合金熔炼复习题

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1、1、 屈服强度：试样拉伸过程中标距部分残余伸长为原长度的0.2时的应力符号2、 抗拉强度：最大均匀塑性变形抗力的指标延伸率： 延伸率（）是描述材料塑性性能的指标延伸率和截面收缩率。延伸率即试样拉伸断裂后标距段的总变形L与原标距长度L之比的百分数：=L/L100%。铸造合金的分类： 铸造有色合金和铸造黑色合金 常用的熔炼方法及加热原理：固溶强化：固溶体是固态下一种组元即溶质熔解在另一种组元即熔剂中形成新的相，固溶体的硬度、强度往往高于组成它的各个组元，而塑性则较低，这种现象称为固溶强化时效强化：通过热处理利用合金的相变产生第二相微粒，这样的强化加时效强化变质处理：是在熔融的合金中加入少量的一种或

2、几种元素（或加化和物起作用而得），改变合金的结晶组织，从而改善机械性能机械性能的壁厚效应：机械性能随壁厚的增加而下降变质潜伏期：变质元素加入铝液后，必须保持某一确定时间才能得到最大的变质作用，此保持时间称为潜伏期炉料遗传性：质量差的炉料，熔化后获得的铸件组织性能也差，虽经正常熔炼工艺的处理仍无改善球化衰退：球化处理后的铁液在停留预定时间后，球化效果会下降甚至消失铁碳相图双重性：热力学观点,石墨的自由能比渗碳体的自由能要低得多。根据能量最低原则，Fe- Fe3C相图只是介稳定的，只有Fe-C（石墨）相图才是热力学稳定的。动力学观点,在液体中形成含C 6.67的渗碳体晶核要比形成含C100的石墨晶

3、核容易，形成渗碳体更容易，易按介稳定系转变。在一定条件下，按Fe-Fe3C相图转变亦有可能，因此就出现了二重性。炉气燃烧比：焦炭层燃烧完全程度的指标冲天炉的炉壁效应：冲天炉内的炉气有自动趋于沿炉壁流动的倾向，产生原因主要是由于炉内阻力分布不均匀造成的，其产生的结果是：炉壁附近的炉气流量大，流速高，而炉子中心则流量小，流速低魏氏组织：铸钢冷却时，在二次结晶过程中，若铁素体呈针、片状从奥氏体中析出，且与晶粒周界成一定的角度，通常将这种先共析针（片）状铁素体加珠光体的组织等强温度：随着温度升高，在一定温度时，晶界和晶内强度相等金属的钝化：是指活泼金属由易腐蚀的活性状态变为耐腐蚀的钝性状态集肤效应：由

4、于高频，炉料中的电流绝大部分都沿表层流过，这种现象称为集肤效应3.金属材料的强化机制有哪些，细晶强化实质及对合金强度和塑性的影响？答：机制：细晶强化、固溶强化、分散强化（时效强化、弥散强化）、形变强化 、复杂强化（复合强化） 实质：增加晶界 能同时提供塑性和强度4.铸造合金的使用性能有哪些（能列举2-3种）？答：机械性能、物理性能、化学性能5.铸造合金的工艺性能有哪些（能列举2-3种）？答：铸造性能、熔炼性能、焊接性能、热处理性能、机加工性能6.铸造铝合金的分类及牌号表示方法?Al-Si类 气密合金，应用范围最广，产量最多 Al-Cu类 耐热或高强度铝合金 Al-Mg类 耐蚀合金 Al-Zn类

5、 自动固溶效应与自然时效硬化 牌号：ZAl+合金元素+合金元素含量代号：ZL 表示铝合金类别 1代表Al-Si类 2 代表Al-Cu类 3 代表Al-Mg类 4 代表Al-Zn类 表示顺序号7.铝硅合金进行变质处理的原因及方法？答：原因：硅相在自发非控制生长条件下会长成片状，这种形态的脆相严重地割裂基体，大大降低了合金的强度和塑性共晶硅变质方法：加入氟化钠与氯盐的混合物来进行变质处理加入微量的纯钠也有同样效果。变质机理：a)Si晶体生长时，界面前沿存在有少量的孪晶与大量的界面台阶，Si原子或Si的八面体容易进入台阶，使Si晶体沿着211晶向生长成板片状。b)变质元素Na进入界面台阶，使台阶消失

