合金及其熔炼课本要点总结
名词解释
碳当量：根据各元素对共晶点实际碳量的影响，将这些元素的量折算成碳量增减，谓之碳当量。
共晶度：铸铁偏离共晶点的程度还可用铸铁的实际含碳量和共晶点的实际含碳量的比值来表示，这个比值称为共晶度。
缩减作用：石墨本身没有强度，在铸铁中占有一定量的体积，使金属基体承受负荷的有效面积减少，因而使铸铁的力学性能降低。
缺口作用：由于石墨在铸铁中的存在，在承受负荷时造成应力集中现象，使力学性能降低。一次结晶：铸铁从液态转变成固态的过程称为一次结晶。包括共析和共晶凝固两阶段。
二次结晶：铸铁的固态相变称为二次结晶。包括：奥氏体中碳的脱溶、铸铁的共析转变和过冷奥氏体的中温及低温转变。
二重性：从热力学观点上看，Fe-Fe3相图只是介稳定的，Fe-C相图才是稳定的。但从动力学观点看，在一定条件下按Fe-Fe3C相图转变也是可能的。由此显出二重性。
过冷度：金属液的实际开始凝固温度与理论凝固温度的差值。
球化率：在铸铁微观组织的有代表性的视场中，在单位面积上，球状石墨数目与全部石墨数目的比值（以百分数表示）蠕化率（VG）：在具有代表性的显微视场内，蠕虫状石墨数与全部石墨数的百分比。但其本身不能精确地反映石墨形状。
球化处理：在铁液中加入球化元素，使石墨在结晶生长时长成球状的处理过程。
球化衰退：球化处理后的铁液在停留一段时间后，球化处理效果会下降甚至是消失的现象。抗磨铸铁：用于抵抗磨料磨损的铸铁。
磨料磨损：由硬颗粒或突出物作用使材料迁移导致的磨损。
相对耐磨性：标准试样的磨损量/试验试样的磨损量。值越高说明试验试样磨损量越小，即耐磨性越好。耐热铸铁：指在高温条件下具有一定的抗氧化和抗生长性能，并能承受一定载荷的铸铁。焦铁比：加入冲天炉内的焦炭量与金属炉料量的比值。炉料的遗传性：更换炉料后，虽然铁液的化学成分不变，但铸铁的组织都会发生变化，炉料与铸件组织之间的关系。孕育处理：铁液浇注以前，在一定条件下（如一定的过热温度、一定的化学成分、合适的加入方法等），向铁液中加入一定量的物质（孕育剂）以改变铁液的凝固过程，改善铸态组织，从而达到提高性能的目的的处理方法。铸造低合金钢在铸造碳钢化学成分的基础上，加入为量不多的一种或几种合金元素，所构成的钢种，其合金元素的总量一般不超过5%。
T6固溶处理后完全人工时效，人工时效时间取强度峰值段，铸件可获得最大的抗拉强度，塑性有所下降，大部分铸铝合金采用T6规范。
细化在合金成分、冷却速度、凝固时外加力场不变的条件下，在铝液中加入少量细化剂，使晶粒得到细化，得到理想的合金组织。
青铜铸造铜合金中不以锌为主加元素的统称为青铜（锡青铜、铝、铅、铍青铜）。黄铜铸造铜合金中以锌为主加元素的统称为黄铜（锰、铝、硅、铅黄铜）。
热处理：热处理是将固态金属加热到预定的温度保温一段时间然后以一定的速度冷却下来的加热工艺。活塞合金是密度小，质量小，导热性好，热膨胀系数小，有足够的高温强度，耐磨耐蚀，尺寸稳定性好的铝硅类合金。变质在合金熔炼过程中加入少量合金元素，凝固过程中改变结晶和生长方式从而细化晶粒。
简答
1，硅含量对Fe-C-Si相图的影响（作用）：1）共晶点和共析点含碳量随硅量的增加而减少。2）硅的加入使相图上出现了共晶和共析转变的三相共存区（共晶区：液相、奥氏体加石墨；共析区：奥氏体、铁素体加石墨）3）共晶和共析温度改变了，硅对稳定系和介稳定系的共晶温度的影响是不同的。随硅含量增加，两个共晶温度的差别扩大，即含硅量越高，奥氏体加石墨的共晶温度高出奥氏体加渗碳体的共晶温度越多。由于硅的增高，共析转变的温度提高更多，因此有利于铁素体基体的获得。4）硅量的增加，还缩小了相图上的奥氏体区。
