Zl101A生產(chǎn)操作規(guī)程

1、合金及其性能4一、ZL101A合金的主要性能4二、4三、4一、鋁合金熔煉的主要影響因數(shù)51、氣體的影響52、影響鋁合金吸氣的因素53、鋁合金蒸氣壓的影響54、氧化膜的影響55、Al2O3等夾雜物的影響66、合金元素的影響67、熔化時間的影響68、季節(jié)和地區(qū)因素的影響6二、氣孔的形狀、特征及其危害71、針孔72、皮下氣孔73、集中性大氣孔7三、鋁合金液的氧化7四、夾雜物的形成、特點及危害7鋁合金的熔煉8一、熔煉用金屬材料81、新金屬82、中間合金93、回爐料94、對材料保管的要求9二、熔煉用輔助材料101、鋁合金用熔劑102、鋁合金用精練劑103、鋁合金常用變質(zhì)劑104、鋁合金用涂料10三、熔煉

2、工藝及操作111、鋁合金熔煉的一般工藝流程112、熔煉前的各項準備工作111）、配料計算及調(diào)整合金成分的辦法112）、金屬爐料的準備133）、非金屬材料的準備134）、熔爐及熔煉工具的準備13ZL101A合金的熔煉工藝14爐前鋁合金液處理的原理15一、鋁合金的精煉凈化15二、凈化效果檢驗方法16三、變質(zhì)處理161、鈉鹽變質(zhì)劑的處理162、變質(zhì)工藝163、變質(zhì)處理工藝要點174、變質(zhì)效果檢測18鋁合金熱處理的目的和方法19一、鋁合金熱處理的目的19二、熱處理方法及工藝191、退火處理192、淬火203、時效處理204、熱處理操作技術(shù)要點215、熱處理質(zhì)量及缺陷消除與預(yù)防2124鋁合金鑄件用型砂的

3、成分與性能砂型序號成 分（）性 能適 用 范 圍新 砂膨 潤 土普 通 粘 土硼 酸濕 度(%)濕壓強度 (×10kPa)透 氣 性SC50/100IN70/140IN100/200ZN70/140ZN100/2001606237343444.50.40.750濕砂型2979823450.350.650濕砂型3100450.30.640濕砂型415258575450.40.740濕砂型5979634450.30.740濕砂型65834344544.50.30.660Zl301濕砂型75836342344.50.30.650Zl301濕砂型油砂芯的烘干工藝見表砂芯厚度(mm)亞麻油砂芯

4、T99-1砂芯烘干溫度()保溫時間(h)烘干溫度()保溫時間(h)404080802002202002202002200.51.01.02.52.04.02202402202402202400.51.51.02.52.04.0鋁合金鑄造用油砂的成分的性能見表鋁合金的吸氣、氧化及夾雜物鋁合金液中氣體的來源及其影響因素 （一）、存在于熔煉與鑄造現(xiàn)場的氫氣源 1、來自空氣中的水蒸汽的吸氣空氣中對鋁合金吸氣影響最大的是水蒸汽，它也是使鋁合金被氧化的原因。其次是氧氣，它是造成合金生成氧化物和微量成分被消耗的根源。所謂“鋁銹”，便是鋁錠與空氣中的水蒸汽接觸發(fā)生反應(yīng)，即：Al3H2O(汽)Al（OH）3（固

5、）3/2H2（氣）生成組織疏的白色粉末Al(OH) 3，此Al（OH）3隨鋁錠入爐，在熔煉溫度下又分解成Al2O3水汽，Al2O3能吸收的氫和水汽便被它帶入合金液內(nèi)，使合金液內(nèi)的氣體和氧化夾雜物含量增加。碳酸氣雖在空氣中含量很少，但在燃燒的氣體內(nèi)含量卻很大，也會造成合金液的氧化，氮氣對鋁合金液不造成危害，相反還有好處，可利用它作為合金液的惰性保護氣，或作為去氣除渣的精煉氣體。2、來自熔化時爐氣的吸氣前述爐氣中各種氣體，把不斷升溫的爐料和逐步合金及其性能一、 ZL101A合金的主要性能此合金中Si作為主要合金化元素加入，Si提高爐合金的鑄造性能，使流動性改善，熱裂傾向性降低，減少疏松，提高氣密性

6、，獲得致密的鑄件。這類合金具有良好的抗蝕穩(wěn)定性和中等的切削加工性能，具有一般的強度和硬度，但塑性是較低的。1ZL101A鋁合金化學成分合金牌號合金代號主 要 元 素 SiCuMgZnMnTi其他AlZAlSi7MgAZL101A6.5-7.50.25-0.450.08-0.20余量ZL101A鋁合金雜質(zhì)允許含量合金牌號合金代號雜 質(zhì) 含 量 不大于FeCuZnMnZrSnPb雜質(zhì)總和SJSJZAlSi7MgAZL101A0.20.20.10.10.10.20.010.030.70.7 物理性能 ZL101A合金的物理性能合金牌號密度(Mg/）線膨脹系數(shù)(1×106/)比熱容c（J/(

7、·)ZL101A2.68二、三、ZL101A合金的鑄造性能及有關(guān)數(shù)據(jù)合金代號收縮率（）流動性（mm）抗熱裂性氣密性線收縮體收縮700750澆注溫度（）裂環(huán)寬度（mm）試驗壓力（MPa）試驗結(jié)果ZL101A1.1-1.23.7-3.9350385713無裂紋5.0裂而不漏一、 鋁合金熔煉的主要影響因數(shù)1、 氣體的影響合金在固態(tài)時，氣體的溶解度很小，隨溫度的升高，溶解度緩慢增加，當達到合金的熔點時，溶解度突然急速增加，當金屬或合金熔化后再升溫，則溶解度增加得更快，這是因為熔融狀態(tài)的金屬或合金與大氣發(fā)生非?；顫姷幕瘜W反應(yīng)，吸收氫氣，同時被氧化并產(chǎn)生氧化物，還消耗溶液中的有效成分，使溶液質(zhì)量

