鑄造中合金元素分析報告

1、1、鑄鐵的基本元素有哪些 ?各自的作用如何 對組織性能的影響 ?答：鑄鐵的基本元素為：碳 (C)、硅(Si)、錳(Mn)、磷(P)、硫(S)五大元素。五 大元素對鑄鐵組織性能的影響： (1)、碳本身就是構(gòu)成石墨的元素，在鑄鐵中是促進 石墨化元素。但碳量過高，力學(xué)性能降低。(2) 、硅是強烈促進石墨化元素，但硅量過高，易使石墨粗大，力學(xué)性能降低， 若含硅量過低 ;則易出現(xiàn)麻口或白口組織。(3) 、硫在鑄鐵中是有害元素， 它以 FeS 的形式完全溶解于鐵液中， 并能降低碳 在鐵中的溶解度。此外，硫在鑄鐵中還能惡化鑄鐵的鑄造性能，當(dāng)鐵液中存在有大 量硫化物時，就會降低鐵液的流動性，補縮性能差，容易產(chǎn)

2、生裂紋等缺陷。因此， 在灰鑄鐵中一般將含硫量限制在 0.1-0.12% 以下。(4) 、錳在鑄鐵中首先表現(xiàn)出抵消硫的一些有害作用上，因此鑄鐵中含有適量的 錳是有益的。通常錳的含量應(yīng)控制在 06-1.2% 范圍內(nèi)。(5) 磷能增加鐵水的流動性和提高鑄鐵的耐磨性，即鑄鐵的硬度隨著含磷量的增加而增高，韌性則降低。因此，普通灰鑄鐵中一般將含磷量限制在0.3% 以下。磷對鑄鐵的石墨化影響不大。2、 鑄造碳鋼的基本元素有哪些 ?各自的作用如何 ?答：碳鋼的基本元素有：碳 (C)、硅(Si)、錳(Mn)、磷(P)、硫(S)五大元素。鑄 造碳鋼是熔模鑄造生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛的材料。碳鋼的主要元素是碳，其含量為

3、0.12-0.62% 。改變含碳量可在很大程度上改變鋼的機械性能。此外，鋼中含有硅、 錳、磷、硫四大元素，硅、錳有脫氧和去硫作用，但且含量變化不大，對性能的影 響也不大。 磷、 硫在鋼中均為有害元素， 并在不同質(zhì)量要求的鋼中均有一定的限制。 磷和硫在鋼中含量越少越好。3、 鑄造合金鋼常用的合金元素有哪些?加入的目的是什么 ?答： (1)含碳量越高，鋼的硬度越高，耐磨性越好，但塑性及韌性越差。(2) 硫是鋼中有害元素，含硫量較多的鋼在熱壓力加工時容易脆裂，這種現(xiàn)象通 常稱為 “熱脆 ”。(3) 磷能提高鋼的強度，但使鋼的塑性及韌性明顯下降，特別在低溫時影響更為 嚴(yán)重，這種現(xiàn)象通常稱為 “冷脆 ”

4、。(4) 錳能提高鋼的強度，消除或削弱硫的不利影響，并能提高鋼的淬透性。錳還 能部分或全部代替鎳來生產(chǎn)奧氏體不銹鋼。高錳耐磨鋼還具有良好的耐磨性。(5) 硅除了能提高鋼的強度、彈性外，還能提高屈強比(T S/ 和疲強比(1/ (T b),但使塑性和韌性降低。硅能提高鋼在加熱時的抗氧化性。電工用鋼中含硅量較多， 目的是改善其電磁性能。(6) 鎢可提高鋼的硬度、耐磨性、強度，尤其能提高鋼的紅硬性和回火穩(wěn)定性。 鎢還能減輕氫對鋼的有害作用。(7) 鉻能提高鋼的強度、硬度、耐磨性、淬透性。當(dāng)含鉻量在26%以內(nèi)時，鋼的沖擊韌性隨含鉻量的增加而提高。鉻還能顯著提高鋼的抗腐蝕能力。(8) 釩對鋼的性能影響主

5、要決定于碳化釩(V4C3) ，它使鋼的硬度和耐磨性提高。少量的釩還能細(xì)化鋼的晶粒，有利于機械性能的提高。(9) 鉬能提高鋼的強度、耐磨性、沖擊韌性、淬透性、熱強性。但使剩磁和矯頑 力增加。(10) 鈦能細(xì)化鋼的晶粒，提高其機械性能和熱強性。在不銹鋼中，鈦能消除或 減輕晶間腐蝕現(xiàn)象。(11) 鎳能提高鋼的強度、韌性和抗疲勞能力。鎳與鉻配合具有明顯的抗腐蝕能 力。但鎳增加了氫在鋼中的溶解度，易產(chǎn)生 “白點 ”缺陷。(1 2)鋼中含有微量 (0.001-0.005%) 硼時，其淬透性可以成倍提高，特別是表面 滲硼，可明顯提高其表面硬度、耐磨性和抗蝕能力。(13) 鋁能細(xì)化鋼的晶粒，固定鋼中的氧和氮，