6、，同时使Si晶体表面产生大量的孪晶，这样Si晶体的生长方式由孪晶凹谷代替界面台阶，Si晶体仍然长成板片状c)Na原子在孪晶凹谷处的大量富集，阻碍了晶体沿211晶向的生长，迫使其产生分枝，主杆沿100晶向生长，分枝沿211晶向生长，最后长成细的纤维状晶体。过共晶铝硅合金中初生硅的变质方法：一类是赤磷或含赤磷的混合变质剂；另一类是含磷的中间合金（Cu-P）。磷变质机理：形成AlP作为硅结晶的非均质晶核，使初生硅细化；同时磷在铝液中有一定的溶解度，磷在铝中呈表面活性，故也能被硅晶孪晶凹谷所吸附，抑制孪晶的生长。亚共晶铝合金中初生相的细化变质方法：在纯铝和铝合金中加入少量Ti、Zr、B等元素，变质机理

7、 由于元素与Al形成固相质点，可作为非自发晶核； 由于包晶反应，也使依附在TiAl3质点上形核； 由于过冷度较小，其结晶生长速度却比较小8.镁、铜、铁、稀土、镍及锰对铝硅合金组织和性能的影响？9.Al-Si类活塞合金多为共晶及过共晶合金的原因（注意铝硅合金的共晶点）？答：原因：具有较高的热强行和耐磨性，低的线膨胀系数和密度小10.稀土在铝合金、镁合金中有什么作用？11.铝铜类合金的铸造性能差，抗腐蚀性低的原因？12.铝合金精炼的目的是什么，主要方法有哪些（能列举3-4种）？答：目的：获得符合规定组分、气体及氧化夹杂物的含量少，并保证铸件得到细密组织的高质量合金液方法：1、吹惰性气体 2、过滤

8、3、真空处理 4、加气化溶剂 5、吹火性气体 6、加稀土金属13.铝液中氧化夹杂与针孔有何关系？原因何在？答： 铝液中氧化夹杂越多，则含氢量也越高。并且氧化夹杂物提供了气泡成核的现成界面，促使铸件针孔的形成14.浮游法精炼的基本原理和方法，气泡大小对精炼效果有什么影响？答：原理：在铝液中吹入气体或产生气体，利用气泡在铝液中的浮升，将氢及夹杂排出液面，可总称为浮游法精炼 越小越好15.影响变质处理效果的因素有哪些？ 答：1、冷却速度 2、变质潜伏期问题 3、变质合金中元素的相互作用16.锆对镁合金有什么影响（能列举3-4种）？答：细化晶粒 强化作用 提高铸造性能 除氢作用 除杂质作用 提高抗蚀性

9、17.镁合金热处理时为什么需要分两个阶段加热？答：潜热小升温快，防止铸件过烧18.在几类镁合金中，为什么Mg-Al类合金必须进行孕育处理？答：Mg-Al类合金自发凝固状态的晶粒很粗大，铸件厚大时更明显。晶粒粗大将显著降低合金的机械、铸造性能。处理方法 生产中常用碳质孕育法，即在镁液中加入MgCO3或C2Cl6等碳化合物，它们在高温下分解并被镁还原出碳，形成化合物Al4C3起孕育处理作用19.镁合金熔炼时为什么需要保护，其熔炼保护技术有哪几种，基本原理是什么？答：镁合金特别容易氧化，甚至燃烧爆炸熔盐保护法熔盐直接物理隔绝合金化保护形成致密的氧化物后物理隔绝气体保护1、与合金反应形成致密保护膜2、

10、隔离空气 20.Mg-Al类合金为什么不能加锆变质，其孕育处理方法有哪几种？ 答：锆与铝反应形成ZrAl3化合物沉到坩埚底部，使锆损失掉 方法： 过热孕育法：在生产中发现把Mg-Al类镁合金（如ZM5）熔化和加热到850950，保持1015min左右，然后迅速冷却到浇注温度，尽快浇注，即可使晶粒细化。 因温度过高，增加了镁液的氧化；延长了熔炼时间，使熔化生产率降低；降低镁合金的抗蚀性，由于温度过高，使镁液中的铁量急剧增加，铁是有害杂质加碳孕育法：在Mg-Al类合金液中加入含碳物质后，它与合金液起反应生成碳，新生态碳与铝进一步形成大量弥散的Al4C3质点，即增多了结晶晶核，使晶粒得到细化21.铜

