铸造合金及其熔炼教案
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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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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第三章 铸造合金及其熔炼
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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(铸铁熔炼)
第三章 铸造合金及其熔炼
以上均为氧化放热反应，根据上述反应及 图3-13可见，在氧化带内：
①焦炭燃烧生成的炉气，既有二氧化碳，也有一 氧化碳，但主要是二氧化碳。
②从主排风口开始，随着炉气的上升，反应不断 进行，炉气中的氧逐渐减少，二氧化碳不断增 加。当上升到氧化带顶面时，炉气的氧基本耗 尽，氧化反应终止，二氧化碳达到最高值。
图3-13 冲天炉熔炼过程原理图
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第三章 铸造合金及其熔炼
1）预热区 从加料口下沿料面到铁料开始熔化这 段高度为预热区。预热区的炉料在下降过程中， 与上升的炉气之间的热交换方式以对流为主，金 属料逐渐被加热至熔化温度。
预热区高度受有效高度、底焦高度、炉内料面的 实际位置、炉料块度、炉料下落速度、炉气分布、 铁焦比等许多因素的影响，波动很大。其中金属 料的块度特别重要。金属料的块度愈大，预热所 需的时间愈长，预热区高度愈大，严重时金属料 块可能进入风口区，造成“落生”现象，妨碍冲 天炉的正常操作。因此应限制金属料的块度。但 金属料的块度也不能过小，以免造成严重氧化。
铸铁熔炼可以用冲天炉、非焦化铁炉、电炉、 反射炉、坩锅或冲天炉与电炉双联等方法，其 中以冲天炉熔炼的应用最为广泛。
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第三章 铸造合金及其熔炼
1. 冲天炉的结构（图3-12）
冲天炉的类型很多，但基本结构大体相 同。常用的冲天炉由四部分组成：炉底部 分、炉身部分（包括送风系统）、前炉部 分、炉顶部分（烟囱及除尘系统）。
修炉完毕，用木柴或烘干器慢火充分烘干前、后 炉。前炉必须烘透，以保证铁液温度。
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第三章 铸造合金及其熔炼
（3）点火与加底焦 烘炉后，加入木柴，引
第十六章 铸造镁合金及其熔炼PPT课件
东芝「镁合金」DLP投影机
镁合金手提CD「靓声兼长气」
铝镁合金潮流 一款来自Q－MAX的USB闪
盘
镁合金魅力 Sony PCG-Z1VGP
纯镁中加入Al、Zn、Mn、Zr及稀土等元
素，制成镁合金。
Mg-Mn系、Mg-Al-Zn 系、Mg-Zn-Zr
系 和Mg-RE-Zr系等合金系。
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机舱隔框、增压机匣等高载荷零件
8
形状简单受力不大的耐蚀零件
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飞机蒙皮、壁板及耐蚀零件
7
形状复杂的锻件和模锻件
9
室温下承受大载荷的零件，如机翼等
2.3 镁合金－分类、牌号
铸造镁合金：ZM＋顺序号表示。 ZM1、ZM2、ZM7、ZM8： Mg-Al-Zn 系 ZM5： Mg-Zn-Zr系：较高的强度，良好的塑性和铸造工艺性能，耐热性 较差，主要用于制造150℃以下工作的飞机、导弹、发动机中承受较高载 荷的结构件或壳体。
