哈工大鑄造與變形合金基礎(chǔ)大作業(yè)

1、 哈爾濱工業(yè)大學(xué)鑄造與變形合金大作業(yè) 專業(yè)：材料成型及控制工程班級：1009103班姓名：孫巍學(xué)號：1101900405課后作業(yè)1、討論生鐵爐外處理、鋼的爐外精煉及鑄鐵的熔體處理的各自作用答：（1）生鐵的爐外處理主要是為了脫去其中的硫：爐外脫硫的意義 保證高爐冶煉獲得質(zhì)量合格的生鐵。由于入爐原料含硫的增加，難免生鐵含硫超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)；或者為了進(jìn)一步節(jié)省燃料消耗和提高生產(chǎn)效率，而采用低堿度渣操作得到高硫生鐵，都需對鐵水進(jìn)行爐外脫硫處理。 向煉鋼提供優(yōu)質(zhì)低硫生鐵。為了改善鋼材的加工性能及斷裂韌性，需要煉出硫含量<0.010.005的超低硫鋼，一般生鐵含硫難以滿足要求；即使向氧氣轉(zhuǎn)爐提供含硫小于

2、0.030.01%的低硫生鐵，也給高爐冶煉增加難度。 在高爐內(nèi)創(chuàng)造脫硫條件總是有限的，而用爐外脫硫方法以改善脫硫的擴(kuò)散條件，降低生鐵含硫量是合理的。在爐外進(jìn)行鐵水預(yù)處理脫硫，比在煉鋼過程脫硫，無論從力學(xué)條件或工藝原理方面來看都要合理得多，經(jīng)濟(jì)上也是合算的。 （2）鋼的爐外精煉：所謂爐外精煉，就是把常規(guī)煉鋼爐(轉(zhuǎn)爐、電爐)初煉的鋼液倒入鋼包或?qū)Ｓ萌萜鲀?nèi)進(jìn)行脫氧、脫硫、脫碳、去氣、去除非金屬夾雜物和調(diào)整鋼液成分及溫度以達(dá)到進(jìn)一步冶煉目的的煉鋼工藝。即將在常規(guī)煉鋼爐中完成的精煉任務(wù)，如去除雜質(zhì)(包括不需要的元素、氣體和夾雜)和夾雜變性、成分和溫度的調(diào)整和均勻化等任務(wù)，部分或全部地移到鋼包或其他容器中

3、進(jìn)行，把一步煉鋼法變?yōu)槎綗掍摲?，即初煉加精煉。?）鑄鐵的熔體處理：最初的鑄鐵的性能很低，通過熔體處理方面的研究，包括熔體過熱處理、孕育、變質(zhì)或球化處理來改善鑄鐵的組織，使鑄鐵的各方面性能得以提高。2、論述銅合金熔煉過程如何進(jìn)行脫氧和除氫答：基本原理: 加入那些與氧的親和力比銅和氧的親和力大的元素, 脫氧劑：3Cu2O + 2Al Al2O3+6Cu(1) 沉淀脫氧脫氧劑本身可以溶解在銅液中, 與Cu2O的脫氧反應(yīng)在整個熔池內(nèi)進(jìn)行, 脫氧速度快, 脫氧徹底, 但脫氧產(chǎn)物不易清除, 是其缺點(diǎn)(Al, Si, Mg )(2) 擴(kuò)散脫氧脫氧劑本身不能溶解在銅液中, 只覆蓋在銅液表面, 脫氧只在表層

4、進(jìn)行,借助Cu2O不斷向液面擴(kuò)散才能不斷脫氧。缺點(diǎn)是脫氧速度低, 受Cu2O擴(kuò)散速度控制, 但對銅液無污染脫氧劑：CaC2, Mg3B2, 硼渣Na2B4O6·MgO(3) 沸騰脫氧又稱“青木脫氧”， 將新鮮的樹干插入銅液中，由于燃燒不完全，產(chǎn)生大量的CO及碳?xì)浠衔铮?這些氣體上浮時引起銅液翻騰，與Cu2O充分反應(yīng)，從而脫氧。(4) 磷銅脫氧除電工用的純銅外，磷是工業(yè)應(yīng)用最廣泛的脫氧劑；磷以磷銅中間合金的形式加入5Cu2O + 2P P2O5+10CuP2O5沸點(diǎn)為347度，在銅液中以氣泡形式上浮， 上浮過程發(fā)生如下反應(yīng), 繼續(xù)脫氧：Cu2O + P2O5 2CuPO33、論述鑄造

