合金熔炼

第14章铸造铜合金及其他有色金属概述一：铸造铜合金的优点：良好的耐蚀性能，导热性，耐磨性能。二：铸造铜合金的分类：表14-1黄铜：以加锌为主。有铸造黄铜，铝黄铜,硅黄铜，铅黄铜.青铜：不以加锌为主：9种，29个牌号，如：锡青铜，铝青铜，铅青铜，铍青铜等.三：其他有色合金1、铸造钛合金，高合成强度（主要用于航空工业），强的耐蚀性（主要用于石油化工），石墨型铸造，因为与大多数铸型作用。2．铸造镁合金高合成强度，表面光亮。3．铸造锌合金强度比较高，铸造性能好（薄壁，复杂件）常用于热室压铸，新型减磨锌合金。•§14-1锡青铜•优点：耐蚀性好，耐磨性好，摩擦系数小。•缺点：强度低，铸造性能差，气密性差。一：二元锡青铜（一）合金组织：•主要含有：α,δ,β,γ等项，见图14-1.α相：锡熔于铜中的置换式固溶体，面心立方晶格，塑性好，强度高于纯铜（固溶强化）δ相：以电子化合物（Cu31Sn8）为基础固溶体，复杂立方晶格。硬而脆，弥散分布于α相中，耐磨性好。β相：以电子化合物（Cu5Sn）为基础固溶体，体心立方晶格，高温相。•高温时韧性，塑性升高，常温是硬而脆。γ相：以铜锡化合物为基础固容体，性能与β相相似。ε相：以电子化合物（Cu3Sn）为基础固溶体，密排六方晶格，难以出现在铸造中。•一个包晶转变：L+α→β•三个共析转变：β→α+γ,γ→α+δ,δ→α+ε•一般铸造条件下为：α+δ见图14–2（二）：合金的力学性能：•随Sn量而变化，取决于α相的固溶体的强化程度,及α+δ共析量的数量.•Sn对力学性能的见图14–4•Sn↑бb先是升后降，б↓αk↓直至变脆。•δ分布在α中，耐磨性↑•冷却速度快，偏析大，•冷却速度慢，疏松大,壁厚效应。•疏松导致漏水,采用退火使枝晶细化来改善.（三）：合金的铸造性能：•湿润性好（表面质量好—铸件）•缩松倾向和热裂倾向大。二：多元铸造锡青铜：（一）锡锌青铜。•Zn的作用：固溶强化α相，减少合金的结晶温度间隔，铸造性能↑，壁厚效应↓气密性↑•缺点：使耐蚀性↓，Zn使成本下降。（二）锡镍青铜：•Ni:作用：细化晶粒，缩小合金结晶温度间隔,气密性↑增加耐腐蚀性（三）锡镍铅青铜：•Pb：填充微观缩松耐蚀性↑，起润滑作用使合金减磨轴承（四）锡磷青铜：•P：脱氧后残留部分氧化夹渣少流动性↑，相图见图14-5•加入P的合金化作用：•随P↑耐磨性↑。组织变化为：αα+δ→αα+δ+Cu3P•形成合金皮下气孔，常用于干型铸造。三、锡青铜反偏析的形成及防止措施1、锡青铜反偏析的形成•锡青铜的结晶温度范围宽，枝晶发达，低熔点的富锡δ相被包围在α相枝晶间隙中，此时氢的溶解度因温度的下降而急剧下降，呈气泡形式析出，产生背压，把富锡熔体推向枝晶间隙中心，而在凝固后期，铸件从内部到外仍存在着大量的显微通道，在氢气泡形成的背压和固态收缩力内外交攻下，迫使富锡熔体沿α相枝晶的显微通道向铸件表面渗出，堆积在铸件表面，形成铸件表面锡浓度高于内部锡浓度的反偏析。•2、防止措施•①放置冷铁，提供冷却速度，出现层状凝固。•②调整化学成分，如加入锌，缩小结晶温度间隔。•③采取有效的精炼除气措施，减少合金中的含气量。••§14-2铝青铜•很高的强度和一定的塑性。属高强度铜合金。•耐磨性优于黄铜，低于锡青铜，成本低，铸造性能好，缓冷脆性现象。一：二元铝青铜：•（一）合金的组织•含有α，βγ2等固溶体相，相图见图14-7•α：以Cu为基础的固溶体，面心立方晶格。较高的强度，良好的塑性。•β：以电子化合物Cu3AL为基础的固溶体，体心立方晶格，为高温相。•γ2：以电子化合物Cu32Al19为基础的化合物，复杂体心立方晶格，强度低，硬而脆。•成分与组织：•Al9.4%为α单相•Al9.4–11.8%为α+（α+γ2）•Al11.8%为γ2+(α+γ2)•实际铸造条件下，由于冷却速度快，β→α+γ2的转变不能充分进行，使β相保留到室温，[β+β′切变]→为无扩散相变.（二）合金的力学性能：图14-8•Al4%δ开始下降•Al7—8%时，δ大幅度下降•Al10—11%时，生成脆性相γ2•不仅δ下降，强度也开始下降•在Al:7—10%时，具有较高的强度和硬度.（三）：合金的铸造性能•结晶温度间隔小，流动性好。缩松倾向小，•不易偏析，易形成氧化铝夹杂物.二：多元铸造铝青铜：1、铝铁青铜：Fe:2.0—4.0%Fe的作用：细化晶粒，提高耐磨性，消除“缓冷脆性”（Fe抑制β共析分解）AL3Fe高的硬相,提高耐磨性.2、铝锰青铜：Mn:1.5—2.5%•Mn的作用:固溶强化，固溶体提高耐蚀性，消除缓冷脆性.近年来高度发展“高锰铝青铜”12%Mn3、铝镍青铜:Ni:3.5～5.5%•温度T下降，α固溶体可通过热处理使合金强化•并且有高的耐磨性和耐热性。返回返回返回返回返回