有色金屬熔煉與鑄錠習(xí)題集答案

1、有色金屬熔煉與鑄錠習(xí)題集答案、填空題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(qiáng)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5、氧化物的生成自由焓變量、分解呀、生成焓、和反應(yīng)的平衡常數(shù)相互關(guān)聯(lián)， 因此，通常用錯誤！未找到引用源。和錯誤！未找到引用源。的大小來判斷金屬 氧化反應(yīng)的趨勢和方向、限度。6、當(dāng)錯誤！未找到引用源。，時，生成氧化膜一般致密，連續(xù)，有保護(hù)作用，內(nèi) 擴(kuò)散為限制性環(huán)節(jié)。7、氣體在金屬中的存在形態(tài)：固溶體、化合物、氣孔8、吸氣過程即氣體在金屬中的溶解過程,，分為：吸附、溶解兩個過程。9、

2、非金屬夾雜物的分類：氧化物、硫化物、氯化物、硅酸鹽。10、除渣精煉原理：密度差作用、吸附作用、溶解作用、化合作用、機(jī)械過濾作 用。11、根據(jù)脫氣機(jī)理的不同，脫氣精煉可分為：分壓差脫氣、化合脫氣、電解脫氣、 預(yù)凝固脫氣。12、配制合金所用的爐料一般包括：新金屬料、廢料、中間合金。13、熔爐準(zhǔn)備工作包括四個方面：烘爐、清爐、換爐、洗爐。14、在熔池中間最深處的1/乙處取樣。15、 補(bǔ)料一般用中間合金。16、根據(jù)凝固區(qū)寬度劃分，凝固方式分為：順序凝固、同時凝固、中間凝固。17、 隨著成分過冷由弱到強(qiáng)，單相合金的固/液界面生長方式依次為：平面 狀、胞狀、胞狀-樹枝狀、樹枝狀。18、鑄錠的晶粒組織常由三

3、個區(qū)域組成：表面細(xì)等軸晶區(qū)、柱狀晶區(qū)、中心等軸 晶區(qū)。19、細(xì)化晶粒的方法有：增大冷卻強(qiáng)度、加強(qiáng)金屬液流動、變質(zhì)處理。20、熱裂 形成的機(jī)理有：液膜理論、強(qiáng)度理論、裂紋形成功理論。21、鑄造應(yīng)力按其形成的原因分為：熱應(yīng)力、相變應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力。22、防止裂紋的途徑：合理控制成分、選擇合適工藝、變質(zhì)處理。23、根據(jù)氣孔在鑄錠中的位置不同可分為：表面氣孔、皮下氣孔、內(nèi)部氣孔。24、 產(chǎn)生縮孔和縮松的最直接的原因，是金屬凝固過程中發(fā)生凝固體的收縮。25、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 26、 液體金屬的對流可分為動量對流、自然對流和強(qiáng)制對流。27、氣孔形成方式可分為析出型氣孔和

4、反應(yīng)型氣孔。28、連鑄主要可分為立式、臥式、立彎 和弧型。29、配料和加料的基本原則包括成分原則、質(zhì)量原則、工藝原則、經(jīng)濟(jì)原則和物料平衡原則。30、 影響金屬凝固傳熱的因素包括金屬性質(zhì)、錠模涂料性質(zhì)和澆注工藝31、準(zhǔn)備爐料的作業(yè)稱為配料。32、 配料計(jì)算時出現(xiàn)錯誤，原料配比不當(dāng)，在熔煉鑄造時會產(chǎn)生化學(xué)成分 廢 料。33、有些熔劑同時兼有清渣和 精煉 的作用。34、 水平連鑄法生產(chǎn)紫銅產(chǎn)品時，熔化爐通常是使用木炭 來做為覆蓋劑的。35、 脫氧過度的銅液生產(chǎn)的產(chǎn)品更容易發(fā)生裂 紋 。36、 銅液還原精煉的作用是去除銅液中的氣體，并還原銅液中多余的 氧化亞銅。37、 紫銅在連續(xù)熔煉時，應(yīng)根據(jù)熔煉爐內(nèi)

