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第一章铸造非铁合金基础知识1

一、元素的分类、物性与铸造非铁合金的概念1

1．元素的分类1

2．元素的物性值1

3．铸造非铁合金的概念6

二、非铁合金的二元相图6

1．Al基二元合金相图6

2．Mg基二元合金相图10

4．Cu基二元合金相图11

3．Ti基二元合金相图11

5．Zn基二元合金相图17

6．Sn基二元合金相图17

7．Pb基二元合金相图17

8．Ni基二元合金相图17

三、熔炼过程的物理化学基础与精炼效果的检测19

1．各种金属氧化物的性质19

2．金属液的吸气与除气20

（1）金属液的吸气特性20

4．精炼效果的检测方法21

（2）金属液中气体的来源21

（3）金属液的除气22

3．金属液的氧化与脱氧23

（1）金属液的氧化特性23

（2）金属液中金属氧化物的去除25

（1）含气量的检测方法27

（2）氧化夹杂物含量的检测方法32

四、合金的铸造性能及其测试33

1．流动性33

2．收缩36

3．热裂41

4．铸造应力44

参考文献47

第二章铸造铝合金48

一、合金及其性能49

1．铸造Al-Si系合金49

（1）合金牌号49

（2）化学成分50

（3）物理性能52

（4）力学性能53

（5）工艺性能76

（6）显微组织79

（7）特点及应用85

2．铸造Al-Cu系合金86

（1）合金牌号87

（2）化学成分87

（3）物理及化学性能88

（4）力学性能90

（5）工艺性能101

（6）显微组织106

（7）特点及应用112

3．其他铸造铝合金113

（1）合金牌号113

（2）化学成分113

（3）物理及化学性能114

（4）力学性能115

（6）显微组织118

（5）工艺性能118

（7）特点及应用120

4．Al-Li系合金的发展121

二、熔炼和浇注122

1．熔炼用金属和非金属材料122

2．熔炼用辅助材料122

（1）熔剂122

（3）精炼剂123

（4）变质剂123

（2）涂料123

3．中间合金和预制合金锭124

（1）铝基中间合金的化学成分124

（2）铝基中间合金的配制工艺124

（3）预制合金锭的牌号、成分和技术要求125

（4）回炉料的分级、技术要求和最大回用量126

4．熔炼及浇注工艺126

（1）铸造铝合金的配料计算126

（2）金属炉料的准备128

（3）非金属辅助材料的准备129

（4）熔炼设备和工具130

（5）常用的熔炼浇注工具131

（6）精炼工艺132

（7）变质处理工艺137

（8）熔炼工艺138

（9）浇注工艺138

5．炉前检查139

（1）温度的检测与控制139

（2）气体含量的检查139

（3）断口检查141

（4）成分分析141

（5）力学性能的检查142

三、热处理142

1．热处理工艺分类及状态符号意义142

（1）热处理工艺分类及原理142

（2）热处理状态代号及意义143

（1）热处理用炉特点144

（2）淬火水槽及淬火介质144

2．热处理设备及仪表144

（3）仪表及热电偶145

（4）铝合金用热处理炉145

3．热处理工艺参数及操作146

（1）热处理工艺参数146

（2）热处理工艺参数对某些合金拉伸性能的影响149

（3）热处理操作要点151

（1）检查项目153

（2）热处理缺陷及消除方法153

4．热处理质量检查153

（3）典型的过烧显微组织154

（4）过烧及回复154

5．表面处理157

（1）阳极化157

（2）镀层159

（3）浸润处理160

（4）涂漆161

（5）表面喷丸强化161

（4）气密性162

（3）内部质量检验162

（5）金相组织的低倍检查162

2．常见的铸造缺陷162

（1）化学成分的控制162

1．铝合金质量控制项目和方法162

四、质量控制和铸造缺陷162

（2）力学性能162

参考文献165

第三章铸造镁合金166

一、合金及其性能167

1．镁－铝系合金167

（1）合金牌号167

（2）化学成分167

（3）物理和化学性能168

（4）力学性能168

（5）工艺性能174

（6）显微组织175

（7）显微疏松对ZM5合金力学性能的影响176

（8）特点和用途177

（1）合金牌号179

（2）化学成分179

2．镁－锌－锆系合金179

（3）物理和化学性能180

（4）力学性能180

（5）工艺性能183

（6）显微组织183

（1）合金牌号184

（3）物理和化学性能184

（2）化学成分184

3．镁－稀土金属－锆系合金184

（7）特点和应用184

（4）力学性能186

（5）工艺性能191

（6）显微组织191

（7）特点和应用193