8、下降，或形成氣孔、夾雜等缺陷，成為鋁合金溶煉與鑄造中的主要問題。熔煉鑄造時主要的氫氣源有：來自空氣中的水蒸氣；來自熔化時爐氣的吸氣；來自油脂、涂料的吸氣；來自吸附有水汽的爐料、熔化澆注工具、爐體、坩堝的吸氣；來自含有水分的熔劑、變質(zhì)劑等的吸氣。2、 影響鋁合金吸氣的因素不同溫度下氫在鋁中的溶解度溫度 溶解度S（cm3/100g Al）S(×106)3004005006006606607008000.0010.0050.0120.0260.0360.690.921.670.000890.004490.010780.023370.032360.620310.827081.501333、

9、鋁合金蒸氣壓的影響在高溫下，金屬或合金液本身的蒸汽壓通常都很高，會阻止金屬或合金液吸入氣體，但鋁合金在熔煉溫度（780左右）下，蒸汽壓很低，根本無力阻擋氣體的吸入。4、 氧化膜的影響由于氧與鋁的親和力大，在鋁合金熔煉中產(chǎn)生一層致密結(jié)實的氧化膜Al2O3，覆蓋在鋁合金液表面，阻擋它的吸氣和進一步氧化，這對鋁合金的熔煉是很有利的，也是除AlMg合金之外的鋁合金可不加覆蓋劑而直接在大氣中熔煉的原因。但是氧化膜只有和鋁液接觸的一面是致密的，和爐氣接觸的一面是粗糙、疏松的。存在大量的小孔，小孔中吸附著水汽和氫，甚至將- Al2O3焙燒到890900，仍能吸附少量的水汽，只有當溫度高于900，- Al2O

10、3完全轉(zhuǎn)化為- Al2O3，才能較完全地脫水。熔煉時攪動鋁液，劃破連續(xù)、均勻地覆蓋在鋁液表面的氧化膜并卷入鋁液中，鋁液便和氧化膜小孔中的水汽反應(yīng)。使鋁液進一步氧化，生成氧化夾雜，吸入氫氣。這樣，- Al2O3膜就起了傳遞水汽的作用，成為氫和氧化夾雜的載體。所以在在熔煉和澆注中應(yīng)盡量少攪動熔池、劃破合金液上面這層氧化膜，否則其與空氣接觸的這一面（上面）吸附的水蒸氣便會隨此氧化膜卷入合金液里，使合金又一次被氧化。5、 Al2O3等夾雜物的影響 Al2O3等氧化夾雜物有強烈的吸附氫氣和水汽的能力，這是一種離子狀態(tài)的化學吸附，它降低了擴散脫氫速度，甚至阻止合金液的脫氫，同時它還提供氣泡成核的現(xiàn)成界面，

11、促進鑄件形成氣孔。6、 合金元素的影響Cu、Si等合金元素使合金液的氣體溶解度僵死，而Mg卻使氫在鋁合金中的溶解度增加。合金中含Mg量越多，該合金中氫的溶解度也越大。其他合金元素對氫的溶解度影響不大，但決定鋁合金含氣量多少的主要因素是合金液中氧化夾雜物的含量，而合金元素的影響并非是主要因素。7、 熔化時間的影響熔化和保溫時間越長，或合金也溫度越高或澆注的時間拖長，合金液的吸氣和氧化也越多，故應(yīng)盡量縮短熔煉、保溫的時間，在保證充滿鑄型的前提下，盡量降低澆注溫度、縮短澆注時間，嚴防合金液過熱。8、 季節(jié)和地區(qū)因素的影響著兩個因素的影響，實質(zhì)時指濕度（即水汽）的影響。根據(jù)解放后近50年來我國鑄造鋁鎂

12、合金的實際統(tǒng)計質(zhì)料，鋁鎂合金鑄件或其變形材料的針孔的產(chǎn)生，帶有季節(jié)性和地區(qū)性，即濕度大的地區(qū)（如東南沿海省份、武漢、南京等地）濕度大的季節(jié)和濕度大的陰雨天，熔化澆注的鋁合金鑄件多產(chǎn)生針孔；而濕度小的地區(qū)，濕度小的季節(jié)和晴天，熔化澆注的鋁合金鑄件。則很少產(chǎn)生針孔。二、 氣孔的形狀、特征及其危害1、 針孔針孔使合金的機械性能和耐蝕性能大大下降，按其大小和分布情況可分為三種：1）、點狀針孔。用放大鏡看，外形呈圓點狀，輪廓清晰、內(nèi)壁光滑，可測得其直徑和數(shù)出單位面積上的個數(shù)。這種針孔是從合金內(nèi)析出的氣泡所形成。2）、網(wǎng)狀針孔。每個針孔幾乎都連接起來，從大面積看，呈密集的網(wǎng)狀、無法數(shù)出單位面積上的孔數(shù)和測

13、量其直徑。是準固相溫度范圍寬的合金在冷卻速度很慢時，堵塞封閉在枝晶間隙間的氣體不能擴散聚集長大而形成的。3）、混合性針孔。其大小和形狀介于前兩種氣孔之間，用放大鏡看，其形狀不呈圓點狀，而像蜂窩狀，有密集區(qū)域也有稀疏區(qū)。2、 皮下氣孔顧名思義，這是產(chǎn)生在鑄件表皮底下的一種氣孔，其孔內(nèi)表面光滑，多為鋁合金液與濕型砂或涂有過厚涂料的鋼模發(fā)生化學反應(yīng)而產(chǎn)生。這種氣孔雖對鑄件的機械性能、耐蝕性等沒有影響，但影響外觀和尺寸。3、 集中性大氣孔集中性大氣孔的特點是內(nèi)壁光滑、比較深，多發(fā)生在壁厚肥大或靠近補縮冒口。三、 鋁合金液的氧化由于空氣和爐氣中都存在著氧和水蒸氣，使固態(tài)和液態(tài)的鋁及鋁合金都被氧化，在表面