5、木炭 燒損的情況，及時更換和添加, 并確保覆蓋厚度適當(dāng)。38、 黃銅比較容易熔煉，主要是由于合金中的鋅對熔體有脫氧 作用。39、鑄錠正常晶粒組織可分為_表面細(xì)等軸區(qū)表面細(xì)等軸區(qū)、柱狀晶區(qū)和 中心等軸晶區(qū)三個區(qū)域。40、液體金屬的對流方式可分為動量對流、自然對流和強(qiáng)制對流。41、氣孔形成方式可分為析出型 氣孔和反應(yīng)型氣孔。42、氣體在鑄錠中存在形式有固溶體、化合物和氣孔三種。43、氣體在金屬中溶解過程主要為 吸附 和 擴(kuò)散 兩個階段。44、 除渣精煉的主要原理有比重差作用、吸附作用 、溶解作用、化合作用、機(jī)械過濾作用5種。鑄錠凝固的方式有順序凝固 、同時凝固和 中間凝固。45、配制合金所用的爐料

6、一般包括 新金屬料、廢料 和 中間合金 三種。46、 常見的鑄錠缺陷有 偏析、縮孔、裂紋、氣孔和 非金屬夾雜物 等5 種。47、 鑄錠中化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象叫偏析。假設(shè)大氣壓強(qiáng)為100KPa系統(tǒng)壓強(qiáng)為97.75KPa,則真空度為2.25 KPa。二、選擇題1 5 ABBAD610AABBA11-15: DCABC三、判斷題1. X 2. X 3.V 4. V5. X 6.V7. V 8. X 9.X10.X11、 X 12 、 X13、X14、V 15、V16、V 17、V18、V19、X 20 、 X 21.X 22.X 2 3. V24. V25. X 26 . V27.V28.x 29.

7、 x 30. x四、名詞解釋1、致密度： 解答：氧化物的分子體積與形成該氧化物的金屬原子的體積之比2、平衡分布系數(shù)：解答：同一溫度下固相成分 Cs 與相平衡時的液相成分 錯誤！未找到 引用源。 的比值3、過冷度 解答：理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差值。4、懸浮晶 解答：是指夾在正常柱狀晶區(qū)或等軸晶區(qū)中的粗大晶粒。5、枝晶偏析 解答：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。6、縮孔 解答：在鑄錠中部、頭部、晶界及枝晶間等地方，常常有一些宏觀和顯 微的收縮空洞，統(tǒng)稱縮孔。7、鑄造應(yīng)力： 解答：鑄錠在凝固和冷卻過程中，收縮受到阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力。8、正偏析：解

8、答 ：在順序凝固條件下， 錯誤！未找到引用源。 的合金鑄錠，先在凝固的表 層和底部的溶質(zhì)含量低于合金的平均成分。9、反偏析： 解答：與正偏析相反，是高于合金的平均成分。10、非金屬夾雜物：解答： 金屬中的非金屬化合物，如氧化物、氮化物、硫化物 以及硅酸鹽等大都以獨(dú)立相存在， 統(tǒng)稱為非金屬夾雜物， 一般簡稱為夾雜或夾渣。11、順序凝固：解答： 純金屬和共晶合金的結(jié)晶溫度范圍等于零，在凝固過程 中只出現(xiàn)固相區(qū)和液相區(qū)，沒有凝固區(qū)，鑄錠在凝固過程中，隨溫度降低，平滑 的固/ 液界面逐步向鑄錠中心推進(jìn)。12、成分過冷： 解答：界面前面液體由于溶質(zhì)再分布而導(dǎo)致實(shí)際溫度低于液相線 溫度的現(xiàn)象。13、縮孔與

9、縮松： 解答：在鑄錠中部、頭部、晶界和枝晶間等地方，常有一些宏觀 和顯微的收縮孔洞， 稱為縮孔。 體積大而集中的縮孔稱為集中縮孔， 細(xì)小而分散的縮孔稱為縮松。14、中間合金：解答：是指預(yù)先制好的， 以便在熔煉合金時帶入某些元素而加 入爐內(nèi)的合金半成品。四、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(qiáng)度：采用水冷模和降低澆溫。 加強(qiáng)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

