鋁及鋁合金熔鑄工操作指南第六章第二節(jié)鑄造操作

1、第二節(jié) 鑄造操作一、配料通過配料計(jì)算確定各種入爐原料的量, 對(duì)于從電解車間運(yùn)來的原 鋁,有時(shí)還要確定其人爐順序。(一配料基本程序1 明確產(chǎn)品牌號(hào)及成分要求。2 確認(rèn)每包原鋁及回爐冷材(料的重量和雜質(zhì)含量。3 根據(jù)來料的成分、重量選擇最佳配料品質(zhì),使質(zhì)量損失 減少到最小。4 根據(jù)電解槽出鋁指示量與原鋁預(yù)分析報(bào)告,計(jì)算入爐原 鋁的成分及應(yīng)加入冷材(料的量,待鋁液完全混合攪拌后取 中間分析。如果不符合成分要求,則需調(diào)整至滿足要求為止。 5 對(duì)雜質(zhì)含量高的電解槽(或臺(tái)包原鋁優(yōu)先安排人爐, 便于雜質(zhì)在鋁液中均勻分布。6 生產(chǎn)鋁合金時(shí),根據(jù)具體情況先明確入爐一定數(shù)量的原 鋁,根據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定合金元素的含

2、量及原鋁量計(jì)算需加入合 金元素的量。7 配料計(jì)算必須準(zhǔn)確無誤,應(yīng)由兩個(gè)人同時(shí)進(jìn)行,或一人 計(jì)算一人審核。(二氣幕垂直鑄造的配料特點(diǎn)與重熔錠生產(chǎn)的配料計(jì)算不同的地方是,合金生產(chǎn)的配人物 料有純金屬,也有中間合金及各種添加劑,還有一些容易發(fā)生氧化燒損的金屬。配料計(jì)算時(shí),要確認(rèn)各物料的目的元素含量,對(duì) 易燒損金屬還要考慮其實(shí)收率。若某金屬的實(shí)收率為 ,則不考 慮燒損計(jì)算得到的金屬添加量為 W 時(shí),實(shí)際添加金屬量應(yīng)為 W/, 如金屬鎂的實(shí)收率通常取 =95%。在向爐內(nèi)加入易燒損金屬時(shí),要用專門的器具(如鐘罩將其壓 入爐底, 使熔體完全淹投金屬, 確保易燒損金屬有穩(wěn)定和較高的實(shí)收 率。在使用液態(tài)原鋁進(jìn)行

3、 Al - Mg - Si系變形鋁合金的生產(chǎn)中, 金屬鎂錠的添加操作步驟如下:1 根據(jù)入爐液態(tài)原鋁的數(shù)量準(zhǔn)確計(jì)算硅(一般以中間合金 的形式加入和金屬鎂的添加數(shù)量,金屬鎂的計(jì)算必須考慮實(shí) 收率。2 待 Al - Si中間合金完全加入并溶化后,開始添加金屬鎂 錠。3 將鎂錠放入熔體后,用大耙將其壓人熔體底部,且每次 最多放入兩塊,待其完全熔化后再放入后面的鎂錠。4 鎂錠入爐完成后應(yīng)盡快進(jìn)行澆注,避免長時(shí)間的攪拌和, 靜置。一、熔煉(一原料入爐1.虹吸管的操作1 使用虹吸管進(jìn)行液態(tài)原鋁的入爐,要先檢查虹吸管是否有裂紋、小孔等異常情況;橡膠軟管和噴射器是否暢通;檢查虹 吸吊車運(yùn)行是否正常;真空表壓力是

4、否符合要求;虹吸管預(yù)熱到 300左右,確認(rèn)前爐和保持爐溫度正常。2 引導(dǎo)抬包車到達(dá)虹吸爐前,用長勺掀開包上的頂蓋。3 將虹吸管的吸人管口對(duì)準(zhǔn)鋁抬包的上口,緩慢降低虹吸 管,虹吸管的吸人管口降至鋁抬包底部后向上提起 5cm ,慢慢開 啟壓縮空氣并注意前爐及溜槽中的鋁液流量。4 抬包內(nèi)的鋁液將要抽完時(shí)真空表的讀數(shù)會(huì)立刻下降,這 時(shí)將虹吸管完全放入包底,再增大壓縮空氣流量,可將剩余的鋁 液抽完,之后立即擰緊氣閥。2.人工倒包1 先檢查鑄造爐入鋁口是否通暢無堵塞。2 將真空抬包緩慢移動(dòng)并穩(wěn)定在爐子人鋁口上方。3 緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)控制盤傾翻抬包,至鋁液流出進(jìn)入鑄造爐,鋁 液流量的大小應(yīng)保證不致濺出鋁液,倒完鋁液

