铸造铝合金材料的质量控制

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　　　　§１３－２　铸造铝合金组织的控制　晶粒细化，ＡＬ晶粒细化，ＡＬ－Ｓｉ　合金共晶硅和初晶硅的的变质　，ＡＬ　晶粒细化处理：　一、　晶粒细化处理：　加入细化剂，常用的细化剂如下：　加入细化剂，常用的细化剂如下：　的盐类和含有这些元素的中间合金：　Ｔｉ　Ｂ　Ｚｒ　的盐类和含有这些元素的中间合金：　盐类：Ｋ　盐类：Ｋ２ＴｉＦ６　ＫＢＦ４　Ｋ２ＺｒＦ６　ＺｒＣｌ４　ＢＣｌ４　中间合金：ＡＬＡＬ－　ＡＬＡＬ－Ｔｉ中间合金：ＡＬ－Ｔｉ　ＡＬ－Ｂ　ＡＬ－Ｚｒ　ＡＬ－Ｔｉ－Ｂ　细化作用的异相质点：　细化作用的异相质点：有：　ＡＬＢ２：　ＴｉＣ：　ＺｒＡＬ３：　ＴｉＢ２：　ＴｉＡＬ３：　来源：２ＫＢＦ　＋３ＡＬ→　来源：２ＫＢＦ４＋３ＡＬ→ＡＬＢ２＋２ＡＬＦ３＋２ＫＦ　＋３Ｃ＋４ＡＬ→　３Ｋ２ＴｉＦ６＋３Ｃ＋４ＡＬ→３ＴｉＣ＋４ＡＬＦ３＋６ＫＦ　＋４ＡＬ→　３Ｋ２ＺｒＦ６＋４ＡＬ→４ＡＬＦ３＋３Ｚｒ＋６ＫＦ　＋１０ＡＬ→　３Ｋ２ＴｉＦ６＋４ＫＢＦ４＋１０ＡＬ→３ＴｉＢ２＋１０ＡＬＦ３＋１２ＫＦ　＋２ＡＬ→　３／２Ｋ２ＴｉＦ６＋２ＡＬ→３／２Ｔｉ＋２ＡＬＦ３＋３ＫＦ

　　　　联合使用，细化效果明显．　一般　Ｔｉ　Ｂ　联合使用，细化效果明显．　使用盐类细化晶粒有如下特点：　使用盐类细化晶粒有如下特点：　１：无细化元素或质点的宏观偏析．　１：无细化元素或质点的宏观偏析．　无细化元素或质点的宏观偏析　２：对铸件壁厚敏感性小．　２：对铸件壁厚敏感性小．　对铸件壁厚敏感性小　３：对浇注温度不敏感．　３：对浇注温度不敏感．　对浇注温度不敏感　４：抗衰退能力强．　４：抗衰退能力强．　抗衰退能力强　５：成本较低．　５：成本较低．　成本较低　６：产生少量的污染气体．　６：产生少量的污染气体．　产生少量的污染气体　铝硅合金中初晶硅的细化处理　初晶硅的细化处理：　二、　铝硅合金中初晶硅的细化处理：

　　　　１：初晶硅的细化就是磷变质．（ＡＬＰ）　１：初晶硅的细化就是磷变质．（ＡＬＰ）　初晶硅的细化就是磷变质．（ＡＬＰ　２：单独加磷：易产生烟尘，磷的吸收率低．　２：单独加磷：易产生烟尘，磷的吸收率低．　单独加磷　加入方式：　中间合金型与盐组合型；　加入方式　：　中间合金型与盐组合型　；　盐与精炼　剂组合型．　剂组合型．　３：处理温度　８００－８５０℃　３：处理温度　８００－８５０℃．　易聚集长大，　效果不良．　低：　ＡＬＰ　易聚集长大，　效果不良．　高：精炼效果受影响，　需要进行两次精炼．　精炼效果受影响，　需要进行两次精炼．　４：加入量：　０．０５４：加入量：　０．０５－０．１％．　加入量　Ｎａ，　共用，消耗磷．　如含　Ｎａ，　则↑Ｐ　量．　所以　Ｎａ３Ｐ　共用，消耗磷．　过高，　使初晶硅有粗化趋势．　Ｐ　过高，　使初晶硅有粗化趋势．　为长效变质剂，　重熔化仍有细化作用．　Ｐ　为长效变质剂，　重熔化仍有细化作用．　三　硅铝合金中共晶硅的变质：　硅铝合金中共晶硅的变质：