2，初生奥氏体的结晶：初生奥氏体对铸铁的组织和性能有直接和间接的影响，他在灰铸铁中的作用与钢筋在钢筋混凝土中的作用一样，能起到骨架的加固作用，并能阻止裂纹的扩展。1、初生奥氏体的形态：fcc2、奥氏体枝晶的偏析：先析出的奥氏体枝晶心部碳量较低,在逐渐长大的以后各层奥氏体中的碳量逐渐增高，形成所谓芯状组织。（1）相间偏析：Kp=元素在奥氏体中的浓度/元素在铁液中的浓度。（2）kl=元素在奥氏体枝晶心部的浓度/元素在奥氏体边缘的浓度。
与碳亲和力小的石墨化元素（Al、Cu、Si、Ni、Co）在奥氏体中皆有富集Kp>1，这些元素在奥氏体内的偏析系数kl>1,说明奥氏体心部含量大于边缘含量，形成晶内反偏析。
与碳亲和力大的白口化元素（Mn、Cr、W、Mo，V）富集与共晶液中，Kp二、熔化区内的热交换从金属炉料开始熔化至熔化完毕这一段炉身高度称为熔化区。特点：1、炉气给热以对流传热为主熔化区内炉气与铁料之间的热交换，以对流传热为主。在熔化区内，铁料不仅吸收209251kJ/kg的熔化潜热，还吸收使铁料熔化所必需的一定的过热热量。2、区域呈凹形分布冲天炉内的熔化区，由于炉气与温度分布的不均匀性，在炉内呈凹形分布。炉气分布越不均匀，熔化区下凹就越严重。这表明在熔化区内炉壁附近的传热比较强烈。3、区域高度波动大在熔化过程中，底焦因燃烧消耗而下降，金属料也随之下移，逐步熔化。三、过热区内的热交换通常将铁料熔化完毕至第一排风口平面之间这一段炉身高度称为过热区。特点：1、铁液的受热以与焦炭接触传导传热为主在过热区中焦炭对铁液的传导传热系数占74.91%，焦炭对铁液的辐射传热系数占18.38%，而炉气对铁液的对流和辐射仅占6.71%。2、传热强度大铁液在过热区内，以小铁滴或小流股穿过炽热的底焦层，停留时间短，而温度升高则达150250度以上，每千克铁液受热量达147209kJ以上。所以提高铁液温度比较困难，要耗费较多的焦炭。3、炉气最高温度与区域高度起决定作用铁液在过热区的受热强度，随炉气最高温度的提高而增大，其受热时间不受下料速度的限制，直接取决于过热区域的高度和铁滴的下落速度。四、炉缸内的热交换对高温铁液来说，炉缸是个深冷区。炉缸越深，冷却作用就越大。但如果在操作过程中间歇式地打开渣口，或在前炉顶上开设放气口，则使炉缸内的部分焦炭燃烧发热，可减少铁液在炉缸内的冷却情况，而有利于铁液的过热。但进风量必须严格控制，否则会增强炉缸内的氧化气氛。
影响铁液温度的主要因素：一、焦炭对冲天炉铁液温度的影响1、焦炭成分焦炭固定含碳量越高，灰分和其形成的渣量减少，有利于提高炉气最高温度，加强焦炭对铁液的热传导，有利于铁液过热2、焦炭强度与块度如焦炭机械强度低，不能保持入炉时的块度，恶化料柱透气性，影响熔化的稳定性3、反应能力焦炭反应能力大，会降低炉气温度。作为冲天炉燃料的焦炭，要求有低的反应能力。二、送风对冲天炉温度的影响1、风量的影响提高冲天炉的进风量有利于提高铁液温度2、风速的影响提高冲天炉进风速度，可清除焦炭表面阻碍燃烧的灰渣，强化焦炭燃烧，提高炉气最高温3、风温的影响提高送入炉内空气的温度，可强化焦炭燃烧，提高燃烧速度和炉气最高温度4、风中氧气浓度影响提高送风中氧的浓度，加速底焦燃烧速度，缩短氧化带，扩大还原带。三、金属炉料金属炉料块度越大，过热区高度缩短，不利于铁液的过热，还会造成卡料，恶化热交换条件。四、熔炼操作参数。五、冲天炉结构参数
