铸造合金及其熔炼复习摘要

铸造合金及其熔炼复习思考题

铸铁及其熔炼

1. 什么是Fe-C双重相图，那一个相图是热力学稳定的，如何用双重相图来解释同一化学

成分的铁水在不同的冷却速度下会得到灰口或白口，硅、铬对双重相图共晶临界点各有何影响？

2. 什么是碳当量、共晶度，有何意义。

3. 分析片状石墨、球状石墨、蠕虫状石墨与奥氏体的共晶结过程和形成条件。 4. 铸铁固态相变有那些，对铸铁最终组织有何影响？ 5. 冷却速度、化学成分（C、Si、Mn、 Cr、Cu等）对铸铁的一次结晶和二次结晶有何影响？ 6. 灰铸铁中石墨的分布形态有那几种，对铸铁的性能有何影响，从化学成分、冷却速度及

形核等方面说明其形成条件。

7. 灰铸铁的基体和非金属夹杂物有那些类型，对铸铁的性能有何影响？

8. 灰口铸铁的性能有何特点？与其组织有何关系？汽车上那些铸件采用灰口铁生产？ 9. 影响灰铸组织、性能的因素有那些，根据组织与性能的关系分析提高灰铸铁性能的途径

和措施。

10. 灰铸铁孕育处理的目的是什么，有那些作用，孕育铸铁化学成分的选择原则是什么，提

高孕育效果有那些途径和措施？

11. 说明球墨铸铁生产的工艺过程，其化学成分选择的原则是什么，与灰口铸铁有何不同？ 12. 球墨铸铁的球化剂和球化处理方法有那些？

13. 球铁凝固组织中为何易于出现自由渗碳体，如何消除自由渗碳体？

14. 根据铸铁组织形成原理分析在铸态下获得高韧性、高强度球墨铸铁的途径与措施。 15. 球墨铸铁比灰口铸铁易出现缩孔、缩松缺陷，分析其原因和防止措施。 16. 铸铁的热处理有何特点，生产上球墨铸铁采用那些热处理工艺？ 17. 蠕墨铸铁有何性能特点？

18. 蠕墨铸铁的化学成分选择与灰铁和球铁有何不同，蠕化剂和蠕化处理工艺有那些？ 19. 简述可锻铸铁生产工艺过程，化学成分选择原则，为何对于薄壁小件采用可锻铸铁生产

有优越性？

20. 减摩铸铁与抗磨铸铁的组织要求有何不同，常用减摩铸铁和抗磨铸铁有那些？ 21. 提高铸铁的耐热性能的途径和措施有那些？常用耐热铸铁有那些？

22. 提高铸铁的耐蚀性能的途径和措施有那些，硅、铭、铬三元素在耐热铸铁及耐蚀铸铁中

的作用是什么？

23. 简述冲天炉的结构与熔炼的一般过程。

24. 简述冲天炉内炉气和温度的分布，影响铁液温度的主要因素。 25. 冲天炉内铁液成分变化的一般规律？

26. 简述感应电炉熔炼原理，感应炉内铁水成分的变化及铁液质量。

铸钢及其熔炼

27. 与铸铁比较，铸钢的性能和生产工艺有何特点？ 28. 影响铸造碳钢力学性能的因素主要有那些？

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29. 铸造碳钢的热处理目的是什么，主要热处理工艺有那些？

30. 铸造低合金钢与碳钢比较有何特点？锰、铬、镍三个合金元素的主要作用是什么？ 31. 如何避免单元锰、铬钢的回火脆性? 32. 什么是低合金高强度钢（HSLA），同时获是高强度和高韧性珠途径是什么？ 33. 微合金化钢的主要合金元素有那些，其作用有何特点？ 34. 奥氏体-贝氏体抗磨钢的化学成分和热处理有何特点？ 35. 铸造低合金钢的主要热处理工艺有那些？ 36. 铸造高锰钢的水韧处理的目的是什么？

37. 高锰钢的性能有何特点，在什么情况下适合使用这类钢? 38. 铸造不锈钢有那些类型，其性能各有何特点？

39. 铬镍不锈钢（18-8）中铬和镍的主要作用是什么，加入钛、铌的作用又是什么？ 40. 为什么大多数不锈钢的含C量要控制在比较低的范围内? 41. 铸造铬镍不锈钢采用何种热处理工艺？

