铸造合金及熔炼
熔模铸造合金及熔炼技术
1.3.1超级合金的分类 按合金的基体元素可分为四大类 ●铁基 ●镍基 ●钴基 ●金属间化合物
铁基铸造高温合金（或称为铁-镍-铬 基） 如K213 化学成份为
Cr /% Ni /% W /%
2 我国熔模铸造常用合金
▲铸造炭钢和低合金钢 ▲铸造不锈钢
2.1 我国与发达国家所用熔模铸造 合金对比
铁基合金 非铁合金 超级合金
北美 欧洲 中国
20% 36% 83.7%
31%
49%
12%
52%
16.3%
2.2 铸造碳钢和低合金钢
铸造碳钢和低合金钢是我国熔模铸 造工艺，特别是水玻璃工艺使用最多 的合金。
1.2.3铸造镁合金
镁是最轻的工程金属，密度1.751.85g/cm3 ， 是 纯 铝 的 2/3 。 但 力 学 性 能差，不能用来制造结构零件。加入 铝、锌、锰、稀土的镁合金，可用于 铸造零件。
铸造镁合金经热处理后的性能： 比强度高 减震性好 切削加工性好 抗蚀性差—镁合金铸件要经氧化处 理或涂漆保护
控制好两个温度是获得合格铸件的关键。
常用精铸合金熔点范围如下表。精密铸 造的浇注温度大致为熔点加100-170℃。
3)合金的纯净度高
以钢为例,钢中的有害元素(硫、磷 氧、氮、氢)和非金属夹杂物(氧化物、 硫化物、硫氧化物)降低到一定的低水 平后,钢的性能将产生质的提高,它表 现在以下几方面:
14~16 34~38 4~7
Al /% Ti /% B /% 1.5~2 3~4 0.05~0.1
其余成分为Fe, 价格相对便宜,但高 温性能较差
铸造合金及其熔炼(铸铁熔炼)
第三章 铸造合金及其熔炼
二、铸铁熔炼
铸铁熔炼是铸铁件生产的首要环节，也是决定 铸铁件质量的一项重要因素。它的基本任务是 提供成分和温度符合要求，非金属夹杂物与气 体含量少的优质铁液。
对铸铁熔炼的基本要求可概括为优质、高产、 低耗、长寿与简便等五个方面，即铁液质量高、 熔化速度快、熔炼耗费少，炉衬寿命长及操作 条件好。
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铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
（5）熔化与出渣 在正常熔化过程中，
应严格控制风量、风压、不得随意停风。按 规定及时取样，测量铁液温度、风量、风压、 风温等。经常观察风口、出渣口、出铁口、 加料口，注意铁液、炉渣质量，风量、风压、 三角试块白口变化。及时发现和排除故障， 保证熔化正常。应按时打开出渣口出渣，一 般每隔30～45min出一次渣。
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铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
图3-12 冲天炉结构简图
1—炉脚 2—炉底板 3—炉底门 4—风口窥视孔 5—风箱 6—耐火砖
7—加料口 8—烟囱 9—除尘器 10—风口 11—过桥 12—前炉盖 13—前炉窥视孔 14—出渣口及出渣槽
15—出铁口及出铁槽
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铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
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铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
从炉渣的颜色、状态可以判断冲天炉的 熔化质量。观察酸性冲天炉炉渣时，一般 用铁棒蘸些炉渣，抽拉成丝，在亮处观察。 炉况正常的炉渣为黄绿色玻璃状。炉渣呈 深咖啡色，说明铁液含硫偏高；炉渣上带 白道或白点，说明石灰石加入量过多；炉 渣呈黑色玻璃状，致密、密度大，说明铁 液已严重氧化。
打炉前，应在炉底铺上干砂不能有积水或潮湿。 打开炉底门，用铁棒将底焦和未熔炉料捅下， 用水浇灭。