6、提高鋼的屈服點(T s和屈強比(T s/ T,b減輕或消除鋼的時效現(xiàn)象，提高鋼的沖擊韌性。鋁還能提高鋼的抗氧化性 和抗硫化氫的侵蝕。(14) 銅能改善低合金結(jié)構(gòu)鋼的抗大氣腐蝕性能，特別是與磷配合使用時效果更 為顯著。4、熔煉時爐料怎樣配制 ?各種合金元素的添加順序如何答:1）工藝要求：爐料及鐵合金必須符合要求的化學(xué)成分。爐料應(yīng)清潔干燥、無銹、無雜物。不同材質(zhì)的爐料應(yīng)分開堆放。2）操作程序：根據(jù)合金牌號、技術(shù)要求，確定控制化學(xué)成分及元素在熔化時燒損，計算爐料 各元素量，爐料中各元素的含量應(yīng)比確定的量高即包括燒損量，各元素含量按下式 計算：K=K0/（1-S）式中：K-爐料中某元素的含量（）K0-

7、鋼液中某元素的控制含量（）S-某元素的燒損率（）附：快速熔煉元素?zé)龘p率參考表（）元素CSiMnCrTiAlWVMoNi堿性爐3 - 510103 - 540 - 6070 - 803-5-503 - 50根據(jù)爐料總重量，計算出各元素應(yīng)有的重量計算出回爐料中各元素的重量；計算出新料中各元素的重量；將爐料總重量中各元素的重量減去回爐料、新料中各元素的重量即為各元素的 不足量，不足的元素量可用鐵合金補充；將計算結(jié)果相加，并核對是否符合配料成分要求。3）合金元素的添加順序：合金元素?zé)龘p率低的先加入；元素?zé)龘p率高的后加入。4) 注意事項：嚴(yán)格稱量，經(jīng)常檢查稱量儀器，保證準(zhǔn)確無誤。嚴(yán)格控制爐料質(zhì)量，要求清

8、潔、干燥、無銹、無雜物。嚴(yán)禁混料。5、感應(yīng)電爐煉鋼時采用哪些脫氧劑? 加入次序如何安排 ? 為什么 ?答：常用的脫氧劑有：錳鐵、硅鐵、硅鈣合金和鋁塊;錳鐵、硅鐵為弱脫氧劑，加入溫度應(yīng)低點，先加錳鐵，后加硅鐵，再加入硅鈣合金，硅鈣合金屬于復(fù)合脫氧 劑;有強化脫氧的效果，一般的碳鋼件很少使用。鋁是很強的脫氧劑，由于熔點低、 燒損大，因此通常在鋼水靜置后，鋼水出爐前加入。原理：先用硅鐵脫氧， Si+2O=SiO2 固，生成SiO2，夾雜物熔點高達 1720 C,很難清除；只有先用錳鐵 脫氧，Mn+O=MnO 液，再用硅鐵脫氧，相互結(jié)合形成 MnO SiO2 ,而MnO SiO2 夾雜物熔點(1291

9、 C )低、易上浮，很容易清除干凈；再用硅鈣合金進行擴散脫氧，生成CaO SiO2，也容易清除干凈。6、熔煉澆鑄操作守則。答：A、熔煉操作工藝1) 設(shè)備檢查檢查半導(dǎo)體變頻裝置的電源，輸入電壓(表)應(yīng)正常 ；檢查各冷卻水系統(tǒng)應(yīng)正常，并無滲漏現(xiàn)象 ；檢查爐體傾倒裝置應(yīng)正常 ；檢查爐襯 (坩堝 )應(yīng)無橫向裂紋，對腐蝕的爐 膛部分及爐口進行清理與修補。2) 爐料準(zhǔn)備( 1 )按澆注產(chǎn)品的材質(zhì)牌號要求，對各種回爐材料進行稱量 (同牌號澆口棒， 回爐料，廢產(chǎn)品等 )(2) 對廢鋼材進行稱量(3) 對上述稱量出的爐料，計算出各種元素的含有量，對照其元素的燒損率，計 算出各元素補充量。(4) 根據(jù)計算出的補充