5、后轉(zhuǎn)動(dòng)控制盤使 抬包回位。3.冷材(料人爐1 用叉車將冷材(料置于爐門內(nèi)斜坡上,再用扒渣車 (或人工使用大耙推人爐中:2 固體爐料的裝爐順序是先裝小塊或薄板料,然后裝鋁 或大塊料,最后裝中間合金。熔點(diǎn)低的中間合金裝在下層,熔 點(diǎn)高的中間合金裝在上層,所裝入的爐料應(yīng)當(dāng)在熔池中均勻分布。(二爐溫調(diào)節(jié)1 對(duì)電加熱式保持爐,爐膛溫度可通過可調(diào)控制開關(guān)進(jìn)行 調(diào)整。2 燃油式熔煉爐或保持爐,則要調(diào)整燃油裝置的供油流 量,并調(diào)整相應(yīng)的供風(fēng)等參數(shù),調(diào)節(jié)爐溫。當(dāng)爐溫高于所需溫度 10時(shí),關(guān)閉燃燒器及空氣蝶閥。3 如需調(diào)高爐膛(或熔體溫度,對(duì)電加熱式爐要調(diào)整控 制開關(guān),加大供熱元件的供熱強(qiáng)度以提高爐溫;對(duì)燃油(或

6、燃 氣式爐則要調(diào)節(jié)供燃料開關(guān)增加燃料量,并調(diào)節(jié)增加助燃空 氣量,加強(qiáng)供熱以提高爐溫。4 如需要降低爐溫,首先要停止供熱,根據(jù)需要可將爐門 開啟到一定位置以讓爐膛降溫;有條件的還可在熔體中加入一定 數(shù)量的與熔體成分相同的固體冷材(料快速降低熔體溫度。 5 如需要進(jìn)行保溫,對(duì)于沒有自動(dòng)溫控裝置的保持爐,要 定時(shí)檢測(cè)爐溫并根據(jù)要求隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。6 變形鋁合金的熔煉溫度控制范圍為 700760。(三攪拌扒渣1 固體熔完后向爐內(nèi)撒上適量的熔劑(造渣劑 ,使用扒渣車 或人工對(duì)熔體進(jìn)行攪拌,目前電解鑄造使用的熔劑是Na 2 SiF 6和 NaCl 比例為 1:l , 每噸鋁的熔劑用量一般為 0. 2kg。

7、2 人工攪拌是用大耙沿 4個(gè)以上不同方向推拉,每個(gè)方向來回三次以上。3 攪拌完成后靜置一定時(shí)間開始扒渣,扒渣應(yīng)平穩(wěn),防止 渣子卷入熔體內(nèi)。(四中間分析當(dāng)鋁液在保持爐內(nèi)完成攪拌、扒渣及靜置后,用長勺在保持 爐內(nèi)兩個(gè)不同的地點(diǎn)取兩個(gè)樣,送化驗(yàn)部門進(jìn)行成分分析。 (五轉(zhuǎn)注經(jīng)取樣分析確認(rèn)配料成功(不成功則應(yīng)根據(jù)爐內(nèi)鋁液量調(diào) 整配料直至成功后,調(diào)整溫度達(dá)到要求可進(jìn)行澆注,或?qū)⑷?體由熔煉爐向保溫爐轉(zhuǎn)注。轉(zhuǎn)注有虹吸轉(zhuǎn)注和溜槽自流轉(zhuǎn)注兩 種。虹吸轉(zhuǎn)注的操作與原鋁虹吸入爐相同。溜槽自流轉(zhuǎn)注的程序是:1 檢查確認(rèn)溜槽及保持爐入口暢通無異物。2 用移動(dòng)燃油燒嘴對(duì)溜槽等鋁液流經(jīng)處進(jìn)行預(yù)熱。3 打開熔煉爐出鋁口放出鋁