5、鈦合金熔煉技術(shù)答：鈦熔體的高熔點(diǎn)與高活性使得其熔煉工藝十分復(fù)雜，主要有加熱方式、真空獲得和熔煉坩堝三大問題。（1） 加熱方式：電磁感應(yīng)加熱(2000度以內(nèi))高能束：電?。浑x子?。浑娮邮?） 真空獲得：機(jī)械泵： 0.01Pa；擴(kuò)散泵：1e-3Pa；分子泵：1e-4Pa。（3） 熔煉坩堝：水冷銅坩堝。懸浮爐 ：利用電磁感應(yīng)加熱將和合金熔化，并利用電磁里將熔體完全懸浮，避免熔體與水冷坩堝接觸(熔煉合金量受限)。凝殼爐：利用電磁感應(yīng)加熱或高能束將合金熔化，合金熔體與水冷坩堝接觸，形成一個薄的凝殼，該凝殼將水冷坩堝和高溫熔體分離(利用合金本身形成的薄殼作坩堝)。4、以中國、ISO、日本和美國為例，論述

6、一下變形鋁合金的牌號及狀態(tài)表示方法答：（1）中國：根據(jù)新制定的GB/T16474-1996變形鋁合金及鋁合金牌號表示方法，凡是成分與變形鋁及鋁合金國際牌號注冊協(xié)議組織（簡稱國際牌號注冊組織）命名的合金相同的所有合金，其命名指直接采用國際四位數(shù)字體系牌號，未與國際四位數(shù)字體系牌號的變形鋁合金接軌的，采用四位字符牌號（但實(shí)驗(yàn)鋁合金在四位字符牌號前加X）命名，并按要求注冊化學(xué)成分。四位字符牌號的第一、三、四位為阿拉伯?dāng)?shù)字，第二位為英文大學(xué)字母（C、I、L、N、O、P、Q、Z字母除外）。牌號第一位數(shù)字表示鋁及鋁合金的組別。如工業(yè)純鋁（1×××系）、Al-Cu（ 2

7、5;××系）、Al-Mn （3×××系）、Al-Si （4×××系）、Al-Mg （5×××系）、Al-Mg-Si （6×××系）、Al-Zn-Mg-Cu （7×××系）、Al-Li （8×××系）和備用合金組（9×××系）。 除改型合金外，鋁合金組別按主要合金元素來確定，主要合金元素指極限含量算術(shù)平均值為最大的合金元素。當(dāng)含有一個以上的合金元素極限含量算術(shù)平均值同為

8、最大時，應(yīng)按Cu、Mn、Si、Mg、Zn、其他合金元素的順序來確定合金組別。牌號的第二位字母表示原始純鋁或鋁合金的改型情況，最后兩位數(shù)字表示同一組中不同的鋁合金或者表示鋁的純度。 根據(jù)GB/T16475-1996標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，基礎(chǔ)狀態(tài)代號用一個英文大寫字母表示。細(xì)分狀態(tài)代號采用基礎(chǔ)狀態(tài)代號后跟一位或者多位阿拉伯?dāng)?shù)字表示。1）基礎(chǔ)狀態(tài)代號?；A(chǔ)狀態(tài)代號有5種，如下表所示。2）細(xì)分狀態(tài)代號H（加工硬化）的細(xì)分狀態(tài)，即在字母H后面加兩位阿拉伯?dāng)?shù)字（稱作H××狀態(tài)）或者三位阿拉伯?dāng)?shù)字（稱作H×××狀態(tài)）。a) H××狀態(tài)，H后面第一位數(shù)