10、量，進行各種合金的稱量(含脫氧劑硅鈣和鋁 )。(5) 對澆口棒，回爐料，廢零件，廢鋼料應(yīng)保證其干凈，無油漆，嚴(yán)重銹蝕，油 污等臟雜物。當(dāng)存在嚴(yán)重銹蝕油污時，應(yīng)提前經(jīng)過燒烤或拋丸等方法將其去除后方 可入爐熔煉。(6) 將所有配入的合金 (含脫氧劑、造渣劑、澆口覆蓋劑 )均須保持干燥，必要時 應(yīng)放入焙燒爐中烘烤，以除去水分。3) 熔煉操作程序(1) 打開各冷卻水閥門。水壓不小于 0.15Mpa 。(2) 裝入爐料。裝料的原則：熔點高、難于熔化、不易氧化的裝入底部，包括 吸收率低的炭精均應(yīng)裝在爐底。底部、中部應(yīng)加夾小塊，裝料緊密，使?fàn)t料產(chǎn)生磁 場密集，熔化快。、上部大塊松散，使其自重下落，預(yù)防搭橋

11、。(3) 接通電源，按中頻半導(dǎo)體變頻裝置操作規(guī)范。調(diào)整各功率因素(表 )，使熔煉快速進行。(4) 當(dāng)爐料熔化時， 先進行配制爐料的加入 ,保留 15%-20% 的同牌號回爐料等到 爐前化驗合格的加入。(5) 當(dāng)爐料熔化開始出現(xiàn)液面時， 應(yīng)加入適量造渣劑 (覆蓋劑 )，以減少金屬液面 與空氣的接觸，減少吸氣與氧化。(6) 當(dāng)爐料熔化 80% 左右時，進行除舊渣造新渣。并保持金屬液面覆蓋。(7) 當(dāng)金屬液溫度升到 1550 C左右時，加入錳、硅鐵進行予脫氧，包括對錳、 硅元素的補充。(8) 取樣做爐前分析，爐溫進行保溫。根據(jù)分析結(jié)果報告，進行元素含量調(diào)整。當(dāng)化驗成份符合材質(zhì)要求時，加入保留 15%

12、-20% 的同牌號回爐料。(9) 當(dāng)爐溫達到1580-1600 C時，進行精煉，除去舊渣，加入硅鈣并造新渣。 同時停止送電，使鋼水靜置 1-2min ，然后再送電升溫。(10) 測量溫度，當(dāng)爐溫達到工藝規(guī)定的澆注溫度時，加入純鋁進行終脫氧。并 除渣，清理爐口，準(zhǔn)備澆注。(11) 如鋼水量大，產(chǎn)品殼模多，澆注時間較長時，澆注一半時用純鋁進行再脫 氧。4) 熔煉操作注意事項(1) 凡是加入爐內(nèi)的所有材料，輔料必須無油漆、無嚴(yán)重銹蝕、油污，以減少 爐內(nèi)氣體形成。(2) 為保證安全，加入液體中的料品，應(yīng)預(yù)熱徹底去除水分，以免冷料、含水 料品加入時引起爆炸。(3) 冷料清理與加料。禁止向冷爐重力敲擊，以

13、免爐膛產(chǎn)生裂紋。(4) 熔煉過程中，應(yīng)經(jīng)常觀察感應(yīng)圈冷卻水溫度，感應(yīng)圈周圍有無異常，以可 提前覺察漏爐，避免事故發(fā)生。(5) 爐工與澆注工應(yīng)做好協(xié)調(diào)密切配合，使熔煉出爐與殼模焙燒時間處于最佳 狀態(tài)。(6) 爐工澆注工必須清楚了解每個產(chǎn)品的圖號、結(jié)構(gòu)再根據(jù)工藝卡片，來選擇 確定出爐、澆注溫度、流速、壓力，以保證澆鑄質(zhì)量。(7) 爐工、澆注工工作中必須穿戴好勞動防護用品，遵守安全操作守則。做到 安全生產(chǎn)無事故。B、澆注操作要求(1) 澆注的殼模應(yīng)保證高溫焙燒良好。(2) 殼模的澆注溫度應(yīng)控制在 700-850 C范圍內(nèi)(小件、薄壁件更高，以便于充 型。)(3) 澆注時，盡量使鋼水對準(zhǔn)殼模澆口杯心澆

