特种冶金方法
粉末冶金特种成形技术
第5章粉末冶金特种成形技术5.1概述粉末的制备、成形和烧结是粉末冶金过程中的三个基本环节。
传统的粉末冶金成形通常是将需要成形的粉末装入钢模内，在压力机上通过冲头单向或双向施压而使其致密和成形，压机能力和压模的设计成为限制压件尺寸及形状的重要因素。
由于粉末与模壁的摩擦而使压力降低，使成形密度不均匀，限制了大型坯件的生产。
所以，传统的粉末冶金零件尺寸较小，单重较轻，形状也简单。
随着粉末冶金产品对现代科学技术发展的影响日益增加，对粉末冶金材料性能以及产品尺寸和形状提出了更高的要求，传统的钢模压成形难以适应需要。
为了解决上述问题，很多学者广泛地研究了各种非模压成形方法，相对于传统的模压成形，将后者称之为粉末冶金特种成形技术。
粉末冶金成形技术一直处于不断发展演化过程中，从传统的单向压制到双向压制，再到等静压成形，从冷等静压成形到热等静压成形，还出现了准等静压成形（包括陶粒压制、STAMP工艺、快速全向压制等）、温压成形、流动温压成形、高压温压成形、喷射成形、挤压成形、粉浆浇注成形、粉末轧制成形、粉末锻造成形、金属粉末注射成形、粉末电磁成形等特种成形技术。
有些技术既是粉末成形过程，也是烧结过程，如粉末热等静压成形、放电等离子烧结、爆炸烧结、选择性激光烧结等。
目前，现代粉末冶金成形技术正朝着高致密化、高性能化、高生产效率、低成本方向发展。
不同的特种成形方法具有不同的特点，应从坯件的性能、形状和尺寸三方面适应制品的特殊需要。
本章将对它们的原理、特点、工艺及应用等进行论述。
其中粉末喷射成形、注射成形分别在第4章与第8章中讨论，而放电等离子烧结、爆炸烧结、选择性激光烧结技术在“粉末冶金特种烧结技术”中讨论。
5.2 等静压成形(IP)等静压成形（Isostatic Pressing）是借助于高压泵的作用把流体介质(气体或液体)压入耐高压的钢质密封容器内，高压流体的静压力直接作用在弹性模套内的粉末上，粉末体在同一时间内在各个方向上均衡地受压而获得密度分布均匀和强度较高的压坯。
特殊钢生产工艺综述
特殊钢生产工艺综述摘要：特殊钢包括优质碳素钢、合金钢、高合金钢三大类，本文介绍了特殊钢的生产工艺，重点论述了合金结构钢、汽车用齿轮钢、合金工具钢、高速工具钢、轴承钢、弹簧钢和不锈钢的性能及生产工艺技术。
关键词：特殊钢性能生产工艺特殊钢一般是指具有特殊性能或特殊用途的钢种。
其与普通钢相比具有更高的强度和韧性、物理性能、化学性能、生物相容性和工艺性能。
因其性能特殊，决定了它在国民经济及军事工业中占有极其重要的地位。
因此，在生产制造特殊钢时，就需要采用特殊的工艺装备技术来实现特殊的化学成分、特殊的组织和性能[1]。
特殊钢的定义在国际上没有明确规定，各国特殊钢的统计分类不完全相同。
我国特殊钢定义与日本、欧洲相近，包括优质碳素钢、合金钢、高合金钢三大类，通常展开为优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、轴承钢、弹簧钢( 碳素弹簧钢和合金弹簧钢) 、耐热钢和不锈钢。
近年来，围绕提高特殊钢性能、质量、品种、效率，降低特殊钢成本、节能降耗、环境友好等方面采用了一系列新技术、新工艺、新装备，使得特殊钢的洁净度、均匀度、组织细化度和尺寸精度等有了很大提高。
特殊钢生产工艺流程主要有3种[2]：1) 电炉流程( 即短流程) ：电炉—二次精炼—连铸—轧制。
2) 转炉流程(长流程) ：高炉—铁水预处理—转炉—二次精炼—连铸—轧制。
3) 特种冶金：特种冶炼( 如真空感应熔炼、冷坩埚熔炼、电渣重熔、真空电弧重熔、电子束熔炼、等离子熔炼等)—锻造或轧制。
这里要指出的是有些钢种的生产至今还必须走模铸—开坯—轧制或锻造的工艺流程。