9、字表示該狀態(tài)的基本處理程序，第二位數(shù)字表示產(chǎn)品的加工硬化程度。H1單純加工硬化狀態(tài)。適用于未經(jīng)熱處理，只經(jīng)過加工硬化即獲得所需強(qiáng)度的狀態(tài)。 H2加工硬化既不完全退火狀態(tài)。適用于加工硬化程度超過成品規(guī)定要求后，經(jīng)不完全退火，使強(qiáng)度降低到指標(biāo)的產(chǎn)品。對于室溫下自然時效軟化的合金，H2與對應(yīng)的H3具有相同的最小極限抗拉強(qiáng)度；對于其他合金，H2與對應(yīng)的H1具有相同的最小極限抗拉強(qiáng)度，單伸長率比H1稍高。 H3加工硬化及穩(wěn)定化處理的狀態(tài)。適用于加工硬化后經(jīng)低溫?zé)崽幚砘蛴捎诩庸み^程中的受熱作用致使其力學(xué)性能達(dá)到穩(wěn)定的產(chǎn)品。H3狀態(tài)金屬用于室溫下逐漸時效軟化的合金。 H4加工硬化及噴漆處理的狀態(tài)。適用于加工

10、硬化后經(jīng)噴漆處理導(dǎo)致了不完全退火的產(chǎn)品。 H后面的第二位數(shù)字表示產(chǎn)品的加工硬化程度。數(shù)字8表示應(yīng)狀態(tài)。通常采用O狀態(tài)的最小抗拉強(qiáng)度與下表規(guī)定的強(qiáng)度差之和，來規(guī)定H×8狀態(tài)的最小抗拉強(qiáng)度。對于O（退火）和H×8之間的狀態(tài)，應(yīng)在H×8代號后分別添加從1到7的數(shù)字表示，在H×8后添加9表示比H×8加工硬度程度更大的超硬狀態(tài)。b）H×××狀態(tài)。H111適用于最終退火后又進(jìn)行了適量的加工硬化，但加工硬化程度又不及H11狀態(tài)的產(chǎn)品。H112適用于熱加工成型的產(chǎn)品。該狀態(tài)產(chǎn)品的力學(xué)性能有規(guī)定要求。H116適用于鎂含量0.4%的5

11、×××系合金制成的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品具有規(guī)定的力學(xué)性能和抗剝落腐蝕的要求。T（熱處理）狀態(tài)的細(xì)分，即在字母T后加一位或者多位阿拉伯?dāng)?shù)字表示T的細(xì)分狀態(tài)。a）T×狀態(tài)。在T后面添加0-10的阿拉伯?dāng)?shù)字表示細(xì)分狀態(tài)稱作T×狀態(tài)。b）T××狀態(tài)及T×××狀態(tài)（消除應(yīng)力狀態(tài)除外）。在T×狀態(tài)代號后面再添加一位數(shù)字稱作T××狀態(tài)，或者添加量為數(shù)字稱作T×××狀態(tài)，表示經(jīng)過了明顯改變產(chǎn)品特性（如力學(xué)性能、抗腐蝕性能等）的特定工藝處理的狀態(tài)。c）消除應(yīng)力

12、狀態(tài)。在上述T×、T××或T×××狀態(tài)代號后面添加“51”、“510”、“511”或者“54”，表示經(jīng)歷了消除應(yīng)力處理的產(chǎn)品狀態(tài)代號。（2）ISO：i合金牌號 國家標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的鋁和鋁合金的牌號石油化學(xué)元素符號與代表其成分百分?jǐn)?shù)的數(shù)字組成（ISO2092-1981及ISO2107-1983）。在牌號錢應(yīng)冠以“ISO”，如已指明是國家標(biāo)準(zhǔn)牌號，則可省略。重熔用的純鋁錠。電解廠生產(chǎn)的純鋁牌由化學(xué)元素符號（Al）與代表金屬純度的百分?jǐn)?shù)數(shù)字組成。數(shù)字應(yīng)精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位或兩位以上，如Al99.80。加工的工業(yè)純鋁及合金。他們的牌號由化

13、學(xué)元素符號與代表金屬純度或合金元素含量的百分?jǐn)?shù)數(shù)字組成。在工業(yè)純鋁的牌號中，數(shù)字只表達(dá)到小數(shù)點(diǎn)后一位，如Al99.0。如果純鋁中含有最大量不超過0.1%（Cu則為例外，為0.2%）的合金元素，則在數(shù)字后還應(yīng)標(biāo)出該合金元素的化學(xué)符號，如Al99.0Cu，即是鋁含量為99.0%，而銅含量小于0.2%的工業(yè)純鋁。若工業(yè)純鋁中的某些雜質(zhì)受到控制，且有特殊用途時，應(yīng)在牌號前冠以用途的大寫拉丁字母。如純度為99.5%的電工鋁材的牌號為E-Al99.5。 鋁合金的牌號由基本元素Al及合金元素的化學(xué)元素符號與合金元素含量的平均百分?jǐn)?shù)字組成。合金元素含量小于1%的不標(biāo)數(shù)字。如銅的平均含量為6%、Mn的含量小于1

