主要任务：脱 P，除气， 去除夹杂物， 在还原期加碳，提高钢液温度注：氧化方法氧气氧化，矿石氧化，矿石，氧气综合氧化法f)还原期主要任务：脱氧、脱硫，调整钢液温度及化学成分。补充：固溶处理（solution treatment）指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。目 的主 要 是 改 善 钢 和 合 金 的 塑 性 和 韧 性 ， 为 沉 淀 硬 化 处 理 作 好 准 备 等 。 使 合 金 中 各 种 相 充 分 溶
19、解 ， 强 化 固 溶 体 ， 并 提 高 韧 性 及 抗 蚀 性 能 ， 消 除 应 力 与 软 化 ， 以便 继 续 加 工 或 成 型 。 适 用多 种 特 殊 钢 ， 高 温 合 金 ， 特 殊 性 能 合 金 ， 有 色 金 属 。 尤 其 适 用 ： 热 处 理 后 须 要 再 加 工 的 零 件 。 消 除 成 形 工 序 间 的 冷 作 硬 化 。 焊 接 后 工 件 。 原 理固 溶 处 理 是 为 了 得 到 均 匀 的 过 饱 和 固 溶 体 ， 消 除 由 于 冷 热 加 工 产 生 的 应 力 ， 使 合 金 发生 再 结 晶 。固 溶 处 理 是 为 了 获 得 适
20、 宜 的 晶 粒 度 ， 以 保 证 合 金 高 温 抗 蠕 变 性 能 。固 溶 处 理 的 温 度 范 围 大 约 在 9801250 之 间 ，淬 火 钢 的 淬 火 是 将 钢 加 热 到 临 界 温 度 Ac3 或 Ac1 以 上 某 一 温 度 ， 保 温 一 段 时 间 ， 使 之全 部 或 部 分 奥 氏 体 化 ， 然 后 以 大 于 临 界 冷 却 速 度 的 冷 速 快 冷 到 Ms 以 下 进 行 马 氏 体 转变 的 热 处 理 工 艺 。 淬 火 的 目 的 是 使 过 冷 奥 氏 体 进 行 马 氏 体 或 贝 氏 体 转 变 ， 得 到 马 氏 体 或 贝 氏
21、体 组 织 ， 然后 配 合 以 不 同 温 度 的 回 火 ， 以 大 幅 提 高 钢 的 强 度 、 硬 度 、 耐 磨 性 、 疲 劳 强 度 以 及 韧 性等 ， 淬 火 能 使 钢 强 化 的 根 本 原 因 是 相 变 ， 即 奥 氏 体 组 织 通 过 相 变 而 成 为 马 氏 体 组 织 。B.孕育处理 ：铸铁铁液在浇注前，在一定的温度和成分下，加入一定量的孕育剂如硅铁等，改变铁液的凝固过程，改善铸态组织，从而达到提高铸件性能为目的的处理方法，谓之孕育处理。 C.铸铁生产过程中，孕育处理的目的：促进石墨化，降低白口倾向，降低断面敏感性，控制石墨形态，消除过冷石墨，适当增加珠光体共晶团数和促进细片状珠光体的形成，从而达到改善铸铁的强度性能及其他性能。 D、球铁生产过程中采用孕育处理的目的： 消除结晶过冷倾向；促进石墨球化；减小晶间偏析。F、球墨铸铁的退火处理目的是除去铸态组织中的自由渗碳体及获得铁素体球墨铸铁； G、球墨铸铁正火处理的目的在于增加金属基体中珠光体的含量和提高珠光体的分散度；