14、入，不使鋼水擦邊產(chǎn)生旋渦，以 防巻入氣體。（4）澆注時，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品形狀，壁厚選擇澆注壓力，對薄壁難以澆足的產(chǎn)品， 澆注時應(yīng)隨鋼水澆入后隨之將模殼下降，使流量、流速、澆注壓力加大。（5）澆注速度，澆注速度凡用爐子直接澆時，應(yīng)有爐工掌握。一是爐子出鋼口 槽要較深 ;二是傾倒速度要快 （當(dāng)然還要靠澆注人員將殼模對準(zhǔn)，收流快，爐子返傾 快）。（6）鋼水澆注后保溫。為使?jié)埠箐撍_到順序凝固目的，起到良好補縮作用， 鋼水澆注后，稍停片刻將保溫 （覆蓋 ）劑撒于其澆口上。（7）殼模鑄件保溫。為預(yù)防有些形狀復(fù)雜零件的變形及裂紋（尤其厚薄相交懸差大的 ）。（8）澆鑄注意事項a應(yīng)使從焙燒爐中取出型殼至澆注的時間要

15、盡量短，以避免型殼溫度下降過多。b. 澆注時要加快操作速度，使每爐鋼水盡快澆完，防止鋼水再次氧化。c. 澆注時應(yīng)避免渣隨鋼水流入型殼中。d. 下列情況不應(yīng)澆注：型殼末燒好，鋼水溫度不夠，鋼水打渣不干凈等。e. 對易產(chǎn)生縮孔、縮松的鑄件，澆注后可在澆口杯上撒發(fā)熱劑，以加強澆口的 補縮作用。7、化驗員的崗位責(zé)任制度。1）、化驗員必須按照光譜儀操作規(guī)程進行操作;2）、對當(dāng)班需澆注的型殼進行合理的編排;3）、根據(jù)生產(chǎn)流程卡規(guī)定的焙燒溫度、合金液的澆鑄溫度進行調(diào)整（指調(diào)整焙燒爐溫控儀 ）與記錄 ;4）、化驗成份出現(xiàn)偏差時，必須根據(jù)理論要求數(shù)值,算出所加元素的需求量。下偏差補充量表 （按熔煉 100 公斤

16、計算 ）：元素下差CSiMnCrNiMoCuNb0.01%碳極硅鐵錳鐵鉻鐵鎳塊鉬鐵紫銅鈮鐵20克20克20克20克10克20克20克20克0.0140.01440.0160.0120.010.0110.020.0110.02%50克30克50克40克30 克 0.0340克40克40克0.0350.02160.040.0240.0220.040.0220.1%150克140克200克180克120克200克120克-0.1080.10080.160.1080.120.110.2%280克300克300克350克210克400克210克-0.200.2160.220.210.210.220.21

17、1%-1250 克1800 克1100 克1800 克1050 克-0.991.05注：鉬絲加入量比鉬鐵少一半。貴重金屬元素配料時取下限8、常用牌號熔煉澆注溫度是多少？為什么？答:熔煉澆注時的合金液溫度確定是根據(jù)材料的熔點，再加上合金液的過熱度( t。常用牌號的鑄鐵件、碳鋼件主要為五大元素：碳(C)、硅(Si)、錳(Mn)、磷(P)、硫(S);灰鑄鐵的熔點公式為：TL=1536-78 X (C%)+7.6X (Si%)+4.9 X(Mn%)+34.4X (P%)+38X (S%)由于鑄鐵的牌號越高，含碳 (C%)量越低，因此，鑄鐵牌號越高，熔點越高。由于碳鋼里面的含硅(Si)、錳(M n)、磷

18、(P)、硫(S)量較低，因此，碳鋼的熔點計 算(簡易)公式為：TL=1536-78X (C%)由此可以得出，含碳(C%)量越高，熔點越低。即含碳量越高，澆注溫度越低；含碳量越低，澆注溫度越高。合金鋼材質(zhì)以及不銹鋼材質(zhì)的熔點計算公式非常煩雜，總歸熔點溫度與含碳量 關(guān)系最大，含碳量越低，熔點溫度越高。常用牌號熔煉時澆注溫度的確定為牌號熔點C）鑄件特征合金液澆注溫度（C）HT1501213.8-1266.6普通件1430 - 1450 CHT2001224.6-1269.4復(fù)雜件1460 - 1480 CHT2501250.6-1277.5常規(guī)件1520 C澆包孕育，1450 - 1480 C澆注Q

19、T400 - 151204.1-1240.1常規(guī)件1580 - 1600 C球化孕育,1420 - 1450 C澆注低碳鋼15 # 1517-1526普通件1600 - 1620 C15 井、20 #15CrMo 1511.4-1520.9低合金鋼20#、20Cr 1505-1514復(fù)雜件1620 - 1650 C20CrNiMo 1503.6-1513.2特殊特小件1650 - 1675 C15CrMo 20Cr20CrNiMo中高碳鋼40Cr、42CrMo 1490-1500普通件1580 - 1600 C40Cr 42CrMo45# 1485.2-1496.445# 55#55# 147