由于宇航、导弹、火箭、原子能、海洋电子等工业的发展，对所需要的金属或合金质量、性能、可靠性、稳定性等的要求越来越高，电弧炉，转炉冶炼的钢质量很难满足这些要求，所以必须使用特种冶金技术。
特种冶金包括：真空感应熔炼、电渣重熔、真空电弧重熔、电子束熔炼、等离子熔炼等。
难熔金属(钨、钼、铌、钽) 及活泼金属( 钛及钛合金，包括钛、铝金属间化合物等) 用真空电弧重熔、电子束熔炼以及冷坩埚感应熔炼等方法来制备；高温合金、精密合金以及某些对质量要求很高的合金钢用真空感应熔炼、电渣重熔、真空电弧重熔等方法来生产[3]。
冶金基础知识
冶金基础知识冶金是研究金属及其合金的物理和化学性质以及冶炼技术的科学。
作为一门古老而重要的学科，冶金在人类文明的发展中起到了至关重要的作用。
本文将介绍冶金的基础知识，包括冶金的历史、冶金的分类、冶金的工艺和冶金的应用。
一、冶金的历史冶金起源于人类远古时期的火器制作。
当时，人们掌握了制作火种、烧制陶器和冶炼金属等技术，极大地改善了生活条件。
随着时代的发展，人类对冶金的认识不断增强，各个文明古国都有自己的冶金工艺。
古埃及、古中国、古印度和古巴比伦等文明古国都能够独立进行铜、铁等金属的冶炼和加工。
二、冶金的分类根据冶炼的金属种类以及工艺方法的不同，冶金可以分为黑色冶金、有色冶金和特种冶金等几个大类。
1. 黑色冶金黑色冶金是指冶炼铁、钢和铁合金等黑色金属的过程。
黑色冶金主要包括铁矿的选矿、炼铁和炼钢等工艺。
其中，炼铁是从铁矿石中提取铁的过程，炼钢则是将铁与其他元素进行合金化的过程。
2. 有色冶金有色冶金是指冶炼铜、铝、镁、锌等有色金属的过程。
有色冶金的工艺主要包括选矿、熔炼和电解等。
选矿是从矿石中提取有用金属的过程，熔炼是将选矿得到的金属矿石进行加热分离和精炼的过程，电解则是利用电解法从金属离子中得到纯金属的过程。
3. 特种冶金特种冶金是指冶炼稀有金属及其合金的过程，如钨、钛、锍、铌等。
由于这些金属在自然界中含量较少，冶炼和提取过程相对复杂。
特种冶金通常包括冶金矿山的开采、选矿、萃取和精炼等环节。
三、冶金的工艺冶金的工艺是指冶金过程中的关键步骤和方法，包括矿石的选矿、冶炼和精炼等环节。
1. 选矿选矿是将含有金属矿石中富集的有用成分分离出来的过程。
矿石中的有用成分和废石往往存在着密切的物理和化学性质差异，通过物理和化学方法进行分离。
常用的选矿方法有磁选、重选、浮选和电选等。
2. 冶炼冶炼是将矿石中的金属含量提取出来，并将其转化为金属的过程。
通常通过高温加热和还原剂的作用，将金属氧化物还原为金属。
冶炼的方法不同，可以采用高温熔炼、火法炼炉、电解和化学还原等。
特种冶金新技术
炼室 、 金 装 料 室 与 铸 锭 室 用 真 空 管 道 与 真 空 阀 合
门进 行 连 接 与分 隔 ， 而 使 真 空 室容 积 大 为 减 小 ， 从 用蒸 汽喷 射 泵 ， 速 达 到 高 真 空 度 ０ ６ ａ 有 很 迅 ．７ Ｐ ，
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１ 真 空 冶 金
真空 冶 金 通 常 在 ０ ０ ～５ ａ ． １ ０ Ｐ 。超 级 合 金 、 难
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熔、 电渣快 速重 熔 、 电渣复 合技 术等 电渣冶金 和等 离子 冶金 技术 的新 进展 ， 评述 了其 发 展方 向 。 并 关键词
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金属冶炼方法
金属冶炼方法金属冶炼是指从矿石中提取金属的过程，是金属工业中非常重要的一环。
在金属冶炼过程中，需要经过多个步骤，包括选矿、破碎、磨矿、浮选、冶炼等。
不同的金属有不同的冶炼方法，下面将介绍几种常见的金属冶炼方法。
首先，火法冶炼是一种常见的金属冶炼方法。
