2013-2014-(1)鑄造合金及其熔煉試題與答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上成都理工大學(xué)20132014學(xué)年第一學(xué)期鑄造合金及其熔煉試卷答案(A)一、名詞解釋 1） HT200 是指抗拉強(qiáng)度不低于200Mpa的灰口鑄鐵；2） QT500-7是指抗拉強(qiáng)度不小于500MPa，伸長(zhǎng)率不小于7的球墨鑄鐵。 3） ZL201：鑄造鋁銅合金ZAlCu5Mn，是重要的耐熱高強(qiáng)度鑄鋁合金，成份Cu 4.55.3%，Mn 0.6%1.0%，Ti 0.150.35%，其余為Al。4） 孕育處理：鑄鐵鐵液在澆注前，在一定的溫度和成分下，加入一定量的孕育劑如硅鐵等，改變鐵液的凝固過(guò)程，改善鑄態(tài)組織，從而達(dá)到提高鑄件性能為目的的處理方法，謂之孕育處理。 5） 球化處理

2、：向鐵水中加入稀土鎂合金（球化劑）。（其中鎂是具有很強(qiáng)球化能力的元素）。球化劑的作用是使石墨呈球狀析出。我國(guó)應(yīng)用最廣的球化劑是稀土鎂合金。 6） 鋁合金的吸附精煉：是指在鋁合金熔煉時(shí)通入不溶氣體或加入精煉劑產(chǎn)生不溶于鋁液的氣體，在上浮的過(guò)程中吸附氧化夾雜，同時(shí)清除氧化夾雜及其表面依附的H2，達(dá)到凈化鋁液的方法。（3分）7） 水韌處理：高錳鋼的含碳量一般在0.91.4%，屬于高碳鋼，鑄態(tài)組織為奧氏體和碳化物以及少量的珠光體組成，為了消除碳化物，鑄件加熱至奧氏體化溫度，保溫至組織全部奧氏體化后，淬火得到單一的奧氏體組織，從而提高鑄件的韌性，這一處理成為水韌處理。 8） 時(shí)效強(qiáng)化（沉淀強(qiáng)化）： 時(shí)效

3、處理，又稱低溫回火。時(shí)效強(qiáng)化是指在網(wǎng)溶度隨溫庋降低而減少的合金系 中，當(dāng)合金元素含量超過(guò)一定限量后，淬火可獲得過(guò)飽和固溶體。在較低的溫度加熱（時(shí)效），過(guò)飽和固溶體將發(fā)生分解并析出彌散相，引起合金強(qiáng)度、硬度升高而塑性下降的過(guò)程。它也被稱為沉淀強(qiáng)化。9） T4 固溶處理： 將鑄件加熱至固相線附近，使強(qiáng)化相溶入（Al）中，在淬入冷卻介質(zhì)中獲得過(guò)飽和的（Al）固溶體，提高鑄件的強(qiáng)度和塑性的一種熱處理工藝。10） 吹氬精煉：利用氬是惰性氣體，既不溶于鋼液中，又不合鋼液中的元素反應(yīng)，因此向鋼包內(nèi)的鋼液中吹氬，氬氣泡在緩慢上升過(guò)程中吸附非金屬夾雜和溶解在鋼液中的氣體，達(dá)到凈化作用；同時(shí)由于氬氣泡內(nèi)CO的分壓

4、力為0，因此C和O在氬氣泡和鋼液界面上發(fā)生反應(yīng)形成CO進(jìn)入氬氣泡，從而達(dá)到脫氧的目的。二、填空（20分）1、石墨形態(tài)的不同，鑄鐵分為灰口鑄鐵；球墨鑄鐵；蠕墨鑄鐵。 2、球狀石墨形成的兩個(gè)必要條件：鐵液凝固時(shí)必須有較大的過(guò)冷度；鐵液與石墨間較大的表面張力。 3、不銹鋼中鉻的主要作用，其作用包括：（1）在鑄件表面形成致密的氧化膜；（2）提高鐵素體的電極電位。4、鑄鋼件斷面典型的晶粒分布如圖所示，包括三個(gè)區(qū)域：1表面細(xì)晶區(qū)；2柱狀晶區(qū)；3中間等軸晶區(qū)。 5、碳鋼鑄件熱處理的目的是細(xì)化晶粒，消除魏氏體（或網(wǎng)狀組織）和消除鑄造應(yīng)力。熱處理方法有退火、正火或正火加回火。6、鋁合金的變質(zhì)處理包括三類：（1）