二、熔炼和浇注193

1．原材料与回炉料193

2．中间合金193

（1）中间合金的成分193

（2）中间合金的配制194

3．熔剂195

（1）熔剂的化学成分和应用195

（2）熔剂的配制195

4．熔炼前的准备工作195

（1）配料195

（2）炉料及熔炼用辅助材料的准备197

（3）设备、坩埚与工具的准备197

5．镁合金的熔炼199

（1）变质处理和精炼处理199

（2）熔炼工艺201

6．浇注工艺201

（1）用浇包的浇注工艺201

（2）用坩埚的浇注工艺201

三、热处理203

3．热处理用保护气氛204

（2）各种因素对热处理的影响204

（1）保护气氛的应用204

2．热处理工艺参数及影响204

（1）热处理工艺参数204

1．热处理状态和选择204

（2）保护气氛的种类和选用205

4．热处理质量控制205

（1）铸件的装炉温度205

（2）热处理温度的控制205

（3）铸件变形的控制206

（4）淬火介质207

（5）热处理炉207

（6）热处理缺陷及其消除方法207

（7）热处理效果的评定208

5．焊后热处理208

（2）酸处理209

（1）化学除油209

（3）各种化学氧化处理209

（4）填充处理209

2．各种溶液的配制和使用209

1．化学氧化处理的工艺流程209

四、化学氧化处理209

3．化学氧化溶液的调整211

4．各种溶液的检验211

5．氧化膜的常见缺陷及返修211

（1）氧化膜层常见缺陷的产生原因及排除方法211

（2）膜层的退除211

（3）膜层的局部氧化法213

6．化学氧化膜的耐蚀性检验214

（1）化学氧化膜的检验214

（2）氧化膜的耐蚀时间214

五、质量检验和常见的铸造缺陷214

1．质量检验项目和方法214

（1）化学成分的检验214

（2）力学性能的检验214

（3）显微疏松和松孔216

（2）夹杂216

（1）氧化冷隔216

（4）工艺检验216

（3）铸件的内部质量和气密性216

2．常见的缺陷和防止方法216

（4）偏析218

（5）热裂218

参考文献219

第四章铸造钛合金220

一、合金及其性能220

1．合金牌号220

2．化学成分221

（2）抗氧化性能223

（3）耐腐蚀性能223

3．物理和化学性能223

（1）物理性能223

（4）电化学腐蚀227

（5）氢脆227

4．力学性能227

（1）技术标准规定的力学性能227

（2）室温力学性能227

（3）高温力学性能230

（1）铸造性能233

5．工艺性能233

（5）疲劳性能233

（4）持久和蠕变性能233

（2）焊接性能235

（3）切削性能236

6．显微组织236

7．特点和应用237

（1）α型合金237

（2）α+β型合金237

二、熔炼和浇注238

（3）β型合金238

1．自耗电极铸锭的制备工艺239

（1）电极块的制备240

（2）自耗电极铸锭的熔炼241

（3）铸锭的质量要求241

（4）技术安全243

（5）各种熔炼方法的工艺特性比较244

2．铸件的熔铸工艺245

（1）真空自耗电极电弧凝壳熔铸法245

（3）真空非自耗电极电弧凝壳熔铸法248

（2）电子束熔铸法248

（4）真空感应熔铸法250

（5）等离子弧熔铸法250

（6）等离子－电子束熔铸法250

三、热处理250

1．热处理种类和工艺参数251

（1）退火处理251

（2）真空除氢退火251

（3）热等静压处理251

2．铸件热处理后表面污染的处理252

3．钛合金铸件热处理效果的评定253

四、钛及其合金的铸件设计254

1．铸造工艺分类及应用254

（1）工艺分类254

（2 ）工艺流程254

（3）应用范围254

2．铸件结构设计254

（1）合理结构的选择254

（3）铸件壁厚256

（2）尺寸精度与粗糙度256

（4）铸造圆角257

（5）孔间及壁间的最小间距257

3．铸件工艺设计257

（1）加工余量257

（2）基准面的选择258

（3）分型面设计258

（4）型芯设计258

（5）铸造孔258

4．浇冒口系统259

（7）收缩率259

（6）铸造斜度259

五、钛合金铸造用造型材料与造型工艺261

1．造型材料的选择261

（1）造型材料的技术要求261

（2）耐火材料的种类与性能261

（3）粘结剂262

（2）造型工艺及特性263

（1）分类及典型配比263

3．石墨捣实型工艺263

（2）石墨加工型的特点及应用263

2．金属型及石墨加工型的铸造工艺263

（1）金属型的特点及应用263

4．熔模精密铸造工艺265

（1）石墨熔模型壳工艺266

（2）钨面层陶瓷型壳工艺267

（3）氧化物陶瓷型壳工艺267

5．其他造型工艺267

（1）氧化物陶瓷型267