10、法。3. 成分過冷及其導(dǎo)致的凝固組織特點(diǎn) 答：在固溶體合金凝固時， 在正的溫度梯度下， 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(shí)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(qiáng)， 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(jī)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(qiáng)度和塑性。機(jī)理：一是以不溶性質(zhì)點(diǎn)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

11、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。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。Kv 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(qiáng)度，攪拌，變質(zhì)處理，采用短結(jié)晶器，降低澆 溫，加強(qiáng)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

12、相當(dāng)高。 含鋅量越高， 越易氧化和揮發(fā)熔損。在960C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能降級使用。8、降低氧化燒損的方法有哪些？ 答：選擇合理爐型、采用合理地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

13、性質(zhì)、 合理地操作方法、 加入少量致密度大于一的表面活 性元素。9、金屬的吸氣由那幾個過程組成？ 答：第一步，氣體分子碰撞到金屬表面； 第二部，在金屬表面氣體分子離解為原子； 第三部，以氣體原子狀態(tài)吸附在金屬表面上； 第四部，氣體原子擴(kuò)散進(jìn)入金屬內(nèi)部。10、減少雜質(zhì)對金屬污染的途徑有哪些？答： 一， 選用化學(xué)穩(wěn)定性高的耐火材料； 二，在可能條件下采用純度較高新金屬料以保證某些合金的純度要求； 三，火焰爐選用低硫燃料；四，所有與金屬材料接觸的工具， 盡可能采用不會帶入雜質(zhì)的材料制作； 五，變料或轉(zhuǎn)換合金時， 應(yīng)根據(jù)前后兩種合金的純度和性能的要求， 對 熔爐進(jìn)行必要的處理；六，注意輔助材料的選用；

14、 七，加強(qiáng)爐料的管理；11、氧化精煉應(yīng)具備哪些條件？ 答：基體金屬的氧化物能溶解于自身的金屬液中，并能氧化雜質(zhì)元素； 雜質(zhì)元素氧化物不溶于金屬熔體中，并與后者分離； 基體金屬氧化物可用其他元素還原；12、液體金屬的對流是一種動量傳輸過程，按其產(chǎn)生的原因可分為哪三種？答：第一種：澆注時流體沖擊引起的動量對流；第二種：金屬液內(nèi)溫度和濃度不均引起的自然對流；第三種：電磁場或機(jī)械攪拌及振動引起的強(qiáng)制對流；13、什么是成分過冷現(xiàn)象？答：溶質(zhì)在分布的結(jié)果，使溶質(zhì)在固 / 液界面前沿發(fā)生偏析。 錯誤！未找到引用 源。的合金，界面前沿溶質(zhì)富集； 錯誤！未找到引用源。 的合金，界面前沿溶質(zhì) 貧化。二者使界面前沿

15、液體的平衡液相線溫度 錯誤！未找到引用源。 降低。與此 同時，如果界面前沿液體的實(shí)際溫度 錯誤！未找到引用源。 低于 錯誤！未找到引 用源。 ，則這部分液體處于過冷狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱為成分過冷。14、細(xì)化晶粒的原因？答：細(xì)小等軸晶組織各向異性小， 加工時變形均勻， 且使易聚集在晶界上的雜質(zhì)、 夾渣、低熔點(diǎn)共晶組織分布更均勻， 因此具有細(xì)小等軸晶組織的鑄錠， 其力學(xué)性 能和加工性能均較好。15、防止縮孔和縮松的途徑？ 答：基本途徑是，根據(jù)合金的體積收縮性、結(jié)晶溫度范圍大小及鑄錠結(jié)構(gòu)等，制 定正確鑄錠工藝， 在保證鑄錠自下而上順序凝固條件下， 盡可能使分散縮孔或縮 松轉(zhuǎn)化為鑄錠頭部集中的縮孔。16、