8、液,控制適當(dāng)?shù)匿X液流量。4 轉(zhuǎn)注過程中注意鋁液流動(dòng)情況及保持爐容量情況,當(dāng)保 持爐快滿或熔煉爐放空時(shí),堵塞熔煉爐出口。5 清理溜槽殘鋁,轉(zhuǎn)注結(jié)束。三、凈化操作(一爐內(nèi)溶劑造渣凈化使用溶劑造渣法可排除熔體中大部分固體雜質(zhì),其操作步驟 為:1 爐內(nèi)所有成分熔化完成后,向爐內(nèi)均勻撒下溶劑(造渣 劑 。2將熔體溫度調(diào)整到 780左右。3 用扒渣車或人工對(duì)熔體進(jìn)行攪拌 (人工攪拌是用大耙沿四 個(gè)不同方向推拉,每個(gè)方向來回三次以上 。4拌完成后靜置一定時(shí)間開始扒渣。(二 爐內(nèi)氮?dú)鈬姺勐?lián)合凈化爐內(nèi)氮?dú)鈬姺勐?lián)合凈化既可除去大部分固體雜質(zhì), 還可除 去部分熔體所含的氣體雜質(zhì)氫;使用專門的噴粉精煉器進(jìn)行 凈化時(shí),

9、具有一定壓力的氮?dú)鈱⒕珶拕┩ㄟ^不銹鋼管噴人爐 內(nèi)熔體。精煉器凈化的操作步驟是:1 檢查確認(rèn)精煉器與進(jìn)氮?dú)夤堋?出料管的連接牢固無松動(dòng)。2接通氮?dú)?檢查確認(rèn)各部位完好無泄漏。3 關(guān)閉氮?dú)?向精煉器料桶中加入精煉粉(精煉粉必須 干燥,加入數(shù)量不超過料桶容量的 2/3 。4 關(guān)緊料桶蓋后接通氮?dú)? 將不銹鋼噴管插入爐內(nèi)熔體, 開始精煉。5 完成精煉后,將剩余精煉粉倒出,接通氮?dú)獯祾咭槐? 以防精煉粉潮后堵塞管路。(三 在線除氣凈化在線凈化使用專門的裝置,采用氮?dú)饣蚧旌蠚怏w(如N 2+Cl2法。1. 在線除氣凈化的控制參數(shù)除氣操作主要是通過操作盤(或觸屏控制以下幾個(gè)參 數(shù):1各種氣體的壓力。2各種氣體

10、的流量。3旋轉(zhuǎn)噴嘴的轉(zhuǎn)速。4裝置內(nèi)部熔體溫度。2. 在線氮?dú)獬龤庋b置的操作步驟1操作前接通氮?dú)?檢查各氮?dú)夤苈?、接頭以及旋轉(zhuǎn)噴 嘴的氮?dú)獬隹谑欠駮惩o堵塞、無泄漏;確認(rèn)加熱管完好無 破損;確認(rèn)控溫?zé)犭娕?、裝置排氣管和裝置密封件完好。2開啟氮?dú)忾_關(guān)調(diào)整壓力到要求的范圍。3設(shè)定噴嘴旋轉(zhuǎn)速度后開啟噴嘴旋轉(zhuǎn)開關(guān)。4 確定鑄造準(zhǔn)備工作完成后,開啟加熱電源。待溫度顯示裝置顯示內(nèi)部溫度達(dá)到 650以上時(shí),可以將熔 體放入裝置(開始澆注 。四、鑄造鋁液由電解車間運(yùn)送到鑄造車間保持爐內(nèi),經(jīng)配料、扒 渣處理后,進(jìn)行中間取樣分析。當(dāng)達(dá)到所要生產(chǎn)產(chǎn)品的化學(xué) 要求后,方可進(jìn)行下一道工序澆注生產(chǎn)。(一正常鑄造操作1 檢查

11、結(jié)晶器平臺(tái)、溜槽和保持爐出鋁口是否通暢 損、無異物。2 檢查結(jié)晶器安裝是否穩(wěn)固、平整,確認(rèn)冷卻水暢通 滑油脂涂抹正確(連續(xù)潤滑的需確認(rèn)供油管路暢通,供油正 常;氣幕鑄造還需檢查確認(rèn)空氣管路暢通 。3 把引錠底座上的水分用壓縮空氣吹干。4 把引錠底座升入結(jié)晶器的一半高。5 結(jié)晶器放上分配盤,盤嘴和浮漂對(duì)準(zhǔn)每一個(gè)結(jié)晶器中 心。6 在保持爐熔體出口(或延長溜槽與分配盤之間架上 溜槽。7根據(jù)鑄錠規(guī)格設(shè)定鑄造底座下降速度,開啟冷卻水, 打開保持爐爐眼放出熔體進(jìn)行澆注。8 開始鑄造時(shí)每兩個(gè)結(jié)晶器需一名鑄造工監(jiān)護(hù) (如 8個(gè) 結(jié)晶器的鑄造機(jī)需 4名鑄造工做開頭工作 , 正常以后可由兩 個(gè)人管理,鑄錠過程中用