5、（Al）的晶粒細(xì)化處理；（2）初晶Si的細(xì)化處理；（3）共晶硅的變質(zhì)處理。（3分）7、鑄造黃銅是以Zn為主加元素的銅合金，鑄造性能好表現(xiàn)在：（1）結(jié)晶溫度范圍小，充型能力強(qiáng)；（2）鋅的沸點(diǎn)低，有自發(fā)除氣作用。8、木炭是熔煉銅合金時(shí)應(yīng)用的覆蓋劑，主要作用是防氧化、脫氧和保溫。三、簡(jiǎn)答（40）1、影響鑄鐵石墨化程度的主要因索？答：(1)、化學(xué)成分1)碳和硅：碳是形成石墨的元素，也是促進(jìn)石墨化的元素。含碳愈高，析出的石墨愈多、石墨片愈粗大。 硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素，隨著含硅量的增加，石墨顯著增多。2)硫。硫是強(qiáng)烈阻礙石墨化元素。3)錳。錳是弱阻礙石墨化元素，具有穩(wěn)定珠光體，提高鑄鐵強(qiáng)度和硬度的作用

6、。4)磷。磷對(duì)鑄鐵的石墨化影響不顯著。含磷過(guò)高將增加鑄鐵的冷脆性。（2)冷卻速度滲碳體的成分（碳含量）更接近于液態(tài)鑄鐵，與G相比，結(jié)構(gòu)亦更近于A，在快冷時(shí)易得到滲碳體：而G是一種更穩(wěn)定的相，在緩冷時(shí)易得到G。2、球墨鑄鐵常見(jiàn)缺陷及防止：縮孔縮松：防止措施：加大鑄型剛度、增加石墨化膨脹的體積提高自補(bǔ)縮能力、采用適宜澆注溫度減少液態(tài)收縮、結(jié)合生產(chǎn)條件合理選用冒口或冒口加冷鐵夾渣：防治措施：降低原鐵液含硫量、保證石墨化條件下降低鐵液殘留鎂量和稀土量、提高澆注溫度、澆注前熔渣清理干凈石墨漂?。捍胧嚎刂铺籍?dāng)量、降低原鐵液含硅量皮下氣孔：措施：嚴(yán)格控制鐵液殘留鎂量及型砂含水量球化衰退：措施：足夠的球化元

7、素含量、降低原鐵液含硫量、縮短球化后停留時(shí)間、球化扒渣后用覆蓋劑防止鎂及稀土元素逃逸。3、鑄鋼件熱裂的原因？答：（1）含碳量：含碳量很低的鋼比較容易形成熱裂。（2）含硫量：硫促使鋼形成熱裂，由于硫化物在鋼凝固過(guò)程終了時(shí)才凝固在鋼的晶粒周圍位置，顯著降低鋼的高溫強(qiáng)度，促使熱裂形成。（3）含錳量：錳在一定程度上能抵消硫的有害作用，有助于防止熱裂形成。（4）含氧量：鋼液中的氧以FeO形式存在，在鋼凝固時(shí)析出在晶界上，降低鋼的高溫強(qiáng)度，促使熱裂形成。4、高錳鋼的加工硬化機(jī)理？1)位錯(cuò)堆積論這種理論認(rèn)為，高錳鋼在經(jīng)受強(qiáng)力擠壓或沖擊作用下，晶粒內(nèi)部產(chǎn)生最大切應(yīng)力的許多互相平行的平面之間產(chǎn)生相對(duì)滑移，結(jié)果在

