哈工大鑄造與變形合金基礎大作業(yè)

1、 哈爾濱工業(yè)大學鑄造與變形合金大作業(yè) 專業(yè)：材料成型及控制工程班級：1009103班姓名：孫巍學號：1101900405課后作業(yè)1、討論生鐵爐外處理、鋼的爐外精煉及鑄鐵的熔體處理的各自作用答：（1）生鐵的爐外處理主要是為了脫去其中的硫：爐外脫硫的意義 保證高爐冶煉獲得質量合格的生鐵。由于入爐原料含硫的增加，難免生鐵含硫超過規(guī)定標準；或者為了進一步節(jié)省燃料消耗和提高生產效率，而采用低堿度渣操作得到高硫生鐵，都需對鐵水進行爐外脫硫處理。 向煉鋼提供優(yōu)質低硫生鐵。為了改善鋼材的加工性能及斷裂韌性，需要煉出硫含量<0.010.005的超低硫鋼，一般生鐵含硫難以滿足要求；即使向氧氣轉爐提供含硫小于

2、0.030.01%的低硫生鐵，也給高爐冶煉增加難度。 在高爐內創(chuàng)造脫硫條件總是有限的，而用爐外脫硫方法以改善脫硫的擴散條件，降低生鐵含硫量是合理的。在爐外進行鐵水預處理脫硫，比在煉鋼過程脫硫，無論從力學條件或工藝原理方面來看都要合理得多，經濟上也是合算的。 （2）鋼的爐外精煉：所謂爐外精煉，就是把常規(guī)煉鋼爐(轉爐、電爐)初煉的鋼液倒入鋼包或專用容器內進行脫氧、脫硫、脫碳、去氣、去除非金屬夾雜物和調整鋼液成分及溫度以達到進一步冶煉目的的煉鋼工藝。即將在常規(guī)煉鋼爐中完成的精煉任務，如去除雜質(包括不需要的元素、氣體和夾雜)和夾雜變性、成分和溫度的調整和均勻化等任務，部分或全部地移到鋼包或其他容器中

3、進行，把一步煉鋼法變?yōu)槎綗掍摲?，即初煉加精煉。?）鑄鐵的熔體處理：最初的鑄鐵的性能很低，通過熔體處理方面的研究，包括熔體過熱處理、孕育、變質或球化處理來改善鑄鐵的組織，使鑄鐵的各方面性能得以提高。2、論述銅合金熔煉過程如何進行脫氧和除氫答：基本原理: 加入那些與氧的親和力比銅和氧的親和力大的元素, 脫氧劑：3Cu2O + 2Al Al2O3+6Cu(1) 沉淀脫氧脫氧劑本身可以溶解在銅液中, 與Cu2O的脫氧反應在整個熔池內進行, 脫氧速度快, 脫氧徹底, 但脫氧產物不易清除, 是其缺點(Al, Si, Mg )(2) 擴散脫氧脫氧劑本身不能溶解在銅液中, 只覆蓋在銅液表面, 脫氧只在表層

4、進行,借助Cu2O不斷向液面擴散才能不斷脫氧。缺點是脫氧速度低, 受Cu2O擴散速度控制, 但對銅液無污染脫氧劑：CaC2, Mg3B2, 硼渣Na2B4O6·MgO(3) 沸騰脫氧又稱“青木脫氧”， 將新鮮的樹干插入銅液中，由于燃燒不完全，產生大量的CO及碳氫化合物， 這些氣體上浮時引起銅液翻騰，與Cu2O充分反應，從而脫氧。(4) 磷銅脫氧除電工用的純銅外，磷是工業(yè)應用最廣泛的脫氧劑；磷以磷銅中間合金的形式加入5Cu2O + 2P P2O5+10CuP2O5沸點為347度，在銅液中以氣泡形式上浮， 上浮過程發(fā)生如下反應, 繼續(xù)脫氧：Cu2O + P2O5 2CuPO33、論述鑄造

5、鈦合金熔煉技術答：鈦熔體的高熔點與高活性使得其熔煉工藝十分復雜，主要有加熱方式、真空獲得和熔煉坩堝三大問題。（1） 加熱方式：電磁感應加熱(2000度以內)高能束：電??；離子??；電子束（2） 真空獲得：機械泵： 0.01Pa；擴散泵：1e-3Pa；分子泵：1e-4Pa。（3） 熔煉坩堝：水冷銅坩堝。懸浮爐 ：利用電磁感應加熱將和合金熔化，并利用電磁里將熔體完全懸浮，避免熔體與水冷坩堝接觸(熔煉合金量受限)。凝殼爐：利用電磁感應加熱或高能束將合金熔化，合金熔體與水冷坩堝接觸，形成一個薄的凝殼，該凝殼將水冷坩堝和高溫熔體分離(利用合金本身形成的薄殼作坩堝)。4、以中國、ISO、日本和美國為例，論述