16、金屬脫氧時，脫氧劑應(yīng)該滿足 哪些要求？答：脫氧劑與氧的親和力應(yīng)明顯大于基體金屬與氧的親和力，他們相差越大， 脫氧的效果就越好。 脫氧劑在金屬中的殘留量應(yīng)不損害金屬性能。 脫氧劑要有適當(dāng)?shù)娜埸c(diǎn)和密度， 通常多用基體金屬與脫氧元素組成的中間合金 作為脫氧劑。 脫氧產(chǎn)物應(yīng)不溶于金屬熔體中，易于凝固，上浮而被出去。 脫氧劑來源廣、無毒、與環(huán)境的相容性好。17、鑄錠中氣體的來源及在鑄錠中的存在形式？答：來源：大氣中，氫的分壓極其微小?？梢哉J(rèn)為，除了金屬原料本身含有氣 體以外，金屬熔體中的氣體主要來源于與熔體接觸的爐氣以及熔劑、 工具帶入的 水分和碳?xì)浠衔锏?。爐料，金屬爐料中一般都溶解有不少氣體， 表面

17、有吸附的水分， 電解金屬上殘留 有電解質(zhì)，特別是在潮濕季節(jié)或露天堆放時，爐料吸附的水分更多。爐氣，非真空熔煉時，爐氣是金屬中氣體的主要來源之一。耐火材料，其表面吸附有水分，停爐后殘留爐渣及熔劑也能吸附水分。熔劑，許多熔劑都含有結(jié)晶水，精煉用氣體中也含有水分。操作工具， 與熔體接觸的操作工具表面吸附有水分， 烘烤不徹底時， 也會使金屬 吸氣。存在形式：固溶體，氣體和其他元素一樣，多以原子狀態(tài)溶解于晶格內(nèi)，形成 固溶體；化合物，若氣體與金屬中某元素間的化學(xué)親和力大于氣體原子間的親和 力，則可與該元素形成化合物；氣孔，超過溶解度的氣體及不溶解的氣體，則氦 氣體分子吸附于固體夾渣上，改以氣孔形態(tài)存在。

18、18、為什么提高澆注溫度有可能形成較大的等軸晶、較長的柱狀晶？ 答：提高澆注溫度，游離晶重熔的可能性增大，故有利于形成較長的柱狀晶，同 時，澆注溫度提高延長了形成穩(wěn)定凝殼的時間， 溫度起伏大， 故有利于等軸晶的 形成，澆注溫度提高，合金凝固結(jié)晶時間長，晶粒有充分的時間長大，固形成較 大的等軸晶。19、為什么黃銅的夾雜含量要低于紫銅？ 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960C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

19、銅的夾雜含量要低于紫銅。20、說說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?yàn)殍T錠在凝固過程中，由于溶質(zhì)的偏析， 枝晶根部產(chǎn)生縮頸， 此處在對流的沖刷作用下易于斷開， 從而出現(xiàn)枝晶的游離過 程。晶體的游離有利于金屬液內(nèi)部晶核的增殖，因而有利于等軸晶的形成。 如果能抑制金屬液內(nèi)的對流， 則可促

20、進(jìn)柱狀晶的形成。 施加穩(wěn)定磁場， 可消弱或 抑制金屬液內(nèi)部的對流，阻止晶體的游離，有利于得到柱狀晶。21、向金屬熔體中吹入惰性氣體，有什么精煉作用？為什么？如何提高其精煉 效果？答：充入惰性氣體會產(chǎn)生吸附作用 向金屬熔體中導(dǎo)入惰性氣體或加入的熔劑能產(chǎn)生中性氣體，在氣泡上浮過程中， 與懸浮狀態(tài)的的夾渣相遇時，夾渣便可能被吸附在氣泡表面而被帶出熔體。 熔劑的吸附能力取決于化學(xué)組成， 當(dāng)增大金屬與熔劑間的界面張力， 金屬與夾渣 間的界面張力，降低夾渣與熔劑間的界面張力會加速金屬與夾渣的分離 。22、簡述晶粒細(xì)化技術(shù)及防止偏析的主要措施。答：晶粒細(xì)化技術(shù)： 增大過冷度；加強(qiáng)金屬液流動 （改變澆注方式、

