有色金属熔炼与铸锭习题集答案.docx

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有色金属熔炼与铸锭习题集答案

有色金属熔炼与铸锭习题集答案

一、填空题

1.铸锭正常晶粒组织可分为表面细等轴区、柱状晶区和中心等轴晶区。

2.液体金属的对流可分为动量对流、自然对流和强制对流。

3.气孔形成方式可分为析出型气孔和反应型气孔。

4.连铸主要可分为立式、卧式、立弯、弧型。

5、氧化物的生成自由焓变量、分解呀、生成焓、和反应的平衡常数相互关联，因此，通常用

和

的大小来判断金属氧化反应的趋势和方向、限度。

6、当

时，生成氧化膜一般致密，连续，有保护作用，内扩散为限制性环节。

7、气体在金属中的存在形态：

固溶体、化合物、气孔

8、吸气过程即气体在金属中的溶解过程,，分为：

吸附、溶解两个过程。

9、非金属夹杂物的分类：

氧化物、硫化物、氯化物、硅酸盐。

10、除渣精炼原理：

密度差作用、吸附作用、溶解作用、化合作用、机械过滤作用。

11、根据脱气机理的不同，脱气精炼可分为：

分压差脱气、化合脱气、电解脱气、预凝固脱气。

12、配制合金所用的炉料一般包括：

新金属料、废料、中间合金。

13、熔炉准备工作包括四个方面：

烘炉、清炉、换炉、洗炉。

14、在熔池中间最深处的1/2处取样。

15、补料一般用中间合金。

16、根据凝固区宽度划分，凝固方式分为：

顺序凝固、同时凝固、中间凝固。

17、随着成分过冷由弱到强，单相合金的固/液界面生长方式依次为：

平面状、胞状、胞状----树枝状、树枝状。

18、铸锭的晶粒组织常由三个区域组成：

表面细等轴晶区、柱状晶区、中心等轴晶区。

19、细化晶粒的方法有：

增大冷却强度、加强金属液流动、变质处理。

20、热裂形成的机理有：

液膜理论、强度理论、裂纹形成功理论。

21、铸造应力按其形成的原因分为：

热应力、相变应力、机械应力。

22、防止裂纹的途径：

合理控制成分、选择合适工艺、变质处理。

23、根据气孔在铸锭中的位置不同可分为：

表面气孔、皮下气孔、内部气孔。

24、产生缩孔和缩松的最直接的原因，是金属凝固过程中发生凝固体的收缩。

25、铸锭正常晶粒组织可分为表面细等轴区、柱状晶区和中心等轴晶区______________。

26、液体金属的对流可分为动量对流、自然对流和强制对流。

27、气孔形成方式可分为析出型气孔和反应型气孔。

28、连铸主要可分为立式、卧式、立弯和弧型。

29、配料和加料的基本原则包括成分原则、质量原则、工艺原则、经济原则________和物料平衡原则。

30、影响金属凝固传热的因素包括金属性质、锭模涂料性质和浇注工艺。

31、准备炉料的作业称为配料。

32、配料计算时出现错误，原料配比不当，在熔炼铸造时会产生化学成分废料。

33、有些熔剂同时兼有清渣和精炼的作用。

34、水平连铸法生产紫铜产品时，熔化炉通常是使用木炭来做为覆盖剂的。

35、脱氧过度的铜液生产的产品更容易发生裂纹。

36、铜液还原精炼的作用是去除铜液中的气体，并还原铜液中多余的氧化亚铜。

37、紫铜在连续熔炼时，应根据熔炼炉内木炭烧损的情况，及时更换和添加，并确保覆盖厚度适当。

38、黄铜比较容易熔炼，主要是由于合金中的锌对熔体有脱氧作用。

39、铸锭正常晶粒组织可分为_表面细等轴区

表面细等轴区、柱状晶区和中心等轴晶区

____三个区域。

40、液体金属的对流方式可分为动量对流、自然对流和强制对流。

41、气孔形成方式可分为析出型气孔和反应型气孔。