8、滑移界面的兩方造成高密度的位錯(cuò)，而位錯(cuò)阻礙滑移的進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)，即起到位錯(cuò)強(qiáng)化的作用。其結(jié)果是增強(qiáng)了鋼抵抗變形的能力和提高了鋼的硬度。2)形變誘導(dǎo)相變論認(rèn)為高錳鋼中奧氏體處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，在受力而發(fā)生變形時(shí)，由于應(yīng)變誘導(dǎo)的作用，發(fā)生奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變，在鋼的表面層中產(chǎn)生馬氏體，因而具有高硬度。還原帶5、鋁合金熔煉時(shí)三要素“防”“排”“溶”具體含義 ？“防”就是覆蓋劑、變質(zhì)劑烘焙除潮；工具烘干后噴刷涂料再烘干；爐料加入前除去水銹和油污，嚴(yán)防水氣和各種含氣臟物混入鋁液中，產(chǎn)生Al2O3夾雜和H2等；“排”是指通過(guò)精煉，清除氧化夾雜和氣體，除雜是除氣的基礎(chǔ)；“溶”是指通過(guò)快速凝固或加大凝固時(shí)的結(jié)晶壓

9、力，使鋁液中的H全部溶于鋁鑄件中，不致形成氣孔。6、細(xì)化鑄造鋁合金的組織的方法？1)基體的細(xì)化鋁合金的基體圭要是Al相，因此基體的細(xì)化主要是指鑄造鋁合金中初生Al相的細(xì)化。生產(chǎn)中，常加人微量Ti、Zr、B等元素對(duì)鑄造鋁合金的基體進(jìn)行細(xì)化。2)過(guò)剩相的細(xì)化對(duì)于過(guò)剩相的細(xì)化，亦稱為變質(zhì)處理，例如，Al-Si臺(tái)金加鈉處理使共晶Si細(xì)化，由未變質(zhì)時(shí)的粗大針狀或片狀變?yōu)楹Ｔ鍫罨蚯蛄睿岣吡撕辖鸬牧W(xué)性能，尤其是塑性。3)有害相的細(xì)化在鑄造鋁合金的熔鑄過(guò)程中，由于原材料或操作工藝等原因的影響，常帶人許多有害雜質(zhì)。例如，鋁硅合金中鐵雜質(zhì)形成的粗大針狀B相( Al5FeSi)削弱合金力學(xué)性能。可在鋁硅合金中

10、加人Mn使時(shí)變成為團(tuán)塊狀的AlSiMnFe相，從而改善了合金性能。7、5-5-5錫青銅的合金牌號(hào)為ZCuSn5Pb5Zn5，成份：Sn 46%, Pb 46% , Zn 46% ,其余為銅。說(shuō)出Pb作為合金元素加入的作用:(1) Pb以細(xì)小分散的顆粒均勻分布在合金基體上，具有良好的自潤(rùn)滑作用，提高耐磨性；（2）Pb熔點(diǎn)較低，在最后凝固階段填補(bǔ)枝晶間的縮松間隙，提高致密度，有助于耐水壓性；（3）改善鑄件的切削加工性能。8、沖天爐中的底焦層如圖所示，請(qǐng)?jiān)趫D中示意出氧化帶和還原帶，并寫出氧和焦炭的四個(gè)反應(yīng)式及其是放熱還是吸熱。（4）（）C+O2=CO2(2) 2C+O2=2CO(3)2CO+O2=2

11、CO2(4)CO2+C=2CO四、論述題（20）請(qǐng)繪出Fe-C穩(wěn)定相圖，寫出共晶反應(yīng)式，灰鑄鐵成份：C 3.03%，Si 1.45%，計(jì)算其碳當(dāng)量，并在相圖中標(biāo)出位置，分析凝固過(guò)程中組織狀態(tài)變化，并分析鑄造條件下該成分孕育鑄鐵的組織。L4.26%1154A2.08%+GCE=C+1/3（Si+P）= 3.51%屬于亞共晶鑄鐵，在平衡凝固過(guò)程中：鐵液溫度降至點(diǎn)開(kāi)始析出A初析枝晶，隨著溫度的下降，A初晶進(jìn)一步析出，液相的成分沿著1C變化，至2點(diǎn)時(shí)，達(dá)到共晶成分，同時(shí)溫度到達(dá)共晶點(diǎn)，開(kāi)始共晶反應(yīng)，生成共晶團(tuán)；凝固完畢后，隨著溫度的下降，C在初析和共晶A中溶解度逐漸減小，隨著ES變化，在平衡條件下析出二次石墨，依附在共晶石墨上；在溫度到達(dá)3點(diǎn)時(shí)