14、生成一層致密的氧化膜，此天然的氧化膜大多都含有14%的水分。Al2O3的熔點很高達2050，不溶解于鋁合金液中，在熔煉中連同所吸附的水分混入合金液只中形成吸氣和夾雜。此外在鋁合金的熔煉、澆注過程中，熔融狀態(tài)的鋁合金液與爐氣中的氧和水蒸氣發(fā)生強烈的反應(yīng)，被迅速的氧化，在表面形成氧化膜，起著抑制合金液吸氣的和再次被氧化的作用；在操作的過程中，如破壞了此氧化膜，新鮮合金液就被暴露出，一方面使合金液吸氣和再次被氧化，另一方面又使氧化膜的碎片（其密度與鋁合金液的密度接近，比表面積大即顆粒小，在合金液中處于上升或下沉的懸浮狀態(tài)，很難排除）和熔渣卷入合金液中成為夾雜物，這些夾雜物不但顯著地降低合金的性能，而

15、且還成為吸附氣體形成氣泡的核心。四、 夾雜物的形成、特點及危害 澆注前鋁液中存在的氧化夾雜稱為一次氧化夾雜，總量約占鋁液質(zhì)量的0.0020.02，在鑄件中分布沒有規(guī)律。澆注過程中生成的氧化夾雜稱為二次氧化夾雜，多分布在鑄件壁的轉(zhuǎn)角處及最后凝固部位。鋁合金的熔煉一、 熔煉用金屬材料1、 新金屬i. 購入的純鋁錠、預(yù)制合金錠必須符合國家標準（或部頒標準），又標明出產(chǎn)廠家、牌號、規(guī)格、重量、生產(chǎn)日期、爐號等內(nèi)容的質(zhì)量保證單，或進廠復(fù)驗報告。ii. 在專業(yè)鋁合金冶煉廠家定制預(yù)制合金錠時，要按照所生產(chǎn)產(chǎn)品的要求，從成分、規(guī)格、含氣量、含夾雜物量、貨物外觀色澤、貨物樣式、合金料塊識別標記等5個技術(shù)要求簽訂

16、合同。成分規(guī)格應(yīng)明確主要的成分范圍，不純物的上限；氣體和夾雜的含量，要按所生產(chǎn)的產(chǎn)品的實際要求規(guī)格恰如其分的指標、分析和檢查辦法和試驗報告內(nèi)容等，貨物外觀應(yīng)包括顏色正常、表面無臟物、無瘤渣；貨物的樣式要規(guī)定錠塊的形狀、重量、捆包高度及方法、識別標記、收貨人姓名地址等。iii. 嚴格注意防止原材料的遺傳效應(yīng)所謂的遺傳效應(yīng)，是由于原材料的成分和質(zhì)量不同引起的在相同合金成分、鑄造方法和凝固結(jié)晶條件下，鑄件的金相組織和機械性能卻產(chǎn)生差異的現(xiàn)象。鋁合金預(yù)制合金錠的化學成分見表：合金代號SiCuMgMnNiTiZrZnSnPb其他元素Fe其他雜質(zhì)元素單個總量Zl101A6.57.50.10.30.450.

17、050.050.2- 0.050.010.05-0.120.050.10對預(yù)制合金錠的技術(shù)要求：1）、預(yù)制合金錠的表面應(yīng)整潔、無油污、無腐蝕斑點、無溶渣及非金屬夾雜物。2）、斷口應(yīng)組織致密，無夾渣、氣孔、縮孔渣溜等非金屬夾雜物。3）、錠塊的重量偏差每塊不得超過10。4）、針孔按HB96382“鋁合金鑄件技術(shù)標準”的針孔低倍圖片驗收，在整個鑄錠的橫截面上應(yīng)不超過三級。針孔低倍組織檢查應(yīng)從距離鑄錠澆口一頭約2/3的部位取樣進行檢查。5）、對于有特殊要求的高純度鑄造鋁合金錠，還需檢查含氣量。2、 中間合金3、 回爐料一級回爐料這是一種化學成分合格的廢料，包括鑄造車間報廢的鑄件及澆注系統(tǒng)，壓力加工車間

18、的邊角余料和不合格產(chǎn)品（指形狀、尺寸、表面的不合格）。這類廢料，要按合金牌號來分類管理，只要確認沒有混料，即可直接作為爐料來使用，無須重作化學成分的分析。但對因保管不善或其他客觀原因?qū)е屡铺柌幻骰蛳嗷斓?，則不能直接使用，而要經(jīng)過重熔、精煉、化驗分析等工序，確認其品味（化學成分、純度等）后才能酌情使用，其回用量可達80。二級回爐料指含有較多雜質(zhì)、氣體但成分合格的鑄造碎片、濺屑、帶有過濾網(wǎng)的澆道和澆口杯；沖壓車間的邊角余料；化學成分不合格的鑄件，帶有銅、鋼或其他材料的鑲套或化學成分不明的報廢鑄件或機器零件等，這些都要經(jīng)過重熔、精煉、化驗分析等工序，確認其品位后才能酌情使用。其回用量可達70。雜燴廢

19、料這是指來自機械加工車間的鋁及鋁合金切屑、鋁材使用單位的邊角余料和廢品回收部門回收的各種鋁及鋁合金廢料、鋁合金切屑、合金液表面拔出的含鋁的浮渣、爐底或澆包上含鋁的剩余溶渣等。其狀態(tài)和成分相當復(fù)雜，為各種鋁及鋁合金廢料的大雜燴，也是品位最低、遺傳效應(yīng)最嚴重的一類廢料。4、 對材料保管的要求新金屬材料、中間合金，經(jīng)過重熔化驗定級的回爐料錠、熔劑（覆蓋劑）、變質(zhì)劑等原材料、輔助材料，不準放在潮濕的漏雨的房間內(nèi)保管，不準直接放置在泥土地面上，應(yīng)放在不漏雨、通風性能良好、不返潮的干燥房間的貨架上。要在金屬的保管庫房、張榜標識合金的牌號、規(guī)格、數(shù)量、識別標記（記號）、保管人等內(nèi)容，嚴防混料。二、 熔煉用輔

