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铝合金熔炼
配料，工具（包括搅拌的钼棒、除渣的勺子，钟罩，夹坩埚的钳子，模具）预热，涂上隔热的涂料（可以用氧化锌粉末+水），原料预热，加料，先加铝锭，出现熔池后加入Al-Cu中间合金（或纯Cu），锌，除渣，除气后加入镁，镁用铝箔包好压进熔池，最好有氩气保护。
加镁后再除一次气，浇注。
熔剂和除气剂的量一般靠经验，要注意的是若是用六氯乙烷做除气剂，加镁以后的那次除气六氯乙烷的量要少。
需要特别注意的是安全问题。
后面加入熔池的料要干燥，不然要爆。
另外熔剂一般都很容易吸潮，搅拌后如果钼棒上沾有熔剂，下次再用之前要烘烤
铝开始熔化出现熔池就要加熔剂，在铝液表面形成一层保护膜防止烧损。
扒渣后要继续加入熔剂，熔剂过多不会有什么坏的影响，当然也不能多得离谱。
熔剂一般和覆盖剂是通用的，兼顾覆盖和造渣功能。
熔炼温度大概在750℃左右，注意加镁之前关掉电阻炉电源，把温度降下20℃左右，防止过度烧损。
浇注温度大概在730℃左右。
由于是实验室的小锭子，轻易不会出现裂纹，也可以把浇注温度再调低一些，可以细化晶粒。
铝合金熔炼指导书
5.4.3 由于铝渣温度较高,必须在铝渣存放区显眼的地方贴上“高温危险,小心烫伤”等标识,同时,把铝渣存放用黄色的标识线作区域规划.
申请日期
C/1
YZB-2006001
1.4.3.8 增加“并贴标签，注明内部批号”。
2.增加5.5一项，批号编号原则：LDB+年/月/日+合金牌号。
D/0
YZB-2006002
1.更换文件版本。
D/1
YZB-2007002
1.增加铝渣存放与管理
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5.2精炼铝液
当铝液高度到达汤面检测高度时,此时汤液已满指示灯亮红灯,将停止加料(熔液控制在660℃+/-20左右，将总重量(一炉料约为1.5吨)的0.25%即3.75KG的精炼剂用瓢形罩压入离炉底10Cm处，对铝合金进行精炼，并缓慢在炉内转动，待合金反应完毕后（停止冒泡），静置3分钟即完成精炼过程。此步骤每6小时进行一次。
文件名称
铝合金熔炼作业规范
文件编号
WI-YZB-007
编 制
压铸部
版本/状态
审 批
生效日期
1、目的：
确保本公司生产中所使用的各种渣包，回熔料,原料等熔炼的正常进行，及生围：
本压铸部门在生产过程中所使用的渣包，回熔料,原料,报废品（不含ROHS超标之报废品）。
3、引用文件：
铸造铝合金的熔炼
山西平阳重工机械有限责任公司
（六）精炼检测（含气量检测） 1.当量密度检测
➢ 精炼完成10分钟后进行精炼检查；密度当量值ID≤1.5为 合格否则重新精炼。
➢ 精炼检查操作： ➢ ①设定真空机的真空度及处理时间， ➢ ②在指定预热的两坩埚中分别盛约2/3的铝液，一个在常
2AL液 3H2O（气） AL2O3（固） 3H2（气）
山西平阳重工机械有限责任公司
反应后生成的γ-Al2O3和H2，在一定熔炼温度条件下，如 727℃时，炉气水分压0.003MPa时，铝液表面的氢分压可 达～120×1010MPa ，产生溶入铝液的巨大驱动力，是一个 有害的反应。（冷炉料或冷的熔炼工具直接进入铝液中会 瞬时引起铝液飞溅，甚至爆炸，其原因就是铝液与冷炉料 或熔炼工具上的水汽反应，生成大量氢气，在铝液内瞬时 膨胀所引起的。）
山西平阳重工机械有限责任公司
（四）、铝液中合金元素、熔炼时间对吸氢的影响
1.合金元素对溶解度的影响 ➢ 镁含量越高，氢的溶解度就越高； ➢ 铜、硅含量越高，氢的溶解度就越低；