冲天炉熔炼过程铁液化学成分的变化：一、含碳量变化过程焦炭、金属炉料平均含碳量低于共晶碳量、适当提高炉渣碱度有利于铁液的增碳；提高风量则使其脱碳。二、含硅量和含锰量的变化在熔炼过程中，硅和锰存在氧化和烧损。高的炉温，低的炉气氧化性及合适的炉渣性质减少硅和锰的氧化烧损。三、含硫量的变化酸性冲天炉、炉料含硫量低、焦炭含硫量高及炉气氧化性强使硫增加；碱性冲天炉、提高炉渣碱度及提高炉温有利于脱硫。四、含磷量的变化炉渣具有高碱度、强氧化性和较低的炉温可以有效脱磷。
铸造碳钢为什么热处理，处理方法：碳钢铸件的铸态组织特征是结晶粗大，有些情况还存在魏氏组织或网状组织。晶粒粗大则晶界比表面积小，钢的强度低，韧性较低，碳钢在铸态力学性能低，不耐冲击。铸造碳钢在其二次结晶过程中，因钢的含碳量和冷速的不同而形成不同的形态，有粒状、条状（魏氏体）和网状三种，实际上只有在含
碳量低而且壁又较厚的钢铸件中，才会在铸态下得到这种组织。魏氏组织属于亚稳定组织。通过适当的热处理魏氏组织或网状组织使之转变为粒状组织，从而提高钢的性能，碳钢铸件热处理的目的是细化晶粒，消除魏氏组织和网状组织和消除铸造应力。碳钢铸件的热处理方法有退火、正火或正火加回火。
气体和非金属夹杂物
1气体钢中的气体主要是氢，氮和氧。它们之中危害最大的是氢。钢中气体的来源和造成的危害如下：
氢在炼钢的的过程中，空气中的水蒸气在电弧的作用下离解为氢原子和氧原子，它们能溶解于炼钢中。在凝固较慢的条件下，氢气孔往往是在铸钢件表皮以下存在，呈众多的小气孔。而在钢的快速凝固条件下，以极微细的质点在铁的晶格内部析出，从而在晶格内部形成很高的应力状态，从而显著降低钢的塑性和韧性，严重时会造成‘氢脆’。
氮在炼钢过程中，空气中的氮气在电弧的作用被离解成氮原子，溶解于钢液中。少量氮化物在钢液凝固过程中能起到非均质结晶核心的作用，具有细化钢的晶粒，提高钢的力学性能的作用。但当钢中氮化物多时，又会是钢的塑性和韧性降低。
氧氧在钢液中存在的形式是以FeO分子形态存在。由于氧化亚铁的熔点比钢低，所以它经常析出在钢的晶粒周界处，减弱晶粒之间的连结，使钢的力学性能降低，特别是钢的塑性和韧性会受到比较明显的消弱。
2．非金属夹杂物
钢中的非金属夹杂物的来源中有的是在炼钢过程中产生的，也有的是在浇注过程钢液二次氧化或钢液冲蚀铸型而形成的。在钢液凝固后，非金属夹杂物存在于钢中，起到割裂金属集体的作用，从而使钢的力学性能，特别是韧性降低。非金属夹杂物对钢的危害程度以其数量，形态及分布特征所决定。在有关钢中夹杂物的评级标准中将夹杂物按其组成和形态划分为4类：硫化物类，氧化铝类，硅酸盐类，球状氧化物。钢中非金属夹杂物数量多时会显著影响钢的力学性能，特别是使韧性降低，因此在炼钢过程中应采取措施，尽量将钢液中的非金属夹杂物清除出去。
铬镍不锈钢与铬镍耐热钢的化学成分性能方面的特点：铬镍不锈钢的化学成分：C≤0.12%，Si≤1.0%，，Mn1.0%2.0%，Cr17.0%20.0%，Ni8.0%--11.0%，P≤0.04%，S≤0.03%。钢的力学性能指标如下：ζs≥200MPa，ζb≥450MPa，δ5≥25%，ψ≥32%，ak≥10×10J/m。这种钢由于含有大量的铬，故在焊接中易形成氧化铬夹杂物而影响焊接强度，焊接性能差。
铬镍耐热钢化学成分：C0.3%0.4%，Si2.0%3.0%，Mn≤1.5%，Cr17.0%20.0%，Ni23.0%26%，其力学性能指标如下：ζs≥300MPa，ζb≥560MPa，δ5≥20%，ψ≥25%。在高温下有良好的抗氧化性适于铸造在高温下工作的零件。