6、一下變形鋁合金的牌號及狀態(tài)表示方法答：（1）中國：根據(jù)新制定的GB/T16474-1996變形鋁合金及鋁合金牌號表示方法，凡是成分與變形鋁及鋁合金國際牌號注冊協(xié)議組織（簡稱國際牌號注冊組織）命名的合金相同的所有合金，其命名指直接采用國際四位數(shù)字體系牌號，未與國際四位數(shù)字體系牌號的變形鋁合金接軌的，采用四位字符牌號（但實驗鋁合金在四位字符牌號前加X）命名，并按要求注冊化學成分。四位字符牌號的第一、三、四位為阿拉伯數(shù)字，第二位為英文大學字母（C、I、L、N、O、P、Q、Z字母除外）。牌號第一位數(shù)字表示鋁及鋁合金的組別。如工業(yè)純鋁（1×××系）、Al-Cu（ 2

7、5;××系）、Al-Mn （3×××系）、Al-Si （4×××系）、Al-Mg （5×××系）、Al-Mg-Si （6×××系）、Al-Zn-Mg-Cu （7×××系）、Al-Li （8×××系）和備用合金組（9×××系）。 除改型合金外，鋁合金組別按主要合金元素來確定，主要合金元素指極限含量算術平均值為最大的合金元素。當含有一個以上的合金元素極限含量算術平均值同為

8、最大時，應按Cu、Mn、Si、Mg、Zn、其他合金元素的順序來確定合金組別。牌號的第二位字母表示原始純鋁或鋁合金的改型情況，最后兩位數(shù)字表示同一組中不同的鋁合金或者表示鋁的純度。 根據(jù)GB/T16475-1996標準規(guī)定，基礎狀態(tài)代號用一個英文大寫字母表示。細分狀態(tài)代號采用基礎狀態(tài)代號后跟一位或者多位阿拉伯數(shù)字表示。1）基礎狀態(tài)代號?；A狀態(tài)代號有5種，如下表所示。2）細分狀態(tài)代號H（加工硬化）的細分狀態(tài)，即在字母H后面加兩位阿拉伯數(shù)字（稱作H××狀態(tài)）或者三位阿拉伯數(shù)字（稱作H×××狀態(tài)）。a) H××狀態(tài)，H后面第一位數(shù)

9、字表示該狀態(tài)的基本處理程序，第二位數(shù)字表示產品的加工硬化程度。H1單純加工硬化狀態(tài)。適用于未經熱處理，只經過加工硬化即獲得所需強度的狀態(tài)。 H2加工硬化既不完全退火狀態(tài)。適用于加工硬化程度超過成品規(guī)定要求后，經不完全退火，使強度降低到指標的產品。對于室溫下自然時效軟化的合金，H2與對應的H3具有相同的最小極限抗拉強度；對于其他合金，H2與對應的H1具有相同的最小極限抗拉強度，單伸長率比H1稍高。 H3加工硬化及穩(wěn)定化處理的狀態(tài)。適用于加工硬化后經低溫熱處理或由于加工過程中的受熱作用致使其力學性能達到穩(wěn)定的產品。H3狀態(tài)金屬用于室溫下逐漸時效軟化的合金。 H4加工硬化及噴漆處理的狀態(tài)。適用于加工

10、硬化后經噴漆處理導致了不完全退火的產品。 H后面的第二位數(shù)字表示產品的加工硬化程度。數(shù)字8表示應狀態(tài)。通常采用O狀態(tài)的最小抗拉強度與下表規(guī)定的強度差之和，來規(guī)定H×8狀態(tài)的最小抗拉強度。對于O（退火）和H×8之間的狀態(tài)，應在H×8代號后分別添加從1到7的數(shù)字表示，在H×8后添加9表示比H×8加工硬度程度更大的超硬狀態(tài)。b）H×××狀態(tài)。H111適用于最終退火后又進行了適量的加工硬化，但加工硬化程度又不及H11狀態(tài)的產品。H112適用于熱加工成型的產品。該狀態(tài)產品的力學性能有規(guī)定要求。H116適用于鎂含量0.4%的5

11、×××系合金制成的產品。這些產品具有規(guī)定的力學性能和抗剝落腐蝕的要求。T（熱處理）狀態(tài)的細分，即在字母T后加一位或者多位阿拉伯數(shù)字表示T的細分狀態(tài)。a）T×狀態(tài)。在T后面添加0-10的阿拉伯數(shù)字表示細分狀態(tài)稱作T×狀態(tài)。b）T××狀態(tài)及T×××狀態(tài)（消除應力狀態(tài)除外）。在T×狀態(tài)代號后面再添加一位數(shù)字稱作T××狀態(tài)，或者添加量為數(shù)字稱作T×××狀態(tài)，表示經過了明顯改變產品特性（如力學性能、抗腐蝕性能等）的特定工藝處理的狀態(tài)。c）消除應力

