佳木斯大学铸造专业最后一科考试.docx

铸造合金及熔炼1、 铝合金二元相图特征：各种点(铸 造铝合金，变形铝合金)-分类p262铸造铝合金的熔炼，浇注温度低，融 化潜热大，流动性好，特别适合金属型 铸造、压铸、挤压铸造，获得尺寸精度 高、表面光洁、内在质量好的薄壁、复 杂铸件采用砂型铸造，石膏型等冷 却慢的铸造方法，必须进行变质处理， 细化共晶硅，已获得足够的力学性能)Al-Si二元相图共晶成分在Si 12.6% 处，由于结晶硅带入微量的磷即使少量 的AlP就足以使Si9%的亚共晶合金中 出现初晶硅，并使共晶硅成粗大的板片 状随着硅量的增加，结晶温度区间变 小，共晶体增加，流动性随之提高，硅 的收缩率很小，合金的线收缩率也随之 下降,热烈倾向减小，硅的结晶潜热大， 直至Si20%处，流动性仍然比共晶成分 的合金高含Si16%~18%处有流动性 的峰值随着硅量的增加，磨损量、腐蚀量、 线膨胀系数、密度、电导率均直线下降 为了获得性能优良的性能，铝硅类合 金的含硅量一般为7%~12%2、 Al-Si二元合金的代表是ZL102合 金，Si10%~13%余为铝，金相组织为a(Al) +共晶体(a+b)以及少量的初 晶硅特点如下：1、热处理强化效果 小，里学习能不高，一般只进行退火消 除内应力。

2、铸造性能优良，结晶区 间小，硅的结晶潜热大，流动性好集 中缩孔倾向大，硅降低氢在铝液凝固后 的溶解度，如精炼不当会产生针孔3、 耐磨性，抗蚀性，耐热性好, Al-Si二元合金貝有软相铝和硬相硅」是典型 的耐磨组织，耐磨性好，铝和共晶硅的 电子电位相差不大，表面一层Al2O3， 组织致密，对基体有保护作用，因此耐 蚀性好，ZL102合金的共晶 温度为 557C,高于其余铸铝合金，温度升高时 没有强化相溶解或聚集现象，因此耐热 性好4、必须进行变质处理来提高力 学性能综上所述，ZL102合金适用于 压铸件或要求耐蚀、耐磨，承受中小载 荷的薄壁、复杂铸件如各种仪表的框 架、壳体、基座等3、 稀土变质：稀土的加入量和含硅量、 冷却速度有关，在0.2%~1.0%变动，含 硅量高，冷却速度慢，取下限，反之取 上限，加入量过大，晶粒反而粗大适 用于Al-Si共晶合金，过共晶Al-Si合 金中同时加入稀土和磷，能同时细化初 晶硅和共晶硅，称为"双重变质”在铝 硅合金中加入稀土，在固液界面处形成 阻碍长大的富集膜，引起成分过冷，在 枝晶根部产生缩颈而脱落成游离晶，增 加晶核，细化晶粒，增加晶粒总面积， 从而减轻了铜、镁的境界偏析程度，稀 土还和铝液中的铁形成稳定的化合物， 沉于坩埚底部，从而净化铝液。

Al-Si 合金的变质处理是针对初生a-Al、共晶 铝合金(团)、初生Si)4、 ZL101: ZAlSi7Mg合金的代号为 ZL101 ，成分：Si6%~8% ， Mg0.2%~0.4%，其余为铝，铸态组织 由树枝a (Al、固溶体，共晶体(a+Si) 所组成，境界上有微量的Mg2Si变质 后针状共晶硅变为点状温度升高时， Mg2Si开始聚集，脱溶成块，力学性能 下降，故其工作温度不宜超过150C5、 ZAlSi9Mg 合金：ZAlSi9Mg 合金的 代号为 ZL104,成分为 Si8.0%~10.5%， Mg0.17%~0.3%，Mn0.2%~0.5%，余为 铝，铸态组织由a(Al)树枝晶及(a+Si) 共晶体组成力学性能高，锰除了起到 固溶强化作用外，还能改变针管状富铁 相的形态,形成骨架状的AlFeMnSi相， 改善性能铸造性能优良,充型能力强， 线收缩率小，无热裂、缩松倾向，抗蚀 能力、切削加工性能及焊接性能较好， 可以铸造承受重大载荷、形状复杂的铸 件有集中缩孔倾向ZL104合金的使 用条件是185C以下条件6、 Al-Si-Cu系合金的代表为 ZAlSi7Cu4，代号为ZL107，显微组织 与ZL101相似，经变质后，塑性提高， 强度提高，经固溶处理+人工时效的合 金，其性能进一步提高，切削性能优于 ZL101,但抗蚀性能因Cu的加入有所 下降，可铸造受重载荷、形状复杂的工 件，使用条件为250C以下。