42、气体在铸锭中存在形式有固溶体、化合物和气孔三种。

43、气体在金属中溶解过程主要为吸附和扩散两个阶段。

44、除渣精炼的主要原理有比重差作用、吸附作用、溶解作用、__化合作用、机械过滤作用5种。

铸锭凝固的方式有顺序凝固、同时凝固和中间凝固。

45、配制合金所用的炉料一般包括新金属料_、废料和中间合金三种。

46、常见的铸锭缺陷有偏析、缩孔、裂纹、气孔和非金属夹杂物等5种。

47、铸锭中化学成分不均匀的现象叫偏析。

假设大气压强为100KPa，系统压强为97.75KPa，则真空度为2.25KPa。

二、选择题

1—5ABBAD6—10AABBA11-15：

DCABC

三、判断题

1.×2.×3.√4.√5.×6.√7.√8.×9.×10.×

11、X12、X13、X14、√15、√16、√17、√18、√19、X20、X21.×22.×23.√24.√25.×26.√27.√28.×29.×30.×

四、名词解释

1、致密度：

解答：

氧化物的分子体积与形成该氧化物的金属原子的体积之比

2、平衡分布系数：

解答：

同一温度下固相成分Cs与相平衡时的液相成分

的比值

3、过冷度

解答：

理论结晶温度与实际结晶温度的差值。

4、悬浮晶

解答：

是指夹在正常柱状晶区或等轴晶区中的粗大晶粒。

5、枝晶偏析

解答：

由于铸锭冷凝较快，固液两相中溶质来不及扩散均匀，枝晶内部先后结晶部分的成分不同。

6、缩孔

解答：

在铸锭中部、头部、晶界及枝晶间等地方，常常有一些宏观和显微的收缩空洞，统称缩孔。

7、铸造应力：

解答：

铸锭在凝固和冷却过程中，收缩受到阻碍而产生的应力。

8、正偏析：

解答：

在顺序凝固条件下，

的合金铸锭，先在凝固的表层和底部的溶质含量低于合金的平均成分。

9、反偏析：

解答：

与正偏析相反，是高于合金的平均成分。

10、非金属夹杂物：

解答：

金属中的非金属化合物，如氧化物、氮化物、硫化物以及硅酸盐等大都以独立相存在，统称为非金属夹杂物，一般简称为夹杂或夹渣。

11、顺序凝固：

解答：

纯金属和共晶合金的结晶温度范围等于零，在凝固过程中只出现固相区和液相区，没有凝固区，铸锭在凝固过程中，随温度降低，平滑的固/液界面逐步向铸锭中心推进。

12、成分过冷：

解答：

界面前面液体由于溶质再分布而导致实际温度低于液相线温度的现象。

13、缩孔与缩松：

解答：

在铸锭中部、头部、晶界和枝晶间等地方，常有一些宏观和显微的收缩孔洞，称为缩孔。

体积大而集中的缩孔称为集中缩孔，细小而分散的缩孔称为缩松。

14、中间合金：

解答：

是指预先制好的，以便在熔炼合金时带入某些元素而加入炉内的合金半成品。

四、简答题

1.叙述偏析的种类。

答：

显微偏析：

枝晶偏析、胞状偏析、晶界偏析。

宏观偏析：

正偏析、反偏析、带状偏析、重力偏析、V形偏析。

2.简述铝合金晶粒细化技术。

答：

增大冷却强度：

采用水冷模和降低浇温。

加强金属流动：

改变浇注方式、使锭模周期性振动、搅拌。

变质处理：

向金属液内添加少量物质，促进金属液生核或改变晶体生长过程的一种方法。

3.成分过冷及其导致的凝固组织特点

答：

在固溶体合金凝固时，在正的温度梯度下，由于固液界面前沿液相中的成分有所差别，导致固液界面前沿的熔体的温度低于实际液相线温度，从而产生的过冷称为成分过冷。

随着成分过冷由弱到强，单相合金的固/液界面生长方式依次成为平面状、胞状、胞状-树枝状和树枝状四种形式，得到的晶体相应为平面柱状晶、胞状晶、胞状枝晶以及柱状枝晶和自由枝晶。