在火法冶炼过程中，矿石首先经过破碎和磨矿的步骤，将矿石细化成粉末状。
接着，将粉末状的矿石和一定比例的焦炭或其他还原剂放入高炉中进行冶炼，利用高温将金属从矿石中提取出来。
这种方法适用于提取铁、铜、铅等金属。
其次，湿法冶炼是另一种常见的金属冶炼方法。
与火法冶炼不同，湿法冶炼是利用化学方法将金属从矿石中提取出来。
在湿法冶炼过程中，矿石首先经过浸出或浸出-氧化的步骤，将金属溶解在溶液中。
然后通过沉淀、电解等方法将金属从溶液中提取出来。
这种方法适用于提取铜、镍、锌等金属。
此外，电解法是一种常用的提取金属的方法。
电解法是利用电解原理将金属从其盐溶液中析出的方法。
在电解法中，首先将金属盐溶解在溶液中，然后通过电解槽通入电流，在阳极上金属盐分解，金属沉积在阴极上。
这种方法适用于提取铝、镁、钠等金属。
最后，气相冶炼是一种新兴的金属冶炼方法。
在气相冶炼中，金属矿石首先经过气相还原或气相氧化的步骤，将金属从矿石中提取出来。
这种方法适用于提取钨、钛、锆等金属。
综上所述，金属冶炼方法多种多样，不同的金属需要采用不同的冶炼方法。
随着科技的发展，金属冶炼技术也在不断进步，为金属工业的发展提供了有力支持。
希望通过本文的介绍，能够让大家对金属冶炼方法有所了解，为相关行业的发展提供帮助。
特殊钢生产工艺技术概述
转炉炼钢两种方法 ， 无论是炼特殊钢还是炼普通钢 ， 从质 量上 和经 济上越来 越接 近 。
由于宇航 、 弹 、 导 火箭 、 子能 、 原 海洋 电子等工业 的发展 ， 对所 需要 的金属 或合金 质量 、 性能 、 可靠性 、 稳定性 等 的要 求越 来越高 ， 电弧炉 ， 转炉冶炼 的钢质 量很难满 足这些 要求 ， 以必须使 用特种 冶金技术 。 所
余均为合金钢 ， 合金钢约占特殊钢的 ７％。目 ， ０ 前 世 界上特殊钢有近 ２ ０ 个牌号 、约 ５ ０ ０ ０ ０ ０ 个品种规 ０
格 、 百个检验标 准 。 数 随着科学 技术 的发展 ，对特殊 钢产量 及 品种 的 需要 日益 扩 大 ， 质量 的要 求也 越来 越 严格 、 对 苛刻 。 近 年来 ， 围绕 提 高特殊 钢 性能 、 质量 、 品种 、 率 ， 效 降 低特殊钢 成本 、 能降耗 、 节 环境 友好等 方面采 用 了一 系列新技 术 、 工 艺 、 新 新装 备 ， 得特殊 钢 的洁净度 、 使 均匀度 、 组织 细化度 和尺寸精度 等有 了很 大提高 。
（ 即短流程 ）电炉一 二次精炼一 连铸一 轧制 。 ） 炉 ： ２转 流程 （ 流程 ）高炉— 铁水 预 处理 一转 炉一 二 次精 长 ： 炼一 连铸—轧 制 。３ 特种冶 金 ： 冶炼 （ ） 特种 如真 空感 应熔 炼 、 冷坩埚 熔炼 、 电渣重 熔 、 空 电弧重 熔 、 真 电子
关键词 ： 特殊钢 ； 能 ； 性 生产工艺 中图分类号 ：Ｆ ６ Ｔ ７ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０４－６ ０ ２ ０ ）２ ０ ０ － ７ １０ － ２ （０ ８ ０ － ０ １０ ４
特殊钢一 般是 指具有 特殊性 能或 特殊用 途 的钢 种 。 与普通钢相 比具有更 高 的强 度和韧性 、 其 物理性 能、 化学性 能 、 生物 相容性 和工艺 性能 。因其性 能 特 殊 ，决 定 了它 在 国民经济及 军事工 业 中 占有极其 重 要 的地 位 。因此 ， 在生 产制造 特殊钢 时 ， 就需要 采用 特殊 的工艺装 备技术来 实现 特殊 的化学 成分 、特 殊
感应电渣炉简介
感应电渣炉简介一种新型特种冶金方法中频感应炉已广泛地应用于钢铁和各种有色金属的熔炼，它具有加热速度快，熔炼温度高，合金成分均匀等优点，但熔渣直接与大气接触，熔渣很难完全熔融，有时冷凝结壳而引起炉体爆炸，所以只能熔炼比较纯净的金属，不能熔炼粉末状金属和含渣的金属。