铸造有色合金及其熔炼
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04
熔化
合金在高温下由固态变为液态 ，发生物理变化。
氧化
合金在熔炼过程中与空气中的 氧气发生化学反应，形成氧化
物。
脱气
去除合金中的气体，如氢气和 氧气。
成分调整
通过添加或去除合金元素，调 整合金的化学成分。
合金元素的熔炼行为
溶解
合金元素在液态合金中溶解， 形成固溶体。
析出
合金元素以化合物形式从液态 合金中析出。
铸造有色合金及其熔炼
• 引言 • 有色合金基础知识 • 铸造有色合金的制备工艺 • 有色合金的熔炼原理 • 铸造有色合金的性能优化 • 铸造有色合金的应用实例 • 未来展望与研究方向
01
引言
主题简介
铸造有色合金及其熔炼是材料科学和工程领域的重要分支，主要涉及有色金属的熔 炼、凝固、组织和性能调控等方面的研究。
热处理工艺优化
总结词
热处理工艺优化是铸造有色合金性能优 化的重要环节，通过调整热处理工艺参 数，可以改变合金的相组成、析出相的 形貌和分布，进一步提高合金的综合性 能。
VS
详细描述
热处理是铸造有色合金的重要加工工艺之 一，通过控制热处理工艺参数，如加热温 度、加热时间、冷却速度等，可以改变合 金的相组成和析出相的形貌和分布，从而 进一步提高合金的力学性能、耐腐蚀性和 热稳定性。同时，合理的热处理工艺还可 以降低能耗和减少材料浪费，提高经济效 益。
熔炼工艺优化
总结词
熔炼工艺优化是铸造有色合金性能优化的重要手段，通过改进熔炼技术和工艺参数，可以降低杂质元 素含量、减少气体和夹杂物、提高合金纯净度。
详细描述
熔炼工艺对铸造有色合金的性能具有显著影响。优化熔炼工艺参数，如熔炼温度、熔炼时间、搅拌强 度等，可以提高合金的纯净度和均匀性。同时，采用先进的熔炼技术和设备，如真空熔炼、高频感应 熔炼等，可以进一步降低杂质元素含量、减少气体和夹杂物，提高合金的综合性能。
铸造合金及其熔炼
铸造合金及其熔炼1. 合金流动性及其影响因素？改善流动性措施？液态合金的流动能力，影响流动性的主要因素：――合金成分及结晶特点：层状凝固好、糊状凝固差，中间凝固介于二者之间。
结晶温度范围宽，流动性差。
纯金属/共晶合金/金属间化合物流动性好，随成分偏离这几点，流动性变差，但有例外。
——合金液的物理性质粘度越小流动性越好；表面张力越小流动性越好；结晶潜热越大，流动性越好。
――合金液纯净度（气体、夹杂物含量）气体、夹杂物越多，流动性越差，需精炼处理改善措施：正确选择合金成分：结晶温度范围小，如接近共晶成分合理的熔炼工艺：减少杂质含量一一原材料预处理、高温熔炼、净化/精炼处理变质/孕育细化组织：减小枝晶尺寸、提高临界固相量2. 铸件常见缺陷机理及预防措施：1、缩孔、缩松原因：糊状凝固特性、凝固温度范围宽、较大的共晶膨胀使型腔尺寸增大。
防止措施：一一加大铸型刚度。
发挥石墨化膨胀自补缩作用，无帽口铸造。
――增加石墨化膨胀体积。
提高CE，尤其C,强化孕育，防Fe3C形成。
——减少液态收缩。
适当降低浇注温度。
――优化工艺设计，顺序凝固/同时凝固2、夹渣一次渣：熔炼、球化处理（浇注前）形成的非金属夹杂物进入型腔所致——清渣/过滤、适当提高浇注温度、二次渣：浇注过程及尚未凝固前形成的非金属夹杂物一一浇注系统设计，平稳充型，控制Mg残留量3、石墨漂浮（与可锻铸铁的灰点缺陷区分，看看灰点缺陷，课本94页）原因：初生石墨上浮至铸件上表面/冒口防止措施：控制CE<4.6，厚壁铸件适当降低CE。
低硅原铁水+强化孕育4、皮下气孔：原因：铁水中的Mg/MgS与铸型/涂料中水反应生成措施：适当降低残余Mg及铸型水分，型砂添加煤粉5、球化衰退：原因：球化元素随球化处理后时间延长而损耗一一挥发、氧化、回硫；孕育衰退、石墨核心数量减少、石墨球粗大、畸变措施：保持足够球化元素残留量；清渣防回硫；覆盖防氧化减挥发；厚大件用抗衰退能力强的球化剂（铱基重稀土球化剂）；抗衰退孕育剂、加Bi等微量元素3. 常用铸铁的成份、组织、性能特点及应用？1 ）灰铁：以C、Si、Mn、P、S五元素为主，高牌号时还含有少量Cr、Mo、Cu、Ni、Sn等合金元素；碳主要以片状石墨形式存在，基体为P+F,常以P为主；断口呈暗灰色；铸造性能好、强度较低（<400MPa）、冲击韧性及伸长率很低，导热性、减振性较好。