12、狀態(tài)。在上述T×、T××或T×××狀態(tài)代號后面添加“51”、“510”、“511”或者“54”，表示經歷了消除應力處理的產品狀態(tài)代號。（2）ISO：i合金牌號 國家標準化組織（ISO）的鋁和鋁合金的牌號石油化學元素符號與代表其成分百分數(shù)的數(shù)字組成（ISO2092-1981及ISO2107-1983）。在牌號錢應冠以“ISO”，如已指明是國家標準牌號，則可省略。重熔用的純鋁錠。電解廠生產的純鋁牌由化學元素符號（Al）與代表金屬純度的百分數(shù)數(shù)字組成。數(shù)字應精確到小數(shù)點后兩位或兩位以上，如Al99.80。加工的工業(yè)純鋁及合金。他們的牌號由化

13、學元素符號與代表金屬純度或合金元素含量的百分數(shù)數(shù)字組成。在工業(yè)純鋁的牌號中，數(shù)字只表達到小數(shù)點后一位，如Al99.0。如果純鋁中含有最大量不超過0.1%（Cu則為例外，為0.2%）的合金元素，則在數(shù)字后還應標出該合金元素的化學符號，如Al99.0Cu，即是鋁含量為99.0%，而銅含量小于0.2%的工業(yè)純鋁。若工業(yè)純鋁中的某些雜質受到控制，且有特殊用途時，應在牌號前冠以用途的大寫拉丁字母。如純度為99.5%的電工鋁材的牌號為E-Al99.5。 鋁合金的牌號由基本元素Al及合金元素的化學元素符號與合金元素含量的平均百分數(shù)字組成。合金元素含量小于1%的不標數(shù)字。如銅的平均含量為6%、Mn的含量小于1

14、%的Al-Cu-Mn合金，其牌號是AlCu6Mn。在合金牌號中表示合金元素的化學符號依其含量多少，按遞減次序排列，如果他們含量大致相等，則按化學元素符號的字母順序排列。 在國家標準中還規(guī)定變形鋁及鋁合金的牌號可用四位數(shù)字表示，即用美國鋁業(yè)協(xié)會的牌號，但去掉前面的“AA”（美國鋁業(yè)協(xié)會的“The Aluminum Association”的縮寫）。ii加工鋁材的狀態(tài)代號 按照國際標準的規(guī)定，鋁材的狀態(tài)代號在合金牌號后，用連字符號把他們分開。材料的狀態(tài)代號由字母和數(shù)字組成。基本狀態(tài)代號M制造狀態(tài)，表示熱成形的材料，對其力學性能有一定的要求。F加工狀態(tài)，表示不控制力學性能的熱加工的材料所處的狀態(tài)。O

15、退火狀態(tài)，表示處于最低強度性能的完全退火的壓力加工產品所處的狀態(tài)。H加工硬化狀態(tài)。T不同于M、F、O和H狀態(tài)的熱處理狀態(tài)，以提高其強度、硬度。基本狀態(tài)代號H和T的詳細分類H1加工硬化H2加工硬化后部分退火H3加工硬化后穩(wěn)定化處理 在數(shù)字之后另加字母，表示材料的最終加工硬化程度（字母x表示數(shù)字1、2、3）： HxH充分硬化狀態(tài)； HxD材料的抗拉強度大致處于O狀態(tài)和HxH狀態(tài)之間； HxB材料的抗拉強度大致處于O狀態(tài)和HxD狀態(tài)之間； HxF材料的抗拉強度大致處于HxD狀態(tài)和HxH狀態(tài)之間； HxJ材料的抗拉強度比HxH狀態(tài)大10MPa以上的狀態(tài)； TA熱成形工序后冷卻到室溫，使其發(fā)生自然時效的

16、狀態(tài)； TB固溶處理與自然時效狀態(tài)；TC熱加工后冷卻到室溫、再冷加工與自然時效后的狀態(tài)；TD固溶處理、冷加工與自然時效后的狀態(tài)；TE從熱成形溫度冷到室溫再人工時效后的狀態(tài)；TF固溶處理與人工時效后的狀態(tài)；TG熱加工溫度冷卻到室溫，再冷加工與人工時效后的狀態(tài)，適用于冷加工可提高其強度的材料；TH固溶熱處理、冷加工與人工時效后的狀態(tài)；TL固溶熱處理、人工時效與冷加工的狀態(tài)；TM固溶熱處理與穩(wěn)定化處理后的狀態(tài)。 iii變形鋁合金的國家標準狀態(tài)代號也可用美國鋁工業(yè)協(xié)會（AA）的狀態(tài)代號替換，它們的對應關系如下表所示：（3）美國：i合金牌號：根據(jù)美國國家標準ANSIH351-1978的規(guī)定，美國的變形鋁

