合金及其熔炼课本要点总结

《合金及其熔炼课本要点总结》由会员分享，可在线阅读，更多相关《合金及其熔炼课本要点总结（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、合金及其熔炼课本要点总结合金及其熔炼课本要点总结名词解释 碳当量：根据各元素对共晶点实际碳量的影响，将这些元素的量折算成碳 量增减，谓之碳当量。共晶度：铸铁偏离共晶点的程度还可用铸铁的实际含碳量和共晶点的实际 含碳量的比值来表示，这个比值称为共晶度。缩减作用：石墨本身没有强度，在铸铁中占有一定量的体积，使金属基体 承受负荷的有效面积减少，因而使铸铁的力学性能降低。缺口作用：由于石墨在铸铁中的存在，在承受负荷时造成应力集中现象， 使力学性能降低。一次结晶：铸铁从液态转变成固态的过程称为一次结晶。包 括共析和共晶凝固两阶段。二次结晶：铸铁的固态相变称为二次结晶。包括：奥氏体中碳的脱溶、铸 铁的共析

2、转变和过冷奥氏体的中温及低温转变。二重性：从热力学观点上看，Fe-Fe3相图只是介稳定的，Fe-C相图才是稳 定的。但从动力学观点看，在一定条件下按Fe-Fe3C相图转变也是可能的。由 此显出二重性。过冷度：金属液的实际开始凝固温度与理论凝固温度的差值。 球化率：在铸铁微观组织的有代表性的视场中，在单位面积上，球状石墨 数目与全部石墨数目的比值（以百分数表示）蠕化率（VG）：在具有代表性的显 微视场内，蠕虫状石墨数与全部石墨数的百分比。但其本身不能精确地反映石 墨形状。球化处理：在铁液中加入球化元素，使石墨在结晶生长时长成球状的处理 过程。球化衰退：球化处理后的铁液在停留一段时间后，球化处理效

3、果会下降甚 至是消失的现象。抗磨铸铁：用于抵抗磨料磨损的铸铁。磨料磨损：由硬颗粒或突出物作用使材料迁移导致的磨损。相对耐磨性：标准试样的磨损量/试验试样的磨损量。值越高说明试验试样 磨损量越小，即耐磨性越好。耐热铸铁：指在高温条件下具有一定的抗氧化和 抗生长性能，并能承受一定载荷的铸铁。焦铁比：加入冲天炉内的焦炭量与金 属炉料量的比值。炉料的遗传性：更换炉料后，虽然铁液的化学成分不变，但 铸铁的组织都会发生变化，炉料与铸件组织之间的关系。孕育处理：铁液浇注 以前，在一定条件下（如一定的过热温度、一定的化学成分、合适的加入方法 等），向铁液中加入一定量的物质（孕育剂）以改变铁液的凝固过程，改善铸

4、态 组织，从而达到提高性能的目的的处理方法。铸造低合金钢在铸造碳钢化学成 分的基础上，加入为量不多的一种或几种合金元素，所构成的钢种，其合金元 素的总量一般不超过5%。T6固溶处理后完全人工时效，人工时效时间取强度峰值段，铸件可获得最 大的抗拉强度，塑性有所下降，大部分铸铝合金采用T6规范。细化在合金成分、冷却速度、凝固时外加力场不变的条件下，在铝液中加 入少量细化剂，使晶粒得到细化，得到理想的合金组织。青铜铸造铜合金中不以锌为主加元素的统称为青铜（锡青铜、铝、铅、铍 青铜）。黄铜铸造铜合金中以锌为主加元素的统称为黄铜（锰、铝、硅、铅黄 铜）。热处理：热处理是将固态金属加热到预定的温度保温一段

5、时间然后以一定 的速度冷却下来的加热工艺。活塞合金是密度小，质量小，导热性好，热膨胀 系数小，有足够的高温强度，耐磨耐蚀，尺寸稳定性好的铝硅类合金。变质在 合金熔炼过程中加入少量合金元素，凝固过程中改变结晶和生长方式从而细化 晶粒。简答1,硅含量对Fe-C-Si相图的影响（作用）：1）共晶点和共析点含碳量随硅 量的增加而减少。2）硅的加入使相图上出现了共晶和共析转变的三相共存区 （共晶区：液相、奥氏体加石墨；共析区：奥氏体、铁素体加石墨）3）共晶和 共析温度改变了，硅对稳定系和介稳定系的共晶温度的影响是不同的。随硅含 量增加，两个共晶温度的差别扩大，即含硅量越高，奥氏体加石墨的共晶温度 高出奥