分析比较在电弧炉炼钢氧化期中通过碳的氧化形成的钢液沸腾所引起的精炼作用与户外精炼中通过吹氩搅拌所引起的精炼作用的优缺点：脱碳：在脱碳的过程中，产生大量的CO气泡使熔池受到强烈的搅动，使得钢液温度和化学成分均匀，并能有效的清除钢液中的气体和非金属夹杂物。如果没有脱碳所造成的钢液沸腾，则钢液中的气体和夹杂物虽然比钢液轻，但也不会自己上浮，因此说脱碳是手段而不是目的。吹氩精炼原理氩气是一种惰性气体，不溶解于钢液且不与钢液中的元素化合不会形成非金属夹杂物。吹氩所形成的钢液沸腾，不仅能清除钢液溶解的气体和悬浮的非金属夹杂物，起净化作用，还可起到一定的脱氧作用。原理是处于钢业中的氩气泡内CO的分压力为零，因而促使钢液中的碳与氧化亚铁进行反应。生成的CO气体随即进入氩气泡内，并随之浮出。
反偏析：反偏析是锡青铜铸件中常见的缺陷，铸件表面会渗出灰白色颗粒状的富锡分泌物，俗称“冒锡汗”。锡汗中富集δ相，造成铸件内外成分不均，降低合金力学性能，而且使组织更加疏松引起渗漏，同时，表面富集坚硬的δ相，恶化切削加工性能，加工后的表面会出现灰白色斑点，影响表面质量。出现反偏析的原因是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枝晶间隙中，此时氢的溶解度因温度下降而急剧降低成气泡形式析出，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枝晶间的显微通道向铸件表面渗出，堆积在铸件表面。
防止反偏析的工艺措施：1、放置冷铁提高冷却速度，出现层状凝固。2、调整化学成分，如加入锌，缩小结晶温度范围。3、采取有效地精炼除气措施，减少合金中的含气量。
52分析
一：六种石墨分布分类：1、片状：在冷却速度慢，过冷度小的时候形成，石墨成核能力强，强度高，对机体割裂作用小。2、菊花状：开始时冷却大，成核条件差、显出D型，后期放出凝固潜热，过冷减小而析出A型。外层沿热流方向长得较大，热流方向性明显减少而逐渐卷曲最后形成菊花状，对机体的消弱程度大于A；3、块片状：过共晶时在冷速较小时形成，对机体有严重的消弱作用；4、枝晶点状：冷缺速度很大过冷度也很大导致石墨强烈分枝。5、枝晶片状与初生γ枝晶相比冷速小，亚共晶在冷却速度小时形成，对机体的消弱作用更大；6、星状：散热较快，过共晶冷速较大，对机体具有较大的消弱作用。
二：球墨铸铁的热处理：目的：获得理想的晶体组织；
热处理基础：共析线以下温度范围内的反应。1、QT的固态相变临界点Ac3840度铁素体-奥氏体；Ar3810度奥氏
s体-铁素体；Ac1珠光体-奥氏体，终止温度为780-810Ac1P-γ转变开始温度760-780度；Ar1s冷却时γ-P转变开
s始温度为730-750度；Arzγ-P转变终止温度720-740度；2、QT加热过程组织变化⑴Ac1以下为P500-550度机
szz
体为P机体不发生变化，600度时P粒化，700度时P的石墨化⑵Ac1-Ac1P-γ⑶Ac1α-P⑷Acs以上渗碳体逐渐溶解到奥氏体中，当碳饱和的时候渗碳体-奥氏体和石墨进行高温石墨化
QT的热处理工艺：1退火得到的是铁素体机体的QT①高温石墨化的退火Ac3以上50-100度，②低温石墨化退火，珠光体转化为铁素体加石墨（1、Ac1以上珠光体转化为铁素体缓慢通过共析区，转变为铁素体，2、Ac1zP-α保温3-6小时2正火增加金属基体中的P含量，及提高P的分散度①高温石墨化的退火（正火前）得到的是渗碳体②高温完全奥实体化正火Ac1z以上30-50度，奥氏体转化为珠光体③高温部分奥实体化正火，Ac1s-Ac1zα+G+γ-γ+α塑韧性提高3等温淬火①下贝氏体转化为QT在250度时进行低温回火，大于300度时贝氏体分解②铁素体奥氏体和上贝氏体住哪华为QT.