21、 周期性振動、 攪拌）；變質(zhì)處理。23、簡述金屬氧化過程的三個主要環(huán)節(jié)及金屬氧化燒損的影響因素。 答：增大過冷度；攪拌；變質(zhì)處理；降低澆溫；加強(qiáng)二次冷卻內(nèi)擴(kuò)散；外擴(kuò)散；發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。金屬和氧化物的性質(zhì)；熔煉溫度；爐氣性質(zhì)； 爐料狀態(tài)；熔爐結(jié)構(gòu)及操作方法。五、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(qiáng)，一般氧化燒損程度也大。其他因素 使用不同的爐型，其熔池形狀、面積和加熱方

22、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a 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， 以抑制一些微量雜質(zhì)的有 害作

23、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+ 1 5%3ANlFa6 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

24、灰塵以及工具上的污物等。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

25、化合物或絡(luò)合 物為基礎(chǔ)的。適用于熔煉溫度較高的銅、鎳等合金。E機(jī)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(jī)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(jī)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

26、沖刷作用也可促使枝晶脫落。因?yàn)殍T錠在凝固過程中，由于溶質(zhì)的偏析， 枝晶根部產(chǎn)生縮頸， 此處在對流的沖刷作用下易于斷開， 從而出現(xiàn)枝晶的游離過 程。晶體的游離有利于金屬液內(nèi)部晶核的增殖，因而有利于等軸晶的形成。 如果能抑制金屬液內(nèi)的對流， 則可促進(jìn)柱狀晶的形成。 施加穩(wěn)定磁場， 可消弱或 抑制金屬液內(nèi)部的對流，阻止晶體的游離，有利于得到柱狀晶。5、常用鑄造有色合金 （包括鑄造鋁合金、鑄造鎂合金、鑄造銅合金、鑄造鋅合 金及鑄造軸承合金，下同）的分類、合金牌號及其特點(diǎn)、掌握合金材質(zhì)選用及其 熔鑄工藝確定的原則；6簡述Al-Si、Al-Cu、Al-Mg和Al-Z n系鑄造合金的主要特點(diǎn) 及其用途。 答

27、：鑄造用的鋁合金主要是由 Al-Si、Al-Cu、Al-Mg和Al-Zn四個二元基本合金 系以及在此基礎(chǔ)上，再添加少量其他元素形成的多元合金系組成的。1）Al-Si合金系（5%SD該系合金具有良好的鑄造性能，鋁中添加硅后，能 明顯提高鋁液的流動性和鑄造充填性能； 減少收縮和熱裂傾向。 含有較多硅的合 金熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能優(yōu)良。含有少量的MgCu等合金元素組成的多元Al-Si 合金通過熱處理有明顯析出強(qiáng)化的效果， 適用于多種鑄造方法。 現(xiàn)在鑄造鋁鑄件 大多數(shù)都是采用該系合金， 它是鑄造鋁合金中牌號最多， 應(yīng)用最廣泛的一類合金。2）Al-Cu合金系（4%CU該系合金添加的Cu起固溶強(qiáng)化的作用，

28、所以合金具 有較高的強(qiáng)度和耐熱性能；但密度大，耐蝕性能和鑄造性能較差，易產(chǎn)生熱裂， 常用于制造較高溫度下（3000 ）工作的高強(qiáng)度的零件，如內(nèi)燃機(jī)氣缸頭、增壓 器導(dǎo)風(fēng)葉輪等。3）Al-Mg （5 %Mg該系合金具有優(yōu)異的耐蝕性、強(qiáng)度高、密度小、切削及拋 光性能也較好；但其鑄造性能差，合金液易氧化，熔煉和鑄造工藝較復(fù)雜。主要 用于制造在大氣和海水中工作的耐腐蝕性高且承受一定沖擊載荷、 形狀較簡單的 零件，如船舶配件和機(jī)械殼體等。4）Al-Zn合金系（Zn5-13%）該系合金是研究應(yīng)用最早的鑄造鋁合金，其主要特 點(diǎn)是價格較低，制備工藝簡單，不需要熱處理就能得到較高的強(qiáng)度；但密度大， 耐蝕性能和鑄造