　　　　（一）：钠变质处理，　）：钠变质处理，　钠变质处理　１：金属钠变质，　将金属钠直接压入铝液中．　１：金属钠变质，　将金属钠直接压入铝液中．　金属钠变质　加入量：　１反应完毕．　加入量：　０．１％，　１－２　ｍｉｎ　反应完毕．　缺点：　１）钠沸点低　活泼，易产生铝液的沸腾飞溅．　钠沸点低，　缺点：　１）钠沸点低，　活泼，易产生铝液的沸腾飞溅．　２）易造成上，下两部变质效果不均，　钠轻，　２）易造成上，下两部变质效果不均，　钠轻，　而上部　易造成上　过变质，　下部达不到变质效果．　过变质，　下部达不到变质效果．　２：钠盐变质：　２：钠盐变质：　钠盐变质　目前广泛使用的钠盐变质剂是含氟化种的钠盐．　目前广泛使用的钠盐变质剂是含氟化种的钠盐．　常用的多元变质剂，　１２常用的多元变质剂，　见表　１２－５．　ＮａＦ＋ＡＬ→ＡＬＦ３＋Ｎａ，　ＮａＦ＋ＡＬ→ＡＬＦ３＋Ｎａ，　ＡＬＦ３＋ＮａＦ→　ＡＬＦ３＋ＮａＦ→Ｎａ３ＡＬＦ６

　　　　加入量：　２１０－１５ｍｉｎ　ｍｉｎ．　加入量：　２－３％，　时间　１０－１５ｍｉｎ．　变质温度要高于浇注温度．　防止过变质，钠在局部区域　变质温度要高于浇注温度　．　防止过变质　，　钠在　局部区域　含量过高所致．　含量过高所致．　双色变质剂：上层（白色）熔点高，　双色变质剂：上层（白色）熔点高，向铝液中不断提供　Ｎａ　下层（蓝色）　下层（蓝色）　３：无毒变质剂：　３：无毒变质剂：　无毒变质剂　为避免氟化钠的有毒性，以碳酸钠为主作为变质剂．　为避免氟化钠的有毒性，以碳酸钠为主作为变质剂．　作用：有待于进一步研究．　作用：有待于进一步研究．　㈡锶变质：　锶变质：　长效变质剂

　　　　有效时间：６重熔后仍有变质作用．　有效时间：６－８ｈ　重熔后仍有变质作用．　：６　加入量：ＷＳｒ　：０．０２加入量：ＷＳｒ　：０．０２－０．０３％　：ＷＳ　变质温度：７２０－７３０℃　变质温度：７２０－７３０℃　：７２０　缺点：　缺点：　１：有　４０ｍｉｎ　的变质孕育期．　１：有　４０ｍｉｎ　的变质孕育期．　２：针孔倾向大，流动性下降．　２：针孔倾向大，流动性下降．　针孔倾向大　３：铝液不能用氯盐和氟盐精炼．　３：铝液不能用氯盐和氟盐精炼．　铝液不能用氯盐和氟盐精炼　㈢稀土变质：　土变质：　孕育期：３０－４０ｍｉｎ　加入量：０．０３　：０．０３孕育期：３０－４０ｍｉｎ　加入量：０．０３－０．０

ｐａｇｅ　１

５％　：３０　变质温度：７２０－７４０℃　变质温度：７２０－７４０℃　：７２０　优点：对坩埚无腐蚀作用，改善铝液流动性．　优点：对坩埚无腐蚀作用，改善铝液流动性．　㈣锑变质：　锑变质：　加入量：０．１－０．５％．孕育期：１５－２０ｍｉｎ　加入量：０．１－０．５％．孕育期：１５－２０ｍｉｎ　：０．１　孕育期：１５　　　　变质温度：７２０－７４０℃　变质温度：７２０－７４０℃　：７２０　重熔后仍有变质作用．　重熔后仍有变质作用．