三、灰铸铁、球铁的铸造性能区别：灰铸铁的铸造性能：1、流动性就是铁液充填铸型的能力。主要影响因素是化学成分和浇注温度。普通灰铸铁，离共晶点不远，结晶范围小，初生奥氏体枝晶不发达，正常浇注温度下，流动性最好。C、Si影响共晶度，Si小于1，加C、Si提高流动性，Si大于1，初析石墨析出，流动性差，提高只能减少碳和硅。2、收缩特性及伴生现象铸铁的收缩包括液态收缩ε液、凝固收缩ε凝、固态收缩ε固三部分。浇注温度越高、含碳量越高，液态收缩率ε液越高。C,G增加，ε凝减小，可能是负值，形成缩孔缩松主要与ε液+ε凝有关，其越大，倾向越大；灰铸铁收缩问题必须考虑铸型条件，湿型时，铁液静压力和石墨化膨胀使铸型型壁向后移动，其与铸件含碳量、铸型刚度、有无孕育有关。灰铸铁固态收缩过程由开始石墨化膨胀、收缩过程、（共析转变共析石墨化）二次膨胀、继续收缩组成。由收缩伴生缩孔缩松、热裂、内应力、变形和冷裂。
球墨铸铁的铸造性能：1、流动性因铁液净化，在化学成分和浇注温度相同时，球铁流动性较灰铁好。因孕育等使浇注温度偏低，实际生产中球铁流动性较灰铁差。2、收缩特性球、灰铁收缩过程基本相同，主要在于球铁收缩前的膨胀比灰铁大得多，总的线收缩值显得小。在实际生产中，若铸型刚度大球铁膨胀受阻与灰铁收缩量接近。若铸型刚度小共晶石墨化膨胀严重，增加缩孔缩松量铸件致密度下降。3、内应力球铁弹性模量较灰铁大热导率低，内应力较灰铁大，球铁变形开裂倾向高。
四、可锻铸铁的热处理：退火过程及控制：1、铁素体可锻铸铁的退火过程（87页图）：a、升温过程950度左右：温度升高太快，使铸件内部产生很大应力，造成断裂，≤100℃/h。b、石墨化第一阶段940~970度，在第一阶段保温，自由渗碳体不断溶入奥氏体而消失，团絮状石墨逐渐形成。第一阶段结束，组织为奥氏体加团装石墨。温度太高，组织粗大。C、中间冷却阶段：从高温冷却到共析转变温度稍下的温度710730度。随着温度的降低，奥氏体中的碳溶解度减小，过饱和的碳从奥氏体中脱溶，附着在已生成的团状石墨上，使石墨长大，冷至共析点下组织转变为珠光体加团状石墨。冷的太慢延长退火时间，太快会出现二次渗碳体。d、第二阶段石墨化：780度35hγ→αG；710730度P→αG。e、冷却阶段：可用较快速度冷却，为防止回火脆性，到500600度即出炉空冷。2、珠光体可锻铸铁的退火过程：热处理规范有以下几种a、第一阶段石墨化后随炉冷至820880度即出炉空冷，得到高强度低韧性的片状珠光体可锻铸铁。b、第一阶段石墨化后，随炉冷至680度保温六到八小时在化学成分上珠光体的稳定作用较强的条件下，可得到粒状珠光体可锻铸铁，有较好的延伸性和韧性。c、第一阶段石墨化后，淬火成马氏体，再高温回火成回火粒状珠光体。3、白口可锻铸铁的退火将白口铸坯和氧化铁一起装入退火炉，以使铸件有表面向中心逐层脱碳，从而韧化铸件。固态石墨化原理：KT
‘中G的形成a、高温石墨化：Ld→γ化→（保温）Fe3C→γ+G，γ/Fe3C晶界处→G核心。b、低温石墨化：γ→α+G；P→α+G。影响石墨化过程的因素：a、在奥氏体晶界上形成石墨晶核b、渗碳体在不断向奥氏体内溶解c、碳原子有渗碳体奥氏体界面（高浓度）向石墨奥氏体界面（低浓度）扩散。d、碳原子向石墨核心沉淀，既石墨长大。
扩展阅读：《铸造合金及其熔炼》总结
《铸造合金及其熔炼》总结
前言：全书一共有三部分组成第一篇铸造及其熔炼主要讲的是几种
铸铁和铸铁的熔炼重点在第一章，主要内容为铸铁的凝固剂组织形成的基本理论；熔炼部分重点为冲天炉熔炼。第二篇铸钢及其熔炼，主要讲的是各种铸钢和铸钢的熔炼重点为铸造低合金钢、电弧刚及钢液的炉外精炼。第三篇铸造非铁合金及其熔炼主要的内容是铝铜等其他非铁合金的性能及其熔炼方法，重点为铸造铝合金及其变质、精炼。