4.铝合金变质处理的目的及其机理

答：

目的是为了获得细小的晶粒尺寸，改善合金的铸造性能和加工性能，提高合金的强度和塑性。

机理：

一是以不溶性质点存在于金属液中的非均质晶核作用；二是以溶质的偏析及吸附作用。

5.枝晶偏析和晶界偏析及其成因。

防止偏析的主要途径。

比较连铸、铁模铸锭和砂模铸锭这三种工艺的组织偏析状况。

答：

在生产条件下，由于铸锭冷凝较快，固液两相中溶质来不及扩散均匀，枝晶内部先后结晶部分的成分不同，这就是枝晶偏析。

K＜1的合金凝固时，溶质会不断自固相向液相排出，导致最后凝固的晶界含有较多的溶质和杂质，即形成晶界偏析。

防止偏析的主要途径：

增大冷却强度，搅拌，变质处理，采用短结晶器，降低浇温，加强二次水冷，使液穴浅平等。

连铸的偏析很低，铁模铸锭的偏析也较低，而砂模铸锭的偏析较高。

6.为什么黄铜的夹杂含量要好于紫铜。

答：

黄铜含大量易挥发和氧化的锌，在熔炼温度下的蒸气压相当高。

含锌量越高，越易氧化和挥发熔损。

在960℃时，锌蒸气会把黄铜内的氢、水、气体以及杂质带出。

因此黄铜的夹杂含量很低。

紫铜中铜的纯度达到99.95%，杂质只能通过静置法和扩散除去，夹杂量比较高。

因此黄铜的夹杂含量要好于紫铜。

7.铝合金返回料通常只能降级使用，讲讲其中的原因。

答：

铝合金返回料由于在熔炼过程中对炉衬的冲刷作用，会带入新的杂质元素，以及随着熔炼次数的增加，杂质含量会逐步地累积，使原本的杂质含量超标，因此铝合金返回料通常只能降级使用。

8、降低氧化烧损的方法有哪些？

答：

选择合理炉型、采用合理地加料顺序和炉料处理工艺、采用覆盖剂、正确控制炉温、正确控制炉气性质、合理地操作方法、加入少量致密度大于一的表面活性元素。

9、金属的吸气由那几个过程组成？

答：

第一步，气体分子碰撞到金属表面；

第二部，在金属表面气体分子离解为原子；

第三部，以气体原子状态吸附在金属表面上；

第四部，气体原子扩散进入金属内部。

10、减少杂质对金属污染的途径有哪些？

答：

一，选用化学稳定性高的耐火材料；

二，在可能条件下采用纯度较高新金属料以保证某些合金的纯度要求；

三，火焰炉选用低硫燃料；

四，所有与金属材料接触的工具，尽可能采用不会带入杂质的材料制作；

五，变料或转换合金时，应根据前后两种合金的纯度和性能的要求，对熔炉进行必要的处理；

六，注意辅助材料的选用；

七，加强炉料的管理；

11、氧化精炼应具备哪些条件？

答：

基体金属的氧化物能溶解于自身的金属液中，并能氧化杂质元素；

杂质元素氧化物不溶于金属熔体中，并与后者分离；

基体金属氧化物可用其他元素还原；

12、液体金属的对流是一种动量传输过程，按其产生的原因可分为哪三种？

答：

第一种：

浇注时流体冲击引起的动量对流；

第二种：

金属液内温度和浓度不均引起的自然对流；

第三种：

电磁场或机械搅拌及振动引起的强制对流；

13、什么是成分过冷现象？

答：

溶质在分布的结果，使溶质在固/液界面前沿发生偏析。

的合金，界面前沿溶质富集；

的合金，界面前沿溶质贫化。

二者使界面前沿液体的平衡液相线温度

降低。

与此同时，如果界面前沿液体的实际温度

低于

，则这部分液体处于过冷状态。

这种现象称为成分过冷。

14、细化晶粒的原因？

答：

细小等轴晶组织各向异性小，加工时变形均匀，且使易聚集在晶界上的杂质、夹渣、低熔点共晶组织分布更均匀，因此具有细小等轴晶组织的铸锭，其力学性能和加工性能均较好。

15、防止缩孔和缩松的途径？

答：

基本途径是，根据合金的体积收缩性、结晶温度范围大小及铸锭结构等，制定正确铸锭工艺，在保证铸锭自下而上顺序凝固条件下，尽可能使分散缩孔或缩松转化为铸锭头部集中的缩孔。

16、金属脱氧时，脱氧剂应该满足哪些要求？

答：

①脱氧剂与氧的亲和力应明显大于基体金属与氧的亲和力，他们相差越大，脱氧的效果就越好。

②脱氧剂在金属中的残留量应不损害金属性能。

③脱氧剂要有适当的熔点和密度，通常多用基体金属与脱氧元素组成的中间合金作为脱氧剂。

④脱氧产物应不溶于金属熔体中，易于凝固，上浮而被出去。

⑤脱氧剂来源广、无毒、与环境的相容性好。

17、铸锭中气体的来源及在铸锭中的存在形式？

答：

①来源：

大气中，氢的分压极其微小。

可以认为，除了金属原料本身含有气体以外，金属熔体中的气体主要来源于与熔体接触的炉气以及熔剂、工具带入的水分和碳氢