2. 对氧化膜性能的影响 ➢ Mg、Na、Ca等氧的亲和力比铝大，是表面活性元素，密
度又比铝小 ，富集于铝液表面，熔炼时优先被炉气氧化；
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氢才能溶于铝液中（这可以从纯净氢气氛中熔炼铝液，铸件 中并不出现针孔得到验证）。铝液中的氢和氧化夹杂主要来 源于铝液与炉气中的水汽的反应。
1.铝和水汽的反应 低于250℃时，铝锭与大气中的水汽接触会产生下列反应
AL(固） 3H2O(气) AL（OH）3（固） 3/ 2H2(气)
Al（OH）3长在铝锭表面，组织疏松，呈粉末状，对铝锭 没护作用，俗称铝锈。
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铝及铝合金的熔炼
铝及铝合金的熔炼铝及铝合金是近代工业中得到广泛应用和发展很快的重要金属材料。
目前世界铝产量仅次于钢铁，居有色金属首位。
铝及铝合金具有比重小、比强度大、导电和导热性好、耐腐蚀、可塑、可焊、无毒、光泽美丽以及低温性能好等一系列优越性能，在国民经济和国防建设中的地位及作用日趋显著。
熔炼铝及铝合金的主要目的是：配制合金；通过适当的工艺措施(如精炼和过滤)提高金属净度。
气孔、夹渣和氧化膜等冶金缺陷对铸坯质量影响较大，同时还会严重影响到深加工后的成品质量。
因此，除应严格控制原材料的标准和净度外，还需采用合理的熔炼工艺提高铸坯的净度。
此外，因在铸坯中形成的金属间化合物—次晶不能用随后的压力加工和热处理方法应除，所以这一因素亦不容忽视。
为改善合金的工艺性能和制品质量，减少冷热裂纹，除控制化学成分和杂质外，还应采用合适的工艺添加剂(变质剂)以改变和细化铸坯的晶粒。
近年来，为提高金属熔体的净度。
采用了许多行之有效的先进工艺，如采用在线惰性气体除氢，电熔剂精炼和泡沫陶瓷过滤器去除夹杂物，在生产中均收到明显效果。
2．2 铝中气体的溶解及夹杂物和氧化膜的生成铝铸坯中的夹杂物，一部分来自于原铝锭，另一部分是由生产设备和工艺过程中带入，因为铝的化学性质非常活泼，能和许多元素发生化学反应，尤其在熔融状态下，更易与氧、氮等元素化合而生成氧化物、氮化物、碳化物和硫化物等非金属夹杂物及氧化膜。
氢和铝虽不形成化合物，但它极易浴解于液态铝中，它是铝中所含的主要气体。
在熔炼过程中，如对液态铝中所溶解的气体和含有的非金属夹杂物处理不当时，就会在铸坯中造成疏松、气孔、夹渣等冶金缺陷，因此，必须采取相应措施予以防止和消除。
2．2．1 铝中气体的溶解2．2．1．1 铝中气体溶解的主要来源：(1)燃料，当采用火焰炉熔炼铝及铝合金时，燃料(如煤、焦炭、煤气、天然气、重油等)中的水分以及燃烧时产生的水分易进入熔体；(2)大气：熔炼过程中，大气中的水蒸汽被熔体吸收：(3)炉料，吸附在炉料表面上的湿气．在熔化过程中起化学作用而产生的氢将被铝液所溶解；如果炉料放置过久，且表面有油污者，对熔体的吸气量尤有影响；(4)耐火材料：烘炉不彻底时，耐火材料表面吸附的水分，以及砌制时泥浆中的水分在熔炼头几个熔次时，对熔体中气体含量将有明显影响；(5)熔剂；使用保存不当而发生了潮解的溶剂，也能增加熔体的含气量；(6)熔铸工具：在倒炉及铸造时，如果熔铸工具干燥不好，易使熔体的吸气量增加；(7)倒炉及浇铸过程中，如果熔体落差大，或液流翻滚过急时，也会使气体及氧化膜卷入熔体；(8)润滑油脱水不好。
铝合金熔炼
1、主题和范围1.1本规程规定了生产锶变质铝液时的工艺要求。
2、工艺要求2.1回炉料配料比例见表12.2直接回炉的回炉料必须把回炉料上的泥土、油污、水、灰尘等处理干净后方可投料。
2.3铝屑铝水2.3.1铝屑必须经过双联绞龙—提升机1—甩干机—提升机2—磁选机—进料绞龙—烘干筒—涡流室，方可加入。