42. 铸造耐热钢主要有那几种，作为耐蚀的铬镍钢和耐热的铬镍钢在化学成分和性能方面有

何不同？

43. 简述碱性电弧炉氧化炼钢的一般过程，氧化期和还原期的任务。 44. 什么是沉淀脱氧、什么是扩散脱氧？

45. 根据脱磷、脱硫反应说明脱磷、脱硫的有利条件。 46. 酸性电弧炉炼钢对炉料有何要求？适合熔炼那些钢种？

47. 感应电炉炼钢与电弧炉比较有何特点？对于合金钢的熔炼那种熔炼炉更适合？ 48. 什么是钢的炉外精炼？AOD、VOD主要有何精炼作用？

铸造非铁合金及其熔炼

49. 铸造铝合金分为那四类？主加元素的成分范围，二元合金的强度、塑性、耐蚀性、高温

强度及铸造性能各有何特点？

50. 铝硅合金变质处理的目的是什么，那些元素有变质作用，如何进行变质处理？ 51. 铸造铝硅合金中加入镁、铜有何强化作用？

52. 铸造铝合金淬火-时效热处理和钢的淬火-回火处理的主要区别是什么? 53. 铝合金的成分设计要满足哪些条件才能有时效强化?

54. 内燃内活塞通常选用那类铝合金铸造，这类合金有何性能特点？ 55. Al-Cu-Mn合金为什么有好的耐热性，其组织有何特点？

56. 某厂生产的Al-Si（8%）合金芯盒经T2处理后发现硬度低、磨损快，试问可采取那些措

施来提高使用寿命？

57. 什么叫铝合金的精炼，铝合金熔炼时为什么必需精炼？

58. 什么是浮游法精炼，什么是熔剂法精炼，两者各有何优缺点？常用精精炼剂及其作用原

理。

59. 氯化钠、氯化钾、氟化钠、冰晶石组成的熔剂中各组元的作用是什么？ 60. 铝合金中α-Al细化剂有那一些，其细化原理是什么？

61. 生产上过共晶铝硅合金初晶硅细化主要采用何种细化剂，其作用机理是什么？ 62. 锡青铜的铸造工艺性有何特点?为何易于产生反偏析？

63. 锡青铜有何性能特点，为什么加入Pb、P可以进一步提高耐磨性能？ 64. 何谓铝青铜缓冷脆性，如何克服铝青铜的缓冷脆性？

65. 比较锡青铜、铝青铜、铅青铜的铸造工艺性、耐磨性及力学性能？

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66. 与青铜比较，铸造黄铜有何性能特点？ 67. 何谓锌当量，锌当量有何实际意义？

68. 铜液的除气有那些方法，氧化法除气的原理什么？铝合金为什么不能采用这种方法？ 69. 铜合金的脱氧有那几种方法？

70. 镁合金的性能特点是什么? 为什么被称为“绿色工程材料” ? 71. 铸造镁合金中的主要合金元素有哪些？它们的作用是什么？

72. 那类铸造镁合金耐热性好，其合金元素提高耐热性的机理是什么？ 73. 防止镁合金熔炼过程中的氧化与燃烧有那些工艺方法，各有何特点？ 74. 镁合金精炼的主要目的是什么，生产上主要用何种工艺精炼？ 75. 铸造锌合金有何性能特点，工业上主要有何应用？ 76. 铸造锌合金为何易于发生底部缩孔、缩松？

第一章

1、为什么有双重相图的存在？双重相图的存在对铸铁件生产有何实际意义？硅对双重相图的影响又有何实际意义？答：1>从热力学观点看，在一定条件下，按Fe-Fe3C相图转变亦是有可能的，因此就出现了二重性2>通过双重相同，可以明显的看出稳定平衡在发生共晶转变及共析转变时，其温度要比介稳定平衡发生时的温度高，而发生共晶、共析转变时所需含C量，以及转变后的r中的含碳量，稳定平衡要比介稳定平衡低。依此规律，就可以通过控制温度成分来控制凝固后的铸铁组织。3>硅元素的作用：a：共晶点和共析点含碳量随硅量的增加而减少b：硅的加入使相图上出现了共晶和共析转变的三重共存区c：共晶和共析温度范围改变了，含硅量越高，稳定系的共晶温度高出介稳定系的共晶温度越多d：硅量的增加，缩小了相图上的奥氏体区