650
40
660
64
1668
353
18
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100
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化学活性高：
潮湿大气、海水、无机酸及其盐类、有机酸、甲醇等介质中均会引起剧烈 的腐蚀。
干燥大气、碳酸盐、氟化物、铬酸盐、氢氧化钠溶液、苯、四氯化碳、汽 油、煤油及不含水和酸的润滑油中很稳定。
室温下，镁表面与大气中氧作用，形成氧化镁薄膜，但薄膜较脆，也不像 氧化铝薄膜那样致密，故其耐蚀性很差。
金属还原剂：如稀土合金、钛等到。 镁牺牲阳极保护阴极：防腐性能好、不需外加直流电源、安装后自动运
行、不需维护、占地面积少、工程费用低、与外界环境不发生任何干扰。石 油管道、天燃气、煤气管道和储罐；港口、船舶、海底管线、钻井平台；机 场、停车场、桥梁、发电厂、市政建设、水处理厂、石化工厂、冶炼厂、加 油站的腐蚀防护以及热水器、换热器、蒸发器、锅炉等设备。
有色金属熔炼与铸锭教学大纲
有色金属熔炼与铸造教学基本要求（78学时）一、课程性质和任务《有色金属熔炼与铸锭》是有色金属压力加工专门化方向的一门主干专业课。
其任务是：本课程主要学习熔炼炉的基本知识、重有色金属合金成分控制、铸造相关知识、铸锭凝固基本原理以及有色金属熔铸技术知识等内容。
使学生具备高素质劳动者和中初级专门人才所必需的金属压力加工专业的基本知识和操作技能，毕业后能从事有色金属压力加工车间的生产和技术管理工作。
二、课程教学目标本课程的教学目标是：通过对本课程的学习，使学生应具备初步的选用合金、配制原材料和选择熔炼工艺的能力；具备分析生产中有关问题和提供解决方案的能力；同时对国内外有关的新知识、新材料、新技术和新工艺等有较全面的了解，提高学生的全面素质，为学生以后的毕业实习、职业技能鉴定等打下基础。
(一) 知识教学目标1．掌握各种合金的成分、物理、化学性质及其特点。
2．熟悉常用几类熔炼炉的结构特点及作用。
3．能准确调配合金的成分。
4．掌握各类合金的熔炼工艺。
5．了解重有色金属及其合金铸锭生产设备装置、原理特点、生产操作及铸造工艺。
6．要求基本掌握铸锭凝固基本原理以及铸锭常见缺陷分析。
7. 掌握有色金属熔铸技术知识。
(二) 能力培养目标1．初步掌握有色金属及合金的成分，能够辨别各类有色金属。
2．初步掌握熔炼炉的结构特点及其维护的能力。
3．具有常见合金成分的调配能力。
4．掌握基本的熔炼工艺知识。
5．掌握铸锭生产的基本方法，能进行重有色金属及其合金铸锭生产的基本操作能力与设备维护能力。
6．能进行铸锭质量的检查。
7．具有安全操作生产的技术知识。
(三) 思想教育目标1．具有热爱科学、实事求是的学风和创新意识、创新精神。
2．具有良好的职业道德，热爱本专业工作，具有为本职工作献身的精神。
三、教学内容和要求基础模块(一) 有色全属熔炼的基本原理1.金属的氧化、挥发和除渣精炼1．1氧化的热力学原理掌握金属氧化的热力学条件和判据掌握非标准状态下金属氧化的热力学条件和判据1.2氧化的动力学掌握金属氧化机理和氧化膜结构。
铸造课程教案模板范文
铸造工艺基础#### 二、课程目标1. 了解铸造的基本原理和过程。
2. 掌握铸造工艺的基本术语和常用铸造方法。
3. 学会铸造工艺参数的选择和应用。
4. 培养学生分析问题和解决实际铸造问题的能力。
#### 三、教学对象机械工程及相关专业学生#### 四、课时安排2课时#### 五、教学重点与难点重点：1. 铸造的基本原理和过程。
2. 常用铸造方法的特点和应用。
3. 铸造工艺参数的选择。
难点：1. 铸造缺陷的形成原因及预防措施。
2. 铸造工艺参数的优化与调整。