2.3.2烘干筒温度设定要求350-500℃。
2.3.3铝屑炉内铝水每次加满后，关掉一条处理线，按工艺要求进行喷粉精炼，精炼后渣扒.扒渣后取样化验成分，为下一步配比做准备。
2.3.4一期车间铝屑处理炉铝水倒入调整炉时，必须与配比炉内铝水配比倒入，并保证最终调整炉内倒入的铝屑炉处理铝水不得大于配比炉内倒入铝水。
铝屑处理炉铝水倒入二期车间时用中间包并称重，按回炉料配料比例要求倒入配比炉。
2.4转运来的A00铝液要检测化学成分，保证Fe含量不大于0.18％，并对铝液称重。
2.5 A00铝液加入配比炉时，按铝液重量加入7.6～7.9％的硅，再加入铝液重量的0. 8～1.5％的铝钛合金，把铝液倒入配比炉后，进行15～20min的搅拌，搅拌完成后，检测化学成分，其化学成分要符合表2要求。
成分合格后根据要求加入回炉料，搅拌后喷粉精炼一次，精炼后把渣扒出再取化学成分最终要符合表2要求。
2.6配比炉内铝水或铝屑处理炉内铝水转入调整炉配比时，在倒炉溜槽内按铝液重量加入适量的镁,进行搅拌，搅拌均匀后取样进行光谱分析，其化学成分要符合表3要求，然后进行一次喷粉精炼，喷粉精炼后把渣扒出然后加入六氯乙烷（除气精炼剂）进行精炼，完毕后把渣扒出。
取样进行光谱分析，其化学成分最终要符合表3要求。
2.7 调整炉炉内温度控制在750～770℃。
3、重力铸造用铝液操作要求：3.1调整炉化学成分、温度全部合格后，转入保温炉时在倒炉溜槽内，按铝水重量的0.2-0.3%加入铝钛硼和适量的铝锶合金。
3.2倒炉完毕后，按铝水重量的0.2～0.3％撒入清渣剂，将其均匀覆盖在铝液表面。
第二章 铸造铝合金熔炼.pdf
4、变质效果评定 （1） 测定共晶反应温度
铝合金熔炼
变质正常，断口银白色丝绒状，晶粒很细，看不到硅亮点； 变质不足，晶粒粗大，断口暗灰色，发亮的硅晶粒明显可见； 变质过度，断口呈青灰色，晶粒粗大；
铝合金熔炼 电阻炉
铝合金熔炼 感应炉
铝合金熔炼 反射炉
铝合金熔炼 高效反射炉
铝合金熔炼
铝合金熔炼
2、变质剂
磷复合变质剂： 10％P＋90％C2Cl2，加入量0.25％； 20％P＋70％KCl＋10％K2TiF6；加入量0.5%-0.8%; 15％P＋40％C2Cl2＋38％KCl＋7％K2TiF6；加入量0.5%-0.8%;
（1） 压入法
1.钠盐变质剂预热，300－400℃，20 －30min； 2.精炼后，除去熔渣和氧化皮；
m 3
Al4C3
n 2
H2
铝合金熔炼
2、影响铝合金液吸气的因素
（1） 合金液氢溶解度与氢的或水蒸汽的分压的影响
（2） 铝合金的蒸气压的影响: 铝的蒸气压较低。
（3） （4） （5）
氧化膜的影响： Al2O3氧化膜致密的。 Al2O3等夹杂物的影响： Al2O3吸氢，核心。 合金元素的影响：加Mg容易吸氢，Si和Cu降低吸氢量。
（2） 脱水氯化锌精炼法
2Al 3ZnCl2 3Zn AlCl3 (gas)
ZnCl2 H2 Zn HCl(gas)
（3） 无毒精炼剂精炼法
无毒精炼剂精炼法原理
NaNO3 C NaCO3 N2 CO2
NaNO3 Na2O NO
氟硅酸钠和冰晶石粉的作用――精炼和缓冲作用； 食盐的作用－－－－－－－－－缓冲作用； 耐火砖屑的作用－－－－－－－精炼剂残留物烧结成团上浮。
铝合金熔炼与铸造
铝合金熔炼与铸造铝合金是一种常见且广泛使用的金属材料，具有较低的密度、良好的导热性和耐腐蚀性，因此在许多行业中得到了广泛的应用。
铝合金的熔炼和铸造是制造铝合金制品的关键步骤。
本文将介绍铝合金熔炼和铸造的基本原理、工艺和注意事项。