7、 ZAlSi5Cu1Mg 合金代号为 ZL105, 铸态组织为a ( Al) + ( a+Si ) +(a+Si+CuAl2) +微量W，铸态是就有 较好的力学性能硅含量不高，不需进 行变质，因而熔铸工艺不复杂，常用作 金属型铸造承受中等载荷、形状不复杂 的中、小型零件8、 ZAlSi9Cu2Mg 合金的代号为 ZL111,铸态组织与ZL105相仿，但共 晶体量大，需进行变质铸造性能优良， 可用作承受重大载荷、形状复杂的大、 中型重要的铸件9、 ZAlSi12Cu2Mg 合金的代号为 ZL108.有两种变质方法，传统方法是用 钠盐处理，能提高室温力学性能，但会 降低高温力学性能二是，加磷细化处 理或磷、钠综合处理，加磷细化后，初 晶硅细化，共晶硅仍为板片状，室温下 塑性差，但在活塞工作温度下为 350~450C下，合金有足够的伸长率 由于不含钠，其高温性能更加加磷处 理还能提高活塞的体积稳定性10、 在 ZL108 的基础上再加 Ni0.8%~1.5%,就是代号为ZL109的合 金ZAlSi5Cu1Mg1Ni1,由于有富Ni的 热强相Al6Cu3Ni等，高温性能更好， 但价格高，因此只用作重要呃活塞。

过共晶合金的活塞含硅量高达 17%~26%，热膨胀系数很低，加入铜 镁能形成CuAl2、Mg2Si强化合金，多 则脆加Ni能提高热稳定性，我国稀 土较多，得到的性能也很优良11、 初晶硅细化原理：初晶硅加磷细化, 结晶硅由焦炭还原二氧化硅而获得，焦 炭中的磷便进入了结晶硅中，磷常以 AlP的形式存在，由于AlP的晶型与硅 相同，可以作为硅的非自发结晶核心， 在亚共晶合金中也常析出初 晶硅， 3NaiAlP——Na3PiAl 钠被消耗，变 质失效，因此A1P是有害杂质，在过共 晶合金中A1P的数量不足，称为少数初 晶硅的非自发核心」发展成为大块的初 晶硅，恶化力学性能，需要加磷在铝液 中形成大量的A1P,细化初晶硅并均匀 分布在基体上，成为理想的耐磨组织 含Sil7%的过共晶Al Si合金初生硅的 尺寸随含磷量的增加而细化，过共晶铝 合金的主要缺点是切削加工困难，道貝 极易磨损，加工表面粗糙"解决的途径 是使用镶嵌金刚石的道貝，或是在合金 中加入少量的铅和铋12、 铝硅类合金中常见的杂质是铁，其 他的还有锡、铅、钙等铁在合金中形 成硬而脆、呈粗大片状的化合物，冷却 速度越小，组织越粗大，消弱铝基体， 使合金变脆，破坏铝铸件的表面氧化膜 的连续性，降低合金的耐蚀性，不能进 行表面阳极处理。

铁的来源为炉料、坩 埚、及熔炼工具防止渗铁的有效途径 为控制炉料中的含铁量,采用等级较高 的铝锭，在坩埚、工件上涂覆涂料磷:.. 锡、钙、钙13、 铝铜类合金的优点是室温、高温力 学性能都高，切削性能良好，加工表面 光洁，富铜相耐热，熔炼工艺简单，缺 点是固溶体型合金的铸造性能差，富铜 相与a(A1)基体之间的电子位差值大， 抗蚀性能差，密度较大14、 Al-Cu二元合金ZAlCulO的代号 为ZL202熔炼工艺简单，有一定的共 晶体,铸造性能尚可，但不能固溶强化， 铸态使用，故力学性能不高，常用来制 作装饰性的小零件15、 Al-Cu二元合金另一个牌号为 ZA1Cu4，代号为 ZL203，a (AL)存在 严重的偏析，熔炼工艺简单，经固溶处 理、人工时效处理后，力学性能大幅提 咼，a (AL)晶内偏析消除，但铸造性 能差，用作形状简单的承受中等载荷在 较高温度下工作的中、小型零件16、 在ZL203的基础上再加一些锰， 即使重要的耐热高强度铸铝 ZA1Cu5Mn，代号为 ZL201，Mn 量最 好控制在1.0%以下17、 耐热铝合金的耐热性有a (Al)的 化学成分、第二相性质、形状和分布等 因素决定，a (Al)化学成分越复杂， 组织结构越稳定，第二相的热稳定性越 高，晶粒越细，沿晶分布相组成的弥散 程度越高，则越能阻滞a (Al)在高温 下的变形，因而耐热性能良好。