11、合金熔炼时脱氧的原因及常用方法，哪一类铜合金不需要脱氧，为什么？答：凝固时以（a+Cu2O）的共晶体分布在a的晶界上，使铜的塑性和导电性能显著降低如果铜液中含有氢，凝固时Cu2O和氢同时析出发生反应： Cu2O + 2H 2Cu + H2O生成的水蒸气促使凝固时铸件膨胀、组织疏松和产生大量气孔或晶间显微裂纹。铜液的脱氧原理：由于Cu2O溶于铜液，不能用机械方法去除，可用其他与氧亲和力更大的元素夺取Cu2O中的氧，而生成的新氧化物不溶于铜液，再设法排除o脱氧剂种类1、表面脱氧剂（木炭、碳化钙等）2、可溶于金属液本身的脱氧剂（磷、锂）加其他与氧亲和力更大的元素夺取Cu2O中的氧，而生成新的氧化物不

12、溶于铜液 黄铜不需要脱氧，加入的锌易蒸发22.铸造钛合金常见熔炼方法？ 答： 非自耗电极电弧炉熔炼 自耗电极电弧炉熔炼 真空自耗电极电弧凝壳炉熔炼23.铜合金熔炼时常用的脱氢方法和基本原理？答：方法：氧化法、通氮法、加氯化锌法、沸腾法24.根据碳在铸铁中存在的形态不同，通常可将铸铁分为哪几种？答：根据断口的颜色区分：1、白口铸铁：断口呈银白色，碳主要以碳化物形式存在 2.麻口铸铁：白色断口中分布有黑色斑点，碳主要以石墨与渗碳体的形式存在。 3、灰铸铁：断口呈灰色，碳主要以石墨的形式存在。25.灰铸铁中根据石墨的形态不同而分为哪几种铸铁？答：根据石墨的形态：1片状石墨铸铁(简称灰铁HT) 2、球

13、状石墨铸铁（简称球铁QT） 3、可锻铸铁(简称可铁KT) 4、蠕虫状石墨铸铁(简称蠕铁RuT)26.石墨对灰铸铁的性能有什么影响？答：强度性能差 HB/b比值分散 缺口敏感性小 有良好的减震性 减摩性好27.提高灰铸铁性能的主要途径是什么？答：改变石墨的数量、大小、分布及形态 在改变石墨特性的基础上控制基体组织28.球墨铸铁孕育和球化处理的目的是什么？答： 孕育处理的目的：消除球化元素所造成的白口倾向，或的铸件态无自由渗碳题的铸件细化球状石墨，增加数量：提高石墨的圆整度，改善球化率减少晶间偏析程度 使石墨球化29.球墨铸铁和蠕墨铸铁生产的主要工艺过程？答：球墨：1、化学成分的选定 2、球墨铸铁

14、的熔炼要求及处理技术 3、球墨铸铁的孕育处理蠕墨：1、化学成分的选择 2、炉前处理及其控制 30.可锻铸铁的生产主要包括那两个步骤？答：白口铸坯的获得 退火过程及控制31.如果生产薄壁铸铁件， 要求较高的塑性及韧性及低的成本，你认为采用哪一种铸铁最为合适，为什么?32.铸铁熔炼的方法主要有哪些？ 答： 1、冲天炉熔炼法 优点：经济简便、生产率高、成本低；连续生产。缺点： 成分不易控制；热量未充分利用；操作要有更高要求 2、电炉熔炼（电弧炉、电感炉）优点：可准确控制铁水成分；获得高温铁水；金属烧损较少，铁水质量较高；环境较好，劳动强度低。缺点：耗电量大。 3、双联熔炼，把熔化炉与保温（精炼）炉组

15、合成一套熔炼设备装置。 4、三联熔炼，把熔化炉、保温炉与精炼炉组合成一套熔炼装置。冲天炉感应炉电弧炉。 适合于大批量、机械化生产33.提高冲天炉铁水温度的措施有哪些（能列举2-3项，重点掌握风的温度和风中氧含量对铁水温度的影响）？答：1、焦炭的质量，固定碳的含量，固定碳量越高放热量越大，高质量的焦炭中固定碳应大于90；灰分含量，灰分含量越少产生的渣量越少；硫含量，铁水中硫主要来源于焦炭，故焦炭中硫含量越低越好。2、焦铁比层焦比，层焦量与层铁量的比值o总焦铁比，总焦量与总铁量的比值；焦铁比越高，炉温越高，生产率越低。层焦量少时，无法补充底焦燃烧的损失，使底焦高度下降，铁水过热时间短，铁水温度下降