铸造合金及其熔炼特种性能铸铁.pptx
•
形成氧化膜Al2O3、形成单一F基体、
•
提高相变温度。
• 2、成分、组织
Al：2—6%（低），16—26%（高）
图4-30
F+G+铁铝化合物 硬度高、耐热
3、工艺特点：
熔制困难：Al密度小，偏析、氧化，烧损大、易 产生G漂浮等
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• 2）与氧的亲和力大于铁
• 3）元素的氧化物与铁的氧化物互不溶解
•
稀土氧化物也很好，可以抗高温氧化
• 3、铸铁组织对氧化的影响
• G形状 QT>RuT>HT
• G大小，晶粒细，不利于内部氧化，
第26页/共36页
二、铸铁高温下生长
• 1、低于相变温度的生长（400-600 ℃）
•
P—F+G 膨胀生长
• 一、化学成分、组织特点
• 激冷层硬度、深度是冷硬铸铁的关键， • 1、成分：C、Si • C调整硬度 （C多，渗碳体多） • Si调整深度 （ Si多，深度浅）石墨化
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• 合金元素：
• 增加白口深度W、Mn、Mo、Cr、V（最强）
• 减小白口深度C、Si、Ti、Ni、Cu、Co、P（最弱）（Ti有问题）
•
强度硬度高，韧性好，（奥氏体、马氏体）
•
取决于基体和M7C3
•
M7C3规则排列强度可达3100MP
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• 6、应用
• 球磨机，输送煤灰管道，工业杂质泵
•
表4-23
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第四节 耐热铸铁
• 铸铁高温缺陷：
• 生长、氧化、机械性能下降 • 1、定义：抗高温氧化生长、具有高温强度、硬度的铸
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。
铸造合金及其熔炼---教学大纲
《铸造合金及其熔炼》课程教学大纲课程代码：050141002课程英文名称：Casting Alloy and Smelting课程总学时：56讲课：48实验：8上机：0适用专业：材料成型及控制工程专业大纲编写(修订)时间：2017、7一、大纲使用说明(一)课程的地位及教学目标《铸造合金及其熔炼》课试材料加工及控制工程专业的骨干课之一，本课程的教学目的是使学生掌握常用铸铁的成分、组织、性能及其内在联系，掌握铸铁结晶凝固的基本原理及结晶凝固过程对组织形成的影响，掌握铸铁熔炼的基本原理，了解各种铸铁的生产方法及冲天炉的操作工艺，为获得合格的铸铁件奠定合金及熔炼方面的基础。
掌握铸造碳钢、低合金钢、高合金钢的化学成分、金相组织、力学性能的关系，掌握铸钢结晶凝固的基本原理及结晶凝固过程对组织形成的影响，掌握合金元素在铸钢中的作用，掌握炼钢工艺特点，了解炼钢设备的基本构造。
掌握常用的铸造铝合金、铸造铜合金的成分、组织、性能及应用的关系，掌握合金的铸造性能及熔炼工艺原理的基础知识，常用合金及其典型熔炼工艺。
了解铸造镁合金、钛合金的基本知识。
(二)知识、能力及技能方面的基本要求(1).掌握常用铸铁的成分、组织、性能及其内在联系的规律性，掌握铸铁结晶凝固的基本原理及结晶凝固过程对组织形成的影响，掌握常用合金元素的作用。
(2).了解孕育机理、球化机理及固态石墨化机理，了解各种铸铁的生产方法。
(3).掌握冲天炉熔炼的基本原理和获得高温优质铁水的途径。
(4).了解冲天炉的结构、操作工艺和熔炼过程的控制方法。
(5).全面、系统的讲授常用的铸造碳钢及铸造合金钢的牌号、化学成分、组织与性能，掌握铸铁结晶凝固的基本原理及结晶凝固过程对组织形成的影响，阐明铸态组织的形成机理和热处理方法。