第一篇铸造及其熔炼
1.铁碳合金二元相图
合金相图是分析合金相组织的有用工具。通过铁碳合金相图可以知道各种相得相变温度，合金成分含量，为热加工等工艺提供基础2。铸铁的生产
主要讲解了灰铸铁、强韧铸铁、以及其他特种性能铸铁（减摩铸铁，
冷硬铸铁，抗磨铸铁，耐热的铸铁，耐腐蚀铸铁）的力学性能特点机械性能特点，金相组织的性能特点，以及铸铁的生产、分类和牌号。(1)影响铸态组织的因素冷却速度的影响化学成分的影响
铁液的过热和高温静止的影响孕育的影响炉料的影响
3铸铁的熔炼---冲天炉熔炼
1、冲天炉熔炼基本原理
（1）底焦燃烧：冲天炉底焦燃烧可以划分为两个区带：A、氧化带：从主排风口到自由氧基本耗尽，二氧化碳浓度达到最大值的区域。
B、还原带：从氧化带顶面到炉气中[CO2]/[CO]浓度基本不变的区域，从风口引入的风容易趋向炉壁，形成炉壁效应，形成一个下凹的氧化带和还原带，对熔化造成不利影响。①不易形成一个集中的高温区，不利于铁水过热；②加速了炉壁的侵蚀；
③铁料熔化不均匀，铁液不易稳定下降,影响化学成分。解决方法：
①采用较大焦炭块度，使风均匀送入；②采用插入式风嘴；
③采用曲线炉膛；④采用中央送风系统；
⑤熔炼过程中为使焦炭不易损耗，送风量要与焦炭损耗相适应。根据炉气、炉料、铁水浓度和温度，炉身分为4个区域：（1）预热区（2）熔化区（3）过热区（4）炉缸区。：冲天炉熔炼过程
在熔化过程中底焦燃烧而消耗，为了保证整个熔炼过程连续正常进行就必须及时得补充底焦，以此来始终保持底焦的高度。随同铁料一起加入的焦碳就可以补尝底焦的消耗，熔化过程的底焦同点火前所加底焦不是同一高度，底焦的顶面是指金属炉料大体熔清的位置。在底焦高度内只有铁水和熔渣不断的穿过焦炭柱，它的高度和上界面的形状随熔化工艺和供风方式而改变，底焦燃烧状况（炉温、炉气成份、炉气成分的分布）是冲天炉熔化过程的基础，冲天炉的熔化过程就是合理的组织底焦燃烧，以此来获得炉内的高温，同时造成铁料与焦碳炉气间的最佳热交换过程。（一）、造渣过程
（二）、单个焦碳或炭柱的燃烧（三）、焦层的燃烧过程
（四）、影响底焦燃烧的主要因素。（五）、冲天炉内铁料的预热熔化及过程（六）、影响冲天炉燃烧、熔化过程的因素
第二篇铸钢及其熔炼
在机械制造业，铸钢的应用颇为广泛。由于钢具有高的强度和好的韧性，故适用于制造承受载荷及经受冲击的机件。而具有抗磨、耐蚀、耐热、等特殊使用性能的专用钢种，适合用于一些特殊的工作情况。铸钢的材料品种从普通碳钢、低合金钢至高合金钢。本片主要讲解了碳钢，低合金钢，高和金刚的组织性能、结晶过程热处理以及铸造方法。1碳钢
铸造碳钢是在铸钢材料应用量大面广的钢种，在铸造碳钢中，长存的元素有碳、硅、镁、硫、磷。铸造碳钢属于亚共析钢，其结晶过程分为两个阶段，即一次结晶和二次结晶。铸态组织特征为晶粒粗大的魏氏组织2铸造低合金刚锰系铸造低合金钢铬系铸造低合金钢镍系铸造低合金刚微量合金化铸钢
a钒铌系微量合金化铸钢b系微合金化铸钢
3炼钢的方法A电弧炉炼弧炉炼钢-原料
电炉钢以废钢为主要原料，有些电弧炉采用直接还原的海绵铁来代替部分(30～70％)废钢。废钢经多次循环冶炼，会使某些对钢质有害而又不能在冶炼过程中除去的元素（如铜、铅等）富集。海绵铁比废钢纯净得多，掺和使用就可起“净化”的作用。冶炼合金钢时，大多数采用成分相近或相应的合金废钢为炉料，以节约昂贵的铁合金，不足之数在冶炼过程中再用铁合金补充。电弧炉炼钢-冶炼工序补炉