　　　　有效时间：１００ｈ　有效时间：１００ｈ　：１００

　　　　对坩埚无腐蚀，冷却速度快，变质效果好，注意比重偏析，　对坩埚无腐蚀，冷却速度快，　变质效果好，　注意比重偏析，　不能与钠复合作用．　不能与钠复合作用．　变质效果的检验：　三、　变质效果的检验：　㈠断口检验：　断口检验：　浇注φ　圆棒，　浇注φ２０　圆棒，凝固后击断　好效果：断口成银白色，晶粒细小，无硅相小亮点．　好效果：断口成银白色，晶粒细小，无硅相小亮点．　亮点　不好效果：断口成灰颜色，晶粒粗大，　不好效果：断口成灰颜色，晶粒粗大，有明显的硅相亮　点．　过共晶铝硅合金，则硅相小亮点分布均匀，细密．　过共晶铝硅合金，则硅相小亮点分布均匀，细密．　㈡热分析法：　热分析法：　ＡＬ－　合金凝固特性的影响不同，　根据变质元素对　ＡＬ－Ｓｉ　合金凝固特性的影响不同，可　以通过热分析曲线加以判别．　以通过热分析曲线加以判别．　１：钠和锶的变质检验：　１２１２１：钠和锶的变质检验：图　１２－１０　１２－１１　钠和锶的变质检验　钠的冷却曲线特性：　钠的冷却曲线特性：　Ａ：共晶平台的温度比未变质要低　左右．　Ａ：共晶平台的温度比未变质要低　８℃左右．　Ｂ：共晶平台先是丙平台，而后是真正平台．　Ｂ：共晶平台先是丙平台，而后是真正平台．　共晶平台先是丙平台　锶变质的过冷度为　４℃　２：锑变质检验　１２２：锑变质检验　图　１２－１２　过冷度较小，２在一般热电偶的误差范围内，　过冷度较小　，２－３　℃　，　在一般热电偶的误差范围内　，　可用　，２　凝固时间作为锑变质程度的判据　凝固时间作为锑变质程度的判据．

　　　　３：细化初晶硅的检验：　１２３：细化初晶硅的检验：图　１２－１３　细化初晶硅的检验　加磷：第一拐点出现早，温度高，甚至难发现第一拐点．　加磷：第一拐点出现早，温度高，甚至难发现第一拐点．　未加磷：出现凹陷和滞后现象．　未加磷：出现凹陷和滞后现象．　§１３－３　铸造铝合金的炉料和熔炉　１３一、　炉料　㈠炉料种类　金属锭，纯金属（ＡＬ，Ｍｇ）回炉料，　金属锭，纯金属（ＡＬ，Ｍｇ）回炉料，中间合金配置的合金锭和　（ＡＬ，Ｍｇ）回炉料　重熔合金锭．　重熔合金锭．　但回炉料一次不易加的太多．　但回炉料一次不易加的太多．　㈡炉料的管理：　炉料的管理：　１：防止混料，避免有害元素混入，　１２１：防止混料，避免有害元素混入，表　１２－６．　防止混料　２：炉料的遗传性：　２：炉料的遗传性：　炉料的遗传性　杂质和微量元素的遗传，组织遗传（共晶硅）　杂质和微量元素的遗传，组织遗传（共晶硅）　３：炉料的储放：　３：炉料的储放：　炉料的储放　干燥的地方保存，避免长时间沾污油脂和泥砂，　干燥的地方保存　，　避免长时间沾污油脂和泥砂　，　注意　变质剂的受潮．　变质剂的受潮．　㈢中间合金的熔制　１：熔制要求：　１：熔制要求：　熔制要求　熔点尽量接近所熔制的合金　含合金元素尽量高，　成分均匀，　含气，　夹杂物少，　含合金元素尽量高　，　成分均匀　，　含气　，　夹杂物少　，　易破　碎．　２：熔制方法：　２：熔制方法：　熔制方法

　　　　混熔法：ＡＬＡＬ混熔法：ＡＬ－Ｔｉ　ＡＬ－Ｓｉ　：ＡＬ　还原法或热反应法　㈣配料计算　必须预先知道如下条件：　必须预先知道如下条件：　１：设计合金的化学成分及技术要求．　１：设计合金的化学成分及技术要求．　设计合金的化学成分及技术要求　２：炉料的化学成分．　２：炉料的化学成分．　炉料的化学成分　３：熔炼时各元素烧损率．　３：熔炼时各元素烧损率．　熔炼时各元素烧损率　４：每一炉的投料量．　４：每一炉的投料量．　每一炉的投料量　铸造合金的熔炉　金的熔炉．　二、　铸造合金的熔炉．　㈠坩埚炉　电阻丝，硅碳棒，铸铁，石墨，碳化硅．　电阻丝，硅碳棒，铸铁，石墨，碳化硅．　㈡反射坩埚炉　液体，气体，燃料，焦碳等．　１２液体，气体，燃料，焦碳等．图　１２－１５　㈢感应电炉　１：无芯工频感应炉　１：无芯工频感应炉　２：无芯中频炉　２：无芯中频炉　３：有芯感应炉　３：有芯感应炉　㈣反射炉　Ｐ２８６阅读教材　Ｐ２８６－２９６１

ｐａｇｅ　２