六、钛铸件的清理精整268

1．清理精整268

（2）石墨壳型268

（3）石墨沉积陶瓷型壳268

2．钛铸件的常见缺陷和修复269

（1）常见缺陷269

（2）焊补269

3．内部质量270

2．表面质量270

1．尺寸检查270

（3 ）热等静压处理270

七、钛合金铸件的质量检验270

4．化学成分检验271

5．力学性能检验271

参考文献271

第五章铸造铜及铜合金272

（1）牌号和化学成分273

（2）物理和化学性能273

1．纯铜273

一、合金及其性能273

（3）力学性能275

（4）工艺性能275

（5）金相组织276

2．青铜277

（1）铸造锡青铜277

（2）铸造铝青铜291

（3）铸造铍青铜308

（4）铸造硅青铜、锰青铜和铬青铜316

（2）物理和化学性能319

3．铸造白铜319

（1）合金牌号和化学成分319

（3）力学性能321

（4）工艺性能322

（5）合金的显微组织323

（6）特点和应用323

4．黄铜323

（1）合金牌号326

（2）化学成分326

（3）物理和化学性能327

（4）力学性能328

（5）工艺性能336

（6）合金的显微组织340

（7）特点和应用343

5．特殊用途的铜合金343

（1）铜—锰基阻尼合金343

（2）艺术铜合金346

（2）非金属材料及辅助材料350

（1）金属材料350

二、合金的熔炼和浇注350

1．原材料和回炉料350

（3）回炉料351

2．中间合金352

（1）牌号和化学成分352

（2）中间合金的配制352

3．熔剂352

（1）覆盖剂355

（2）精炼剂355

（4）脱氧剂358

（3）氧化剂358

（5）晶粒细化剂359

4．熔炼前的准备360

（1）炉料和辅助材料的准备360

（2）熔炉及熔炼工具的准备360

（3）配料362

5．熔炼工艺366

（1）纯铜的熔炼367

（2）锡青铜和铅青铜的熔炼368

（3）铝青铜的熔炼370

（4）铍青铜和铬青铜的熔炼371

（5）白铜和铜锰合金的熔炼373

（6）黄铜的熔炼373

（7）熔炼工艺参数对铸造铜合金性能的影响374

（8）炉前控制和检验377

6．浇注工艺379

（1）浇注系统设计380

（3）浇注温度381

（2）冒口尺寸381

三、铜合金铸件的热处理及表面处理386

1．热处理分类387

2．热处理工艺387

（1）热处理工艺参数387

（2）热处理操作要点387

3．热处理质量检验388

（1）检验项目388

4．表面处理389

（2）热处理缺陷及消除方法389

四、铸件的缺陷及修补392

1．铸件的缺陷及防止方法392

2．铸件的修补392

（1）焊补法394

（2）浸渗法398

（3）补铸398

（4）其他修补方法399

参考文献400

第六章铸造锌合金402

一、合金及其性能402

1．合金牌号402

2．化学成分403

3．物理和化学性能404

（1）物理性能404

（2）耐蚀性404

4．力学性能406

（1）室温力学性能406

（2）温度对力学性能的影响408

（3）蠕变性能410

5．摩擦磨损特性411

（1）PV（压力－速度）特性411

（2）摩擦系数411

（3）磨损率411

6．工艺性能412

（1）铸造性能412

（3）切削性能414

（2）焊接性能414

7．显微组织415

8．特点和用途417

二、铸造锌合金的熔炼和浇注419

1．熔炼用的金属材料和非金属材料419

2．熔炼工艺420

（1）熔炼设备420

（2）熔炼前的准备420

（3）配料420

（1）温度测量421

4．炉前检查421

（2）化学成分分析421

3．净化与变质处理421

（1）净化处理421

（4）熔炼操作要点421

（2）变质处理421

（3）炉前试验423

5．锌合金的浇注423

三、铸造锌合金的热处理423

1．稳定化处理（低温时效）423

1．电镀424

（1）零件表面准备424

四、铸造锌合金的表面处理424

2．均匀化424

（2）电镀工艺参数425

2．涂漆426

3．阳极化处理426

五、锌合金铸件的质量控制426

1．质量检查426

（1）化学成分426

（3）金相组织427

（2）力学性能427

2．锌合金铸件缺陷分析428

参考文献429

第七章铸造轴承合金431

一、锡基和铅基轴承合金433

1．锡基轴承合金433

（1）合金的牌号、化学成分及性能433

（2）合金显微组织433

（4）力学性能434

（3）物理性能434

（5）铸造性能436

（6）特点和应用436

2．铅基轴承合金436

（1）概述436

（2）铅锑轴承合金437

（3）铅钙钠轴承合金441