上一炉的钢水和渣出净以后，立即把被侵蚀的炉衬补好。补炉动作要快，以便利用炉内的残余高温，将补炉料和原炉衬烧结在一起，并可减少热损失，节约电能。装料
补炉完毕后，移开炉盖，用料筐从炉子顶部把炉料装入炉内。不易氧化和难熔的合金料如镍、钼等可与废钢同时装入。炉料的块度应适当搭配，堆密度以1.6～2.0吨／米为宜。
炉料的熔化和供电制度装好炉料,合上炉盖后,即降下电极到炉料面近处,接通主电路开关,将电极调节系统的转换开关放到自动控制位置，以次高级电压通电起弧。约5～10分钟,电弧伸入炉料熔成的“小井”后，改用最高电压，达到输入变压器的最大有效功率，加
速熔化炉料。电极随“小井”底部的熔化而逐渐下降，直到电弧触到钢液，然后电极又随钢液面的升高而上提。当大部分炉料熔化，电弧就完全暴露在熔池面上,这时,为减少电弧对炉顶的强烈辐射，要改用较低电压，直到炉料完全熔化。炉子输入能量的制度，随炉子的容量、冶炼钢种和冶炼工艺而不同。附图是一座电弧炉冶炼的能量供给和温度制度示例。
电弧炉炼钢
吹氧助熔
电弧暴露在熔池面上并降低输入功率后，可即向熔池吹入氧气，以加速废钢的熔化。氧气压力为6～10公斤力／厘米。吹氧不宜过早，否则所生成的氧化铁将积聚在温度尚低的熔池中，待温度上升时会发生急剧的氧化反应，引起爆炸式的大沸腾，导致恶性事故。熔化期的氧化
在炉料将近全部熔化，而被炉渣覆盖时，取样分析并根据分析结果调整钢和渣的成分。此时，炉内是氧化性气氛，加上熔池中有来自锈蚀废钢和在熔化过程中废钢氧化产生的氧化铁，或者来自炉料铁矿石的氧化铁，钢液中的硅、磷、锰等元素会大量氧化。如果熔池有足够高的温度尤其是在吹氧时，氧炬附近的钢水就可引起碳的氧化。
在熔化期，合金废钢中除了硅、磷、锰、碳等元素氧化外，铬、钒、钛、铝、硼等元素也会氧化，硫、铅有少量氧化，只有镍、钼、铜、锡不氧化。精炼
精炼过程通过对各阶段钢样和渣样的分析、温度的测定来调整和控制。在精炼期，除碳的氧化物成为气态逸出外，其他元素的化合物为固态或液态，分别浮入渣中，或留在钢液内。精炼就是把对钢质有害的一些元素和化合物，尽可能地从钢液中排除掉。B电炉炼钢
主要利用电弧热，在电弧作用区，温度高达4000℃。冶炼过程一般分为熔化期、氧化期和还原期，在炉内不仅能造成氧化气氛，还能造成还原气氛，因此脱磷、脱硫的效率很高。
以废钢为原料的电炉炼钢，比之高炉转炉法基建投资少，同时由于直接还原的发展，为电炉提供金属化球团代替大部分废钢，因此就大大地推动了电炉炼钢。世界上现有较大型的电炉约1400座，目前电炉正在向大型、超高功率以及电子计算机自动控制等方面发展，最大电炉容量为400t。
国外150t以上的电炉几乎都用于冶炼普通钢，许多国家电炉钢产量的60～80％均为低碳钢。我国由于电力和废钢不足，目前主要用于冶炼优质钢和合金钢
第三篇铸造非铁合金及其熔炼
1铸造铝合金
castaluminiumalloy
可用金属铸造成形工艺直接获得零件的铝合金，铝合金铸件该类合金的合金元素含量一般多于相应的变形铝合金的含量。据主要合金元素差异有四类铸造铝合金。
(1)铝硅系合金，也叫“硅铝明”或“矽铝明”。有良好铸造性能和耐磨性能，热胀系数小，在铸造铝合金中品种最多，用量最大的合金，含硅量在10％～25％。有时添加0.2％～0.6％镁的硅铝合金，广泛用于结构件，如壳体、缸体、箱体和框架等。有时添加适量的铜和镁，能提高合金的力学性能和耐热性。此类合金广泛用于制造活塞等部件。(2)铝铜合金，含铜4.5％～5.3％合金强化效果最佳，适当加入锰和钛能显著提高室温、高温强度和铸造性能。主要用于制作承受大的动、静载荷和形状不复杂的砂型铸件。