2、分析讨论片状石墨、球状石墨、蠕虫状石墨的长大的过程及形成条件。答：片状石墨：按晶体生长理论，石墨的正常生长方式沿基面择优生长，形成片状组织。实际石墨晶体中存在多种缺陷，螺旋位错缺陷能促进片状石墨的形成。螺旋位错为石墨的生长提供a、c两个互相垂直的两种生长方向，当a方向的生长速度大于c方向的生长速度时，便行程片状石墨。球状石墨：石墨晶体中的旋转晶界缺陷可促进球状石墨的形成，此外，在螺旋位错中，当c向的生长速度大于a向的生长速度时就会形成球状石墨。球状石墨的形成一般先有钙、镁的硫化物及氧化物组成的晶核开始，经球化处理后，还有利于向球状石墨生长。球状石墨的生长有两个必要条件：较大的过冷度和较大的铁液与石墨间的界面张力。蠕虫状石墨：有两种形成过程：1>小球墨→畸变球墨→蠕虫状石墨2>小片状石墨→蠕化元素局部富集→蠕虫状石墨

3、试讨论磷共晶的分类、析出过程以及如何控制磷共晶体的形态（粗细）及数量。答：按照组成不同可将磷共晶分为二元磷共晶及三元磷共晶。磷共晶的形成，是由于磷的偏析造成的，磷属于正偏析元素先析出的部分含P量较少，P不断富集，含量高到一定程度时便形成磷共晶。实践证明：若铸铁的石墨化能力较强或冷却速度较低，就形成稳定系三元磷共晶，

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形式与二元磷共晶相似，反之则形成亚稳定系三元磷共晶，在灰铸铁中，主要是稳定系元磷共晶。

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的增减。（CE=C+1/3（Si+P））共晶度：用铸铁的实际含碳量和共晶点的实际含碳量的比值

4、偏析：合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象称为偏析。奥氏体直径偏析特点：在初析奥氏体中有硅的富集，锰则较低，而在枝晶间的残存液体中则是碳高、锰高、硅低 分配系数：Kp=元素在奥氏体中的浓度xA/元素在铁液中的平均浓度xI（相间不均）偏析系数： 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（相内不均） 5、共晶团：以每个石墨核心为中心所形成的这样一个石墨-奥氏体两相共生生长的共晶晶粒 6、球状石墨的结构特征及形成条件：球状石墨具有多晶体结构，从核心向外辐射状生长，每个放射角皆由垂直于球的径向而呈相互平行的石墨面堆积而成，石墨球就是由大约20~30个这样的锥体状的石墨单晶体组成。条件：铁液凝固时必须有较大的过冷度和较大的铁液与石墨间的界面张力。 第二章

1、灰铸铁的金相组织及性能的特点是什么？答：灰铸铁的金相组织由金属基体和片状石墨组成。金属基体形成有珠光体、铁素体及珠光体加铁素体三种。石墨的形状、大小数量及分布是决定灰铸铁性能的主要因素：1>强度性能较差，因为石墨的缩减作用及缺口作用2>硬度特点，灰铸铁的硬度主要由基体决定，铁素体较软，强度低，珠光体强度硬度高，但韧性则低于铁素体，由于强度主要受石墨影响，硬度主要受基体影响，所以，同一强度，硬度有一范围，同一硬度3>较低的缺口敏感性4>良好的减震性5>良好的减摩性。原因：良好的铸造性7>良好的切削加工型

2、冷却速度是如何对铸铁组织发生影响的？答：冷却速度增加，铁液过冷度增大，共晶反应平台离莱氏体共晶线的距离越来越近，易生成白口，在实际生产中，冷却速度的影响一般通过铸件壁厚，铸型条件以及浇注温度等因素体现出来。

