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目 录1

第一章基本知识1

第一节物理化学基本知识1

1-1 什么是金属和非金属？什么是黑色金属和有色金属？什么是合金？1

1-2 什么是金属材料的机械性能？1

1-3 什么是金属材料的物理性能？2

1-4 什么是金属材料的化学性能？3

1-5 什么是金属材料的工艺性能？3

1-7 什么叫化学平衡？影响化学平衡的因素有哪些？4

1-6 什么叫化学反应速度？影响反应速度的主要因素是什么？4

1-8 什么叫扩散？影响扩散的主要因素有哪些？5

1-9 怎样估计铝合金中常见元素氧化的难易？5

1-10什么叫粘度？它与熔铸生产有何关系？6

1-11什么是表面张力？它与熔铸生产有何关系？6

1-12什么是润湿现象？它与熔铸生产有何关系？8

第二节金属学基本知识9

1-13什么是金属学？主要内容是什么？9

1-14什么叫晶体、非晶体、单晶体、多晶体、真实晶体、同质异晶体？10

1-15 什么叫点阵、晶格、晶胞、晶格常数？11

1-16什么叫组元？什么叫相？12

1-18 什么叫结晶？金属的结晶过程是怎样的？13

1-17液态金属的结构具有什么特点？13

1-19什么叫自发成核、非自发成核？什么叫变质处理？14

1-20什么是共晶转变？什么是包晶转变？15

1-21 什么是状态图？它与铸锭生产有何关系？16

1-22铝具有哪些主要性能？17

1-23 变形铝合金是怎样分类的？其牌号是怎样表示的？18

1-24锰、镁、铜、硅在变形铝合金中起什么作用？19

1-25铁、镍、锌、铬等元素在变形铝合金中起什么作用？21

第二章原辅材料23

第一节炉料23

2-1 什么是炉料？常用的炉料有哪几种？23

2-2 对配料用新金属的基本要求是什么？铝合金熔铸车间常用的新金属各具有什么特点？24

2-3 对中间合金的基本要求是什么？常用铝中间合金有哪些？25

2-4 废料是怎样分级的？对厂内废料保管的基本要求和方法是怎样的？25

第二节精炼剂和过滤介质27

2-5 什么是精炼剂？常用的有哪些？27

2-6 怎样制备熔剂和无毒精炼熔剂？采用火焰反射炉熔制号熔剂时的主要技术问题是什么？如何克服？29

2-7 过滤铝熔体用的玻璃布和陶瓷管具有哪些技术特性？对它们的基本要求是什么？31

第三节铸工材料32

2-8 石墨具有哪些重要特性？对结晶器用石墨材料的基本要求是什么？32

2-9 结晶器润滑油的作用是什么？对它的基本要求是什33

么？常用的润滑油、脂有哪几种？33

2-10对连续铸锭冷却用水的基本要求是什么？33

2-11涂料的工作原理是什么？怎样配制和涂覆涂料？34

2-12 什么是水玻璃？对水玻璃的技术要求是什么？35

2-13 什么是石棉？常用的石棉制品有哪些？使用时应注意哪些问题？36

2-14 什么叫硅酸铝纤维？它具有哪些重要的特性？37

第四节耐火材料和电热材料38

2-15 什么叫耐火材料？对熔铝炉耐火材料的基本要求是什么？38

2-16 铝合金熔炼炉常用的炉衬材料有哪几种？各有何优缺点？38

2-17 什么叫硅碳棒？什么叫硅碳棒的老化？在使用硅碳棒时应注意哪些事情？39

第五节燃料42

2-19 煤的成分表示方法是什么？42

种？其主要性能和优缺点是什么？42

2-18 电阻反射式熔铝炉常采用的金属电热体材料有哪几42

2-20 中国煤是怎样分类的？煤炭产品是怎样命名的？45

2-21 什么是焦炭？对铸造用焦炭的基本要求是什么？49

2-22 什么是重油？重油具有哪些重要的操作特性？49

2-23 什么是发生炉煤气？什么是天然气？50

第三章熔铸基本原理52

第一节铝合金熔炼的物理化学过程52

3-1 铝及铝合金的熔炼特性是什么？52

3-2 在铝及铝合金熔体中主要存在哪种气体？它是怎样53

溶入铝熔体中的？53

3-4 什么叫气体在金属中的溶解度？什么叫金属中的气体含量？其表示方法是怎样的？54

3-5 什么叫气体溶解度方程式？影响铝中氢气溶解度的因素有哪些？54

3-3 在铝及铝合金中，氢的可能存在的形态有哪几种？其分布是怎样的？54

3-6 铝是怎样氧化的？为什么说铝是 种很容易氧化的金属？56