17、合金的牌號用四位數(shù)字表述。該系統(tǒng)是由美國鋁工業(yè)協(xié)會1954年采用的，1957年由美國標準化協(xié)會納入到美國標準。1983年國家標準化組織又將其納入到ISO2107-1983（E）中，作為國際標準之一。 在四位數(shù)字中第一位表示合金系列。按鋁合金主要合金元素的分類如下： 工業(yè)純鋁（1×××系） Al-Cu（ 2×××系） Al-Mn （3×××系） Al-Si （4×××系） Al-Mg （5×××系） Al-Mg-Si （6××&

18、#215;系） Al-Zn-Mg-Cu （7×××系） Al-Li （8×××系）備用合金組（9×××系）在1×××中，最后兩位數(shù)字表似最低鋁含量中小數(shù)點右邊的兩位數(shù)字，如1060是最低鋁含量為99.6%的工業(yè)純鋁。牌號的第二位數(shù)字表示對雜質范圍的修改，若是零則表示該工業(yè)純鋁的雜質范圍為生產中的正常范圍；如果為1-9的自然數(shù)，則表示生產中應對某一種或幾種雜質或合金元素加以專門的控制。例如1350工業(yè)純鋁是一種鋁含量大于99.50%的電工鋁，其中3種雜質應受到控制。即，（V+T

19、i）0.02% ，B0.05%，Ga0.03%。 在2×××到8×××合金系列中，牌號最后兩位數(shù)字只用來區(qū)分該類型種不同牌號的鋁合金。第二位數(shù)字表述對合金的修改，如為零，則表示原始合金；如為1-9中任意整數(shù)，則表示對合金的修改次數(shù)。 對于實驗狀態(tài)的牌號，在四位數(shù)字前加“X”。 ii狀態(tài)代號 狀態(tài)代號在合金拍好后破折號隔開。標準的狀態(tài)名稱系統(tǒng)是一個表示基本狀態(tài)的字母和一個或幾個數(shù)字所組成。除了退火和加工狀態(tài)外，按不同種類加上一個數(shù)字或幾個數(shù)字來更準確的說明。四種基本狀態(tài) F加工狀態(tài)，用于經過正常加工工序后所獲得產品的狀態(tài)。如熱擠壓狀態(tài)與

20、熱軋狀態(tài)。適用于不需要專門的人處理或加工硬化的產品，對其力學性能不加以限制。 H應變硬化狀態(tài) O退火狀態(tài) T熱處理狀態(tài)基本狀態(tài)代號H和T的詳細分類 H1n單純加工硬化狀態(tài)，適用于不需要退火的材料，只需要通過加工硬化就可獲得所需強度，H1后的n代表加工硬化程度的數(shù)字。 H2n加工硬化后進行不完全退火的狀態(tài)。H2后的數(shù)字表示材料經不完全退火后所保留的加工硬化程度。 H3n加工硬化后再經過穩(wěn)定化處理的狀態(tài)。適用于加工硬化后經低溫退火使其強度略微降低、伸長率略有升高而使力學性能穩(wěn)定的材料。冷加工后130-170進行穩(wěn)定化處理。n表示加工硬化程度的數(shù)字： n=2，表示1/4硬狀態(tài)； n=4，表示1/2硬

21、狀態(tài)； n=6，表示3/4硬狀態(tài)； n=8，表示全硬狀態(tài)； n=9，表示超硬狀態(tài)。T1熱加工后自然時效的狀態(tài)；T2高溫熱加工冷卻后冷加工，然后再進行自然時效的狀態(tài)；T3固溶處理后進行冷加工，然后自然時效的狀態(tài)；T4固溶處理和自然時效能達到充分穩(wěn)定的狀態(tài)；T5高溫熱加工冷卻后再進行人工時效的狀態(tài)；T6固溶處理后人工時效的狀態(tài)；T7固溶處理經過穩(wěn)定化處理的狀態(tài)；T8固溶處理后冷加工再人工時效的狀態(tài)；T9固溶處理人工時效，在經過冷加工的狀態(tài)；T10高溫熱加工冷卻再冷加工及人工時效的狀態(tài)。（4）日本：i合金牌號 日本的變形鋁合金的牌號分三部分。最前面的為“A“，表示鋁及鋁合金；第二部分是國家數(shù)字牌號；第三部分是表示材料品種或尺寸精度等級的大學英文字母，如A20