29、性能較差， 高溫性能低。 主要用于制造壓鑄儀表殼體類零件、 模 具和模板等。7、以ZL102合金為例，分析其組織形態(tài)在變質(zhì)處理前后的變化。答：（基本成分Si10-13%）;變質(zhì)處理：鈉鹽變質(zhì)一二元變質(zhì)劑。鋁硅合金室溫下組織為口（ Al）和3（ Si）兩相組成。未變質(zhì)時，Al-Si合金中的相呈針片狀或粗大塊狀導(dǎo)致鋁合金力學(xué)性能不高。變質(zhì)后共晶組織為：共晶體（a + B）。8、試分析亞共晶和過共晶Al-Si合金變質(zhì)劑及其處理特點(diǎn)。答：亞共晶Al-Si合金常采用鈉變質(zhì)劑。特點(diǎn)：1）變質(zhì)效果穩(wěn)定；2）變質(zhì)效果 保持時間短，變質(zhì)劑易吸潮，腐蝕鐵質(zhì)坩堝。鍶變質(zhì)劑屬于長效變質(zhì)劑。過共晶Al-Si合金的變質(zhì)處

30、理：1）采用磷變質(zhì)劑，在熔體中磷與鋁化合形成難 熔的AlP小顆粒，其晶體結(jié)構(gòu)與硅相似，可作為初生硅晶體的異質(zhì)晶粒；2）變質(zhì)工藝有三類一磷銅中間合金、含赤磷的鹽類混合物和不含赤磷的鹽類復(fù)合變質(zhì) 劑；3）影響其變質(zhì)效果的有關(guān)因素。9、為什么鑄造鋁合金鑄件容易產(chǎn)生氣（針）孔缺陷？如何防止此種缺陷的產(chǎn)生？ 答:1 ）在鋁液凝固冷卻過程中，氫原子、氫分子和化合物態(tài)氫元素分別以不同形 式析出；氣泡從鋁液中上浮析出時，其中一部分未能上浮至液面逸出，則留在鋁 液內(nèi)使鑄件產(chǎn)生氣孔。2）防止措施:防止水分進(jìn)入熔爐（最大限度地清除爐料、 熔劑、工具和熔爐等所附著的水分），防止合金熔煉時吸氫和氧化；排除已進(jìn)入鋁液中的

31、氫氣和氧化夾雜物；加大凝固時的壓力或采用快速凝固的方法。10、鋁合金氧化夾雜物的來源是什么？常用的精煉措施有哪些？答:1 ）鋁合金液的氧化：熔煉時，鋁液與爐氣中諸成分（02 CO2 CO H2O接 觸時均產(chǎn)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物Al2O3化學(xué)穩(wěn)定性極高，是鋁鑄件中的主要氧化 夾雜物。2）鋁液中的夾雜物：在澆注前已在鋁液中形成的氧化夾雜物稱為一次 氧化夾雜，它在鑄件中分布無規(guī)律；在澆注或轉(zhuǎn)包過程中形成的氧化夾雜物成為 二次氧化夾渣，大多分布在鑄件壁的轉(zhuǎn)角處或最后凝固的部位。3）常用的精煉措施有：吸附精煉與非吸附精煉。吸附精煉：（1）浮游法（通N2、Ar、Cl2、氯鹽、無毒精煉劑）；（2）溶劑法（覆

32、蓋劑、精煉用熔劑）；（3） 過濾法精煉。非吸浮精煉：真空精煉、振動去氣除渣處理。11、試分析ZL101合金T6熱處理的工藝及其目的。答:ZL101合金T6熱處理的工藝：固溶處理加人工時效。固溶處理：加熱溫度535 5C,保溫時間2-6h，冷卻介質(zhì)及溫度：水60-100 C； 人工時效：加熱溫度200 5C,保溫時間3-5h，冷卻介質(zhì)：空氣。目的是提高鑄件的力學(xué)性能、消除鑄造應(yīng)力、增強(qiáng)耐蝕性能、改善加工性能和獲 得尺寸穩(wěn)定性。12、試分析亞共晶Al-Si合金中常用的細(xì)化劑種類及細(xì)化處理工藝要點(diǎn)。答:1 ）常用中間合金形式加入（Al-Ti、Al-B、Al-Ti-B 等）使其產(chǎn)生大量的TiAl3、A