3-7 金属生成完整保护性氧化膜的必要条件和充分条件是什么？为什么说纯铝氧化膜具有优良的保护作用？56

3-8 影响铝熔体氧化过程的因素有哪些？58

3-9 铝和水蒸气是怎样相互作用的？其反应有什么危害？59

3-10 铝熔体中氢的来源是什么？为什么说铝中氢的主要来59

源是水气而不是氢气？59

3-11 影响铝熔体中含氢量的因素有哪些？60

3-12 氮气、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物与铝熔体是61

怎样相互作用的？61

们主要来源于何处？62

3-13 在铝熔体中可能存在的固态非金属夹杂物有哪些？它62

3-14 铝熔体中的金属杂质是从哪儿来的？63

3-15 什么叫熔化、熔解热？什么叫蒸发、蒸气压？63

第二节铸锭结晶的理论基础64

3-16 什么叫凝固？直接水冷半连续铸造时，铸锭凝固的热64

交换过程是怎样的？64

3-17 铸锭的凝固过程是怎样的？65

3-18 怎样估计铸锭中过渡带的宽度？影响过渡带宽度的因67

素有哪些？67

3-19 什么叫液穴？怎样测定和估计液穴的形状和深度？影68

响液穴深度的因素有哪些？68

晶速度和铸锭的平均结晶速度？72

3-20 什么叫结晶速度？怎样估计结晶前沿上任意一点的结72

3-21 怎样提高铸锭的平均结晶速度？73

3-22 什么叫温度过冷？铝合金连续铸锭中临近结晶前沿处74

的温度分布具有什么特点？74

3-23 什么叫溶质元素的再分配？什么叫浓度过冷？产生浓75

度过冷的条件是什么？75

3-24 铸锭结晶时，晶核的形成和晶体生长形状具有什么特78

点？铝合金铸锭中常见的晶粒形状有哪几种？78

3-25 铝合金铸锭的典型结晶组织是怎样的？为什么会形成79

几个不同的晶带？79

时应注意什么问题？80

3-26在铝合金中加钛为什么能细化晶粒？采用钛作变质剂80

第三节铝合金的铸造性能81

3-27什么叫液态金属的流动性？影响因素有哪些？它与铸81

锭生产有何关系？81

3-28什么叫偏析？铝合金铸锭内常见的偏析有哪几种？82

3-29晶内偏析是怎样形成的？影响因素有哪些？84

3-30铝合金铸锭内的反偏析是怎样形成的？影响因素有哪86

些？86

3-31什么叫收缩？它与铸锭生产有何关系？88

3-32什么是铸造应力？它们是怎样产生的？89

3-34 冷裂纹是怎样形成的？影响因素有哪些？90

3-33什么是冷裂纹？什么是热裂纹？各有何特征？90

3-35 热裂纹是怎样形成的？影响因素有哪些？91

3-36什么叫热脆性？为什么工业变形铝合金具有较大的热94

脆性？94

3-37什么叫疏松？它是怎样形成的？影响因素有哪些？94

3-38铸锭内的气孔是怎样形成的？为什么铝合金具有较大95

的形成气孔倾向性？95

第四章熔体的保护和精炼97

第一节熔体的保护97

4-1 怎样对铝熔体进行保护？97

4-3 对覆盖熔剂的要求是什么？几种常用的铝合金覆盖熔98

剂各有何特性？98

4-2 什么叫熔剂的覆盖性和分离性？它们和熔剂的表面性98

能有什么关系？98

4-4 在使用覆盖剂时应注意哪些问题？99

第二节熔体的精炼100

4-5 什么叫精炼？铝合金精炼方法怎样分类？100

4-6 什么叫吹气精炼？向熔体中吹入惰性气体为什么既能除渣又能除气？100

4-7 影响惰性气体精炼效果的因素有哪些？101

4-8 氯气的净化原理是什么？为什么氯气比惰性气体的精炼效果好？103

4-9 为什么要采用氮－氯混合气体精炼？其常用装置是怎样的？104

4-10吹气精炼时，应该怎样选择各种精炼工艺参数？106

4-11 采用氮－氯混合气体精炼时应注意哪些问题？108

4-12 氯盐精炼的基本原理是什么？109

4-13 四氯化碳和六氯乙烷的精炼机理及精炼工艺要点各是什么？110

4-14 无毒精炼剂的工作原理是什么？各成分的作用是什么？111

4-15 熔剂为什么既能除渣又能除气？112

4-16对精炼用熔剂的基本要求是什么？影响熔剂精炼效果的因素有哪些？113

4-17 采用熔剂精炼时应注意哪些问题？115