#### 六、教学准备1. 教学课件2. 铸造工艺相关图片和视频资料3. 实物或模型（如铸件、砂型等）##### 第一课时一、导入新课- 提问：什么是铸造？铸造在机械制造中有什么作用？- 简要介绍铸造的发展历程和现状。
二、讲授新课1. 铸造的基本原理- 铸造的定义、分类和特点- 铸造的基本过程：熔炼、浇注、凝固、冷却、清砂等- 铸造的工艺流程2. 常用铸造方法- 砂型铸造- 金属型铸造- 压力铸造- 液态金属成形- 粉末冶金- 电磁铸造- 等离子铸造三、案例分析- 展示一些典型的铸造工艺案例，分析其特点和适用范围。
四、课堂小结- 总结本节课的主要内容，强调铸造工艺的基本原理和常用方法。
##### 第二课时一、复习巩固- 回顾铸造的基本原理和常用铸造方法。
二、铸造工艺参数的选择1. 铸造合金的选择2. 砂型的选择3. 浇注系统的设计4. 冷却速度的控制三、铸造缺陷的形成原因及预防措施1. 铸造缺陷的分类2. 铸造缺陷的形成原因3. 预防措施四、课堂讨论- 分组讨论：针对某一具体铸件，如何选择合适的铸造工艺和工艺参数？五、课堂小结- 总结本节课的主要内容，强调铸造工艺参数选择和铸造缺陷预防的重要性。
#### 八、作业布置1. 查阅资料，了解某一种铸造方法的特点和应用。
2. 分析一个实际铸件的铸造工艺，提出改进意见。
#### 九、教学评价1. 课堂参与度2. 作业完成情况3. 考核学生对铸造工艺知识的掌握程度#### 十、教学反思- 课后总结教学过程中的优点和不足，为今后教学提供借鉴。
铸造锌合金及其熔炼.pptx
• （三）镁 • 镁固溶于α、β中，能减轻晶间腐蚀，提高强度、硬度，降低共析转变温度，抑制α相的分解，防止合金
“老化”。
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第二节 锌合金的工艺性能
• 一、铸造性能 • 用作压铸的低铝含量的锌合金，成分在共晶点附近，凝固温度范围小，熔化温度低，流动性好，含铜高的
锌合金凝固温度范围扩大，降低流动性，加入镁时，会在液面生成氧化镁，也降低流动性。
• 锌合金中主要合金元素是铝、铜、镁，它对锌合金的作用如下。
• （一）铝
•
在平衡 共析体
条件 组成
下， 。在
含铝 铸造
低 条
于 件
下22的.3%非的平锌衡合组金织其，组不织发由生β共＋析（转β＋变α，1）
由β＋（β＋α）组成，在室温下的α相实际上是含锌的过饱和固
溶体， 程中伴
它随 随有
时间 体积
逐渐 膨胀
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• 二、焊补性能 • 压铸锌合金由于含有铝，焊补时形成一层Al2O3，给操作带来困难，唯一获得实际应用的焊补方法是补焊。
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• 三、切削加工性能 • 锌合金具有优良的切削加工性能，切削速度可以比灰铸铁高数倍，与易切削黄铜相当，刀具磨损也较小。
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• 四、锌合金“老化”的原因 • 铅、锡、镉是锌合金中的有害杂质，它们在锌中的溶解度极微，
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第三节 • 一、特点 熔炼工艺
• 锌合金的熔炼温度低，熔炼铝合金的各种熔炼设备均可用于熔炼锌合金，使用寿命也较长；铅和锡严重降 低锌合金的耐蚀性，故应与熔炼铜合金的坩埚严格分开，ZA系列合金易渗铁，用铸铁坩埚时，应和熔炼工 具一起刷好涂料。
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有色金属熔炼与铸造01课件
第一章 金属熔炼特性
•金属熔炼的主要目的是为铸锭提供高质量的金属熔体。因 此必须研究和确定各种纯金属及其合金熔炼过程共同遵循的 规律，为制定合理的熔炼工艺提供理论依据。