33、lB2、TiB2等微粒，它們?nèi)埸c(diǎn)較高，且晶格數(shù)與a（ Al）固溶體的很相近，可 作為異質(zhì)核心抑制樹枝狀初生口（ Al）晶粒的長大；2）鹽類形式加入（含有很 強(qiáng)晶粒細(xì)化作用的Ti、B Zr等元素的氟鈦酸鉀、氟硼酸鉀、氟鋯酸鉀等鹽類物 質(zhì)）加入鋁液發(fā)生反應(yīng)，生成 TiAl3、AlB2、TiB2、TiC、B4G ZnAl3等微粒起 晶粒細(xì)化作用。13、提高Al-Si系合金力學(xué)性能的途徑有哪些？試舉例說明之答:鋁合金熔體的凈化是獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的前提。14、錫青銅和鉛青銅鑄造性能的特點(diǎn)有何不同？為什么？答:錫青銅熔煉工藝較簡單，主要元素錫不易氧化和蒸發(fā)；線收縮率小，鑄造內(nèi)應(yīng)力、冷裂傾向小，適用于形狀復(fù)雜鑄

34、件或藝術(shù)品鑄造。鋁青銅由于L1、L2與a相共存的溫度范圍寬，a相與液相之間的密度相差較大， a相與Pb相的密度差也大，因而凝固時易產(chǎn)生比重偏析。此外，熔煉時由于Pb 的氧化，會產(chǎn)生氧化夾雜。15、鑄造黃銅與鑄造青銅相比主要區(qū)別有哪些？答 : 鑄造黃銅與鑄造青銅相比主要區(qū)別在于： 黃銅以鋅為主要合金元素； 而青銅 是不以鋅為主要合金元素。黃銅結(jié)晶范圍小，鑄造性能好，鋅的沸點(diǎn)低，有自發(fā) 的除氣作用，合金成本較低，力學(xué)性能比錫青銅高，應(yīng)用廣泛。16、鑄造錫青銅鑄件為什么有時會出現(xiàn)“緩冷脆性”？如何防止？答: 錫青銅的結(jié)晶溫度范圍很寬，呈糊狀凝固，枝晶發(fā)達(dá)，凝固速度較慢時，易 形成縮松，有時出現(xiàn)“緩冷

35、脆性”。防止措施：加快冷卻速度。17、何謂鋅當(dāng)量系數(shù)？鋅當(dāng)量？它有什么用途？（略）鋅的密度7.133g/cm3，熔點(diǎn)420C,沸點(diǎn)911C,具有閃鋅晶格，無同素異構(gòu)體， 純鋅的強(qiáng)度、塑性都較差。18、為什么鑄造銅合金熔煉時一般都需要脫氧？常用哪幾種脫氧方法？答:銅合金熔化后，在高溫下容易被爐氣所氧化生成Cu2O因此，熔煉純銅、錫青銅、鋁青銅等必須徹夜脫氧，清除 Cu2O后再加入合金元素。脫氧方法： 1 ）沉淀脫氧（加 P-Cu 脫氧，應(yīng)用廣泛）； 2）擴(kuò)散脫氧（加脫氧溶 劑）； 3）沸騰脫氧（又稱青木脫氧）。19、錫青銅熔煉的原則是什么？它和鋁青銅、黃銅有什么區(qū)別？答: 基本原則： 1）準(zhǔn)確配

36、料，嚴(yán)格控制化學(xué)成分； 2）凈化合金液，防止銅液氧 化、吸氣； 3）高溫熔煉，快速熔化，低溫澆鑄。錫青銅需要脫氧除氣而鋁青銅 中含鋁、硅，黃銅中含鋅；它們本身是強(qiáng)脫氧劑，因此都不必脫氧。20、如何對銅合金熔煉質(zhì)量進(jìn)行控制？答: 氣體含量的檢查、彎角及斷口檢查、成分分析、溫度檢測與控制。21、用燃燒爐熔煉銅合金一般將爐氣控制為何氣氛（還原性、氧化性或其他）？ 為什么？答: 氧化性或弱氧化性氣氛。22、鋁合金鑄件主要熱處理工藝的特點(diǎn)及其熱處理常見缺陷和防止方法。答：熱處理工藝：退火、固溶處理、時效處理和循環(huán)處理四類。主要是固溶處理 與人工時效。固溶處理：將鑄件加熱到接近固相線溫度（530C左右），