(6).介绍国内外在铸钢材料方面的研究成果、发展方向及动态，以扩大思路，开阔眼界。
(7).讲授电弧炉炼钢及感应炉炼钢的工艺过程，阐明炼钢过程中各期主要的物理化学反应，对钢水质量和铸件质量的影响。
铸造合金及其熔炼(铸钢及其熔练)
铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
3）其它辅料 有氧化剂、还原剂 （脱氧剂）、增碳剂和造渣剂等。 电弧炉用的氧化剂有铁矿石和氧气； 还原剂有锰铁、硅铁、铝、焦炭等；增 碳剂有碎电极、焦炭及专用商品增碳剂； 造渣剂有石灰石、石灰和氟石等。 所有炉料应分类妥善保管，严防混 杂和潮湿。
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铸造工(高级)
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铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
第三节 铸造非铁合金及其熔炼
一、铸造铜合金 1. 铸造青铜 （ 1 ）铸造锡青铜 锡青铜具有良好的耐磨性、耐蚀性， 同时还具有足够的强度和一定塑性，常用于制造耐磨和耐 蚀零件，如轴套、轴瓦和要求耐蚀的管配件、阀门、泵体 等。铸造锡青铜的锡的质量分数一般在4%～10%范围内。增 加锡量，使塑性下降而强度增高。锡量较高，易产生“锡 汗”。 锡青铜不易形成集中缩孔，所以不用很大的补缩冒口。其线 收缩率不大，铸件变形、缩裂的倾向较小。 为了进一步改善锡青铜的性能，常加入一些锌、铅、磷、 镍等元素。 铸造锡青铜的牌号、成分及性能见表2-11。
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铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
装料完毕，盖好炉盖，检查无误即可通电熔化。炉料的 熔化过程是电极下面的炉料先被熔化，形成三个熔井，随后 电极不断向下移动，炉料不断熔化，经15～25min即达最低位 置，形成三个小井，即所谓“穿井”。随着熔化的进行，炉 底钢液液面上升，电极也应相应地向上回升。于是电极周围 的炉料就会塌落下来，即所谓“塌料”。这样，炉料被逐渐 熔化。为加快熔化过程，可以人工用耙子将边缘离电极较远 而不易被熔化的炉料推到电极下面，这种操作称为“推料助 熔”。在炉内有一定钢液后，也可采取“吹氧助熔”的方法 来加速炉料的熔化。吹氧压力一般控制在0.5MPa左右。吹氧 管从炉门插入钢液内吹氧，但不能深入到炉底或靠近炉壁以 防损坏炉衬。 在熔化过程中，应造好炉渣。目的是为了覆盖钢液，避 免钢液直接暴露在电弧下而吸气和氧化，并在熔化期就能够 脱去一部分磷，同时可稳定电弧。
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• 2. 冷速 • 冷速大，导致共晶温度降低，趋向于Fe-Fe3C共晶
反应;反之，共晶温度升高，趋向于Fe-G共晶反应。
四、碳当量和共晶度的表达式及意义
• 1．碳当量：根据各元素对共晶点实际碳量的影响， 将这些元素折算成碳量的增减，谓之碳当量（CE表示 =C+1/3Si）。
的含量，即形成晶内反偏析。 • ② 白口元素（Mn,Cr,W,Mo,V） • 与碳亲合力大于铁，富集于共晶液体中，而且
与碳结合力越大，KP 越小。在奥氏体心部浓度低， 边缘浓度高，形成正偏析，即 • KL<1。
• 4.影响奥氏体枝晶的因素
• 引言：奥氏体枝晶起到骨架作用，并防止裂纹扩展，因此研究奥氏体 枝晶数量的变化及影响因素，对控制铸铁的组织及性能有较重要的意 义。
白口铸铁 麻口铸铁
Fe3C Fe3C+G
灰口铁
铁素体基体灰铸铁
铁素体基体球墨铸铁
铁素体基体蠕墨铸铁
铁素体黑心可锻铸铁
第一章 铸铁的结晶及组织的形成
• §1-1 铁碳双重相图 • 一、铁碳双重相图分析（区别）
1不同之处
《铸造合金及其熔炼》概述
• 1热力学观点；
