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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