电渣重熔是根据熔渣的电阻发热来熔炼金属的，待熔化金属先铸成圆棒状自耗电极，电极浸在熔融渣中从底端逐滴熔化沉入炉底，金属液滴在下沉过程中，经过熔渣的清洗作用，去除硫磷和非金属夹杂物，从而得到纯洁的金属，电渣重熔是一种重要的金属精炼方法。
有衬电渣炉是电渣重熔的新发展，它是在有炉衬的坩埚内熔炼金属，电极可以是自耗金属电极，也可以使用石墨电极。
当使用石墨电极时，可以熔化含渣量较高的物料，也可以熔化粉末状和严重氧化的金属，有衬电渣炉适合小产量的熔铸和各种废弃金属物料的回收。
综合中频感应炉和有衬电渣炉的优点，将两者有机结合，就产生一种新的特种冶金方法。
利用电渣法将其它方法难以处理的物料熔化，并回收其中金属，同时利用中频感应对熔化的金属进行保温和升温，再加入其它合金调整成分，就可以生产出各种合金铸件。
电渣感应炉既发挥了电渣法回收废弃物料的优点，也发挥了中频感应易于调整成分和均匀成分的优点，同时通过熔渣对金属液的清洗，去除了杂质，大大提高了金属的性能。
电渣感应炉的配置非常灵活，既可以单独使用，也可以配套使用，在原有中频炉基础上，无需大的改造即可使用，它是一种生产优质金属材料和回收金属废弃物的多用途冶炼炉。
应用一：用车屑刨屑生产铸件中频炉先熔化少许铁水，然后加入精炼渣，再逐步加入碎车屑，通过熔渣的清洗作用，将铁水纯净化，可生产机械性能优异的铸件。
应用二：冶炼黄金传统的冶炼黄金的方法是在石墨坩埚内，采用中频感应加热，由于金精矿含渣量大，导电性差，熔化速度很慢，如果在中频加热的同时，再用石墨电极电渣加热，将大大提高金精矿的熔化速度，根据需要可控制熔渣温度和流动性，可将黄金回收率大大提高，一次将黄金熔出，熔渣可直接废弃处理，这将给黄金冶炼厂带来可观的经济效益。
特种冶金课程复习思考题
特种冶金课程复习思考题1.什么是特种冶金? 主要有哪几类熔炼方法?2.特种冶金主要用于生产哪些金属材料?3.简要描述电渣重熔的基本原理和特点?4.简述电渣冶金的优点和局限性?5.电渣重熔工艺制订的原则是什么?6.电渣重熔工艺参数有哪些?7.从凝固理论出发分析电渣重熔过程中电极熔化速度与钢锭结晶质量的关系。
8.从传热理论出发分析影响电渣重熔金属熔池形状的主要因素。
9.简述熔渣在ESR过程中的作用。
10.简述熔渣的电导率对ESR过程的影响。
11.什么是电渣重熔过程的热效率和电效率？炉渣对其有何影响？12.影响电渣重熔钢锭表面质量的因素有哪些？13.电渣重熔过程的供电制度是如何确定的？为什么要采用递减功率重熔工艺？14.什么是保护气氛电渣炉？有什么作用？15.什么是高氮钢？为什么加压电渣炉适合于生产高氮钢？16.什么是电弧渣重熔？该熔炼方法有什么优点？17.什么是电渣连铸？有什么优点？18.简述感应炉熔炼工作原理。
19.真空感应炉设备主要有哪些部分组成？20.简述真空感应炉的熔炼工艺。
21.简述真空自耗炉的设备组成和熔炼工作原理。
22.请比较电渣重熔和真空自耗电极重熔的相同点和不同点。
23.按照气体放电时发出的光亮程度的大小特征，可分成哪几种？。
24.简述电弧的构造。
25.影响弧柱温度的因素有哪些？26.什么是直流电弧的静特征和动特性？27.什么是电弧的磁吹偏？简述其产生的原因和防止措施。
28.简述V AR过程电磁搅拌对冶金过程的影响。
29.简述真空电弧炉中脱气的原理和过程。
30.根据元素的蒸汽压说明真空电弧炉熔炼过程元素蒸发现象。
31.可用斯托克斯公式分析真空电弧重熔过程夹杂物的去除机理。
32.现代真空电弧炉机械设备主要哪几个部分组成？33.V AR结晶器主要有哪几种类型？说明合理的结晶器导电方式。
34.简述真空自耗炉的真空系统的设备组成。
35.为什么真空自耗炉的电源采用直流方式？目前常用的直流电源形式？36.简述真空自耗炉的基本工艺操作。