16、。层焦量大时，使底焦过高，多余的焦炭被烧掉后金属料才开始熔化，炉料预热充分，铁水温度高。3、风的影响送风量，风量小，焦炭燃烧不充分；风量大，底焦燃烧过快，底焦高度下降，风带走的物理热增多；结果是铁水温度下降4、风的影响风速，风吹向炽热焦炭所起的作用：加速氧向焦炭表面的扩散；吹掉焦炭表面上的附着物；吹掉表面上的CO，使CO继续在气相中燃烧；气体带走热量，使焦炭表面温度下降；合适的风速：3080m/s5、冲天炉的风口、风口的位置6、风温的影响一定条件下风温越高焦炭的燃烧温度越高7、富氧送风，增加风中氧的浓度，强化焦炭的燃烧 34.冲天炉与电炉双联的原理？答：冲天炉 熔化 电炉 升温35.结晶组织对

17、铸造碳钢的机械性能影响如何？（1）奥氏体晶粒度的影响 奥氏体晶粒大小直接影响到最终形成的组织中的铁素体和珠光体的晶粒度。晶粒越细，钢的强度和韧性越好。 （2）晶粒形状的影响 在钢液凝固过程中，从表面到中心分布有三个晶区，即细等轴区，柱状晶区和粗等轴区。稀土处理缩小粗等轴和柱状晶区，提高细等轴晶率，使钢的性能提高。 结晶组织对钢的性能的影响（3）铁素体形态的影响 在铸态的亚共析钢组织中，由于钢的含碳量和冷却速度的不同，在二次结晶过程中析出的先共析铁素体具有三种形态：即粒状、条状（魏氏体）和网状。 条状组织和网状组织都使钢的强度降低。通过热处理，可使这两种组织转变为粒状组织，从而提高钢的性能。（4

18、）热处理对性能的影响碳钢在铸态时组织粗大，常有魏氏组织等缺陷，使钢的机械性能较低，特别是韧性，通过正火、退火或正火加回火等热处理可提高钢的机械性能。36.什么是回火脆性，它是如何产生的，怎样消除？答：回火脆性：是指淬火钢回火后出现韧性下降的现象由于锰具有正偏析的特性，在淬火后的回火冷却过程中，有在钢的晶界处析出碳化物的趋势，易使铸件产生脆性在450-520温度范围内快冷，或加入合金元素钼有助于防止回火脆性37.铸造低合金钢热处理的目的是什么？答：除了改善铸态组织、细化晶粒和消除内应力之外 主要发挥合金元素提高淬透性的作用而获得高性能38.铸造低合金钢的概念及合金元素在低合金钢中的作用？答：概念

19、：在铸造碳钢的基础上，加入合金元素的总量低于510-2称为低合金钢；强化和提高淬透性的作用，使钢的强度，尤其是屈服强度有了明显的提高，因而使材料的内在潜力得到充分的发挥39.稀土元素在铸钢中的作用？答：1、对钢液的净化作用 2、脱硫作用 3、去除非金属夹杂物 4、变质作用 5、合金化作用40.提高钢抗蚀性的途径有哪些？ 答：加入合金元素，提高钢的电极电位，减轻电化学腐蚀倾向 在钢的表面形成一层钝化膜，提高抗蚀性 在合金组织中尽可能获得单相组织，降低钢的阴极活性，提高钢的耐蚀性41.提高钢抗氧化性的途径有哪些？答：改变氧化层结构 钢中加入合金元素，生成尖晶石型氧化物FeOM2O3 或Fe2O3M

20、O，则钢就具有良好的抗氧化性。 p提高出现FeO的下限温度 钢中加入合金元素，在与铁形成固溶体的情况下，如果能提高出现FeO的下限温度，也可以提高钢的抗氧化性。 42.18-8型不锈钢产生晶间腐蚀的原因及防止措施？答：晶间腐蚀是由于碳化物（Cr、Fe）23C6沿晶界析出引起其周围区域铬的贫化所致方法：加入合金元素：提高基体的溶碳能力。p热处理：将碳化物固溶到基体之中。 定义晶间腐蚀是指这种钢在500800的温度范围内保温一段时间，在标准腐蚀条件下沿晶界会发生严重的腐蚀。p危害性晶间腐蚀危害性极大，针对削弱晶粒间的结合力，降低钢的强度，严重时会使钢完全粉碎。43.高温合金的分类方法？按基体分类：