一、铝合金熔炼1.1 熔炼原理铝合金熔炼的主要原理是将铝及其他合金元素加热至其熔点，使其融化成液态，以便进行后续的铸造工艺。
铝的熔点较低，约为660°C，因此相对较容易熔化。
而其他合金元素的加入可以改变铝合金的性质，例如提高其强度、耐腐蚀性或者改善加工性能。
1.2 熔炼工艺铝合金熔炼工艺一般分为两种：批量熔炼和连续熔炼。
批量熔炼是将一定量的铝和其他合金元素加入炉内，通过加热熔化成液态，并进行充分混合。
这种方法适用于小规模生产，常用的炉型有电阻炉和燃气炉。
而连续熔炼是将铝合金材料加入熔炉的顶部，通过炉内的加热和熔化过程，使得底部的液态铝合金不断流出。
这种方法适用于大规模生产，常用的炉型有回转炉和隧道炉。
1.3 熔炼注意事项在铝合金的熔炼过程中，需要注意以下几个方面。
首先，炉内的温度需要控制在适当的范围内，以避免过度燃烧或者过度冷却。
其次，需要保持良好的熔炼环境，防止氧气、水分或杂质等对炉内材料的影响。
最后，在加入其他合金元素时，需要根据配比和工艺要求进行准确的添加，以保证最终铝合金的性能。
二、铝合金铸造2.1 铸型设计铝合金铸造的第一步是进行铸型设计。
铸型设计的目的是根据最终产品的形状和要求，确定合适的铸造方法和材料，以及适当的铸型结构。
常见的铸型结构有砂型、金属型和陶瓷型等。
其中砂型是最常用的铸造方法，可以应用于各种形状和尺寸的产品。
2.2 铸造工艺铝合金的铸造工艺可以分为传统铸造和压铸两种。
传统铸造是将熔融的铝合金液体倒入铸型中，并通过自然冷却形成最终产品。
这种方法适用于小批量生产，但精度和表面光滑度相对较低。
压铸是将高压液压机将铝合金液体注入铸型中，通过压力传递和快速冷却，实现快速成型。
铝合金熔炼规范
铝合金熔炼规范(总3页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除铝合金的熔炼规范适用于重力铸造和压铸用铝硅合金（包括Al-Si-Mg、Al-Si-Cu等）指导性文件：《铝合金的熔炼规范》。
（1）总则①按本文件生产的铸件，其化学成分和力学性能应符合GB/T 9438-1999《铝合金铸件》、JISH 5202-1999《铝合金铸件》、ASTM B 108-03a《铝合金金属型铸件》、GB/T 15115-1994《压铸铝合金》、JISH 5302-2006《铝合金压铸件》、ASTM B 85-03《铝合金压铸件》、EN1706-1998《铸造铝合金》等标准的规定。
②本文件所指的铝合金熔炼，系在电阻炉、感应炉及煤气（天然气）炉内进行。
一般采取石墨坩埚或铸铁坩埚。
铸铁坩埚须进行液体渗铝。
（2）配料及炉料1）配料计算①镁的配料计算量：用氯盐精炼时，应取上限，用无公害精炼剂精炼时，可适当减少；也可根据实际情况调整加镁量。
②铝合金压铸时，为了减少压铸时粘模现象，允许适当提高铁含量，但不得超过有关标准的规定。
2）金属材料及回炉料①新金属材料铝锭：GB/T 1196－2002《重熔用铝锭》铝硅合金锭：GB/T 8734-2000《铸造铝硅合金锭》镁锭： GB 3499-1983《镁锭》铝铜中间合金：YS/T 282-2000《铝中间合金锭》铝锰中间合金：YS/T 282-2000《铝中间合金锭》各牌号的预制合金锭：GB/T 8733-2000《铸造铝合金锭》、JISH 2117-1984《铸件用再生铝合金锭》、ASTM B 197-03《铸造铝合金锭》、JISH 2118-2000《压铸铝合金锭》、EN1676-1996《铸造铝合金锭》等。
②回炉料包括化学成分明确的废铸件、浇冒口和坩埚底剩料，以及溢流槽和飞边等破碎的重熔锭。