12、小渣鏟在結(jié)晶器中打撈浮渣。 9當(dāng)結(jié)晶器內(nèi)熔體達(dá)到結(jié)晶器高度的 2/3時(shí),打開底 座下降開關(guān),用塞子在爐眼調(diào)整熔體流量,保持結(jié)晶器內(nèi)熔 體高度。10 完成鑄錠長度的 90%95%(視溜槽長度而定,在溜 槽、連接溜槽、分配盤內(nèi)鋁液全部進(jìn)入結(jié)晶器后,鑄錠應(yīng)達(dá) 到設(shè)定長度的 105%左右 時(shí), 堵塞爐眼, 隨時(shí)降低底座下降速度至完成澆注。11 待不再有熔體自動(dòng)流人結(jié)晶器時(shí),將底座繼續(xù)下降 10cm (確認(rèn)鑄錠完全離開結(jié)晶器 后停住, 關(guān)閉冷卻水開關(guān), 移開結(jié)晶器平臺(tái),移開水套,把鑄好的鑄錠升至一定高度, 將鑄錠用鋼絲繩捆住,由電動(dòng)葫蘆或?qū)Ｓ玫踯囘\(yùn)至鋸床進(jìn)行 鋸切。(二主動(dòng)取消澆注澆注過程中要隨時(shí)注意熔

13、體溫度和冷卻水量等參數(shù)的變 化情況以及產(chǎn)品的情況,若發(fā)現(xiàn)單根鑄棒出現(xiàn)嚴(yán)重質(zhì)量缺陷 可能形成廢品、冷卻水意外中斷等情況時(shí),用石棉纖維堵住 由分配盤進(jìn)入該結(jié)晶器的流道,中斷此單根棒的澆注。以上 情況大面積發(fā)生時(shí),應(yīng)及時(shí)堵塞爐眼,并按正常澆注的第 11條操作,取消本次澆注。(三作業(yè)線緊急停止當(dāng)停電或設(shè)備發(fā)生較大故障迫使生產(chǎn)緊急停止時(shí),首先應(yīng) 采取措施終止熔體從保持爐中流出:固定式保持爐要把爐眼 堵住;傾翻式保持爐要將程序轉(zhuǎn)到手動(dòng)狀態(tài)并立即調(diào)向回落 (若遇停電, 爐子會(huì)自動(dòng)回落 ; 在停電時(shí)設(shè)有高位緊急水塔 的要立即開啟事故緊急水,以防結(jié)晶器的高溫?fù)p壞,然后按 正常澆注的第 11條結(jié)束澆注。(四合金棒

14、鋸切操作把合金棒的開始和結(jié)束端口的部分去掉,鋸成要求長度的鑄錠。同時(shí)檢查鑄錠表面,發(fā)現(xiàn)有積渣或冷隔的要用風(fēng)鏟鏟 除,風(fēng)鏟應(yīng)沿鑄錠長度方向清除(痕跡超過一定深度就算廢 品 。 成品鑄錠按規(guī)定要求, 數(shù)根 (一般為整數(shù)噸 打成一捆。 五、鋁合金熱處理(一合金圓棒均熱處理1 將待處理鑄錠按要求均勻地分布在專門的料架上。2 操作進(jìn)出料裝置將鑄錠連同料架送進(jìn)均熱爐中。3 緊閉均熱爐門后,開啟循環(huán)風(fēng)及升溫加熱電源。4 根據(jù)相關(guān)要求調(diào)節(jié)均熱溫度:變形鋁合金的均熱最高 溫度一般控制在 570595之間。對(duì)小直徑鑄棒,應(yīng)將最高 溫度控制在低的范圍,以防鑄棒變形;對(duì)大直徑鑄棒,則應(yīng) 控制較高的溫度,以保證徹底均熱