20、助材料熔煉用輔助材料，包括熔劑，脫氧劑、涂料、精練劑、變質(zhì)劑等，為鋁合金熔煉和配制中間合金所使用。對輔助材料的要求是：1）、各種化學用品必須經(jīng)過國家有關(guān)主管部門認定的生產(chǎn)廠家購入，應(yīng)符合國家或部、省級標準，并有產(chǎn)品合格證；2）、應(yīng)按規(guī)定的要求精進行保管；3）、使用前應(yīng)按技術(shù)要求進行烘烤；1、鋁合金用熔劑2、鋁合金用精練劑3、鋁合金常用變質(zhì)劑4、鋁合金用涂料涂料是保護坩堝、工具、澆包、模具等不被鋁合金液粘結(jié)，防止它們的成分滲入或污染合金液的。根據(jù)合金液的不同和使用的情況部不同，涂料可以分為坩堝、工具和錠模用涂料：壓鑄用涂料，金屬型用涂料和砂型。1）、坩堝、工具、澆包及錠模用涂料牌號成 分配制比例

21、（重量）適用范圍T1耐火水泥硅砂（K70/140）蘇打粉水（40）27.816.727.827.7熔化鋁合金的坩堝涂料T2白堊粉水玻璃(1.451.55mg/m3)水22.2.3.87.4熔化鋁合金的工具澆包涂料T3滑石粉或粘土（34）水玻璃水20306（34）余量（余量）熔化鋁合金的坩堝工具錠模涂料配制方法：l 各種組分（固態(tài)的）必須經(jīng)過磨碎使其粒度達到140篩過篩；l 配涂料用水應(yīng)加熱到6080l 配涂料時，先將水玻璃加到1/3水中，并使其溶解；l 將涂料的其他組分加入到剩余的水中，并仔細攪拌后用20篩過濾，去除大的顆粒，再將水玻璃溶液加入到已過濾的混合液中，并進行攪拌，然后將此混合液加熱

22、到沸騰；l 涂料一般是各個工作班配制1次本班使用。涂料配制后不能停放時間太長而不使用，以防涂料變質(zhì)而失效或降低效果，造成鑄造缺陷。 2）、金屬型鑄造用涂料 3）、砂型鑄造用涂料 鋁合金砂型鑄造所用涂料多采用石墨粉加稀釋的水玻璃溶液（含10的水玻璃的水溶液）或其他涂料。三、 熔煉工藝及操作1、 鋁合金熔煉的一般工藝流程配料計算準備金屬爐料準備非金屬材料裝爐及熔化爐前分析調(diào)整成分精煉合金液脫氧或扒渣變質(zhì)處理靜置保溫澆注2、 熔煉前的各項準備工作1）、配料計算及調(diào)整合金成分的辦法 、配料原則a、 在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提條件下，根據(jù)產(chǎn)品的用途和加工要求，應(yīng)充分利用重熔的廢料，盡量少用新料，把成分合格的廢

23、料都利用掉；對于質(zhì)量、性能要求高的產(chǎn)品，則應(yīng)少用廢料，多用高品位的新料。b、 多次使用廢料的比例，應(yīng)考慮盡量使用底品位的純金屬，廢料多次循環(huán)使用后，爐料質(zhì)量降低（雜質(zhì)增加、含氣量增加）和可能出現(xiàn)遺傳效應(yīng)的情況，一般50。c、 如加入的合金元素熔點比基體金屬高很多，或再基體金屬易產(chǎn)生偏析、或其本身極易燒損，或要求其含量精確控制的多采用中間合金而不采用純合金。配料計算程序及其方法、根據(jù)所提供的各種金屬材料（爐料）的牌號、質(zhì)保單或化驗報告等爐料的準備資料進行配料計算。其程序為a、 確定所需合金牌號的合金液的重量及所使用的爐料的組成比例和回爐料的重量，可按表317中多年行之有效的經(jīng)驗數(shù)據(jù)來計算。鋁合金

24、爐料組成比例（經(jīng)驗數(shù)據(jù)）合金名稱爐料組成比例（重量）新金屬一級回爐料二級回爐料三級回爐料鋁合金20405030030015b、 考慮元素的燒損，計算出100kg爐料內(nèi)各元素的需要量。各元素的經(jīng)驗燒損值見表： 元素燒損量合 金 元 素AlCuZnSiMgMnSnNiPbBeTiZr燒損量1.05.00.51.513110240.520.51.00.51.00.81.25810121.52c、 根據(jù)a所需熔化的合金重量，算出各元素的實際需要量。一般元素，多按上下限的平均化學成分來計算，對燒損大的或要取上限的元素，則取上限值計算。d、 計算出在回爐料料中已有的上述各元素的含量。e、 計算出扣除回爐料

25、中已有的合金元素的含量之外，還應(yīng)補加新的合金元素的重量。f、 根據(jù)e計算出應(yīng)添加的各種中間合金的重量或純金屬的重量。g、 根據(jù)f計算出除回爐料和中間合金帶入的鋁的重量外，還應(yīng)補加進去多少純鋁的重量。h、 計算出實際的爐料總重量。i、 核算雜質(zhì)含量，看看雜質(zhì)含量是否超標，以便提出降低的措施。j、 填寫配料單一式兩份，一份留底備查，一份交生產(chǎn)現(xiàn)場備料。、調(diào)整成分的辦法 當核實雜質(zhì)超標或在爐前分析，出現(xiàn)某元素含量低于或高于標準成分時，均要調(diào)整其化學成分達標，辦法是采用補加料或沖淡兩種方法：a、 補充合金元素計算按下式P式中 P補充元素用中間合金重量（kg） a1標準中規(guī)定的合金成分（%）含量 a2爐

