金屬熔煉與鑄錠總結

有色金屬：重，輕，貴，稀有

鋁合金：變形（熱處理不能強化，熱處理可強化），鑄造變形鋁合金：（防銹，硬，超硬，鍛造）單相固溶體，塑性好，適于加工成形室溫下純鎂密度：1.738g/cm3

純銅外觀呈紫紅色，又稱紫銅，晶格結構為面心立方，具有良好的導電性、導熱性，僅次于

銀而居第二位

以鋅為主要合金元素的銅合金稱為黃銅

工業(yè)上將除Zn、Ni以外的其他合金元素為主要添加元素的銅合金統(tǒng)稱為青銅(Q)白銅：Ni-Cu合金

鈦合金：單相固溶體鈦合金：單相固溶體

鈦合金：固溶體和固溶體兩相組成

熔鑄的基本任務：獲得化學成分均勻的金屬；配制所有的各種合金；精煉獲得質量優(yōu)異的金

屬；鑄成適于壓力加工的形狀和尺寸的鑄錠；控制鑄錠的結晶組織、形態(tài)及分布；重熔回收各種廢料

熔鑄的基本要求：化成成分必須符合規(guī)定；鑄錠內部無氣孔、裂紋等組織缺陷；鑄錠表面光

潔；鑄錠內部化學成分無偏析現(xiàn)象；鑄錠結晶組織細密均勻；鑄錠的形狀規(guī)整、尺寸符合要求

每根鑄棒將頭部的100mm，尾部的200mm切掉金屬熔煉的過程中傳熱的主要方式是對流和輻射

L熔化潛熱，KJ/kg熱效率E=W理/W實*100%

擴散：是物質從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域移動的過程；高濃度---低濃度J=-D(dc/dt)J為

擴散通量

質量傳輸：物質從體系的某一部分遷移到另一部分的現(xiàn)象，簡稱傳質遷移形式：擴散傳質，對流傳質（單相，相跡），相間傳質

對流傳質：在流體中，由于流體中宏觀流動引起物質從一處遷移到另一處的現(xiàn)象擴散和對流都是在均一相中傳質

當金屬被加熱到熔點時，便開始有固態(tài)向液態(tài)轉變利用蒸發(fā)可以用來提純金屬

影響金屬蒸發(fā)的因素：金屬蒸汽壓；溫度；壓力；合金元素等蒸汽壓：在某一溫度達到平衡時，氣相中金屬的蒸發(fā)分壓蒸汽壓高，蒸發(fā)熱小，沸點低的金屬易揮發(fā)

金屬氧化熱力學主要研究金屬氧化趨勢，各合金元素的氧化順序及氧化程度和生成氧化物的穩(wěn)定性

被稱為標準自由能變化

金屬氧化機理：固體金屬的氧化先在表面進行；氧由氣相通過邊界層向氧-氧化膜界面擴散

（外擴散）；氧通過固體氧化膜向氧化膜-金屬界面擴散（內擴散）；在金屬-氧化膜界面上，氧和金屬發(fā)生界面化學反應，于此同時金屬晶格轉變?yōu)榻饘傺趸�膜晶�?/p>

氧化物的致密度：氧化物的分子體積與形成氧化物得金屬原子體積之比上升則越致密，易存在內應力，破裂金屬的氧化不僅依靠氧在氧化膜中的擴散，還存在著金屬正離子向氣相氧化膜界面擴散和氧負離子向金屬氧氣膜界面的擴散金屬氧化的動力方程（氧化反應的速度）x----氧化膜厚度；t-----時間

影響氧化過程的因素：金屬和氧化物的性質；熔煉溫度；爐氣性質等氧化燒損：熔煉過程中金屬因氧化而造成的損失

降低氧化燒損的方法：選擇合理爐型；采用合理的加料順序和爐料處理工藝；采用覆蓋劑；

正確控制爐溫；正確控制爐氣性質；合理的操作方法；加入少量a>1的表面活性元素溶解度：在一定溫度和壓力條件下，金屬吸收氣體的飽和濃度影響氣體的溶解度因素：壓力；溫度；合金元素