6、氏体加渗碳体的共晶温度越多。由于硅的增高，共析转变的温度提高更 多，因此有利于铁素体基体的获得。4）硅量的增加，还缩小了相图上的奥氏体 区。2，初生奥氏体的结晶：初生奥氏体对铸铁的组织和性能有直接和间接的影 响，他在灰铸铁中的作用与钢筋在钢筋混凝土中的作用一样，能起到骨架的加 固作用，并能阻止裂纹的扩展。1、初生奥氏体的形态：fcc2、奥氏体枝晶的偏 析：先析出的奥氏体枝晶心部碳量较低,在逐渐长大的以后各层奥氏体中的碳量 逐渐增高，形成所谓芯状组织。（1）相间偏析：Kp=元素在奥氏体中的浓度/元 素在铁液中的浓度。（2） kl=元素在奥氏体枝晶心部的浓度/元素在奥氏体边缘 的浓度。与碳亲和力小

7、的石墨化元素（Al、Cu、Si、Ni、Co）在奥氏体中皆有富集 Kp1，这些元素在奥氏体内的偏析系数kl1,说明奥氏体心部含量大于边缘含 量，形成晶内反偏析。与碳亲和力大的白口化元素（Mn、Cr、W、Mo, V）富集与共晶液中，Kp二、熔化区内的热交换从金属炉料开始熔化至熔化完毕这一段炉身高度称为熔 化区。特点：1、炉气给热以对流传热为主熔化区内炉气与铁料之间的热交换， 以对流传热为主。在熔化区内，铁料不仅吸收kJ/kg的熔化潜热，还吸收使铁 料熔化所必需的一定的过热热量。2、区域呈凹形分布冲天炉内的熔化区，由于 炉气与温度分布的不均匀性，在炉内呈凹形分布。炉气分布越不均匀，熔化区 下凹就越严

8、重。这表明在熔化区内炉壁附近的传热比较强烈。3、区域高度波动 大在熔化过程中，底焦因燃烧消耗而下降，金属料也随之下移，逐步熔化。三、过热区内的热交换通常将铁料熔化完毕至第一排风口平面之间这一段炉身 高度称为过热区。特点：1、铁液的受热以与焦炭接触传导传热为主在过热区中 焦炭对铁液的传导传热系数占74.91%，焦炭对铁液的辐射传热系数占18.38%， 而炉气对铁液的对流和辐射仅占6.71%。2、传热强度大铁液在过热区内，以小 铁滴或小流股穿过炽热的底焦层，停留时间短，而温度升高则达度以上，每千 克铁液受热量达kJ以上。所以提高铁液温度比较困难，要耗费较多的焦炭。3、炉气最高温度与区域高度起决定作

9、用铁液在过热区的受热强度，随炉气最高 温度的提高而增大，其受热时间不受下料速度的限制，直接取决于过热区域的 高度和铁滴的下落速度。四、炉缸内的热交换对高温铁液来说，炉缸是个深冷 区。炉缸越深，冷却作用就越大。但如果在操作过程中间歇式地打开渣口，或 在前炉顶上开设放气口，则使炉缸内的部分焦炭燃烧发热，可减少铁液在炉缸 内的冷却情况，而有利于铁液的过热。但进风量必须严格控制，否则会增强炉 缸内的氧化气氛。影响铁液温度的主要因素：一、焦炭对冲天炉铁液温度的影响 1、焦炭成 分焦炭固定含碳量越高，灰分和其形成的渣量减少，有利于提高炉气最高温 度，加强焦炭对铁液的热传导，有利于铁液过热 2、焦炭强度与块

10、度如焦炭机 械强度低，不能保持入炉时的块度，恶化料柱透气性，影响熔化的稳定性 3、 反应能力焦炭反应能力大，会降低炉气温度。作为冲天炉燃料的焦炭，要求有 低的反应能力。二、送风对冲天炉温度的影响 1、风量的影响提高冲天炉的进 风量有利于提高铁液温度 2、风速的影响提高冲天炉进风速度，可清除焦炭表 面阻碍燃烧的灰渣，强化焦炭燃烧，提高炉气最高温 3、风温的影响提高送入 炉内空气的温度，可强化焦炭燃烧，提高燃烧速度和炉气最高温度 4、风中氧 气浓度影响提高送风中氧的浓度，加速底焦燃烧速度，缩短氧化带，扩大还原 带。三、金属炉料金属炉料块度越大，过热区高度缩短，不利于铁液的过热， 还会造成卡料，恶化

11、热交换条件。四、熔炼操作参数。五、冲天炉结构参数冲天炉熔炼过程铁液化学成分的变化：一、含碳量变化过程焦炭、金属炉 料平均含碳量低于共晶碳量、适当提高炉渣碱度有利于铁液的增碳；提高风量 则使其脱碳。二、含硅量和含锰量的变化在熔炼过程中，硅和锰存在氧化和烧 损。高的炉温，低的炉气氧化性及合适的炉渣性质减少硅和锰的氧化烧损。 三、含硫量的变化酸性冲天炉、炉料含硫量低、焦炭含硫量高及炉气氧化性强 使硫增加；碱性冲天炉、提高炉渣碱度及提高炉温有利于脱硫。四、含磷量的 变化炉渣具有高碱度、强氧化性和较低的炉温可以有效脱磷。铸造碳钢为什么热处理，处理方法：碳钢铸件的铸态组织特征是结晶粗 大，有些情况还存在魏