21、铁基、镍基、钴基高温合金；按合金的主要强化特征分类： 固溶强化型、时效强化型、弥散强化型、 复合强化型；按合金的成型方式分类:变形高温合金、铸造高温合金、粉末冶金高温合金44.高温合金晶界强化原因及常用方法有哪些？答：高温时高温合金的断裂往往是沿晶界断裂,晶界在高温变形过程中是薄弱环节纯净化,原理:有些晶界偏聚的元素是低熔点的，并与基体生成低熔点的化合物或共晶体。它们使合金的热加工性及高温力学性能显著降低。p 方法:严格控制气体（N2、O2、H2）含量; 控制有害元素的含量，最主要的是铋、锑、硒、铅等。 微合金化 ,原理:添加晶界强化元素 B 、 Zr 、 Mg 、Hf等提高高温蠕变寿命和塑性

22、 晶界控制: 大晶粒一般有较高的持久强度与蠕变强度，较小的蠕变速率；小晶粒材料却表现出较高的抗拉强度与疲劳强度。p 在高温静态下工作的材料晶粒可以控制度大一些，对于中温动态下工作的材料则应小些。p 消除横向（与应力垂直的方向）晶界能非常有效地提高高温强度。 中间热处理: 通过热处理控制析出相的种类、大小和分布，改善晶界性能。45.高温合金微合金化和晶界控制的方法和原理？46.定向凝固需同时满足哪两个基本条件？答：1、铸件在整个凝固过程中的热流必须垂直于晶体生长中的固-液界面单方向流动2、晶体生长前方的液体中没有稳定的结晶核心，必须保持正温度梯度47.高温合金定向凝固方法有哪些？（能列举2-3种

23、）答：发热铸型法 功率降低法 高速凝固法 液态金属冷却法 单晶法48.定向凝固提高高温合金性能的原因有哪些？答：1、高温下持久和蠕变断裂多半是沿垂直于零件主应力的横向晶界，而定向组织中则没有或很少有横向晶界，从而明显提高了合金的寿命 2、定向凝固合金的组织，基体和强化相都是沿方向择优生长,且平行于主应力轴,通常方向的形变抗力较大。49.碱性电弧炉氧化法熔炼脱碳的方法、目的和原理？答：方法：矿石脱碳和吹氧脱碳目的:生成CO使钢沸腾，去除气体和夹杂物，使化学成分均匀50.电炉钢生产上采用的脱氧方法有哪几种？ 答：扩散脱氧 沉淀脱氧 综合脱氧 脱氧操作51.真空感应熔炼的原理和特点？原理:是一种无芯

24、感应炉，所不同的是这种电炉的坩埚装在一个真空室内，熔炼时真空室内部被抽成真空，炉料就在真空中进行熔炼和浇注。o优点: 可以去除材料中的大部分气体和非金属夹杂物 大大减少元素的氧化损失 操作过程简便，能比较容易地控制炉温，真空度、熔炼时间和合金的化学成分。缺点: 合金元素挥发损失（蒸气压）。 由于坩埚反应，使坩埚寿命短,在真空熔炼中，熔融金属与坩埚材料之间发生化学反应。 原因：在真空下，坩埚材料易分解、气体原子进入真空室内。因此，真空感应电炉通常采用MgO坩埚，其原因是由于MgO稳定、难熔，在钢中的熔解度小，以及镁的蒸气压高等优点52.特种熔炼方法主要有哪些？答：电渣炉熔炼,本质是利用电流通过具有一定电阻的特制熔渣时所产生的电阻热来熔炼或焊接金属的一种方法。 氩氧脱碳法熔炼,利用Ar气稀释CO，降低PCO，从而达到在降低碳含量的同时，保证铬不被大量氧化的一种熔炼不锈钢的方法 真空氩氧脱碳法熔炼, 简称VOD法是在真空室内进行的脱碳保铬的氩氧脱碳法，是钢包精炼法之一 等离子炉熔炼, 利用温度极高的等离子弧作热源，对金属进行熔炼的方法真空自耗电极电弧炉熔炼, 在真空下，利用自耗电极和水冷结晶器底部护锭板之间产生的电弧热来熔炼金属的方法