4-18 什么叫过滤？铝合金熔体的过滤方法有哪几种？其过滤机理各是怎样的？115

4-19 玻璃布过滤的主要优缺点是什么？在采用时应注意哪些问题？116

4-20 陶瓷过滤器的过滤参数有哪些？其影响因素各是什么？117

4-21 陶瓷过滤装置的结构具有什么特点？使用时应注意哪些问题？120

4-22 什么叫叠熔剂坝？主要应用在哪些场合？121

4-23 真空处理的基本原理和工艺操作要点是什么？122

第五章熔炼工艺124

第一节 废料处理和配料工艺124

5-1 废料的加工处理包括哪些内容？124

5-2 什么叫配料？配料的基本任务和基本程序是什么？125

5-3 怎样确定每熔次的理论配料量和实际配料量？126

5-4 工厂为什么要制定合金成分的内部标准？制定内部标126

准的依据是什么？126

5-5 什么叫计算成分？怎样确定？130

5-7 配料时应当怎样选用原铝锭和其它新金属锭的品位？131

料比的基本原则是什么？131

5-6 什么叫炉料组成？什么叫配料比？确定炉料组成和配131

5-8 什么叫烧损？影响因素有哪些？132

5-9 什么是金属平衡图？有什么作用？136

5-10配料计算的程序是怎样的？试举一例说明之。136

5-11 备料时应注意哪些事情？138

第二节 熔炉的准备和管理139

5-12 熔炼炉开炉前应做好哪些准备工作？139

5-13 制定烘炉制度的原则是什么？烘炉时应注意什么问140

题？140

5-15 火焰反射炉的烟道为什么必须定期清扫？143

5-14在什么情况下应该洗炉？怎样洗炉？143

5-16什么是氧化性气氛？熔炼铝合金时为什么要选择微氧144

化性气氛？144

5-17 熔炼铝合金时应当怎样控制炉压？145

第三节 铝中间合金的熔炼工艺146

5-18生产铝中间合金的常用方法有哪几种？146

5-19 采用直接熔合法生产铝中间合金的典型工艺流程是怎146

样的？生产时应注意哪些问题？146

5-20怎样熔制铝钛中间合金？148

5-21 在熔制AlSi、Al-Mn、Al-Cu中间合金时应注意149

哪些问题？149

的？150

5-22什么叫熔炼？变形铝合金典型的熔炼工艺流程是怎样150

第四节 成品合金的熔炼工艺150

5-23 什么叫分批熔炼法？什么叫半连续熔炼法？各在什么情况下采用？151

5-24 确定装炉顺序的基本原则是什么？对装炉的基本要求是什么？151

5-25在炉料熔化过程中应注意哪些问题？152

5-26什么叫补料冲淡？在补料冲淡时应注意哪些问题？154

5-27 怎样计算补料量？举例说明补料计算过程。154

5 28 怎样计算冲淡量？举例说明冲淡计算过程。156

5-29什么叫倒炉？采用流管法倒炉时应注意哪些问题？157

5-30什么叫清炉？怎样清炉？159

5-32 炉前分析化学成分的目的是什么？在取样时应注意哪些问题？160

5-31 怎样评价铝合金熔体的质量？160

第五节铝熔体质量检验160

5-33 什么是化学成分废品？产生原因是什么？怎样防止？162

5-34怎样测量铝熔体的温度？使用热电偶测温时应注意哪163

些问题？163

5-35什么叫熔体过热？产生原因是什么？怎样防止和补救？166

5-36怎样检验铝熔体中的含气量？167

5-37 气相色谱测氢装置由哪几部分构成？各部分的作用是什么？169

5-38采用国产SQH-1型气相色谱仪测氢时，应注意哪些171

问题？171

5-39怎样检验铝熔体中的氧化物含量？173

6-1 什么叫铸造？铝合金铸锭的方法有哪几种？各有何特征？174

第一节铸造方法174

第六章铸造工艺174

6-2 连续铸造和锭模铸造的优缺点是什么？177

6-3 卧式连续铸造的主要特点和优缺点是什么？177

第二节铸造工具179

6-4 连续铸造时常用的铸造工具有哪些？179

6-5 什么是结晶器？对它的基本要求是什么？179

6-6 常用圆铸锭结晶器的结构具有什么特点？180

6-7 圆铸锭结晶器的几个主要结构尺寸是怎样确定的？181

6-8 常用空心圆铸锭结晶器的结构具有什么特点？怎样确182

定芯子的锥度和高度？182

6-9 扁铸锭结晶器的结构具有什么特点？184