12、氏组织或网状组织。晶粒粗大则晶界比表面积小，钢的 强度低，韧性较低，碳钢在铸态力学性能低，不耐冲击。铸造碳钢在其二次结 晶过程中，因钢的含碳量和冷速的不同而形成不同的形态，有粒状、条状（魏 氏体）和网状三种，实际上只有在含碳量低而且壁又较厚的钢铸件中，才会在铸态下得到这种组织。魏氏组织 属于亚稳定组织。通过适当的热处理魏氏组织或网状组织使之转变为粒状组 织，从而提高钢的性能，碳钢铸件热处理的目的是细化晶粒，消除魏氏组织和 网状组织和消除铸造应力。碳钢铸件的热处理方法有退火、正火或正火加回 火。气体和非金属夹杂物1气体钢中的气体主要是氢，氮和氧。它们之中危害最大的是氢。钢中气 体的来源和造成的危

13、害如下：氢在炼钢的的过程中，空气中的水蒸气在电弧的作用下离解为氢原子和氧 原子，它们能溶解于炼钢中。在凝固较慢的条件下，氢气孔往往是在铸钢件表 皮以下存在，呈众多的小气孔。而在钢的快速凝固条件下，以极微细的质点在 铁的晶格内部析出，从而在晶格内部形成很高的应力状态，从而显著降低钢的 塑性和韧性，严重时会造成氢脆。氮在炼钢过程中，空气中的氮气在电弧的作用被离解成氮原子，溶解于钢 液中。少量氮化物在钢液凝固过程中能起到非均质结晶核心的作用，具有细化 钢的晶粒，提高钢的力学性能的作用。但当钢中氮化物多时，又会是钢的塑性 和韧性降低。氧氧在钢液中存在的形式是以FeO分子形态存在。由于氧化亚铁的熔点比

14、钢低，所以它经常析出在钢的晶粒周界处，减弱晶粒之间的连结，使钢的力学 性能降低，特别是钢的塑性和韧性会受到比较明显的消弱。2非金属夹杂物钢中的非金属夹杂物的来源中有的是在炼钢过程中产生的，也有的是在浇 注过程钢液二次氧化或钢液冲蚀铸型而形成的。在钢液凝固后，非金属夹杂物 存在于钢中，起到割裂金属集体的作用，从而使钢的力学性能，特别是韧性降 低。非金属夹杂物对钢的危害程度以其数量，形态及分布特征所决定。在有关 钢中夹杂物的评级标准中将夹杂物按其组成和形态划分为4类：硫化物类，氧 化铝类，硅酸盐类，球状氧化物。钢中非金属夹杂物数量多时会显著影响钢的 力学性能，特别是使韧性降低，因此在炼钢过程中应采

15、取措施，尽量将钢液中 的非金属夹杂物清除出去。铬镍不锈钢与铬镍耐热钢的化学成分性能方面的特点：铬镍不锈钢的化学 成分：CW0.12%,SiW1.0%, Mnl.0%2.0%, Cr17.0%20.0%, Ni8.0%11.0%, PW0.04%,SW0.03%。钢的力学性能指标如下：Zs200MPA,Zb450MPa, 5 525%,32%,akl0X10J/m。这种钢由于含有大量的銘，故在焊接中 易形成氧化铬夹杂物而影响焊接强度，焊接性能差。銘镰耐热钢化学成分：C0.3%0.4%, Si2.0%3.0%, MnW1.5%,Cr17.0%20.0%, Ni23.0%26%,其力学性能指标如下:

16、Zs300MPa, Zb560MPa,6 520%,血三25%。在高温下有良好的抗氧化性适于铸造在高 温下工作的零件。分析比较在电弧炉炼钢氧化期中通过碳的氧化形成的钢液沸腾所引起的精 炼作用与户外精炼中通过吹氩搅拌所引起的精炼作用的优缺点：脱碳：在脱碳 的过程中，产生大量的CO气泡使熔池受到强烈的搅动，使得钢液温度和化学成 分均匀,并能有效的清除钢液中的气体和非金属夹杂物。如果没有脱碳所造成 的钢液沸腾,则钢液中的气体和夹杂物虽然比钢液轻,但也不会自己上浮,因 此说脱碳是手段而不是目的。吹氩精炼原理氩气是一种惰性气体,不溶解于钢 液且不与钢液中的元素化合不会形成非金属夹杂物。吹氩所形成的钢液沸腾, 不仅能清除钢液溶解的气体和悬浮的非金属夹杂物,起净化作用,还可起到一 定的脱氧作用。原理是处于钢业中的氮气泡内CO的分压力为零，因而促使钢液 中的碳与氧化亚铁进行反应。生成的co气体随即进入氮气泡内，并