分壓差脫原理：利用氣體分壓對熔體中氣體溶解度影響的原理，控制氣相中氫的分壓，造成

與熔體中溶解氣體濃度平衡的氫分壓和實際氣體的氫分壓間存在很大的分壓差，這樣就產(chǎn)生較大的脫氣驅動力，使氫很快排除

澄清除渣原理：一般金屬氧化物與金屬本身之間密度總是有差異的，如果這種差異較大，再

加上氧化物的顆粒也較大，在一定過熱條件下，金屬的懸混氧化物渣可以和金屬分離，這種分離作用也叫澄清作用

吸附除渣原理：吸附凈化主要利用精煉劑的表面作用，當氣體精煉劑或溶劑精煉劑在熔體中

與氧化物夾雜相遇時，雜質被精煉劑吸附在表面上，從而改變了雜質顆粒的物理性質，隨精煉劑一起被除去

熔體的特征：惰性氣體吹洗：向熔體中不斷吹入惰性氣泡，在氣泡上浮過程中將氧化夾雜物和氫帶出液面

的精煉方法叫惰性氣體精煉

氧化物的生成熱越大，分解壓越小，則與氧的親和力越強；氧化過程完全由反應界面所控制氧化物Cu2O對金屬的性能影響很大

爐料：配制成品合金時，為引進基體金屬和合金化元素所采用的一切原料新金屬指由礦石直接冶煉出的一次工業(yè)純金屬廢料：又稱回料或舊料

使用中間合金的目的：為了便于加入某些熔點較高且不易溶解或氧化、揮發(fā)的合金元素，防

止金屬過熱，縮短熔煉時間，降低金屬燒損，能獲得成分均勻、準確的合金

中間合金：將某些單質做成合金，使其便于加入到合金中解決燒損、高熔點金屬不易熔入等

問題，同時對原材料影響不大的特種合金

配料：根據(jù)合金本身的工藝性能和該合金加工制品技術條件的要求，在國家標準或有關標準

所規(guī)定的化學成分范圍內，確定合金的配料標準、爐料組成和配料比，并計算出每爐的全部爐料量，進行爐料的過秤和準備的工藝過程成分調整：爐前快速分析，根據(jù)結果對熔體成分進行調整

補料沖淡時：注意爐料選擇；補料沖淡量應盡可能少；計算時要準確液體金屬的對流是一種動量傳輸過程：澆注時流體沖擊引起的動量對流；金屬液內溫度和濃

度不均勻引起的自然對流；電磁場或機械攪拌及振動引起的強制對流

（中間）凝固：固相區(qū)，凝固區(qū)，液相區(qū)

兩相區(qū)較窄時，呈現(xiàn)強烈大的逐層凝固特點（順序凝固）影響凝固方式的因素：結晶溫度間隔和鑄件斷面溫度梯度非均質形核的影響因素：形核溫度；形核時間；形核基底的數(shù)量；接觸角0；形核基底的形狀

促進形核：細化晶粒；抑制形核：獲得非晶態(tài)材料；選擇形核原子尺度《2時，凝固界面表現(xiàn)為粗糙界面，》5時，界面為光滑界面金屬是粗糙界面，連續(xù)生長界面局部平衡假設：當凝固界面上的溫度為已知時，就可以根據(jù)平衡相圖來確定界面兩側在

非常薄的有限體積內的液相成分和固相成分

非平衡凝固的溶質再分配：在非平衡凝固過程中，鑄件的液相固相成分發(fā)生偏離正溫度梯度（）負溫度梯度（）

成分過冷：溶質再分配時，實際結晶溫度《理論溫度的現(xiàn)象成分過冷判據(jù)：

成分過冷對組織的影響：1、G很大R很小時，無成分過冷，晶體平面狀生長。2、

成分過冷弱，晶體胞狀生長。3、值進一步減小時，柱狀枝晶生長。4、成分過冷極大值時，等軸晶生長

鑄件典型組織：表面細等軸晶區(qū)+柱狀晶區(qū)+中心等軸晶區(qū)

等軸晶的晶粒細化途徑：添加晶粒細化劑；添加阻止生長劑以降低晶核的長大速度；采用機

械攪拌、電磁攪拌、鑄型振動等力學方法，促使支晶折斷、破碎；提高冷卻速率使液態(tài)金屬獲得大過冷度；去除液相中的異質晶核，抑制低過冷度下的形核

微觀偏析：枝晶偏析，晶界偏析五種缺陷：

枝晶偏析：由于鑄件冷凝較快，因此兩相中溶質來不及擴散晶界偏析：因素同于枝晶偏析，但不能通過退火來消除

宏觀偏析：液體流動導致溶質質量分數(shù)在宏觀尺度上的分布不均勻，形成宏觀偏析帶狀偏析出現(xiàn)在定向凝固的鑄錠中，偏析帶平行于固液界面，并沿著凝固方向周期性地出現(xiàn)

帶狀偏析形成機理：當金屬液中溶質的擴散速度小于凝固速度時……重力偏析：互不相容的兩液相或固相兩相的比重不同而產(chǎn)生的偏析縮孔：順序凝固；縮松：體積凝固

產(chǎn)生縮孔和縮松的最直接原因：金屬凝固時發(fā)生的凝固體收縮產(chǎn)生裂紋最直接原因：鑄造應力的破壞作用鑄造應力：熱應力；相變應力；機械應力氣孔：

非金屬夾雜物：1、內在的非金屬夾雜物，由金屬液內的反應產(chǎn)生；2、外來的非金屬夾雜物。都以獨立相存在電阻爐的加熱原理：以電為熱源，通過電熱元件將電能轉化為熱能，在爐內對金屬進行加熱。

電阻爐和火焰比，熱效率高，可達50－80，熱工制度容易控制，勞動條件好，爐體壽命長，適用于要求較嚴的工件的加熱，但耗電費用高

感應加熱原理：以電磁感應定律和焦耳楞次定律為依據(jù)，如果用導體繞成一個線圈，并在

線圈中通入交變電流，則在線圈內產(chǎn)生一個相應的交變磁場，也即大小和方向都隨時間改變的交變磁通量

真空電弧爐熔煉技術：在真空條件下，通過低電壓、強電流來形成電弧熔煉金屬或合金，并

產(chǎn)生鑄錠的過程

電子束爐熔煉：電子束爐利用真空下受熱陰極表面發(fā)射的電子流，在高壓電場的作用下產(chǎn)生高速運動，并通過聚焦、偏轉使高速電子流準確地射向陰極，把高速電子的功能轉變成熱能被陽極吸收，使陽極金屬熔化

等離子爐熔煉：

4個成型類型：液態(tài)；固態(tài)；粉末；連接

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