6-10什么是沟槽结晶器？怎样确定沟槽的尺寸？186

6-11 底座的作用是什么？在结构上有什么特点？187

6-12对静置炉流口塞的基本要求是什么？怎样控制静置炉188

金属出流？188

6-13对流盘的基本要求是什么？189

6-14漏斗的作用和对铸锭质量的影响是怎样的？对它的基189

本要求是什么？189

6-15在使用漏斗时应注意哪些问题？190

6-16卧式连续铸造时的主要铸造工具有哪些？其作用和特191

点是什么？191

些？其含义各是什么？193

第三节铸造工艺参数193

6-17连续铸造时对铸锭质量产生重要影响的工艺参数有哪193

6-18铸锭规格是怎样确定的？194

6-19冷却速度对铸锭质量有什么影响？195

6-20怎样确定铸锭需要的冷却水量和水压？196

6-21 铸造速度对铸锭质量有什么影响？197

6-22怎样选择铸锭的铸造速度？199

6-23铸造温度对铸锭质量有什么影响？200

6-24怎样确定铸锭的铸造温度？202

6-25连续铸造工业纯铝锭时应当怎样控制化学成分？为什203

么？203

第四节成分控制203

6-26连续铸造LF21合金锭时应当怎样控制化学成分？204

为什么？204

6-27 连续铸造铝镁系合金锭时应当怎样控制化学成分？为什么？205

6-28连续铸造多组元变形铝合金锭时为什么经常采取调整207

铁硅比例的办法来改变合金对裂纹的敏感性？应当怎207

样控制铁硅比例？207

6-29连续铸造LD2、LD31合金锭时应当怎样控制化学208

成分？为什么？208

6-30连续铸造LY 11合金锭时应当怎样控制化学成分？为209

什么？209

什么？210

6-31 连续铸造LY12合金锭时应当怎样控制化学成分？为210

6-32连续铸造LD7、LD8合金锭时应当怎样控制化学成211

分？为什么？211

6-33连续铸造LC4合金锭时应当怎样控制化学成分？为211

什么？211

第五节连续铸锭工艺213

6-34 变形铝合金直接水冷连续铸锭的典型工艺流程是怎样的？213

6-35在检查结晶器水冷系统时应注意哪些问题？213

6-36什么叫铺底？什么叫铺假底？其作用是什么？213

什么？操作时应注意哪些问题？216

6-38什么叫铸锭自身回火？自身回火的作用和应用场合是216

处？216

6-37 铸造开头时，采用低水平、慢放流的操作法有什么好216

6-39铸锭打印时应注意哪些问题？217

6-40软合金扁铸锭？铸造工艺具有什么特点？218

6-41 在铸造软合金扁铸锭时，在操作上应注意哪些问题？218

6-42 高镁铝合金扁铸锭的铸造工艺具有什么特点？220

6-43 LY11和LY12合金扁铸锭在铸造工艺上具有什么特221

点？221

6-44 LC4合金扁铸锭在铸造工艺上具有什么特点？222

6-45小直径圆铸锭在铸造工艺上有什么特点？222

6-47空心圆铸锭在铸造工艺上有哪些特点？223

6-46大直径圆铸锭在铸造工艺上有什么特点？223

第七章铸锭的质量检验和缺陷分析225

第一节检验内容和方法225

7-1 对铸锭质量的基本要求是什么？225

7-2 什么叫铸锭的质量检验？什么叫铸锭质量全分析？它们各包括哪些内容？225

7-3 化学成分的分析方法有哪几种？怎样选取成品合金锭的化学成分最终分析试样？226

7-4 什么是拉力试验？检验哪些内容？怎样选取试样？228

7-5 什么叫浸蚀低倍检验？检验哪些内容？怎样选取试片？229

7-6 什么叫断口检验？检验哪些内容？怎样选取断口试样？230

7-7 氧化膜工艺试样是怎样制备的？231

7-8 什么是超声波探伤？检验哪些内容？231

7-9 什么叫高倍显微检验？检验哪些内容？怎样选取试样？232

第二节铸锭中的化学成分偏析233

7-10晶内偏析有何危害？怎样消除和减轻铸锭中的晶内偏析？233

7-11 反偏析有何危害？怎样减轻铝合金铸锭内反偏析的程度？234

第三节铸锭中的气体和非金属夹杂物235

7-12 氢和氧化物对铝合金性能各有什么危害？235

7-13什么叫夹渣？怎样防止？236

7-14什么叫氧化膜？它在铸锭中的分布具有什么特点？怎样防止？236