37、并保持足夠長的時間后快速冷卻，以獲得成分均一的過飽和a（Al）固溶體，致使合金力學(xué)性能（特別是塑性）提高，耐蝕性能改善。人工時效：經(jīng)固溶處理得到的過 飽和固溶體，加熱到某一較低的溫度并保持一定時間。熱處理常見缺陷： 1）力學(xué)性能不合格； 2）過燒；3）變形和裂紋； 4）表面腐蝕。 防止措施 ：制訂合理的熱處理工藝并嚴(yán)格執(zhí)行。23、鑄造鎂合金主要有哪幾類合金 ?各有何特點(diǎn) ?答:1 ） Mg-Al-Zn 合金：為工業(yè)常用合金，特點(diǎn)為強(qiáng)度高，塑性好，鑄造性能好；2）Mg-Zn-Zr 合金；特點(diǎn)為強(qiáng)度高，致密性好，壁厚效應(yīng)小，工藝性較差；3）Mg-RE-Zr合金：為耐熱Mg合金，添加RE可提高a固溶

38、體和RE化合物的穩(wěn) 定性，提高耐熱性，可在250-300 C下長期工作。3.4.2 為防止鎂合金熔煉燃燒和氧化主要采取哪些措施 ?答:1 ）用熔劑熔煉；2）無熔劑熔煉；3）硫磺保護(hù)劑或SF6與N2或干燥空氣混 合氣體保護(hù)熔煉。24、鎂合金鑄件生產(chǎn)時如何確保生產(chǎn)安全 ?答:1）加料前爐料必須預(yù)熱，至少達(dá)到150C以上，以防止帶入水分，發(fā)生事故； 2）熔煉工具使用前必須充分預(yù)熱干燥， 使用后應(yīng)放置在密閉空氣中， 或放入專用 熔劑爐中，以防殘留金屬燃燒； 3） 應(yīng)定期檢查熱電偶，以有效控制熔體溫度，以 防過熱，產(chǎn)生燃燒危險； 4） 熔煉作業(yè)時，操作人員須穿戴作業(yè)衣、安全帽、安全 鞋、安全眼鏡等。25

39、、常用鑄造鋅合金有哪幾類 ?其應(yīng)用范圍如何 ? 答：鑄造鋅合金的分類：第一類為 Zn-4%Al 合金，主要用于熱室壓鑄機(jī)中鑄造； 第二類是含 Al 量為 8%、12%和 27%的合金，它也能重力鑄造（金屬型、砂型）。26、何謂鋅合金“老化”現(xiàn)象？產(chǎn)生的原因是什么？如何防止？ 答：鋅合金的老化現(xiàn)象：因合金中雜質(zhì)元素 Pb、Cd、Sn 超過標(biāo)準(zhǔn)，集中于晶界， 促使晶間化學(xué)腐蝕，致使鑄件變脆，變形、膨脹，甚至發(fā)生開裂。產(chǎn)生原因 ：通常認(rèn)為主要是晶間腐蝕引起的：當(dāng)合金成分中雜質(zhì)元素鉛、鎘、錫 超過標(biāo)準(zhǔn)時， 鉛、鎘、錫在鋅合金中溶解度很小， 因而集中于晶粒邊界成為陰極， 富鋁的固溶體成為陽極，在水蒸氣（電解質(zhì)）存在的條件下，促使晶間電化學(xué)腐 蝕。壓鑄件常因晶間腐蝕而老化。防止措施：1避免使用熔煉銅（Cu）合金的坩堝，減少Pb、Sn Cd夾雜物；2） 避免在高溫或低溫（0C以下）的工作環(huán)境下使用；3）添加微