铝合金熔炼与铸造技术PDF电子书下载

1　绪论 1

1.1　铝的基本特性与应用范围 1

1.2　铝合金的分类、成分、组织与性能 4

1.2.1 铝合金的分类 4

1.2.2　铝合金的化学成分 6

1.3　铝合金的主要相组成 6

1.4　合金元素及微量元素在铝合金中的作用 9

1.4.1 铜元素 9

1.4.2　硅元素 9

1.4.3　镁元素 10

1.4.4 锰元素 10

1.4.5 锌元素 10

1.4.6　微量元素和杂质的影响 11

1.5　变形铝合金制品对锭坯的要求 14

1.5.1 对化学成分的要求 14

1.5.2　对冶金质量的要求 14

1.5.3 对铸锭组织的要求 15

1.5.4　对铸锭几何尺寸和表面质量要求 15

1.6　现代铝合金熔铸技术的发展趋势 16

1.6.1 熔铸设备 16

1.6.2 晶粒细化 17

1.6.3　熔体净化和检测 17

1.6.4　铸造技术 20

2　中间合金的制备技术 21

2.1 中间合金的使用 21

2.1.1 使用中间合金的条件和目的 21

2.1.2 对中间合金的要求 22

2.1.3 熔制中间合金的原辅材料要求 22

2.1.4 常用中间合金成分和性质 25

2.2　中间合金的熔制技术 25

2.2.1 铝－钛 26

2.2.2 铝－镍 27

2.2.3 铝－铬 27

2.2.4 铝－硅 27

2.2.5 铝－铁 28

2.2.6 铝－铜 28

2.2.7 铝－锰 29

2.3 中间合金的熔铸工艺与设备 29

2.3.1 反射炉 30

2.3.2 中频感应炉 32

3　铝合金的熔炼技术 34

3.1　概述 34

3.1.1 熔炼目的 34

3.1.2 熔炼特点 34

3.1.3 熔炼炉 36

3.1.4 熔炼方法 37

3.2　熔炼过程中的物理化学作用 39

3.2.1 炉内气氛 39

3.2.2 液态金属与气体的相互作用 40

3.2.3 影响气体含量的因素 46

3.2.4　气体溶解度 48

3.3　熔炼工艺流程及操作工艺 49

3.3.1 熔炼炉的准备 50

3.3.2　熔炼工艺流程和操作 54

3.3.3 熔炼时温度控制和火焰控制 57

3.4　化学成分的调整 61

3.4.1 成分调整 61

3.4.2 1×××系铝合金的成分控制 64

3.4.3　2×××系铝合金的成分控制 65

3.4.4　3×××系铝合金的成分控制 65

3.4.5　4×××系铝合金的成分控制 66

3.4.6　5×××系铝合金的成分控制 66

3.4.7　6×××系铝合金的成分控制 66

3.4.8　7×××系铝合金的成分控制 66

3.5　主要铝合金的熔炼特点 66

3.5.1 1×××系铝合金的熔炼 66

3.5.2　2×××系铝合金的熔炼 66

3.5.3　3×××系铝合金的熔炼 67

3.5.4　4×××系铝合金的熔炼 67

3.5.5　5×××系铝合金的熔炼 68

3.5.6　6×××系铝合金的熔炼 69

3.5.7　7×××系铝合金的熔炼 69

3.6　铝合金废料复化 70

3.6.1 废料复化前的预处理 70

3.6.2　废料的复化 70

3.6.3 复化锭的标识、保管和使用 71

4　铝合金的熔体净化 72

4.1 概述 72

4.2　铝及铝合金熔体净化原理 73

4.2.1 脱气原理 73

4.2.2 除渣原理 74

4.3　炉内净化处理 77

4.3.1 吸附净化 78

4.3.2　非吸附净化 86

4.4　炉外在线净化处理 86

4.4.1 在线除气 87

4.4.2　熔体过滤 93

4.4.3 除气＋过滤 97

4.5　熔体净化技术的发展趋势 98

4.5.1 炉内处理的发展趋势 99

4.5.2　炉外在线净化技术的发展 99

5　铸造工具的设计与制造 102

5.1　铸造工具设计与制造的原则 102

5.1.1 设计结晶器的基本原则 102

5.1.2　结晶器材料的基本要求 102

5.1.3 结晶器高度对铸锭质量的影响 103

5.2　铸造工具的设计 103

5.2.1 立式半连续（连续）铸造工具 103

5.2.2　横向连续铸造工具 117

5.3　铸造工具的制造 118

5.3.1 结晶器 118

5.3.2　底座（引锭杆） 119

5.3.3 液流转注及控制装置 120

6　铝及铝合金的铸造 121

6.1 概述 121

6.1.1 锭模铸造 121

6.1.2　连续及半连续铸造 122

6.2　铸锭的结晶和组织 123

6.2.1 铸锭的典型组织 123

6.2.2　铸锭组织特征 124

6.3　晶粒细化 126