18、 ZA1Mg10的代号为ZL301，比强 度高，抗蚀性高，铸造性能尚好，常用 作在潮湿的空气或是海水中工作的承 受冲击载荷的零件，如发动机的机匣、 飞机起落架零件、船用舷窗等ZL301 的切削性能良好，工件表面光洁程度 高，“光亮铝合金”可用作装饰零件19、 Al-Mg-Si系合金牌号为 ZA1Mg5Si1，代号为 ZL303，在 350C 以下工作时，几乎保持了室温的力学性 能°ZL303在潮湿的空气或是海水中有 很好的耐蚀性，耐热性较好，可用作承 受中等载荷的船舶用、航空用构件及内 燃机机车的零件20、 铝镁锌三元合金的牌号为 ZA1Mg8Zn1，代号为ZL305,工作条件 不宜超过100C在海水中承受重大载 荷的零件，如鱼雷壳体、潜水服等21、 Al Zn SiMg系合金的牌号为 ZA1Zn11Si7,代号为ZL401,含锌的“矽 铝明”锌全部溶于a (Al)中，因此铸 态组织与ZL101相同，由a (A1) +共 晶体a (Al) +Si组成，合金有“自动 淬火”效应」铸件凝固时锌即过饱和溶 入a (A1 )中，室温下开始自然时效过 程，b (Zn)呈弥散析出，能强化合金。

经过加钠盐变质处理，自然时效30天 后，性能大幅提高不必进行固溶处理 是其特点，铸造工艺性能和ZL101相 似，但抗蚀性能较低，密度较大，常用 作在185C以下工作的承受中等载荷的 零件，如模具、模板及某些设备的支架 等22、 Al-Zn-Mg系合金的牌号为 ZA1Zn6Mg，代号为ZL402，有缩松倾 向，切削性良好，表面光洁，经人工时 效后，尺寸稳定，可用作精密仪表零件， 高温时过饱和的a (Al)容易分解，形 成较高的内应力，促进晶间腐蚀，工作 温度不得超过100C23、 a (Al)初晶的细化：晶粒越细，枝晶间距越小，屈服强度越高细晶还 能改善补缩性能，有助于消除缩松、缩 孔，防止冷隔，细化有害杂质相等因 此细化处理是固溶体型合金常用的强 化工艺细化原理： (百度一下)1、包晶生长理论，2、TiC核 心理论，3、晶粒增值理论，凝固结晶 前沿严重成分过冷，初晶产生缩颈，易 自动脱落、游离、增值.….…4、硼的细 化理论，引起本身不稳定，网纹表 面 5、钛抑制a (Al)晶粒生长理论，6、硼、钛叠加作用加强7、细化 现象衰退原因TiA13聚集长大，高温下 静止TiA13陆续溶解，细化衰退。

晶粒细化中毒，加钛、硼的铝液中 如果含有或是加入含有锆珞锰等元素， 将导致失去细化效果24、 铝合金铸造性能铸造性能是一个 综合概念其中对铸件质量影响最大的 是流动性和收缩率硅的熔化潜热大 是铝硅类合金的主要合金元素且含量 在共晶成分附近因此铝硅类合金的 流动性最好铜镁锌的熔化潜热都比 硅小且铝铜类铝镁类铝锌类合金的 成分都远离各自的共晶点因此流动性 都不如铝硅类合金当合金元素含量相 同时合金元素的体收缩率越大则合金 的体收缩率越大铸件中缩孔缩松的体 积也越大同理当合金元素含量相同时 他们的线膨胀系数越大则合金的线膨 胀系数越大线收缩率相应地也越大铸 件越容易产生裂纹变形挠曲等缺陷25、 第十三章铝合金熔炼的内容包括配料计算， 炉料处理熔炼设备选用熔炼工具处理 及熔炼工艺过程熔炼工艺过程控制的内容包 括正确的加料次序.严格控制熔炼温度 和时间实现快速熔炼效果显著的铝 液净化处理和变质处理及掌握可靠的 铝液炉前质量检测手段等熔炼工艺过程控制的目的是 获得高质量的能满足下列要求的铝液 1化学成分符合国家标准合金液成分 均匀2合金液纯净气体氧化夹杂 溶剂夹杂含量低3需要变质处理的合 金液变质良好。