26、前分析所得到的合金成分（）含量 Q爐料總重量（kg）b、 沖淡某合金元素所需純金屬的計算公式：式中 P所需沖淡用純金屬的重量（kg） a1該合金元素在標準中上限要求的含量; a2某合金元素的分析值（） 2）、金屬爐料的準備 對金屬爐料的表面狀態(tài)、塊度大小、烘烤預(yù)熱等應(yīng)達到下列要求：a、 必須破碎或切割到一定的塊度、重量。純鋁錠，一般為45kg/塊，結(jié)晶硅、金屬錳、金屬鈦等都要碎成1020mm的小塊；鎂錠的大小，可以放入鐘罩為宜；中間合金應(yīng)沿錠塊缺口處破斷；電解銅、電解鎳要鋸成100mm×100mm的塊狀。b、 各種爐料表面，必須經(jīng)過吹砂處理，無氧化瘢痕、泥土、水分、油污；無銅、鐵鋃鑄

27、件及過濾網(wǎng)（板）等雜質(zhì)。c、 在裝爐之前，必須把他們預(yù)熱到400左右，保溫3-4h；混合稀土，鎂錠、鋅錠要預(yù)熱到250左右，保溫3h。3）、非金屬材料的準備a、按表 配制為所需用的各種涂料。b、氯氣、氮氣、氬氣，都要在使用前經(jīng)過硫酸干燥器和氯化鈣干燥器作脫水處理，含水量應(yīng)0.06。硫酸和氯化鈣，應(yīng)50天左右更換一次，氯化鈣在裝入前，要在370下烘烤1.5h左右。c、六氯乙烷要按每份80100g在模具中壓成50×30的圓餅，存于干燥處，使用前在80100的烘烤箱內(nèi)烘烤1h左右。d、變質(zhì)劑：各種變質(zhì)劑應(yīng)經(jīng)過40篩過篩，在350溫度下烘烤3h后放在干燥處保存，使用前在放在熔化爐旁預(yù)熱1h以

28、上。4）、熔爐及熔煉工具的準備a、石墨坩堝：新購的石墨坩堝在使用之前，應(yīng)按下圖的烘烤制度進行烘烤焙燒，去除水分，穩(wěn)定組織，防止裂紋。舊坩堝，使用前應(yīng)作全面的檢查，看看是否有裂紋、穿孔等缺陷，并用小鏨子、鋼絲刷等工具輕輕清除掉內(nèi)表面的氧化渣瘤或粘附的鋁屑。b、熔煉工具的準備熔煉工具噴涂（刷）的涂料種類及配制方法前面已提到。要在熔煉工具的表面噴涂（刷）0.51mm厚的涂料，然后在熔化爐旁烘烤涂料至發(fā)白色，方可使用。ZL101A合金的熔煉工藝一) 熔煉前的準備工作1）、清爐和洗爐；新購的石墨坩堝在使用前，應(yīng)按下圖的烘烤制度進行烘烤2）、預(yù)熱熔爐（坩堝）及熔煉工具到200300，然后噴刷涂料；3）、清

29、理和預(yù)熱爐料；4）、準備好熔劑和變質(zhì)劑等；二) 配料計算三) 裝料次序及裝料1）、回爐料2）、中間合金3）、鋁錠四) 熔化及精煉裝料后，升溫熔化爐料，等爐料全部熔化后，除盡溶渣，加入熔劑，然后升溫到730750，用爐料總重量的0.40.8的六氯乙烷分23次用鐘罩壓入鋁合金液內(nèi)精煉合金液，總時間為1015分鐘，緩慢在爐內(nèi)繞圈。代精煉劑反應(yīng)完后，靜置12分鐘后取試樣作爐前分析。如爐前分析發(fā)現(xiàn)合金成分不合格，則應(yīng)馬上進行調(diào)整成分并補加或沖淡工作。五) 變質(zhì)處理當合金液的溫度達到730750時，用爐料總重量的1.52.5的三元變質(zhì)劑作變質(zhì)5處理，總時間為1518分鐘。六) 澆注當溫度達到達到760時，

30、扒渣出爐，用坩堝或手抬式澆包盛取合金液，將合金液澆入鑄型中，同時澆注化學成分、機械性能實驗試樣。七) 開箱爐前鋁合金液處理的原理一、 鋁合金的精煉凈化目的：由于爐料和鋁合金在熔煉、轉(zhuǎn)送、澆注過程中吸收爐氣體，產(chǎn)生爐夾雜物，使合金液的純度降低，流動性變差，澆注后會使鑄件（鑄錠）產(chǎn)生多種鑄造缺陷，影響其力學和加工工藝性能，以及抗腐蝕性能、氣密性能、陽極氧化性能及外觀質(zhì)量，故必須在澆注前，對其作精煉、凈化處理，目的是排除這些氣體和夾雜物，提高合金液的純凈度。按作用機理，精練工藝可以分為吸附精煉和非吸附精煉兩大類。六氯乙烷精煉：屬于吸附精煉中的氯鹽精煉六氯乙烷為白色晶體，現(xiàn)對密度為2.09，氣化溫度為

31、185.5。它加入到鋁合金中后，便發(fā)生下述反應(yīng)： 3C2Cl62Al3C2Cl4（g）2AlCl3 C2Cl6C2Cl4（g）+Cl2（g） 3Cl2+Al2AlCl3反應(yīng)和生成的2AlCl3和C2Cl4均不溶于鋁合金液，都起精煉作用。今年來，多把氟硅酸鈉或氟硼酸鈉或二氧化鈦按一定的比例與六氯乙烷混合均勻，然后壓餅，以減緩反應(yīng)速度，進一步提高其精煉效果（見前面熔劑的配制）。精煉溫度為720750精煉時間為1215min，靜置時間為1012min。使用六氯乙烷和摻有氟硅酸鈉等緩沖劑的六氯乙烷混合體作精練劑時應(yīng)注意三點：所精煉的合金的含Mg量，因為Mg的氧化快。燒損大，形成的MgCl2的熔點為71