7-15疏松有什么危害？它在铸锭中的分布具有什么特点？237

怎样防止？237

7-16 影响气孔形成的因素有哪些？怎样防止？239

7-17 什么是白点？如何防止？240

第四节铸锭中的裂纹241

7-18 铝合金扁铸锭中的裂纹有哪几种形式？各有何特点？241

7-19 铝合金扁铸锭中的各种裂纹是怎样产生的？242

7-20怎样防止扁铸锭裂纹？244

7-21 铝合金圆铸锭中裂纹有哪几种形式？各有何特点？246

7-22 圆铸锭中的各种裂纹是怎样产生的？248

7-23怎样防止圆铸锭裂纹？249

7-24 铝合金空心圆铸锭中的裂纹有哪几种形式？它们是怎样产生的？251

有哪些？252

7-26什么叫铸锭的晶粒度？影响铝合金铸锭晶粒度的因素252

第五节铸锭的晶粒度和组织缺陷252

7-25 怎样防止空心圆铸锭裂纹？252

7-27 羽毛状晶是在什么条件下生成的？为什么要把粗大等256

轴晶、柱状晶和羽毛状晶视为缺陷而加以控制？怎样256

消除？256

7-28什么叫晶内结构？怎样细化晶内结构？258

7-29 什么叫光亮晶粒？其形成过程和特点是怎样的？如何259

消除？259

7-30 什么叫白斑？怎样防止？261

7-31 什么叫金属化合物？它是怎样生成的？其形成和分布261

具有什么特点？怎样防止？261

锭截面的分布具有什么特点？为什么？264

7-32 影响铸锭铸态机械性能的因素有哪些？机械性能沿铸264

第六节铸锭的机械性能264

7-33铸锭应该具有怎样的机械性能？为什么？265

第七节铸锭的表面缺陷266

7-34拉痕和拉裂是怎样产生的？影响因素有哪些？怎样防止？266

7-35 偏析浮出物是怎样形成的？影响因素有哪些？怎样防止？268

7-36冷隔是怎样形成的？如何防止？269

7-37 铸锭弯曲的原因是什么？怎样防止？270

7-38空心锭内孔偏心是怎样引起的？270

7-39 引起铸锭尺寸不符的原因是什么？271

8-1 对铝合金熔炼炉的基本要求是什么？常用熔炼炉的类型有哪几种？各有何优缺点？272

第一节熔炼炉272

第八章生产设备272

8-2 电阻反射式熔炼炉的工作原理是什么？其结构具有什么特点？274

8-3 对静置炉的基本要求是什么？静置炉在结构上有什么特点？275

8-4 火焰炉的工作原理是什么？其结构具有什么特点？276

8-5 什么是燃料燃烧装置？对它的基本要求是什么？常用的烧嘴和喷嘴有哪几种？278

8-6 感应炉的工作原理是怎样的？其结构具有什么特点？282

第二节铸造机284

8-7 对铝合金半连续铸造机的基本要求是什么？常用的立式半连续铸造机有哪几种？各有何优缺点？284

8-8 钢绳传动铸造机的结构具有什么特点？使用时应注意哪些问题？285

8-9 水平连续铸造机的结构具有什么特点？使用时应注意哪些问题？289

8-10 变形铝合金熔铸车间常用的其它生产设备有哪些？其用途各是什么？291

第二节其它生产设备291

第九章新工艺、新技术293

第一节 熔铸工艺的发展趋势293

9-1 目前变形铝合金熔铸工艺的发展趋势是什么？293

第二节新的熔体净化方法294

9-2 什么是费尔德（FILD）法、469法、斯奈福（SN IF）法？294

9-3 什么是电熔剂精炼？297

9-4 什么是泡沫陶瓷过滤器？在使用时应注意哪些问题？299

第三节铸造新工艺301

9-5 什么是电磁铸造？其装置的结构特点及工作原理是怎样的？301

9-6 电磁铸锭的结晶特点和质量特点各是什么？303

9-7 电磁锭特有的表面缺陷有哪些？它们是怎样产生的？如何消除？305

9-8 电磁铸造时的主要工艺参数有哪些？其选择原则是什么？307

9-9 什么是热顶铸造？其装置的主要特点和优缺点各是什么？308

9-10什么叫UCD？它对铸锭的表面质量有什么影响？310

9-11 热顶铸造时的主要工艺参数有哪些？怎样确定？311

9-12 热顶铸造的主要技术问题是什么？怎样克服和防止？312

附录314

附录1 铝及铝合金加工产品化学成分314

（G B 3190—82）314

附录2 铸造工艺制度320

附录3 非SI单位与SI单位换算表326