2013-2014-(1)鑄造合金及其熔煉試題與答案

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上成都理工大學20132014學年第一學期鑄造合金及其熔煉試卷答案(A)一、名詞解釋 1） HT200 是指抗拉強度不低于200Mpa的灰口鑄鐵；2） QT500-7是指抗拉強度不小于500MPa，伸長率不小于7的球墨鑄鐵。 3） ZL201：鑄造鋁銅合金ZAlCu5Mn，是重要的耐熱高強度鑄鋁合金，成份Cu 4.55.3%，Mn 0.6%1.0%，Ti 0.150.35%，其余為Al。4） 孕育處理：鑄鐵鐵液在澆注前，在一定的溫度和成分下，加入一定量的孕育劑如硅鐵等，改變鐵液的凝固過程，改善鑄態(tài)組織，從而達到提高鑄件性能為目的的處理方法，謂之孕育處理。 5） 球化處理

2、：向鐵水中加入稀土鎂合金（球化劑）。（其中鎂是具有很強球化能力的元素）。球化劑的作用是使石墨呈球狀析出。我國應用最廣的球化劑是稀土鎂合金。 6） 鋁合金的吸附精煉：是指在鋁合金熔煉時通入不溶氣體或加入精煉劑產生不溶于鋁液的氣體，在上浮的過程中吸附氧化夾雜，同時清除氧化夾雜及其表面依附的H2，達到凈化鋁液的方法。（3分）7） 水韌處理：高錳鋼的含碳量一般在0.91.4%，屬于高碳鋼，鑄態(tài)組織為奧氏體和碳化物以及少量的珠光體組成，為了消除碳化物，鑄件加熱至奧氏體化溫度，保溫至組織全部奧氏體化后，淬火得到單一的奧氏體組織，從而提高鑄件的韌性，這一處理成為水韌處理。 8） 時效強化（沉淀強化）： 時效

3、處理，又稱低溫回火。時效強化是指在網(wǎng)溶度隨溫庋降低而減少的合金系 中，當合金元素含量超過一定限量后，淬火可獲得過飽和固溶體。在較低的溫度加熱（時效），過飽和固溶體將發(fā)生分解并析出彌散相，引起合金強度、硬度升高而塑性下降的過程。它也被稱為沉淀強化。9） T4 固溶處理： 將鑄件加熱至固相線附近，使強化相溶入（Al）中，在淬入冷卻介質中獲得過飽和的（Al）固溶體，提高鑄件的強度和塑性的一種熱處理工藝。10） 吹氬精煉：利用氬是惰性氣體，既不溶于鋼液中，又不合鋼液中的元素反應，因此向鋼包內的鋼液中吹氬，氬氣泡在緩慢上升過程中吸附非金屬夾雜和溶解在鋼液中的氣體，達到凈化作用；同時由于氬氣泡內CO的分壓

4、力為0，因此C和O在氬氣泡和鋼液界面上發(fā)生反應形成CO進入氬氣泡，從而達到脫氧的目的。二、填空（20分）1、石墨形態(tài)的不同，鑄鐵分為灰口鑄鐵；球墨鑄鐵；蠕墨鑄鐵。 2、球狀石墨形成的兩個必要條件：鐵液凝固時必須有較大的過冷度；鐵液與石墨間較大的表面張力。 3、不銹鋼中鉻的主要作用，其作用包括：（1）在鑄件表面形成致密的氧化膜；（2）提高鐵素體的電極電位。4、鑄鋼件斷面典型的晶粒分布如圖所示，包括三個區(qū)域：1表面細晶區(qū)；2柱狀晶區(qū)；3中間等軸晶區(qū)。 5、碳鋼鑄件熱處理的目的是細化晶粒，消除魏氏體（或網(wǎng)狀組織）和消除鑄造應力。熱處理方法有退火、正火或正火加回火。6、鋁合金的變質處理包括三類：（1）

5、（Al）的晶粒細化處理；（2）初晶Si的細化處理；（3）共晶硅的變質處理。（3分）7、鑄造黃銅是以Zn為主加元素的銅合金，鑄造性能好表現(xiàn)在：（1）結晶溫度范圍小，充型能力強；（2）鋅的沸點低，有自發(fā)除氣作用。8、木炭是熔煉銅合金時應用的覆蓋劑，主要作用是防氧化、脫氧和保溫。三、簡答（40）1、影響鑄鐵石墨化程度的主要因索？答：(1)、化學成分1)碳和硅：碳是形成石墨的元素，也是促進石墨化的元素。含碳愈高，析出的石墨愈多、石墨片愈粗大。 硅是強烈促進石墨化的元素，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，提高鑄鐵強度和硬度的作用