32、5，在上述精煉溫度下，雖有精煉能力，但效果遠比2AlCl3差，這就是說，如Al-Mg合金用六氯乙烷精煉時，在配料計算Mg的成分含量時，應(yīng)取Mg的上限，經(jīng)驗燒損值也要取上限，同時六氯乙烷的用量也要相應(yīng)的增加。合金的成分對精煉溫度有很大的關(guān)系：含鎂的合金，為了使MgCl2呈液態(tài)也起一些精煉作用，其溫度就應(yīng)在熔點（715）之上（725750），否則MgCl2就會呈固態(tài)，這樣不但不起精煉的作用，反而成為合金液的夾雜。氟硅酸鈉、氟硼酸鈉和二氧化鈦等容易吸潮，所以在使用前，應(yīng)在350400的溫度下烘烤35h進行脫水，然后再與六氯乙烷混合混合均勻并經(jīng)1.01.5mm的篩子過篩。使用六氯乙烷的缺點是：遇熱分解

33、生成C2Cl4，與Cl2一樣成為腐蝕刺激性氣體。二、 凈化效果檢驗方法一) 爐前檢測爐前檢測是控制熔煉工藝，保證鑄件質(zhì)量的重要手段，尤其是在采用大容量的熔爐進行大批量生產(chǎn)時，更為重要。爐前檢測的項目主要是含氣量和氧化夾雜含量。1、 含氣量檢測常壓凝固試樣常壓凝固試樣的尺寸通常為（4050）mm×（2030）mm，鑄型可用干砂型、耐火磚型、石墨型等，將鑄型預(yù)熱到200以上，澆入待測的鋁液。凝固前用干凈的鐵皮刮去表面氧化膜，觀察凝固過程中試樣表面形貌的變化。含氣量多時，會有小氣泡冒出。比較精煉前后凝固試樣表面情況，有無小泡冒出，即可判斷凈化效果。一旦冒泡，說明凈化效果差，須重新精煉。 敲

34、開試樣斷口，如出現(xiàn)白點，則是含氣斷口。白點有兩種：一種是呈圓點狀，面積不大，彼此不相連，這就是點狀針孔的孔穴，孔穴壁光滑，呈球狀。另一種呈片狀，面積較大，有時連成一片，看不出明顯的孔穴，呈棉絮狀，這是由網(wǎng)狀針孔所形成。用顯微鏡觀察，可以看出白點的孔壁由（Al）枝晶所組成，固而呈白色。根據(jù)斷口中有無白點及白點形態(tài)、多寡很容易判斷凈化效果。2、 氧化夾雜檢測二)三、 變質(zhì)處理1、 鈉鹽變質(zhì)劑的處理NaCl、KCl均為白色的晶體、含有結(jié)晶水，極易受潮，如直接把它加入到鋁合金液里會帶進水分，增加吸氣量，故使用前必須將其脫水。脫水的辦法是：將各成分單獨在烘干箱內(nèi)烘干，烘干溫度為NaCl、KCl在5006

35、00，NaF在200300，烘到不冒煙（水汽）為止，然后破碎，用60號篩子過篩，篩后按比例混合保存在干燥器中或用幾層塑料袋包扎捆好，備用。鑒別變質(zhì)劑是否脫水脫水是否徹底或脫水后是否又吸潮的方法是，看它撒入合金液表明后，是否產(chǎn)生“劈劈啪啪”的聲音或顆粒飛濺，以及是否有結(jié)塊成坨現(xiàn)象。如有此現(xiàn)象，則應(yīng)馬上停止使用，改用已烘干或?qū)⑵浜娓珊笤偈褂谩?、 變質(zhì)工藝1）、壓入法所謂的壓入法，即使用工具將變質(zhì)劑壓入合金液內(nèi)進行變質(zhì)處理的方法。其操作程序如下：a、 使用鈉鹽變質(zhì)劑時，先把待用的鈉鹽變質(zhì)劑放在300400溫度下，預(yù)熱2030min。b、 再鋁合金液進行精煉處理之后，仔細的扒取合金液表面的溶渣及氧化

36、皮。c、 向合金液表面均勻的撒上一層預(yù)熱的粉狀變質(zhì)劑。用量為合金液總重量的23%，保持1012min。d、 當變質(zhì)劑熔化后，不斷的打破液面上的這層熔劑硬殼，使氣體排出，同時防止生成高熔點的固態(tài)Na3AlF6層，阻止鈉的還原。e、 用壓勺把打碎的熔劑硬殼壓入合金液中100150mm的深處（要根據(jù)坩堝內(nèi)合金液的多少來決定，通常是壓到合金液的高度中線以下）約46min，到熔劑被合金液吸收為止。f、 取出壓勺，撇凈液面上的浮渣，如渣過稀不結(jié)塊，則可用100250g的已在300400溫度下烘烤了2h以上的氟化鈉或氟化鈣粉撒在液面上，使渣結(jié)塊，然后在撇去。2）、攪拌法攪拌法是將粉末狀的變質(zhì)劑或塊、粒狀的變

37、質(zhì)劑撒到730750的鋁合金液面上，或?qū)⒎勰畹淖冑|(zhì)劑先熔化成液態(tài)，將其沖入合金液中，邊沖入邊攪拌，是變質(zhì)劑粉末或液體與合金液充分的反應(yīng)的方法。鈉鹽變質(zhì)劑的加入量為爐料總重量的23%。3、 變質(zhì)處理工藝要點l 溫度變質(zhì)溫度越高，增加鋁液氧化、吸氣，變質(zhì)效果衰退快，合金易滲鐵；溫度過低，變質(zhì)反應(yīng)慢，鈉的收得率低，浪費變質(zhì)劑，變質(zhì)效果差。在生產(chǎn)中，變質(zhì)溫度通常稍高于澆注溫度，此外還應(yīng)考慮變質(zhì)效果、鋁液冶金質(zhì)量，經(jīng)過試驗來確定變質(zhì)溫度。l 時間變質(zhì)溫度越高，鋁液和變質(zhì)劑反應(yīng)速度越快，所需的變質(zhì)時間也越短，具體的時間通過試驗確定，當采用“壓鹽”或“切鹽”法時，變質(zhì)時間由兩部分組成；覆蓋時間一般為101

