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1、,第十七章 铸造锌合金及 其熔炼,本章主要内容1、锌合金成分、组织2、锌合金工艺性能3、工业锌合金4、熔炼工艺,锌的密度7.133g/cm3，熔点420，沸点911，具有闪锌晶格，无同素异构体，纯锌的强度、塑性都较差。锌的电化学次序在铬、铁之前，标准电极电位为-0.763V，易和Cl-、O-2等离子化合，故在空气、各种酸类及海水等介质中易被腐蚀，因而纯锌、Zn-Al-Cd合金可用钢质船舶或钢铁大型设备的牺牲阳极，以保护船舶、大型设备。作构件是进行镀铬或磷化处理，以防腐蚀。,以纯锌为基加入合金元素铝、铜、镁等可组成一系列锌合金。锌合金有一定的强度，足够的硬度，熔点低，流动性好，广泛地用作压铸合金
2、，压铸件的尺寸精度高，电镀性能好，在汽车、拖拉机制造和仪表制造中应用很广。锌合金的耐磨性好，也可用砂型铸造大中型轴承、轴套等耐磨件。,第一节锌合金的成分、组织,锌合金中主要合金元素是铝、铜、镁，它对锌合金的作用如下。（一）铝在平衡条件下，含铝低于22.3%的锌合金其组织由（1）共析体组成。在铸造条件下的非平衡组织，不发生共析转变，由（）组成，在室温下的相实际上是含锌的过饱和固溶体，它随时间逐渐分解为富铝的1相和富锌的相。在分解过程中伴随有体积膨胀，在铸件内形成巨大的内应力，促进晶间腐蚀，塑性明显降低，使合金变脆，这种分解过程即自然时效过程，常称为“老化”。,（二）铜,Zl-Al二元合金中加入铜
3、，除少量固溶于、相中外，还形成以电子化合物CuZn3为基的固溶体。,（三）镁镁固溶于、中，能减轻晶间腐蚀，提高强度、硬度，降低共析转变温度，抑制相的分解，防止合金“老化”。,第二节锌合金的工艺性能,一、铸造性能用作压铸的低铝含量的锌合金，成分在共晶点附近，凝固温度范围小，熔化温度低，流动性好，含铜高的锌合金凝固温度范围扩大，降低流动性，加入镁时，会在液面生成氧化镁，也降低流动性。,在相同的过热度条件下，高铝的锌合金流动性和铝硅合金相当，由于凝固温度较宽，会引进偏析，偏析倾向随凝固温度区间的增大而增大。在ZA型锌合金中，ZA-27的含铝量最高，凝固温度最宽，枝晶偏析和区域偏析倾向最严重。由于富铝
4、相密度小，最先凝固，区域偏析的结果，锌合金容易发生底部缩孔，缩孔集中在底部，冷却缓慢时尤其明显。,二、焊补性能压铸锌合金由于含有铝，焊补时形成一层Al2O3，给操作带来困难，唯一获得实际应用的焊补方法是补焊。,三、切削加工性能锌合金具有优良的切削加工性能，切削速度可以比灰铸铁高数倍，与易切削黄铜相当，刀具磨损也较小。,四、锌合金“老化”的原因铅、锡、镉是锌合金中的有害杂质，它们在锌中的溶解度极微，吸附于晶界上，构成众多的微电池，在合适的温度、湿度下，加速电化学腐蚀过程，使晶界结合松弛，强度、硬度下降，因此必须严格控制这些杂质元素的含量。另外，锌压铸件中的、相均为过饱和态，在使用过程中，相继脱溶
5、，加上晶界上腐蚀产物的体积也比基体金属大，于是在力学性能明显下降的同时，铸件尺寸长大，引起“老化”。,第三节熔炼工艺,一、特点锌合金的熔炼温度低，熔炼铝合金的各种熔炼设备均可用于熔炼锌合金，使用寿命也较长；铅和锡严重降低锌合金的耐蚀性，故应与熔炼铜合金的坩埚严格分开，ZA系列合金易渗铁，用铸铁坩埚时，应和熔炼工具一起刷好涂料。,二、ZA系列合金的变质处理,（一）钛、硼,ZA系列合金的含铝量高，初晶是固溶体，和铝合金一样，加入钛、硼后同样能细化晶粒，提高力学性能。,（二）稀土铈,ZA27中加入铈0.1%，强度、塑性均出现峰值，晶粒尺寸，枝晶间距、枝晶体积分数均变小，还能减轻铝，尤其是铜的偏析。,