15、的。5 完成加熱及保溫過程后,操作進(jìn)出料裝置快速將鑄錠 移到冷卻室。6 按要求開啟冷卻媒體(風(fēng)、水等 ,并控制流量進(jìn)行快 速冷卻。 為防止鑄錠組織發(fā)生重新偏析, 冷卻速度越快越好, 一般要達(dá)到 180 /h以上。(二鑄造鋁合金熱處理的目的1 消除鑄造之后存在的殘留的鑄造應(yīng)力。2 消除鋁合金在鑄造過程中結(jié)晶時(shí)偏離平衡狀態(tài)而產(chǎn)生 的不穩(wěn)定相。3 改變鑄態(tài)組織,提高力學(xué)性能。4 改善偏析組織。(三鑄造鋁合金熱處理方法鑄造鋁合金常用的熱處理方法為退火、淬火和時(shí)效。鋁 合金熱處理硬化的機(jī)理與鋼的硬化不同,鋁合金在淬火后塑 性增高,強(qiáng)度和硬度并不提高,但淬火后的鋁合金放置一段 時(shí)間以后,強(qiáng)度和硬度顯著提高

16、,塑性則明顯下降,淬火后 的鋁合金強(qiáng)度隨時(shí)間而發(fā)生顯著提高的現(xiàn)象叫做硬化現(xiàn)象。 在常溫下發(fā)生的時(shí)效叫自然時(shí)效,在高于室溫的某溫度范圍 內(nèi)發(fā)生的時(shí)效叫人工時(shí)效,鑄造鋁合金多用人工時(shí)效。 根據(jù)鑄造鋁合金的類型不同, 所采用的熱處理方法不同, 達(dá)到的效果也不同,常用的規(guī)范如下:1.人工時(shí)效 (T1Tl 是指鑄件在無預(yù)先淬火的時(shí)效方法,是把鑄件宜接放 在 150180下保溫?cái)?shù)小時(shí)。常用來改善切削加工性和提高 加工光潔度,并能提高鋁合金的強(qiáng)度和硬度。2.退火(T2在較高的溫度 (< 400 保溫一段時(shí)間,可消除鑄造應(yīng) 力,提高鋁合金的塑性。3.淬火 ( T4將鑄件緩慢均勻地加熱到某一高溫,保溫一段

17、時(shí)間,然 后置于 50 80的水中,或其他冷卻介質(zhì)中。目的是為了提 高鋁合金的強(qiáng)度和塑性,實(shí)際上淬火后鑄件自然就進(jìn)行了自然時(shí)效。4.淬火和部分時(shí)效 ( T5部分時(shí)效的目的是為了獲得足夠高的強(qiáng)度,特別是高屈 服強(qiáng)度和較高的塑性。5.淬火和完全時(shí)效 ( T6完全時(shí)效可以使鑄件的強(qiáng)度達(dá)到很大的值,但塑性有所 下降。6.淬火和穩(wěn)定回火 (T7使鑄件獲得最大強(qiáng)度,而且保證組織和體積穩(wěn)定。 7.淬火和軟化回火(T8使鑄件強(qiáng)度有所降低,獲得較高塑性。對(duì)于不同牌號(hào)的鋁合金,為提高其性能所采用的熱處理 方法不同,需根據(jù)后續(xù)工序的需要和用途正確選擇。一般生 產(chǎn)變形鋁合金只要求進(jìn)行均熱處理。(四鋁合金熱處理裝置的基

18、本結(jié)構(gòu)對(duì)于變形鋁合金(圓錠的熱處理,一般采用均熱爐與冷 卻室的組合。均熱爐為長方形,為便于物料出入,整個(gè)小面 被設(shè)計(jì)成垂直移動(dòng)的壓緊式爐門。爐頂均勻地分布著電熱元 件和兩個(gè)以上的循環(huán)風(fēng)扇;冷卻室與均熱爐形狀大體相同, 室內(nèi)頂上均勻分不著若干個(gè)水噴頭,冷卻風(fēng)扇設(shè)在側(cè)面。另 外,為達(dá)到均熱的目的,入爐的物料必須盡可能均勻地分布 于爐內(nèi)空間,為此通常設(shè)置專門的料架在爐外進(jìn)行布料。為了將布滿鑄錠的料架送進(jìn)均熱爐和移出冷卻室,又設(shè)置了專 門的進(jìn)出料裝置。六、圓棒晶粒細(xì)化操作(一爐內(nèi)熔體晶粒細(xì)化可單獨(dú)向爐內(nèi)加入細(xì)化劑,也可與精練劑(造渣劑一 起加入。其操作步驟為:1 確定爐內(nèi)熔體數(shù)量和細(xì)化劑元素(如鈦元素

