2013年熔炼试卷答案

一、1.分压差脱气精炼法可分为：气体脱气法；溶剂脱气法；沸腾脱气法；真空脱气法2.配制合金用炉料一般包括：新金属料；废料及中间合金。其中合金元素加入的方式有：纯金属；中间合金3.脱氧的方法有：沉淀脱氧；扩散脱氧；真空脱氧4.脱气的目的主要是：从熔体中除去氢气二、1.金属液中气体的来源；精炼除气的途径和除气的方法答：气体的来源：①炉料。金属炉料中一般都溶解有不少气体，表面有吸附的水分，电解金属上残留有电解液。②炉气。非真空熔炼时，炉气是金属中气体的主要来源之一。炉气的成分随所用燃料和燃烧情况不同而异。③耐火材料。耐火材料表面吸附有水分，停炉后残留炉渣及熔剂也能吸附水分。④熔剂。许多溶剂都含有结晶水，精炼用气体中也含有水分。为减少气体来源，熔剂和精炼用气体均应进行干燥或脱水处理。⑤操作工具。与熔体接触的操作工具表面吸附有水分，烘烤不彻底时，也会使金属吸气。除气的途径：一是气体原子扩散至金属表面，然后脱离吸附状态而逸出；二是以气泡形式从金属熔体中排除；三是与加入金属中的元素形成化合物，以非金属夹杂物形式排除。脱气精炼的主要目的，就在于脱除溶解于金属中的气体。除气的方法：根据脱气原理的不同，脱气精炼可分为分压差脱气、化合脱气、电解脱气和预凝固脱气等。2.简述金属凝固过程中的晶粒细化的技术。增大冷却强度：采用水冷模和降低浇温。加强金属流动：改变浇注方式、使锭模周期性振动、搅拌。变质处理：向金属液内添加少量物质，促进金属液生核或改变晶体生长过程的一种方法。3.金属凝固的方式及其相应凝固组织特点。答：①顺序凝固。铸锭顺序凝固时易于得到柱状晶，即凝固区愈窄，铸锭中形成柱状晶的倾向愈大。当合金成分一定，连续铸锭比铁模铸锭的柱状晶发达。易形成集中性缩孔。②同时凝固。铸锭以同时凝固方式进行凝固时，易于自由长大成粗大的等轴枝晶。粗大枝晶互相连接后，封闭住的残余液体最后凝固而形成分散性缩孔。③中间凝固。合金的（Tl-Ts）较窄，或温度梯度较大时，凝固区宽度介于上述二者之间。此时铸锭以中间凝固方式进行凝固。铸锭中既有柱状晶也有等轴晶。这种合金的流动性比窄结晶温度范围的合金差，但优于宽结晶温度范围的合金，故产生热裂和缩孔的倾向，介于上述二者之间。4.变质处理的目的及其机理。答：目的：对于加工材料的合金，变质处理主要是为了细化基体相，并希望能改善脆性化合物、杂质及夹渣等第二相的形态和分布状况。对于铸造合金，变质处理主要是为了细化第二相或改变其形态和分布状况。变质机理：变质剂的非均质晶核作用、变质剂的偏析和吸附作用。5.为什么多次返回使用的铝合金料，应该降级使用？答：铝合金返回料由于在熔炼过程中对炉衬的冲刷作用，会带入新的杂质元素，以及随着熔炼次数的增加，杂质含量会逐步地累积，使原本的杂质含量超标，因此铝合金返回料通常只能降级使用。6.讲讲铸锭热裂纹和冷裂纹形成的阶段和种类。答：在凝固过程中产生的裂纹称为热裂纹，凝固后冷却过程中产生的裂纹称为冷裂纹。根据裂纹形状和在铸锭中的位置，裂纹又可分为许多种，如热裂纹可分为表面裂纹、皮下裂纹、晶间微裂纹、中心裂纹、环状裂纹、放射状裂纹等；冷裂纹可分为顶裂纹、底裂纹、侧裂纹、纵向裂纹等。（列举2、3种）7.防止金属凝固缩孔和缩松的途径。答：防止缩孔及缩松的基本途径，是根据合金的体收缩特征、结晶温度范围大小及铸锭结构等，制定正确的铸锭工艺，在保证铸锭自下而上顺序凝固的条件下，尽可能使缩松转化为铸锭头部的缩孔，然后通过人工补缩来消除。在铸模铸锭的情况下，一般要合理设计模壁厚度和锭坯的宽厚比或高径比等，必要时可采用上大下小的锭模及加补缩冒口；或在锭模头部放置有保温材料做成的保温帽，以加强补缩；适当提高浇温、降低浇速，浇注完毕随即进行补缩，都是减小缩孔并使其集中在冒口部分的有效措施。连铸易形成缩松的大型铸锭时，应先做好去气去渣精炼，务必使熔体中冒口中含气量和夹渣尽量少；采用短结晶器或低金属液面水平，适当提高浇温、降低浇速，加强二次水冷，使液穴浅平，以便尽可能使铸锭由下而上进行铸锭，这样便可消除缩孔和减少缩松。三、1.金属凝固过程中，固相中溶质含量CS会低于液相含量CL。当CS=CL时，材料的成分过冷现象是否发生？现实生产中，是否可以实现CS=C0？具体可采用哪些工艺方法？答：2.金属在熔炼过程中去除熔体中的夹渣是一项重要工作，为了提高除杂效率，采取了很多方法，以铝合金为例，简述这些方法以及这些方法的设计思路。答：浮选法。浮选法是利用通入熔体的惰性气体或加入的熔剂所产生的气泡，在上浮过程与悬浮的夹杂相遇时，夹渣被吸附在气泡表面并带到熔体液面的熔剂中去。此法对于熔点较低的铝合金、镁合金等较为有效。全体溶剂法。多用于铝及铝合金。它是用钟罩或多孔容器将溶剂加入到熔体内部，并随之充分搅拌，使溶剂均匀分布于整个熔池中去，在比重差作用下，轻者上浮，重者下沉。特点是：增大了夹渣与熔剂的接触机会，有利于吸附、溶解或化合作用的进行。3.铝合金熔炼常采用哪种除气方法，叙述之。答：采用动态真空脱气法。它是将金属液经流槽导入抽至10托的真空炉内，使金属液以分散的液滴喷落在熔池中。借助于对熔体的机械或电磁搅拌，或通过炉底的多孔砖吹入精炼气体，可加快脱气过程。使用此法处理铝合金液，不仅脱气时间短，含氢量低，钠含量也降低，还能减少夹渣。4.铝合金变质处理的基本方法。答：变形铝合金用Ti作变质剂来细化α-Al晶粒时，Ti多以中间合金的形式加入到铝液中，一般加入0.01～0.05%Ti就有明显的细化效果，加入0.1～0.3%Ti效果最好。如同时加入约0.01%B。Ti在铝合金中的变质机理随其含量不同而不同。Al-Si系铸造合金的常用变质剂是Na和P.而Na以钠盐形式加入，P以赤磷粉形式加入。