(3)铝镁合金，密度最小(2.55g/cm3)，强度最高(355MPa左右)的铸造铝合金，含镁12％，强化效果最佳。合金在大气和海水中的抗腐蚀性能好，室温下有良好的综合力学性能和可切削性，可用于作雷达底座、飞机的发动机机匣、螺旋桨、起落架等零件，也可作装饰材料。(4)铝锌系合金，为改善性能常加入硅、镁元素，常称为“锌硅铝明”。在铸造条件下，该合金有淬火作用，即“自行淬火”。不经热处理就可使用，以变质热处理后，铸件有较高的强度。经稳定化处理后，尺寸稳定，常用于制作模型、型板及设备支架等。
铸造铝合金具有与变形铝合金相同的合金体系，具有与变形铝合金相同的强化机理除应变强化外，他们主要的差别在于：铸造铝合金中合金化元素硅的最大含量超过多数变形铝合金中的硅含量。铸造铝合金除含有强化元素之外，还必须含有足够量的共晶型元素通常是硅，以使合金有相当的流动性，易与填充铸造时铸件的收缩缝。目前基本的合金只有以下6类；
①AI-Cu合金,②AI-Cu-Si合金③AI-Si合金，④AI-Mg合金，⑤AI-Zn-Mg合金，⑥AI-Sn合金
2铸造铜合金
castcopperalloy
（一）用于生产铸件的铜合金。多数铸造铜合金不能进行压力加
工，例如铸造铍青铜和铸造锡青铜(Cu5Sn5Zn5Pb)，这类合金塑性极差，不能进行压力加工。铸造铍青铜主要用作防爆工具、模具、海底电缆中继器的结构件、焊接电极等。铸造锡青铜，铸造铝青铜，铸造黄铜主要用作轴瓦、轴套、衬套、轴承、齿轮、管件等。铸造铜合金在工艺美术品方面得到广泛应用，古代青铜器就是一个典型例子。（二）ZCuZn38Mn2Pb2标准：GB/T1176-1987●特性及适用范围：
有较高的力学性能和耐蚀性,耐磨性较好，可切削性能良好。●化学成份：
铜Cu：57.0～60.0
锡Sn：≤2.0(不计入杂质总和)锌Zn：其余铅Pb：1.5～2.5铅Pb：1.5～2.5
铝Al：≤1.0(不计入杂质总和)铁Fe：≤0.8(杂质)锰Mn：1.5～2.5铍Sb：≤0.1(杂质)注：杂质总和≤2.0●力学性能：
抗拉强度σb(MPa)：≥245伸长率δ5(％)：≥10硬度：≥685HB3铸造镁合金
铸造镁合金的发展按成形工艺，镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金，两者在成分、组织性能上存在很大差异。铸造镁合金主要用于汽车零件、机件壳罩和电气构件等；变形镁合金主要用于薄板、挤压件和锻件等。铸造镁合金比变形镁合金的应用要广泛得多。在此主要介绍铸造镁合金的发展。
铸造镁合金大致可以分为三个阶段：
（1）第一个阶段是一个基础阶段主要在镁中加入铝和锌，即Mg-A1-Zn系合金。这类合金可得到与铸造铝合金相近的抗拉强度。我国的ZM5、英国的L121及美国的AM80A都属于这类合金，主要添加元素为铝，而锌的含量较低，主要是因为锌含量增加时，容易出现显微疏松。
（2）第二个阶段是一个改进阶段在镁中加入锆，常见的含锆合金系有Mg-Zn-Zr，Mg-RE-Zr等。锆在镁合金中的主要作用就是细化镁合金晶粒，从而提高镁合金的屈服强度，并使镁合金具有良好的抗疲劳性能和较低的缺口敏感性。缺点仍然是因为结晶间隔较宽，容易出现显微疏松和热裂倾向。所以目前应用最多的是不含锆压铸镁合金Mg-Al。另外为了提高镁合金高温抗蠕变性能，产生了以稀土元素为主要组元的镁合金。
（3）第三个阶段是提高阶段在镁合金中加入银，银合金化后能增强时效强化效应，大大提高了镁合金的高温强度和蠕变抗力，但会降低合金耐蚀性能。
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