• 高温 γ+G和γ+ Fe3C在能量不同，对比分析？
• (2) 共晶凝固场所及方式
• ① 场所
•
初析奥氏体枝晶间，具有共晶成分的液体中单独由石墨
形核。
• ② 方式：非均质形核
•
非均质形核核心：a.亚微观石墨团聚体；b. 未熔的微细
石墨颗粒；c. 高熔点夹杂物颗粒（硫化物，碳化物，氮化
物）。
• ③ 共晶团形态
• a.共晶团：以每个石墨核心为中心形成的石墨-奥氏体两相 共生生长的共晶颗粒，称为共晶团。
第三章 灰铸铁
• 灰铸铁：指断面呈灰色，其中碳主要以片状石墨的形式 存在的铸铁。
• §3-1 金相组织、力学性能特点，应用
• 一、金相组织特点
• 2.灰铁性能特点 • (1) 强度性能差
• ① 石墨强度低（<20MPa），密度小（占体积大），使金 属基体承受负荷的有效截面积减少。（石墨的缩减作用）
• ② 承受负荷时造成应力集中现象。（石墨缺口作用，或切 割作用）
• (2) 硬度特点
• (3) 较低的缺口敏感性 • (4) 良好的减震性（机床床身利用这一特点） • (5) 良好减摩性
3. 灰铁的牌号与用途
§3-2 影响铸铁铸态组织的因素
• 一、冷速影响
• 1、冷速大，铁液过冷度大，白口倾向增加 • 2、偏析的影响 • 形成碳化物元素在残留铁液中富集，Si低，使莱氏体温度升
• 2. 作用：降低铁液过冷倾向，促使铁液按稳定系共晶 进行凝固。
• 五、气体
• （1）氢，氮，阻碍石墨化
• （2）阻碍石墨化；铸件断面敏感性大；气孔；消耗孕育和变质剂
• 4.重要性
• 与实践联系紧密，指导生产实践；哈工大考研面试的专业课。
第一篇 铸铁及其熔炼
一、铸铁定义及成分
1. 定义：铸铁是指含碳量大于2.1%的铁碳合金。 2. 成分：Fe，C，Si，Mn，S，P。成分范围见表1。
二、铸铁分类
按碳在铸铁中存在形式（单质或化合物）
二、铸铁分类
按碳在铸铁中存在形式（单质或化合物）
• Fe3C与α片层相间分布，或Fe3C呈颗粒状分布在铁素体基体 上。
• （二）形核
• 共析转变常在奥氏体界面上或奥氏体/石墨界面上形核，先 析出领先相和奥氏体之间有一定位相关系。一个相形成后， 其临近γ中C的浓度发生改变，引起碳原子界面扩散，为第 二相析出创造条件。
• （三）生长
• 一旦Fe3C或α从γ界面上并向γ相内生长后，就开始生长在 Fe3C或α同时生长的过程中，各自的前沿和侧面分别有铁 和碳的富集。在生长前沿产生溶质元素的交替扩散，使晶 体生长，向前、向侧形成片层，最后形成共析领域。
§1-2 铸铁的一次结晶过程
一、初析石墨的结晶
二、初析奥氏体结晶
1. 初析奥氏体枝晶的凝固过程 (1) 平衡凝固过程 亚共晶成分铁液过冷到液相线温度以下，奥氏体枝晶形核并长大，进 入共晶凝固阶段后，液体中开始形成共晶团，此奥氏体继续长大，数 量也增加。 (2) 非平衡凝固 在实际凝固条件下，共晶成分或过共晶成分的铸铁在凝固过程中也会 析出初析奥氏体。
•
2、片状石墨的过程形成
•
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3、球状石墨的形成过程
•
4、蠕虫状石墨的形成过程
§1-3 铸铁的固态相变（二次结晶）
• 一、奥氏体中碳的脱溶
• 二、铸铁的共析转变（固态相变）
• γ冷却到共析稳定以下，达到一定过冷度，开始发生共析转变 形成珠光体，两个固相α加Fe3CⅡ相互协同地从第三个固相长
大，公共界面上存在着择优的位相关系。 • （一）形貌
高，以致共晶团边界处形成碳化物倾向更为增加。 • 实际生产中影响冷速的因素：
• （1）铸件形状
• （2）浇温
• 提高浇温，降低冷速
• （3）铸型材料的导热能力
• 石墨型>金属型>湿砂型>干砂型
• 二、化学成分影响
• 1.各元素在铸铁中的存在状态
• （1）Mn,Ni,Co: 全溶于奥氏体或铁素体中
• （2）S,P:在奥氏体中溶解度极低，形成FeS，MnS,Fe3P。
• ④ 球墨铁铸的共晶转变