14、%的Al-Cu-Mn合金，其牌號是AlCu6Mn。在合金牌號中表示合金元素的化學(xué)符號依其含量多少，按遞減次序排列，如果他們含量大致相等，則按化學(xué)元素符號的字母順序排列。 在國家標(biāo)準(zhǔn)中還規(guī)定變形鋁及鋁合金的牌號可用四位數(shù)字表示，即用美國鋁業(yè)協(xié)會的牌號，但去掉前面的“AA”（美國鋁業(yè)協(xié)會的“The Aluminum Association”的縮寫）。ii加工鋁材的狀態(tài)代號 按照國際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，鋁材的狀態(tài)代號在合金牌號后，用連字符號把他們分開。材料的狀態(tài)代號由字母和數(shù)字組成?；緺顟B(tài)代號M制造狀態(tài)，表示熱成形的材料，對其力學(xué)性能有一定的要求。F加工狀態(tài)，表示不控制力學(xué)性能的熱加工的材料所處的狀態(tài)。O

15、退火狀態(tài)，表示處于最低強(qiáng)度性能的完全退火的壓力加工產(chǎn)品所處的狀態(tài)。H加工硬化狀態(tài)。T不同于M、F、O和H狀態(tài)的熱處理狀態(tài)，以提高其強(qiáng)度、硬度?；緺顟B(tài)代號H和T的詳細(xì)分類H1加工硬化H2加工硬化后部分退火H3加工硬化后穩(wěn)定化處理 在數(shù)字之后另加字母，表示材料的最終加工硬化程度（字母x表示數(shù)字1、2、3）： HxH充分硬化狀態(tài)； HxD材料的抗拉強(qiáng)度大致處于O狀態(tài)和HxH狀態(tài)之間； HxB材料的抗拉強(qiáng)度大致處于O狀態(tài)和HxD狀態(tài)之間； HxF材料的抗拉強(qiáng)度大致處于HxD狀態(tài)和HxH狀態(tài)之間； HxJ材料的抗拉強(qiáng)度比HxH狀態(tài)大10MPa以上的狀態(tài)； TA熱成形工序后冷卻到室溫，使其發(fā)生自然時效的

16、狀態(tài)； TB固溶處理與自然時效狀態(tài)；TC熱加工后冷卻到室溫、再冷加工與自然時效后的狀態(tài)；TD固溶處理、冷加工與自然時效后的狀態(tài)；TE從熱成形溫度冷到室溫再人工時效后的狀態(tài)；TF固溶處理與人工時效后的狀態(tài)；TG熱加工溫度冷卻到室溫，再冷加工與人工時效后的狀態(tài)，適用于冷加工可提高其強(qiáng)度的材料；TH固溶熱處理、冷加工與人工時效后的狀態(tài)；TL固溶熱處理、人工時效與冷加工的狀態(tài)；TM固溶熱處理與穩(wěn)定化處理后的狀態(tài)。 iii變形鋁合金的國家標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)代號也可用美國鋁工業(yè)協(xié)會（AA）的狀態(tài)代號替換，它們的對應(yīng)關(guān)系如下表所示：（3）美國：i合金牌號：根據(jù)美國國家標(biāo)準(zhǔn)ANSIH351-1978的規(guī)定，美國的變形鋁

17、合金的牌號用四位數(shù)字表述。該系統(tǒng)是由美國鋁工業(yè)協(xié)會1954年采用的，1957年由美國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會納入到美國標(biāo)準(zhǔn)。1983年國家標(biāo)準(zhǔn)化組織又將其納入到ISO2107-1983（E）中，作為國際標(biāo)準(zhǔn)之一。 在四位數(shù)字中第一位表示合金系列。按鋁合金主要合金元素的分類如下： 工業(yè)純鋁（1×××系） Al-Cu（ 2×××系） Al-Mn （3×××系） Al-Si （4×××系） Al-Mg （5×××系） Al-Mg-Si （6××&