6、。4)磷。磷對鑄鐵的石墨化影響不顯著。含磷過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，結構亦更近于A，在快冷時易得到滲碳體：而G是一種更穩(wěn)定的相，在緩冷時易得到G。2、球墨鑄鐵常見缺陷及防止：縮孔縮松：防止措施：加大鑄型剛度、增加石墨化膨脹的體積提高自補縮能力、采用適宜澆注溫度減少液態(tài)收縮、結合生產條件合理選用冒口或冒口加冷鐵夾渣：防治措施：降低原鐵液含硫量、保證石墨化條件下降低鐵液殘留鎂量和稀土量、提高澆注溫度、澆注前熔渣清理干凈石墨漂浮：措施：控制碳當量、降低原鐵液含硅量皮下氣孔：措施：嚴格控制鐵液殘留鎂量及型砂含水量球化衰退：措施：足夠的球化元

7、素含量、降低原鐵液含硫量、縮短球化后停留時間、球化扒渣后用覆蓋劑防止鎂及稀土元素逃逸。3、鑄鋼件熱裂的原因？答：（1）含碳量：含碳量很低的鋼比較容易形成熱裂。（2）含硫量：硫促使鋼形成熱裂，由于硫化物在鋼凝固過程終了時才凝固在鋼的晶粒周圍位置，顯著降低鋼的高溫強度，促使熱裂形成。（3）含錳量：錳在一定程度上能抵消硫的有害作用，有助于防止熱裂形成。（4）含氧量：鋼液中的氧以FeO形式存在，在鋼凝固時析出在晶界上，降低鋼的高溫強度，促使熱裂形成。4、高錳鋼的加工硬化機理？1)位錯堆積論這種理論認為，高錳鋼在經受強力擠壓或沖擊作用下，晶粒內部產生最大切應力的許多互相平行的平面之間產生相對滑移，結果在

8、滑移界面的兩方造成高密度的位錯，而位錯阻礙滑移的進一步運動，即起到位錯強化的作用。其結果是增強了鋼抵抗變形的能力和提高了鋼的硬度。2)形變誘導相變論認為高錳鋼中奧氏體處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，在受力而發(fā)生變形時，由于應變誘導的作用，發(fā)生奧氏體向馬氏體的轉變，在鋼的表面層中產生馬氏體，因而具有高硬度。還原帶5、鋁合金熔煉時三要素“防”“排”“溶”具體含義 ？“防”就是覆蓋劑、變質劑烘焙除潮；工具烘干后噴刷涂料再烘干；爐料加入前除去水銹和油污，嚴防水氣和各種含氣臟物混入鋁液中，產生Al2O3夾雜和H2等；“排”是指通過精煉，清除氧化夾雜和氣體，除雜是除氣的基礎；“溶”是指通過快速凝固或加大凝固時的結晶壓

9、力，使鋁液中的H全部溶于鋁鑄件中，不致形成氣孔。6、細化鑄造鋁合金的組織的方法？1)基體的細化鋁合金的基體圭要是Al相，因此基體的細化主要是指鑄造鋁合金中初生Al相的細化。生產中，常加人微量Ti、Zr、B等元素對鑄造鋁合金的基體進行細化。2)過剩相的細化對于過剩相的細化，亦稱為變質處理，例如，Al-Si臺金加鈉處理使共晶Si細化，由未變質時的粗大針狀或片狀變?yōu)楹Ｔ鍫罨蚯蛄睿岣吡撕辖鸬牧W性能，尤其是塑性。3)有害相的細化在鑄造鋁合金的熔鑄過程中，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。例如，鋁硅合金中鐵雜質形成的粗大針狀B相( Al5FeSi)削弱合金力學性能?？稍阡X硅合金中

10、加人Mn使時變成為團塊狀的AlSiMnFe相，從而改善了合金性能。7、5-5-5錫青銅的合金牌號為ZCuSn5Pb5Zn5，成份：Sn 46%, Pb 46% , Zn 46% ,其余為銅。說出Pb作為合金元素加入的作用:(1) Pb以細小分散的顆粒均勻分布在合金基體上，具有良好的自潤滑作用，提高耐磨性；（2）Pb熔點較低，在最后凝固階段填補枝晶間的縮松間隙，提高致密度，有助于耐水壓性；（3）改善鑄件的切削加工性能。8、沖天爐中的底焦層如圖所示，請在圖中示意出氧化帶和還原帶，并寫出氧和焦炭的四個反應式及其是放熱還是吸熱。（4）（）C+O2=CO2(2) 2C+O2=2CO(3)2CO+O2=2

11、CO2(4)CO2+C=2CO四、論述題（20）請繪出Fe-C穩(wěn)定相圖，寫出共晶反應式，灰鑄鐵成份：C 3.03%，Si 1.45%，計算其碳當量，并在相圖中標出位置，分析凝固過程中組織狀態(tài)變化，并分析鑄造條件下該成分孕育鑄鐵的組織。L4.26%1154A2.08%+GCE=C+1/3（Si+P）= 3.51%屬于亞共晶鑄鐵，在平衡凝固過程中：鐵液溫度降至點開始析出A初析枝晶，隨著溫度的下降，A初晶進一步析出，液相的成分沿著1C變化，至2點時，達到共晶成分，同時溫度到達共晶點，開始共晶反應，生成共晶團；凝固完畢后，隨著溫度的下降，C在初析和共晶A中溶解度逐漸減小，隨著ES變化，在平衡條件下析出二次石墨，依附在共晶石墨上；在溫度到達3點時