• a.石墨球长大包括两个阶段 • 在熔体中直接析出核心并长; • 形成奥氏体外壳，在奥氏体外壳包围下长大; • b.离异共晶 • 球状石墨和奥氏体析出格局是：石墨在先，奥氏体在后，两个相没有平滑的共
同结晶前沿，而在时间和场合上都分离。
• ⑤ 球状石墨形成机理
• a.石墨晶核产生 • 球化剂、孕育剂中的合金元素与O、S化合物形成硫化物
• b.形态：共晶团内的奥氏体和初奥氏体枝晶构成连续的金属 基体，每个共晶团内的石墨构成连续的分枝立体形状，分布于 金属基体之中，一些晶间夹杂物或硬化相则分散分布于共晶团 或共晶团之间。
• c.共晶团数量对性能的影响 • ⅰ 共晶团数量增加，白口倾向减小，力学性能略有提高。 • ⅱ 共晶团数量增加，增加共晶凝固期间膨胀力，使胀大倾
• c.共晶团数量对性能的影响 • ⅰ 共晶团数量增加，白口倾向减小，力学性能略有提高。 • ⅱ 共晶团数量增加，增加共晶凝固期间膨胀力，使胀大倾
向增加，增加缩松倾向。 • ⅲ 影响因素：共晶转变时成核及生长条件，冷速越大，非
均质形核越多，生长速度越慢，则形成的共晶团数量越多。
(3) 石墨的晶体结构及片状石墨的长大
• 4. 各元素对金属基体的影响 • 5.常用合金元素的作用
• 三、铁液过热和高温静置
• 一定范围内提高铁液的过热温度，细化基体和石墨，灰 铸铁临界温度1500-1550℃。
• 四、孕育的影响
• 1. 定义：浇注前，在一定条件下向液体中加入一定量
的促进异质形核的固态物质，以改变铸造合金的凝固过 程，改善结晶组织，从而提高铸造合金性能的处理方法。
《铸造合金及其熔炼》概述
• 一 课程介绍
• 1.课程性质
• 考试课，2学分，共40学时。
• 2.课程体系
• 基础课-专业基础课-专业方向课 • 大学物理-物理化学-材料科学基础-热处理原理-金属工艺学-工程材料
学。
• 3.课程内容
• （1）铸造合金： 牌号，成分，组织、性能特点，应用 • （2）熔炼：设备，工艺，基本原理。
• Va= Vc或Va<Vc：形成球状石墨
• ③ 石墨分布、分类及形成条件
• 凝固条件不同（成分、冷速、形核能力），灰铁中可出 现不同的分布和形态（尺寸）。
(4) 球形石墨的形成过程
① 球形石墨结构
低倍观察，近似球形；高倍观察，成多边形轮廓。内部 呈现放射状；扫描电镜观察，石墨球表面一般不是光滑 球面，有许多胞状物，中心（内部）结构年轮状特点。 球状石墨具有多晶体结构，从核心向外呈辐射状生长锥 体状的石墨单晶。
• 石墨既可以从液体和奥氏体中析出，也可以通过渗碳体分
解来获得。灰口铸铁和球墨铸铁中的石墨主要是从液体中析 出；可锻铸铁中的石墨则完全由白口铸铁经长时间退火，由 渗碳体分解而得到。 • 物理意义
2．影响石墨化的因素
• (1) 合金元素：C和Si强烈促进，S强烈阻碍，Mn 阻碍，P微弱促进。
• (2) 冷却速率：缓慢冷却有利于石墨化。
• (5)蠕虫状石墨的形成过程
• 蠕虫状石墨是在共晶凝固过程中从铁液直接析出。两种生 长模式：
• ①小球墨——畸变球墨——蠕虫状石墨
• ②小片状石墨 由于蠕化元素局部富集而演变而成，稀土 元素和镁通过富集于于蠕虫状石墨的生长端部而起蠕化作
用的， 即可以为a向，也可以为c向。
• 小结：1、稳定系共晶转变的方式
• CE>4.26% 过共晶成分 • CE<4.26% 亚共晶成分 • CE=4.26% 共晶成分
• 物理意义？
。2.共晶度
• 概念：铸铁的实际含碳量和共晶点的实际含碳量 的比值，以SC表示
•
• CFe—铸铁的实际含碳量； • CC＇—稳定态共晶点的含碳量。 • 物理意义？
五、铸铁的石墨化
• 1．石墨化：铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称 为石墨化。
• （1）冷速快，非平衡结晶，碳当量高达4.7%，仍 有初析奥氏体。
• （2）碳当量一定，受Si/C比影响。
• ① Si/C比增加，初析奥氏体量增加。
• ② 高碳当量时，除影响数量外，还影响奥氏体 粗细，冷速一定时，随着碳量的增加，枝晶细化。
• （3）硫含量增加，枝晶粗化。
• 三、共晶凝固
• 1、稳定系共晶转变 • （1）结晶过程