18、#215;系） Al-Zn-Mg-Cu （7×××系） Al-Li （8×××系）備用合金組（9×××系）在1×××中，最后兩位數(shù)字表似最低鋁含量中小數(shù)點(diǎn)右邊的兩位數(shù)字，如1060是最低鋁含量為99.6%的工業(yè)純鋁。牌號的第二位數(shù)字表示對雜質(zhì)范圍的修改，若是零則表示該工業(yè)純鋁的雜質(zhì)范圍為生產(chǎn)中的正常范圍；如果為1-9的自然數(shù)，則表示生產(chǎn)中應(yīng)對某一種或幾種雜質(zhì)或合金元素加以專門的控制。例如1350工業(yè)純鋁是一種鋁含量大于99.50%的電工鋁，其中3種雜質(zhì)應(yīng)受到控制。即，（V+T

19、i）0.02% ，B0.05%，Ga0.03%。 在2×××到8×××合金系列中，牌號最后兩位數(shù)字只用來區(qū)分該類型種不同牌號的鋁合金。第二位數(shù)字表述對合金的修改，如為零，則表示原始合金；如為1-9中任意整數(shù)，則表示對合金的修改次數(shù)。 對于實(shí)驗(yàn)狀態(tài)的牌號，在四位數(shù)字前加“X”。 ii狀態(tài)代號 狀態(tài)代號在合金拍好后破折號隔開。標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)名稱系統(tǒng)是一個表示基本狀態(tài)的字母和一個或幾個數(shù)字所組成。除了退火和加工狀態(tài)外，按不同種類加上一個數(shù)字或幾個數(shù)字來更準(zhǔn)確的說明。四種基本狀態(tài) F加工狀態(tài)，用于經(jīng)過正常加工工序后所獲得產(chǎn)品的狀態(tài)。如熱擠壓狀態(tài)與

20、熱軋狀態(tài)。適用于不需要專門的人處理或加工硬化的產(chǎn)品，對其力學(xué)性能不加以限制。 H應(yīng)變硬化狀態(tài) O退火狀態(tài) T熱處理狀態(tài)基本狀態(tài)代號H和T的詳細(xì)分類 H1n單純加工硬化狀態(tài)，適用于不需要退火的材料，只需要通過加工硬化就可獲得所需強(qiáng)度，H1后的n代表加工硬化程度的數(shù)字。 H2n加工硬化后進(jìn)行不完全退火的狀態(tài)。H2后的數(shù)字表示材料經(jīng)不完全退火后所保留的加工硬化程度。 H3n加工硬化后再經(jīng)過穩(wěn)定化處理的狀態(tài)。適用于加工硬化后經(jīng)低溫退火使其強(qiáng)度略微降低、伸長率略有升高而使力學(xué)性能穩(wěn)定的材料。冷加工后130-170進(jìn)行穩(wěn)定化處理。n表示加工硬化程度的數(shù)字： n=2，表示1/4硬狀態(tài)； n=4，表示1/2硬

21、狀態(tài)； n=6，表示3/4硬狀態(tài)； n=8，表示全硬狀態(tài)； n=9，表示超硬狀態(tài)。T1熱加工后自然時效的狀態(tài)；T2高溫?zé)峒庸だ鋮s后冷加工，然后再進(jìn)行自然時效的狀態(tài)；T3固溶處理后進(jìn)行冷加工，然后自然時效的狀態(tài)；T4固溶處理和自然時效能達(dá)到充分穩(wěn)定的狀態(tài)；T5高溫?zé)峒庸だ鋮s后再進(jìn)行人工時效的狀態(tài)；T6固溶處理后人工時效的狀態(tài)；T7固溶處理經(jīng)過穩(wěn)定化處理的狀態(tài)；T8固溶處理后冷加工再人工時效的狀態(tài)；T9固溶處理人工時效，在經(jīng)過冷加工的狀態(tài)；T10高溫?zé)峒庸だ鋮s再冷加工及人工時效的狀態(tài)。（4）日本：i合金牌號 日本的變形鋁合金的牌號分三部分。最前面的為“A“，表示鋁及鋁合金；第二部分是國家數(shù)字牌號；第三部分是表示材料品種或尺寸精度等級的大學(xué)英文字母，如A20