19、的含量, 計(jì)算細(xì)化劑的加入量。2 把一定數(shù)量的細(xì)化劑(如鈦劑均勻地加進(jìn)爐內(nèi)熔 體中。3 加入后認(rèn)真進(jìn)行攪拌:人工進(jìn)行攪拌時(shí)應(yīng)將大耙上推、 下拉(或上拉下推 ,并沿三個(gè)以上的不同方向推拉,每個(gè)方 向不少于兩次,使細(xì)化劑在熔體中的分布盡可能均勻。 (二在線晶粒細(xì)化在線晶粒細(xì)化使用專門的裝置(如鋁鈦硼線桿送絲機(jī) 在溜槽中向熔體添加細(xì)化劑,送絲機(jī)的操作步驟為:1 根據(jù)鑄錠規(guī)格及鑄造速度,在控制盤上設(shè)定送絲機(jī)的 送絲速度。2 鑄造開始前,在溜槽中預(yù)先放置兩米左右切短的鋁鈦 硼線桿。3 澆注開始數(shù)分鐘后(溜槽中熔體溫度趨于穩(wěn)定 ,開啟 送絲機(jī)向溜槽中的熔體進(jìn)行送絲。4 送絲過程應(yīng)注意送絲機(jī)的運(yùn)行及線桿在熔

20、體中的熔化情 況,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。5 澆注結(jié)束時(shí)應(yīng)先停送絲機(jī)再堵塞爐眼,以防止線桿戳壞 溜槽。(三金屬結(jié)晶道程與結(jié)晶組織金屬和合金由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程稱為凝固。凝固過 程主要是晶體或晶粒的生成和長大過程,所以也稱結(jié)晶,這 個(gè)過程決定了金屬和合金的鑄態(tài)結(jié)構(gòu)、組織和性能。1.成分、組織和結(jié)構(gòu)在了解金屬結(jié)晶過程之前, 應(yīng)先了解金屬學(xué)中的幾個(gè)概念。 1 成分是組成金屬材料的各類元素的含量,各金屬材料 之間性能的相對(duì)差別,即是由這含量上的差異引起的。 2 結(jié)構(gòu)是指原子集合體中各原子的具體組合狀態(tài)。一個(gè) 完整的晶粒是由同類的原子或不同比例的異類原子,按一定 規(guī)律結(jié)合在一起的,并可用嚴(yán)格的幾何圖案表達(dá)出

21、來。 3 組織是指用肉眼或借助于各種不同放大倍數(shù)的顯微鏡 所觀察到的金屬材料內(nèi)部的情景。組織一詞的含義包括著晶 粒的大小、形狀、種類以及各種晶粒之間的相對(duì)數(shù)量和相對(duì) 分布。4 晶粒是組成組織的類似生物學(xué)上的細(xì)胞的小單元。組 織形態(tài)的復(fù)雜性是由這些小單元的形狀、大小、相對(duì)數(shù)量和 相對(duì)分布的不同而產(chǎn)生的。2.結(jié)晶的基本類型金屬在結(jié)晶過程中, 要發(fā)生結(jié)構(gòu)的變化。 對(duì)于合金來說, 同時(shí)還可能發(fā)生化學(xué)成分的變化。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn),理論上可 將結(jié)晶分為兩大類。1 同分結(jié)晶,其特點(diǎn)是結(jié)晶過程中只發(fā)生結(jié)構(gòu)的改組而 無成分的變化。2 異分結(jié)晶,其特點(diǎn)是在結(jié)晶過程中,成分和結(jié)構(gòu)同時(shí) 都發(fā)生變化,也稱選分結(jié)晶,絕大部分

22、合金屬于這一類。 根據(jù)結(jié)晶后的組織特點(diǎn),將結(jié)晶分為以下兩類:1 均晶緒晶。其特點(diǎn)是結(jié)晶過程中只產(chǎn)生一種晶粒,結(jié) 晶后的組織由單一均勻的晶粒組成。2 非均晶結(jié)晶。其特點(diǎn)是結(jié)晶時(shí)同時(shí)或先后形成兩種或 兩種以上的成分和結(jié)構(gòu)都不相同的晶粒。3.結(jié)晶過程結(jié)晶過程的宏觀現(xiàn)象主要表現(xiàn)在:一是液體必須具有一 定的過冷度。過冷是指實(shí)際結(jié)晶溫度與其熔點(diǎn)的差值;二是 結(jié)過程中伴隨著潛熱的釋放。這種潛熱等于或小于以一速度 冷卻二散發(fā)到周圍環(huán)境中去的熱量時(shí),溫度或保持恒定,或 不斷下降,結(jié)晶才可以繼續(xù)進(jìn)行,直到完全凝固,或達(dá)到新 的平衡。結(jié)晶的微觀過程是一個(gè)由生核和長大交錯(cuò)重疊組合 程。液態(tài)金屬是由許多類似晶體結(jié)構(gòu)的原