3、品质系数：品质系数Qi是成熟度RG与硬化度HG之比。成熟度RG是直径为30mm的试棒测得的抗拉强度与由共晶度算出的抗拉强度之比。在1.15~130为佳，适当过热与孕育处理能提高RG值。若RG<1表明孕育不良，生产水平低，未能发挥材质的潜力。硬化度是测得的硬度与由共晶度算出的硬度之比。HG越低表明灰铁强度高，硬度低，有良好切削性。它为何能衡量铸铁的冶金质量？答：Qi值越高，说明冶金效果越好，在0.7~1.5之间波动，>1为佳。

4、提高灰铸铁性能的主要途径是什么？答：1>合理选定化学成分。在保持碳当量不变的情况下，适当提高Si/C比，如有0.5升至0.75，会产生一下影响：<1>初析奥氏体增加，有加固基体作用<2>G减少，缩减作用，切割作用减小<3>固溶于铁中硅量增高，强化铁素体<4>共晶转变温度提高，珠光体稍有粗化，对强度性能不利<5>硅增高，促进石墨化，降低白口倾向2>进行孕育处理。目的在于，促进石墨化，降低白口倾向，降低断面敏感性，细化晶粒，适当增高共晶团数和促进细片状珠光体的形成3>低合金化，加入少量的合金元素，常有以下作用：细化石墨，铁素体减少甚至消失，珠光体细化，铁素体固溶强化，因而有较高的强度性能。在设法提高铸铁强度性能的同时，必须注意：要维持较高的碳当量，以维持铸铁的铸造性能，从而充分发挥灰铸铁的特长，措施是：一定程度的过热，强化孕育处理，低合金化。

5、常见气体对铸铁石墨化的影响答：氢：能使石墨形状变得较粗，同时都有强烈稳定渗碳体和阻碍石墨析出的能力。此外，还有形成反白口的倾向。氢量增加时，铸铁的力学性能和铸造性能皆会恶化。氮：阻碍石墨化，稳定渗碳体，促进D型石墨的形成，还能促进形成蠕虫状石墨。氮有稳定珠光体的作用，因而可以提高铸铁的强度。氧：阻碍石墨化，增高白口倾向，含氧增加，铸铁的断面敏感性增大，氧增高时，容易在铸件中产生气孔，增加孕育剂及变质剂的消耗量。

7.孕育处理的目的、孕育效果如何评价答：目的在于，促进石墨化，降低白口倾向，降低断面敏感性，控制石墨形态，消除过冷石墨，适当增高共晶团数和促进细片状珠光体的形成。效果如何评价：（1）白口数减少（2）共晶团数增多（3）降低过冷度 孕育处理：铁液浇注以前，在一定的条件下，向铁液中加入一定量的物质以改变铁液的凝固过程，改善铸态组织，从而达到提高性能为目的处理方法。第三章 强韧铸铁

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1、分析球墨铸铁比灰铸铁对切口的敏感性较强，而减震性和导热性较差的原因？铸铁的敏感性、减震性、导热性取决于金属基体和石墨的组织形态。灰铸铁内有大量片状石墨，等于在内部存在大量的缺口，因而减少了对外缺口对力学性能敏感性，同样的大量片状石墨割裂了基体，组织了震动的传播，并能转化成热能而发散，因而具有良好的减震性。而球墨铸铁的组织是金属基体和细小圆整的石墨，石墨均与对金属基体没有破坏作用因而比灰铸铁缺口敏感性强减震性差。同理由于石墨的导热性好，灰铸铁大量石墨片状，有利于热的传递，而球墨铸铁圆整球状，没有片状传递好，所以球墨比灰铸铁导热性差。

2、球墨铸铁生产时化学成分的选择原则是？他和灰铸铁有何不同？选择既要有利于石墨的球化获得满意的基体，又要使铸铁具有较好的铸造性能，对于灰铸铁在碳当量保持不变的条件下适当提高Si/C比（如由0.5-0.75）

3、球化处理过程中球化元素镁的主要去向哪几个方面？如何提高镁的吸收率？镁的去向-脱硫、去氧——对铁液的球化作用——烧损上浮气化。方法自建压力加镁法、转动包法、镁合金法。