38、2min?！皦蝴}”或“切鹽”時間35min。如變質(zhì)溫度高，變質(zhì)劑結(jié)殼好，甚至已被熔化，則去時間下限。采用“攪拌”法時，攪拌時間就是變質(zhì)時間。由于變質(zhì)劑完全混入鋁液中，接觸面積大，反應(yīng)完全，因此時間可以進一步縮短。l 用量前面提到，鋁液中含有0.01鈉，就能使AlSi共晶合金完全變質(zhì)，得到纖維狀的共晶硅，則熔煉100kg的AlSi共晶合金只需要0.018kg中的鈉。通過通用二號變質(zhì)劑時，0.043kg就已夠了，只占鋁液合金質(zhì)量的0.043，不能覆蓋全部液面。為了覆蓋鋁液并考慮到NaF不可能全部分解，加入量一般為1.03.0。對于硅含量低、坩堝的高徑比大或金屬型鑄件可取下限，反之則取上限，但此時需

39、防止過變質(zhì)。l 操作方法精煉后，拔去氧化皮和溶渣，均勻地撒上一層粉狀變質(zhì)劑，并在規(guī)定的變質(zhì)溫度下保持足夠的時間。和鋁液接觸的一層變質(zhì)劑先發(fā)生反應(yīng)，接著反應(yīng)產(chǎn)物AlF3和下一層NaF反應(yīng) 3NaFAlF3Na3AlF6Na3AlF6的熔點高達992，在反應(yīng)界面上將形成固化的Na3AlF6，阻止了鋁液和NaF繼續(xù)反應(yīng)，因此，覆蓋時間再長，也達不到正常變質(zhì)的效果，必須把已經(jīng)結(jié)殼或熔化的變質(zhì)劑壓入鋁液中，使鋁液和NaF完全接觸，發(fā)生下列反應(yīng) 6NaFAlNa3AlF63Na反應(yīng)充分進行，得到正常的變質(zhì)組織。采用“壓鹽”法時，用壓瓢把變質(zhì)劑壓入液面下100150mm處，經(jīng)35min后，即可取樣檢驗變質(zhì)效

40、果，變質(zhì)效果良好。采用“切鹽”法時，先把液面結(jié)殼的變質(zhì)劑切成碎塊，然后把碎塊用壓瓢一起壓入鋁液中，經(jīng)35min后，取樣檢查變質(zhì)效果，質(zhì)量也很穩(wěn)定。4、 變質(zhì)效果檢測a、 觀察斷口變質(zhì)后即可再耐火磚制成的型腔中澆注5060mm×1015mm的工藝試樣，變質(zhì)不足時，斷口晶粒粗大，發(fā)亮的硅晶粒清晰可數(shù)，整個斷口呈暗灰色。正常變質(zhì)斷口，晶粒極細，沒有硅亮點，斷口泛銀白色，斷口邊緣出現(xiàn)發(fā)亮的剪唇邊，寬度越大，變質(zhì)效果越好，伸長率越高。過變質(zhì)斷口，晶粒粗，呈青灰色，顯微鏡觀察磨片，有過變質(zhì)帶出現(xiàn)。b、 花紋鑒別法同上述澆注工藝試樣，變質(zhì)前表面光亮，變質(zhì)后表面由Na2O膜組成，分布著NaO膜破裂后

41、形成的花紋，顏色發(fā)暗，花紋越粗，分枝越發(fā)達，變質(zhì)越完全。此法鑒別迅速，簡便，但不易區(qū)分亞變質(zhì)或過變質(zhì)。c、 熱分析法變質(zhì)前后測出合金熱分析曲線，變質(zhì)后共晶平臺溫度下降值為TE，TE與合金成分、冷卻速度、變質(zhì)元素種類、加入量及變質(zhì)時間有關(guān)。當TE4 5K時，已變質(zhì)正常。此法需配備一臺雙筆記錄儀，分辨率5mm/K，有走紙速度20mm/s，有定量數(shù)據(jù)，效果可靠。d、 電阻率法變質(zhì)前共晶硅呈粗大板片狀，隔斷鋁基體的通道，鋁是良好的導體，硅是半導體，故合金的電阻大；變質(zhì)后，共晶硅呈纖維狀，增加鋁基體的通道，合金的電阻變??；過變質(zhì)時，出現(xiàn)過變質(zhì)帶，電阻又將回升。此法需配備一臺高靈敏度的電阻儀，優(yōu)點是有定量

42、數(shù)據(jù)，缺點是溫度影響電阻值，必須將試樣冷卻到室溫時才能測定，試樣只能空冷，不能水冷，以免影響組織，因而測定速度慢。鋁合金熱處理的目的和方法一、 鋁合金熱處理的目的鋁合金熱處理的目的是提高力學性能和耐腐蝕性能，穩(wěn)定尺寸，改善切削加工和焊接性能。1）、消除由于鑄件結(jié)構(gòu)（如壁厚不均勻、轉(zhuǎn)接處厚大）等原因使鑄件在結(jié)晶凝固時因冷卻速度不均所造成的內(nèi)應(yīng)力。2）、提高合金的機械強度和硬度，改善金相組織，保證合金有一定的塑性和切削加工性能、焊接性能；3)、穩(wěn)定鑄件的組織和尺寸，防止和消除高溫相變而使體積發(fā)生變化；4）、消除晶間和成分偏析，使組織均勻化。二、 熱處理方法及工藝1、退火處理退火處理的作用是消除鑄件