23、子小集團(tuán)組成,其中尺寸最大的集團(tuán),就是晶體產(chǎn)生的胚,稱為晶胚。在過 冷液體中,熱運(yùn)動(dòng)會(huì)使一些晶胚膨脹而達(dá)到某一規(guī)定的臨界 尺寸以上,從此它就能夠穩(wěn)定地成長而不再縮小,這就是晶 核。液體中出現(xiàn)晶核后,向四周液體中伸展長大,同時(shí)液相 中又不斷產(chǎn)生新的晶核并且長大。過冷度保證結(jié)晶時(shí)放出的 潛熱不斷散失,使溫度不會(huì)回升,保證結(jié)晶不斷進(jìn)行,直至 每個(gè)晶核都長大到互相接觸,液相完全消失為止。4.鑄錠的一般組織金屬或合金的結(jié)晶過程大多是在鑄模中進(jìn)行的,鑄錠的 一般組織由外向內(nèi)可按組織特征分為三個(gè)區(qū)域:1 由許多細(xì)小的等軸晶粒所組成的細(xì)晶粒外殼。2 緊接細(xì)晶粒外殼出現(xiàn)的由相當(dāng)粗大的長柱粒所組成的 柱晶區(qū)。3

24、位于鑄錠中部由許多較粗長的、各方向尺寸幾乎一致 的晶粒所組成的等軸晶區(qū),如圖 6 -1所示。鑄錠的組織與合金成分和澆注條件等因素有關(guān)。改變這些因 素,就可改變這三層組織的相對(duì)厚度和晶粒大小,甚至可獲得只 由兩個(gè)或一個(gè)晶區(qū)組織的鑄錠。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中,由于各種 因素的影響,鑄錠的結(jié)晶組織更為多樣,更為復(fù)雜。除了特殊要求希望獲得具有單一柱晶區(qū)的鑄錠或鑄件外,生 產(chǎn)上一般都希望鑄錠中的柱晶區(qū)短些,等軸晶區(qū)寬些,晶粒細(xì) 些。細(xì)晶組織具有如下優(yōu)點(diǎn):1 各向同性。2 組織致密,強(qiáng)度高,塑性好。3 枝晶細(xì),第二相分布均勻,有利于抑制鑄造過程中產(chǎn)生 的成分偏析、羽毛狀晶、浮游晶和粗大金屬間化合物的生成。4

25、提高抗裂紋的能力。5.影響鑄錠結(jié)晶組織的因素(1金屬或合金的性質(zhì) 由于不同的金屬或合金有著不同 的熱容、熔解熱及凝固溫度,因此它必然影響結(jié)晶組織的形態(tài)。 其中,以凝固溫度范圍大小作為影響結(jié)晶組織的主要因素。結(jié)晶 溫度范圍越大,枝晶的生長方向性越明顯。(2外來雜質(zhì)的影響 鋁冶煉和鑄造生產(chǎn)過程中,不可避 免地混入一些外來雜質(zhì),對(duì)金屬及合金的結(jié)晶有極大影響,特別 是可作為晶核的雜質(zhì)對(duì)結(jié)晶的影響更大。(3冷卻速度的影響 冷卻速度小,易獲得粗大的等軸晶 體;冷卻速度大,易獲得細(xì)密的連續(xù)柱狀晶組織和小等軸晶體 組織。(4鑄造溫度的影響 鑄造溫度高,易獲得粗大的晶粒組 織;鑄造溫度低,易獲得細(xì)小的晶粒組織。