6.3.1　控制过冷度 126

6.3.2 动态晶粒细化 127

6.3.3 变质处理 127

6.4　铸造工艺对铸锭质量的影响 133

6.4.1 冷却速度对铸锭质量的影响 133

6.4.2　铸造速度对铸锭质量的影响 135

6.4.3 铸造温度对铸锭质量的影响 136

6.4.4　结晶器高度对铸锭质量的影响 138

6.5　铸造工艺流程与操作技术 138

6.5.1 工艺流程 138

6.5.2　操作技术工艺 138

6.6　铝及铝合金扁锭铸造 143

6.6.1 纵向压延扁锭的铸造 143

6.6.2　横向压延扁锭的铸造 144

6.7　铝及铝合金圆锭铸造 149

6.7.1 圆锭铸造的基本操作 149

6.7.2 小直径圆锭的铸造工艺特点 151

6.7.3 大直径圆锭的铸造工艺特点 151

6.7.4　锻件用铸锭的铸造工艺特点 151

6.7.5　铸造工艺参数 152

6.8　铝及铝合金空心圆锭铸造 154

6.8.1 工艺特点 154

6.8.2　铸造与操作工艺 155

6.8.3　铸造工艺参数 156

6.9　铸造技术的发展趋势 158

6.9.1 电磁铸造技术 158

6.9.2　脉冲水和加气铸造 159

6.9.3 气滑铸造 160

6.9.4　可调结晶器 160

6.9.5　低液位铸造技术 161

6.9.6　ASM新式扁锭结晶器 161

6.9.7 刮水技术 161

6.9.8 自动液位技术 161

7　铝及铝合金铸锭均匀化与加工 162

7.1　铝合金铸锭均匀化退火 162

7.1.1 均匀化退火的目的 162

7.1.2　均匀化退火对铸锭组织与性能的影响 162

7.1.3 均匀化退火温度及时间 163

7.1.4 常见均匀化制度 165

7.2　铸锭的机械加工 167

7.2.1 锯切 167

7.2.2 表面加工 172

8　铝合金铸锭的质量检验及缺陷分析 175

8.1　常规检查方法 175

8.1.1 圆铸锭的质量检查 175

8.1.2　扁铸锭的质量检查 175

8.2　先进检测方法 177

8.3　铝合金铸锭内部缺陷及分析 178

8.3.1 偏析与偏析瘤 178

8.3.2 缩孔 182

8.3.3 疏松与气孔 182

8.3.4　夹杂与氧化膜 186

8.3.5 白亮点 190

8.3.6 白斑 191

8.3.7 光亮晶粒 193

8.3.8 羽毛状晶 195

8.3.9　粗大晶粒 197

8.3.10 晶层分裂 199

8.3.11 粗大金属化合物 200

8.3.12　过烧 203

8.3.13　枞树组织 206

8.4　铝合金表面及外形缺陷及分析 207

8.4.1 裂纹 207

8.4.2 冷隔 211

8.4.3　拉裂和拉痕 213

8.4.4 弯曲 213

8.4.5 偏心 214

8.4.6 尺寸不符 214

8.4.7　周期性波纹 214

8.4.8 表面气泡 215

8.5　检测技术的发展 216

9　铝合金熔铸设备 218

9.1 冶金炉的分类及对炉衬材料的基本要求 218

9.1.1 冶金炉的分类 218

9.1.2 对冶金炉炉衬材料的基本要求 219

9.2　火焰反射炉 220

9.2.1 火焰反射式熔化炉和静置保温炉简介 220

9.2.2 几种火焰反射式熔化炉和静置保温炉 221

9.3　电阻反射炉 228

9.3.1 电阻式反射熔化炉和静置保温炉简介 228

9.3.2 几种电阻式反射熔化炉和静置保温炉 229

9.4　用于反射式熔化炉和静置保温炉的几种装置 231

9.4.1 蓄热室式预热装置与蓄热式烧嘴 231

9.4.2 炉底电磁搅拌装置 232

9.5　电感应炉 233

9.5.1 电感应炉的用途 233

9.5.2　感应熔化炉类型 234

9.5.3 几种无芯感应熔化炉 234

9.6　铸造机 236

9.6.1 铸造机的用途 236

9.6.2　铸造机的分类 236

9.6.3　直接水冷（DC）式铸造机 236

9.7　均匀化退火炉 244

9.7.1 均匀化退火炉的用途 244

9.7.2 均匀化退火炉类型组 245

9.7.3 几种均匀化退火炉组 247

9.8　熔铸设备的发展趋势 252

9.8.1 电解铝液直接铸造装置 252

9.8.2　提高熔铸设备机械化、自动化和连续化水平 253

9.8.3 改进冶金炉结构、材料以及提高使用性能和降低能耗 253

附表 256

附表1 中国变形铝及铝合金的化学成分 256

附表2 中国变形铝合金牌号及与之近似对应的国外牌号 274

参考文献 286