20、7.4-1488.6復(fù)雜件1600 - 1620 CGCr15GCr15 1446.9-1457.6不銹鋼件SUS304 1449-1455普通件1610 - 1620 C304SUS316 1371-139911Cr1717-4PH 1456-1475復(fù)雜件1620 - 1630 C17-4PH11Cr17 約 1415備注：為了更準(zhǔn)確地掌握鑄件的收縮率，特編制以上各材料澆注溫度。因為鋼水的過熱度 t=80-120 C時，流動性最好，收縮率較穩(wěn)定；但當(dāng) t120 C時，收縮率增大，鑄造缺陷也相應(yīng)增多。鐵水的過熱度厶t=180-220 C時,為最佳澆注溫度。 而由于硅溶膠型殼的透氣性比水玻璃型

21、殼的透氣性差，水玻璃型殼的透氣性又比砂 型鑄造的透氣性差，所以不同的鑄造工藝，合金液的澆鑄溫度也不同。9、澆鑄時合金液溫度如何控制。答：測量溫度雖然重要，但更重要的是如何控制澆注時的合金液溫度。根據(jù)中 頻電源控制柜面板上的功率表、 電壓表來操作。 通常為： 功率表調(diào)節(jié)至原功率的 50% 左右時為保溫 （100kg 爐約 100kw,50kg 爐約 65kw;） 功率表調(diào)節(jié)至原功率的 60% 時左 右為繼續(xù)升溫 ;功率表調(diào)節(jié)至原功率的 40% 時左右為降溫。 當(dāng)測量溫度過高或過低時 應(yīng)給予調(diào)整：滿功率時，合金液每分鐘上升大約50-75 C （約1 C/s）,關(guān)閉電源時合金液每分鐘下降約30-50

22、 C。另外，還要根據(jù)爐子的坩堝大小、深淺、鑄件的材質(zhì)等 加以確定。10、預(yù)防鑄件產(chǎn)生氣孔的措施有哪些 ?答：熔模鑄鋼件的氣孔分為：析出性、侵入性、卷入性、等三種類型。氣孔是熔模鑄造常見的缺陷之一。氣孔是氣泡在液體金屬凝固結(jié)殼前來不及浮 出而留在鑄件內(nèi)部形成的一種孔洞缺陷。1）、析出性氣孔此種氣孔是指由液體金屬中析出的氣體而形成的氣孔。此種氣孔的形狀可以是 球形、不規(guī)則形、針孔。（在凝固前期析出形成的氣孔可能呈球形，但在凝固后期氣孔的形狀受凝固界面的影響較大，而呈不規(guī)則形狀。）析出性氣孔又分為：過溶析出性氣孔和反應(yīng)析出性氣孔。（ 1 ）過溶析出性氣孔此類氣孔是由于溶入液體金屬中的氣體呈過飽和析出

23、而形成的。此類影響的氣體主要是氫和氮。（氫不僅能在鋼中產(chǎn)生氣孔，而且能引起裂紋。 ）鋼中氫的來源主要來自水分和鐵銹。 （當(dāng)爐料、工具、爐體等受潮時，水分在高溫時 分解，H2O 2H+0;分解產(chǎn)生的氫原子極易被鋼液吸收。）因此防止此類缺陷的主要措施是清潔爐料和保待爐體、澆包、爐料、鐵合金、造渣劑、工具等干燥。一般說氮對鋼中氣孔的影響很小。（2）反應(yīng)析出性氣孔此類氣孔是由于液體金屬中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體析出而形成。影響最大的 是氧。此類氣孔可能呈現(xiàn)三種形態(tài)： 、當(dāng)鋼液嚴(yán)重氧化時，F(xiàn)eO高； 、當(dāng)鋼液脫氧不完善時，F(xiàn)eO高； 、當(dāng)鋼液脫氧后殘鋁量不夠，澆注后產(chǎn)生二次氧化，形成FeO高。預(yù)防措施： 、清潔爐料，特別是鐵銹嚴(yán)重的爐料應(yīng)經(jīng)除銹處理。（鐵銹不僅帶入FeO而且?guī)肓?H2O ， H2O 分解引起鋼液吸氫。 ） 、快速熔煉。（縮短高溫冶煉時間。） 、充分脫氧。（用AL量一般為0.04%-0.06%，不允許超過0.15%）2）、侵入性氣孔氣體將侵入液體金屬而形成氣孔。一般指制殼，氣體來源主要是型殼方面。避免