4、试分析奥氏体——贝氏体球墨铸铁的热处理中，变更加热温度和等温淬火温度对生成组织及性能的影响、（1)要想获得贝氏体组织需要对球墨铸铁进行等温淬火处理。低温等温淬火可得下贝氏体，高温等温淬火得奥氏体和上贝氏体组织。（2)奥氏体——贝氏体组织还受等温温度的影响。等温温度高于330~350（一般为350~370）基体组织主要为上贝氏体和奥氏体，强度和硬度有损失，而且耐磨性好，此外等温温度的不同还会使基体中残余奥氏体的数量不同。

5、试分析可锻铸铁孕育处理的目的与灰铸铁和球墨铸铁有何不同？灰铸铁的孕育处理的目的;促进石墨化，降低白口倾向，降低断面敏感度，控制石墨形态，消除过冷石墨，适当增高共晶团数和促进细片珠光体的形成。球墨铸铁的孕育目的：消除过冷倾向，促进石墨球化，减小晶间偏析。可锻铸铁的孕育处理目的：希望铁液在一次结晶时促进形成渗碳体组织，而在随后的石墨化退火过程中对石墨的形成没有影响或促进石墨形成。其最大的不同之处是可锻铸铁在第一次结晶时期望得到渗碳体而不是石墨。

6、强韧铸铁？分类？强韧铸铁是球墨铸铁和蠕墨铸铁，可锻铸铁的总称

7、球铁的几种组织？生产环节?球铁的正常组织是细小圆整的石墨球加金属基体，在铸态，金属基体通常是铁素体与珠光体的混合组织。生产环节：熔炼合格的铁液、（成分和温度）球化处理、孕育处理、炉前检验，浇注铁件，清理及热处理，铸件质量检验。

8、对球墨铸铁的熔炼要求，常用球化剂，球化处理方法？对熔炼的要求优质的铁液应该是高温，低硫、低磷含量和低的杂质含量（如氧及反球化元素含量）。球化剂我国常用稀土镁合金，国外大都采用镁合金和纯镁球化剂。球化处理方法（1）镁作为球化剂，自建压力加镁法、转动包法、镁合金法（2）稀土镁合金 冲入法、型内球化法。

9、生产球墨铸铁为什么要孕育处理？目的消除结晶过冷倾向，促进石墨化，减小晶间偏析 10、球墨铸铁凝固特点1具有较宽的共晶凝固温度范围2糊状凝固特性3较大的共晶膨胀 11、球墨铸铁的常见缺陷?常见缺陷缩孔缩松、夹渣、皮下气孔、石墨漂浮及球化衰退等。 12、球化衰退的主要原因及采取措施原因镁、稀土元素不断由铁液中逃离有关，逃逸通常经过氧化损失，回硫及燃烧损失等等，另外和孕育作用的不断衰退有关。

13、措施1铁液中保持足够的球化元素含量2降低原铁液中的含硫量并防止铁液氧化3缩短铁液经球化处理后的停留时间4铁液经球化处理并扒渣后，为防止镁及稀土元素逃离，可用覆盖剂将铁液表面覆盖隔绝空气以减少逃离。

14.蠕墨铸铁的性能特点及常用于哪里？性能特点1强度性能：蠕墨铸铁的抗拉强度对碳当量变化的敏感性比普通灰铸铁小得多，2韧性及伸长率：蠕墨铸铁的冲击韧性及伸长率均较球墨铸铁低而高于灰铸铁，蠕化率低或基体中铁素体含量高，则韧性及伸长率高，3导热性蠕墨铸铁的导热性主要取决于石墨的形状，当蠕化率高时导热性基本与灰铸铁相当，当较低时又接近于球墨铸铁。4铸造性能具有良好的流动性。应用1由于强度高对断面的敏感性小，铸造性能好因而可用来制造复杂的大型零件如变速箱箱体2由于蠕墨铸铁具有较高的力学性能还具有良好的导热性，因而常用来制造在热交换以及有较大温度梯度下工作的零件如汽车制动盘。

14、可锻铸铁的分类，可锻铸铁的成分选择原理。分类铁素体可锻铸铁，珠光体可锻铸铁，白心可锻铸铁。化学成分决定可锻铸铁力学性能和热处理时间的主要因素。选定原理1)在

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