回炉料的用量一般不超过80％，其中破碎重熔料不超过30％；对于不重要的铸件可全部使用回炉料；对于有特殊要求（气密性等）的铸件回炉料用量不超过50% 。
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一。我厂熔炼合金牌号介绍 成分影响
二。熔炼工序的重要性 三。熔炼设备－熔炼炉介绍
熔炼 炉 AL2O3和H2的关系 四。工艺流程介绍 电磁搅拌 五。铝液净化 防 排-熔剂 喷粉精炼 气泡浮游法 过滤 溶 六。铝液变质和细化 Sr变质 Ti细化 七。检验手段 八。其它设备－铝屑和铝灰处理
? 润湿：液体在固体或液体表面铺展的性质。 如接触面有扩大的趋势称润湿。如液体成 球形，在固体或液体表面不能铺开，接触 面有收缩趋势称不润湿。润湿角小于90度 表示能润湿。
? 晶体:物质内部结构中的质点（原子、离子 或分子）按一定规则次序排列的固体叫晶 体。特点：规则的外形，固定的熔点，各
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铝硅二元合金状态图
降，室温时溶解度接近于零。所以随着温 度的下降，会有Mg2Si析出。平衡组织为α固 溶体+（α+Si）共晶体+Mg2Si。如有杂质铁 时还有AL4Si2Fe相。在铸造条件下由于冷却 速度大，Mg2Si来有及析出，Mg都溶于α固 溶体中，组织为α固溶体+（α+Si）共晶体的 亚共晶组织。经热处理工艺升到520-530℃ 14
成的共晶组织。亚共晶成分铝硅合金的铸 态组织为树枝状α固溶体+共晶组织。过共
晶成分铝硅合金的铸态组织中有粗大的初 晶硅和多角形的初晶硅。组织中有粗大的 初晶硅或粗大的针条状的共晶硅，都使铝 13
? ZL101合金是典型的铝-硅-镁系合金，因含 硅量为6.0-8.0％为亚共晶成分，组织为α+ （α+Si）共晶组织。实际上ZL101合金为三 元合金，在形成（AL+Si+Mg2Si）三元元共 晶的温度（559℃）时，硅和镁在α固溶体 中都有很大的溶解度。0.2-0.4％的镁都可以 溶入α固溶体中。当温度降低时，溶解度下
牌号定义
合金牌 合金代 相近国际标
相近国外牌号
号
号 准牌号
ZALSi7 ZL101A AL- （美国） （日本）
MgA
Si7Mg(Fe) A356
AC4CH
国内代号ZL101A：中ZL为铸铝，1为合金类别（1为铝硅系2
为铝铜系3为铝镁系4为铝锌系）。01为合金顺序号，决定化
学成份（Si6.5-7.5Mg0.25-0.45Ti0.08-0.2），A为优质，杂质含
? 固溶体：是指溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持 溶剂晶格类型的一种金属晶体。大多数溶质原子 在溶剂晶格中溶解度是有一定限度的，过量会形 成新相。
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? 表面张力：作用在液体表面，并力图使表 面自动收缩的力。与本身性质(对液态金属 主要是成份和温度)、接触相的性质有关。 是液态金属的重要物理特性之一。影响润 湿、毛细、内吸附等现象的发生。
熔炼的重要性
? 重要性：铝合金在熔炼过程中极易吸气氧 化，是铸件中缩孔、气孔、夹渣的主要原 因。尤其针孔是由于精炼不良，铝液中气 体、氧化夹杂物含量高，凝固速度慢造成。 良好的铝液应具有
1、化学成份合格，铝液成份均匀。 2、温度控制合适，气体及氧化夹杂物、熔渣
含量少。 3、变质和孕育良好。
15Biblioteka 氧化物和氢的来源及危害量低。区别于ZAL101其Fe含量小于0.2％，抗拉性能高不形成
大块的铁化合物。
铝硅系合金：为共晶成份。铸造性能良好。很小的结晶温度