43、的鑄造應(yīng)力和機械加工引起的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定加工件的形狀和尺寸，并使AlSi系合金的部分Si結(jié)晶球狀化，改善合金的塑性。其工藝是：將鋁合金鑄件加熱到280300，保溫23小時，隨爐冷卻到室溫，使固溶體慢慢發(fā)生分解，析出的第二質(zhì)點聚集，從而消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力，達到穩(wěn)定尺寸、提高塑性、減少變形、撓曲的目的。2、淬火淬火是把鋁合金鑄件加熱到較高的溫度（一般在接近于共晶體的熔點，多在500以上），保溫2h以上，使合金內(nèi)的可容相充分的溶解。然后，急速淬入60100的水中，使鑄件急冷，使強化組元在合金中得到最大限度的溶解并固定保存到室溫。也叫固溶處理或冷處理。固溶處理的效果主要取決于下列因素：、固溶處理溫度 溫度

44、越高，強化元素溶解速度越快，數(shù)量也越多，強化效果就越好。一般加熱溫度的上限低于合金開始過燒溫度，而加熱溫度的下限應(yīng)使強化組元盡可能多的溶入固溶體中。為了獲得最好的固溶強化效果，而又不使合金過燒，有時采用分級加熱的辦法，即在低熔點共晶溫度下保溫，使組元擴散溶解后，低熔點共晶不存在，再升到更高的溫度進行保溫淬火。、保溫時間 是由強化元素的溶解速度來決定的，這取決于合金的種類、成分、組織及鑄造方式和鑄件的形狀及壁厚。鑄造鋁合金的保溫時間比變形鋁合金要長得多，通常由試驗確定，一般的砂型鑄件比同類的金屬型鑄件要延長2025。、冷卻速度 淬火時給予鑄件的冷卻速度越大，使固溶體自高溫狀態(tài)保存下來的過飽和度也

45、愈高，從而使鑄件獲得高的力學性能，但同時所形成的內(nèi)應(yīng)力也愈大，使鑄件變形的可能性也越大。冷卻速度可以通過選用具有不同的熱容量、導熱性、蒸發(fā)潛熱和粘滯性的冷卻介質(zhì)來改變，為了得到最小的內(nèi)應(yīng)力，工件可以在熱介質(zhì)（沸水、熱油或熔鹽）中冷卻。為了保證鑄件在淬火后，同時具有高的力學性能和低的內(nèi)應(yīng)力，有時采用等溫淬火的辦法，即把經(jīng)固溶處理的鑄件淬入200250的熱介質(zhì)中保溫一定的時間，把固溶處理和時效處理結(jié)合起來。3、時效處理時效處理，又稱低溫回火，是把經(jīng)過淬火的鋁合金鑄件加熱到某個溫度，保溫一定時間出爐空冷直至室溫，使過飽和的固溶體分解，讓合金基體組織穩(wěn)定的工藝過程。合金在時效過程中，隨溫度的上升和時間

46、的延長，約經(jīng)過過飽和固溶體點陣內(nèi)原子的重新組合。時效處理又分為人工時效和自然時效兩大類。自然時效是指時效強化在室溫下進行的時效，人工時效又分為部不完全人工時效、完全人工時效、過時效3種。 不完全人工時效這是把鑄件加熱到150170（較低溫度下），保溫35小時以獲得較好的抗拉強度、良好的塑性和韌性，但抗蝕性較低的熱處理工藝。 完全人工時效這是把鑄件加熱到175185（較高溫度下），保溫524h，以獲得足夠的抗拉強度（即最高的硬度）但延伸率較低的熱處理工藝。 過時效這是把鑄件加熱到190230，保溫49h，使強度有所下降，塑性有所提高，以獲得較好的抗應(yīng)力、抗腐蝕能力的工藝，也稱為穩(wěn)定化回火。合金代

47、號熱處理狀態(tài)及鑄造方法淬火時效備注加熱溫度（）保溫時間（h）冷卻介質(zhì)及溫度（）加熱溫度（）保溫時間（h）冷卻介質(zhì)ZL101AT5T6540±5540±5610610水60-100水60-100155±5165±568610空冷中載載荷注：T5：淬火不完全人工時效T6：淬火完全人工時效4、熱處理操作技術(shù)要點 熱處理前應(yīng)檢查熱處理設(shè)備、輔助設(shè)備、儀表等是否合格和正常，爐膛各處的溫度差是否在規(guī)定的范圍內(nèi)（±5）。 裝爐前鑄件應(yīng)吹砂或沖洗，應(yīng)無油污，臟物、泥土，合金牌號不應(yīng)相混； 形狀易產(chǎn)生翹曲的鑄件應(yīng)放在專門用的底盤或支架上，不允許有懸空的懸壁部分； 檢查鑄件性能的單鑄或附鑄性能試棒應(yīng)隨零件一起同爐熱處理，以真實反映鑄件的性能； 在保溫期間應(yīng)隨時檢查、校正爐膛各處溫度，防止局部高溫或燒化 在斷電后短時間不能恢復(fù)時，應(yīng)將在保溫中的鑄件迅速出爐淬火，等恢復(fù)正常后，再裝爐，保溫和進行熱處理。 再硝鹽槽中淬過火的鑄件，應(yīng)在淬火后立即用熱水沖洗，清除殘鹽，防止腐蝕； 發(fā)現(xiàn)淬火后鑄件變形，應(yīng)立即予以校正； 要時效處理的零件，應(yīng)在淬火后0.5h內(nèi)進行時效處理； 如在熱處理后發(fā)現(xiàn)性能不合格，可重復(fù)進行熱處理，但次數(shù)不得超過2次； 應(yīng)根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、合金特性等制定熱處理工藝進行熱處理。5、熱處理質(zhì)量及缺陷消除與預(yù)防對于熱處理