26、在一定條件下,存在 著一定的溫度范圍,在此溫度范圍內(nèi),降低溫度,鑄錠晶粒可顯 著減小,升高溫度,則晶粒明顯增大。(5鑄造速度的影響 較低的鑄造速度易獲得比較細(xì)密的 結(jié)晶組織;過高的鑄造速度易獲得比較發(fā)達(dá)的枝晶且組織疏松。(四晶粒細(xì)化方法對(duì)于鑄錠或鑄件,常存在內(nèi)在的不均性,它包括結(jié)晶組織 方面的不均勻性(如三個(gè)晶區(qū)中的晶粒形狀大小和取向不同 、 化學(xué)成分方面的不均勻性(如各種類型的偏析的產(chǎn)生和物理 方面的不均勻性(如各種縮孔、裂紋和氣泡等的存在 。這些不 均勻性的產(chǎn)生是相互聯(lián)系的,其存在使鑄件或鑄錠不能充分發(fā)揮 金屬材料的性能。在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)條件下,完全消除上述不均勻性是 難以實(shí)現(xiàn)的,但可通過一定的

27、途徑和方法改善金屬結(jié)晶組織。 因此,在盡可能減小內(nèi)在不均勻性的條件下,細(xì)化晶粒的基 本途徑在于盡可能地提高晶核的形成速率,并同時(shí)減小晶體的成 長速度,以使大量晶核在沒有顯著長大的條件下便相互干擾而凝 固。主要有以下幾種方法:(1化學(xué)孕育法或變質(zhì)法 向液態(tài)金屬中加入孕育劑或變 質(zhì)劑。變質(zhì)劑分兩類:一是促進(jìn)形核;一是阻止長大。一般以前 者為主,常以鈦、硼的一些鹽類或中間合金的形式作為變質(zhì)劑 加入。(2。陜速冷卻法 加快冷卻速度可增加結(jié)晶時(shí)的過冷度 T 。一般來說,過冷度越大,晶核的形成速率與長大速率也增 大,但前者比后者隨過冷度的變大更大一些。因此增大冷卻速度 可細(xì)化晶粒。(3加強(qiáng)液體運(yùn)動(dòng)法 應(yīng)用

28、電磁攪拌、機(jī)械振動(dòng)、加壓澆 注及離心澆注可增強(qiáng)液體流動(dòng),使液體與產(chǎn)生的枝晶發(fā)生剪切作用,加快枝晶的剝落與繁殖而達(dá)到細(xì)化晶粒的作用。若鑄錠整體組織細(xì)化而又均勻化了,則鑄錠物理和化學(xué)的不 均勻性也得到顯著改善。此外,可對(duì)鑄錠進(jìn)行熱處理,即把固態(tài)下的鋁合金加熱到一 定溫度,進(jìn)行必要的保溫,并以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度冷卻到室溫。 ,以 改變鋁合金的內(nèi)部組織和性能。(五細(xì)化劑分類純鋁、變形鋁合金及某些亞共晶鋁合金在晶粒細(xì)化過程中,主要起作用的元素是鈦和硼。它們以鈦、硼的一些鹽類或中間合 金的形式加入。根據(jù)細(xì)化劑的狀態(tài)可分為三種類型:粉狀鹽類細(xì) 化劑、中間合金細(xì)化劑及氣體細(xì)化劑。1.鈦硼鹽類細(xì)化劑其主要成分是氟鈦

29、酸鉀 ( K2TiF 6 和氟硼酸鉀 (KBF4 ,通常壓成塊后使用,標(biāo)準(zhǔn)的配比按鈦硼比 Ti/B =5計(jì)算,可因合 金的種類、處理溫度和凝固條件的不同而進(jìn)行調(diào)整,實(shí)際生產(chǎn)使 用中,鈦硼比有時(shí)可達(dá)到 10或 30。鹽類晶粒細(xì)化劑之所以能夠起到晶粒細(xì)化作用,是因?yàn)榧?xì)化劑中的 K 2 TiF 6與鋁合金液之間發(fā)生下列反應(yīng):3K 2TiF 6 +4Al=3Ti +4AlF3 +6KF對(duì) KBF 4來說發(fā)生如下反應(yīng):2KBF 4 +3Al=AlB2 +2AlF3 +2KF此類細(xì)化劑的缺點(diǎn)是:細(xì)化作用隨澆注時(shí)間的延長而減小,加入的原 Ti 和 B 形成了相當(dāng)粗大的 TiB 2粒子,逐漸沉積到爐 底,失去作用;還有氟鹽的浸蝕作用,損壞熔爐耐火磚或電爐的 鎳鉻加熱元件。2.晶粒細(xì)化用 Al - Ti -B、 Ti-B 和 Al - Zr中間合金中間合金細(xì)化劑,是在工業(yè)生產(chǎn)條件下應(yīng)用最為廣泛的細(xì)化 劑,分為絲狀或線狀兩種。 A