•本章主要讨论有色金属在熔炼过程中的氧化、吸气、挥发、 吸杂等特性，具体分析这些过程的热力学和动力学，以及熔 炼过程中金属熔损的具体方法。
氧化热力学条件及判据
G RTlnPO2
氧化物的分解压pO2是衡量金属与氧亲和力大小的 另一量度。 pO2小，金属与氧的亲和力大，金属的氧化 趋势大，氧化程度高。同样可以得出反应(1)正向进行 的热力学条件为pO2(MeO)<pO2(MO)。
Me+MO=MeO+M
(1)
分解压与温度的关系可以由ΔG-T关系导出。由ΔG=A+BT 及公式（1-2）可得：
Me MO MeO M
Me 为还原剂， MO为金属氧化物，作氧化剂。
例如： 4Al 3TiO2 3Ti 2Al2O3
氧化热力学条件及判据
金属Me可被炉气中的氧气直接氧化，也可被其他氧化剂（以 MO表示）间接氧化。
Me+MO=MeO+M
研究表明，上式反应的热力学条件为ΔGMeO<ΔGMO，即Me对 氧的亲和力大于M对氧的亲和力。所以位于ΔG-T图下方的金属可
G G RTlnQp
G RTlnPO2
Qp为压力熵
G A BT G H T S
氧化热力学条件及判据
• 由式(1．11)可以看出，气相氧的分压P02 高，组元含量[i%]多及活度系数大，则氧化 反应趋势大。因此，在实际熔炼条件下， 元素的氧化反应不仅与ΔG有关，而且反应 物的活度和分压也起很大作用。改变反应 物或生成物的活度与炉气中反应物的分压， 可影响氧化反应进行的顺序、趋势和限度， 甚至改变反应进行的方向。
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铸造合金及其熔炼教案
教案标题：铸造合金及其熔炼
教学目标：
1. 了解铸造合金的基本概念和应用领域。
2. 掌握铸造合金的熔炼原理和常用熔炼方法。
3. 学习铸造合金的工艺流程和注意事项。
4. 培养学生的实践操作能力和团队合作精神。
教学步骤：
引入活动：
1. 引导学生思考：你们是否知道铸造合金是什么？它在哪些领域中被广泛应用？
2. 展示一些铸造合金的实际应用例子，如汽车发动机零部件、航空航天器件等，激发学生的学习兴趣。
知识讲解：
3. 介绍铸造合金的定义和分类，包括铸铁、铸钢、铝合金等。
4. 解释铸造合金的优点和缺点，以及不同合金在不同领域中的应用特点。
5. 详细讲解铸造合金的熔炼原理和常用熔炼方法，如电弧炉、感应炉等。
案例分析：
6. 分组讨论：学生分成小组，选择一个具体的铸造合金案例进行分析，包括该
合金的成分、熔炼方法和应用领域等。
7. 每个小组向全班展示他们的分析结果，并进行讨论和分享。
实践操作：
8. 组织学生进行铸造合金的实践操作，可以是简化的模拟实验或观察真实的铸
造过程。
9. 引导学生记录实践操作中的关键步骤和注意事项，并进行反思和总结。
评估与反馈：
10. 设计一份针对学生学习情况的评估问卷，了解他们对铸造合金及其熔炼知识的掌握程度。
11. 根据学生的表现和问卷结果，给予针对性的反馈和指导，帮助他们进一步提高。
拓展延伸：
12. 鼓励学生进一步探索铸造合金领域的前沿技术和研究方向，如新型合金材料、绿色铸造等。
13. 提供相关的学习资源和阅读材料，引导学生进行个人或小组的拓展研究。
教学资源：
- 铸造合金的实际应用例子图片或视频
- PowerPoint演示文稿
- 实验室或工作室设备和材料
- 评估问卷
教学方法：
- 启发式教学法：通过引导学生思考和讨论，激发他们的学习兴趣和主动性。
- 合作学习法：通过小组讨论和分享，促进学生之间的合作和交流。
- 实践操作：通过实际操作，帮助学生巩固所学知识，培养实践能力。
教学时长：根据教学计划和学生实际情况，可灵活安排教学时长，建议2-3个
课时。
教学评估：通过学生的问卷调查和实践操作的表现，评估学生对铸造合金及其熔炼知识的掌握情况和实践能力的发展情况。