3．锡基和铅基轴承合金的熔铸443

（1）轴承钢壳的清洗与镀锡443

（2）合金的熔炼445

（3）合金的浇注447

4．锡基和铅基合金轴承的质量检验和合金的金相检验449

（1）质量检验项目和方法449

（2）金相检验449

5．锡基和铅基合金轴承的铸造缺陷分析450

6．锡基和铅基轴承合金的回收450

（1）废料的分类450

（2）废料的重熔工艺450

2．铝锡轴承合金452

（1）合金代号和化学成分452

二、铝基轴承合金452

1．铝基轴承合金的性能特点及分类452

（2）显微组织和某些元素的作用453

（3）物理性能453

（4）力学性能453

（2）显微组织和元素作用455

（1）合金牌号和化学成分455

（6）特点和应用455

3．铝锑轴承合金455

（5）铸造性能455

（3）物理性能456

（4）力学性能456

（5）特点和应用456

4．铝－石墨轴承合金456

（1）合金组织及特性456

（2）合金性能457

5．铝基合金轴承的生产459

（1）铝锡和铝锑合金轴承的生产459

（2）铝－石墨轴承合金的熔铸460

三、铜铝轴承合金461

1．合金牌号及化学成分461

2．显微组织和元素作用461

4．力学性能463

（2）在某些介质中的腐蚀速度463

（1）铅对力学性能的影响463

3．物理性能和耐蚀性能463

（1）物理性能463

（2）硫和稀土对力学性能的影响464

（3）技术标准规定的力学性能465

（4）典型室温力学性能465

（5）高温力学性能466

5．工艺性能467

（1）铸造性能467

（2）焊接性能467

（1）钢壳的清洗和涂挂硼砂468

（2）熔炼468

6．特点和应用468

7．合金的熔铸468

（3）浇注469

8．质量检验及缺陷分析469

（1）质量检验项目和方法469

（2）铸造缺陷分析470

参考文献470

1．合金牌号和标准472

一、合金牌号和性能472

第八章铸造高温合金472

2．化学成分473

3．物理和化学性能475

（1）密度和熔化温度475

（2）热导率475

（3）线膨胀系数476

（4）比热容476

（5）抗氧化性能477

（6）耐腐蚀性能477

（1）技术标准中规定的性能478

4．力学性能478

（2）室温和高温瞬时性能479

（3）高温持久性能485

（4）高温蠕变性能489

（5）高温疲劳性能491

（6）弹性性能492

5．工艺特性493

6．显微组织494

二、合金的熔炼497

1．母合金的制备497

7．特点和应用497

（1）准备工作498

（2）熔炼工艺498

（3）回炉料的熔炼500

2．母合金的重熔501

（1）准备工作501

（2）重熔工艺502

3．定向凝固504

三、合金的热处理505

1．热处理设备506

2．热处理工艺506

（1）工艺参数506

（2）操作要点506

4．热等静压处理507

5．表面防护507

（3）力学性能测试508

（1）浮渣检验508

（2）化学分析508

四、质量控制和检验方法508

1．质量检验方法508

（4）金相试验509

2．常见的铸件缺陷及防止方法509

参考文献510

第九章金属及非金属原材料511

一、纯金属511

二、非金属及辅助原材料520

参考文献528

1．对熔炼设备的基本要求529

2．熔炼炉的分类和选用529

第十章非铁金属熔炼炉529

一、对熔炼设备的要求、分类和选用529

二、电阻熔炼炉530

1．电阻炉用主要材料530

2．电气配套和温度控制531

3．电阻炉的技术发展趋势531

4．坩埚电阻炉531

（1）概述531

（2）产品系列532

5．反射电阻炉535

（1）概述535

（2）产品系列535

6．红外熔炼炉536

（1）概述536

（2）产品系列537

三、感应熔炼炉538

（1）概述539

1．工频无心感应熔炼炉539

（2）产品系列542

2．工频有心感应熔炼炉544

（1）对熔炼设备的要求、分类和选用544

（2）产品系列545

3．中频无心感应熔炼炉547

（1）概述547

（2）产品系列547

4．真空感应熔炼炉550

（1）概述550

（2）产品系列551

1．真空自耗电极电弧炉553

（1）概述553

四、真空电弧炉553

（2）产品系列554

2．真空自耗电极电弧凝壳炉556

（1）概述556

（2）产品系列556

1．火焰反射炉557

（1）熔炼铝的反射炉557

五、火焰炉557

（2）熔炼铜的反射炉559

（3）产品系列560

2．燃料坩埚炉561

（1）固定式坩埚炉561

（2）倾动式坩埚炉561

（3）熔炼轻合金用的固定式保温炉562

六、我国主要工业电炉生产厂家563

参考文献565

附录566