间隔（硅凝固潜热很大为393卡/克，铝仅为94卡/克）和较大
比热（约0.2卡/克℃）。线收缩系数也比较小（约为铝的
1/3-1/4 ）,AL-Si共晶体在其凝固点附近有良好的塑性，因此
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铝及铝硅合金
铝的主要性能：比重小，纯铝约2.7g/cm3，大 约只有钢和铜的三分之一，导电、热性高， 仅次于银和铜，耐腐蚀性好，加工性好， 无毒，铝合金比强度（强度与比重的比值） 高，还有良好的低温反射性能，无磁性， 不起火花，表面光泽美观，能表面涂饰等 多种特殊性能。
工业上使用的纯铝纯度为99.7％，溶点 660.37℃。具有面心立方格，无同素异晶转 变，在空气中易在表面形成致密的氧化膜。 沸点2450℃。 ZL101合金：在700℃时比重 2
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? 铝硅二元相图（状态图）：共晶温度为 577℃，共晶点的硅含量为12.6％，α相是硅 溶于铝形成的固溶体，在共晶温度时硅的 溶解度最大，可达1.65％，而在室温只有
0.05％，β相是铝溶于硅形成的固溶体。由 于β相中含铝极少，所以可用Si来表示。β相
是硬而脆的相。由状态图可知铝硅二元合 金的室温组织是α固溶体和硅。共晶成分铝 硅合金铸态组织是α固溶体和粗大针状硅构
4
合金中各种成份的特性及作用
?Si（硅）流动性 好，改善充型能 力，在结晶过程 中散发出大量热。
5
Fe、Mg及冷却对材料性能的影响
6
Fe、Mg及冷却对材料性能的影响
7
Fe、Mg及冷却对材料性能的影响
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9
常用名词解释
? 合金：是两种或两种以上的金属或金属元素与非 金属元素熔合在一起所得到的具有金属特性的物 质。组成合金的各元素称组元。它们交互作用形 成多种相，即合金中具有同一化学成份、同一结 构和原子聚集状态的均匀部分。不同相之间有明 显的界线分开。相的结构可分为固溶体和化合物 两大类。
来源：液态铝与O2 N2 S C等元素发生 化学反应生成的化
合物及混入的其它
夹杂物统称为非金 16
可见氧化膜
17
AL2O3和H2的关系
的 A件L中A2O铝L气23O含合孔3量会金的低使液形时含中成，氢A有L铝量2O很液增3和大含加H影氢，2的响量而作。也且用铝低很：液，难铝中且除液的去A中氢L，2一有O当3旦两含铝含种量液有存对中大在铝量状铸 态：溶解于铝液中（离解成原子态的 H）和吸附在氧化 夹杂表面或缝隙中，前者 90％以上，后者 10％以下。氧 化夹杂越多，则铝液中的含氢量越高，同时是气泡成核 的 含现氢成量界低面，， 缺促 乏使 气铸 泡件 成中 核针 的孔 现的成形界成面。，当因而A消L2O除3含了量铸低件时 中 但的形针成孔针。孔由 的于 等级AL各2O不3含相量同的，不有同时，没尽有管针铝孔液的含铸氢件量含相氢同， 量比有针孔的铸件含氢量高。
有良好的铸造性能。并且所含脆性相硅相数量仅占10％左右
可通过变质处理来进一步提高塑性。
3
A356.2合金液态特点
? 在微观上是由成份和结构不同的游动的原 子集团、空穴和许多固态、气态或液态的 化合物组成的一种“浑浊”的液体。在高 温下易吸气氧化。生成高溶点（2050℃） 的AL2O3,氧化膜，密度略大于铝。成固态夹 杂物悬浮在铝液中很难排除，恶化铸造性 能和力学性能。铝液在高温下易吸气在低 温时被覆盖在表面的致密AL2O3薄膜阻碍而 不易排出形成针孔，影响铸件致密性和力 学性能。