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绪论 1

第一篇 铸铁及其熔炼 3

第一章 铸铁的结晶与组织的形成 3

§1-1 铁碳及铁碳硅相图 3

一、Fe-C合金相图 3

二、Fe-C-Si合金相图 5

§1-2 灰口铸铁的一次结晶 5

一、初生奥氏体的结晶 5

二、初生石墨的结晶 6

三、奥氏体-石墨共晶 9

四、灰口铸铁的形核和孕育 11

§1-3 白口铸铁的一次结晶 14

一、初生碳化物的结晶 14

二、奥氏体-碳化物共晶 15

三、白口铸铁的变质 17

§1-4 铸铁的凝固方式 18

一、铸铁的灰口或白口凝固 18

二、麻口组织的形成 18

§1-5 奥氏体中碳的脱溶 19

一、灰口铸铁中二次高碳相的析出 19

二、白口铸铁中二次高碳相的析出 19

§1-6 奥氏体的共析转变和马氏体转变 19

一、灰口铸铁中的转变 20

二、白口铸铁中的转变 21

§1-7 合金元素对铸铁结晶过程的影响 21

一、促进铸铁的灰口或白口凝固 22

二、在铸铁的一次结晶过程中，影响结晶相的形核过程和晶体生长方式 24

三、在奥氏体碳的脱溶过程中，促使二次高碳相以石墨或渗碳体形式析出 26

四、在铸铁的共析转变过程中，影响奥氏体的稳定性 26

五、对共晶含碳量和共析含碳量的影响 28

思考题 28

参考文献 29

第二章 灰铸铁 30

§2-1 概述 30

§2-2 影响灰铸铁组织形成的基本因素 31

一、化学成分的影响 31

二、冷却速率的影响 31

三、炉料的影响 32

§2-3 灰铸铁组织中的石墨和基体 33

一、石墨 33

二、基体组织 35

§2-4 灰铸铁的孕育 36

一、孕育处理的目的 36

二、原铁液的化学成分和温度 36

三、孕育剂的加入量和粒度 37

四、孕育剂作用机理 37

五、孕育剂的选择 38

六、孕育处理方法 39

§2-5 灰铸铁的机械性能和化学成分 39

一、铸铁的强度和硬度与共晶度的关系 39

二、灰铸铁的质量指标 40

三、灰铸铁的国家标准 41

四、灰铸铁的化学成分 41

§2-6 低合金灰铸铁 43

§2-7 灰铸铁的铸造性能 45

一、流动性 45

二、缩孔形成倾向 45

三、线收缩 46

四、铸造应力和冷裂倾向 46

§2-8 灰铸铁件化学成分的选择 47

§2-9 灰铸铁件的热处理 47

一、消除铸造应力热处理（低温退火） 47

二、消除局部白口组织热处理（高温退火） 48

思考题 48

参考文献 48

第三章 球墨铸铁及蠕墨铸铁 49

§3-1 概述 49

§3-2 球墨铸铁的化学成分 52

一、基本元素 52

二、合金元素 53

三、微量元素 54

§3-3 石墨的球化 54

一、石墨球化的评定标准 54

二、石墨球化的机理 55

三、球化元素和反球化（干扰）元素 57

四、球化元素的适宜残留量 57

五、球化剂 58

六、球化处理 60

七、球化处理的炉前控制 63

§3-4 球墨铸铁的孕育 63

§3-5 球墨铸铁的铸造性能 66

一、流动性 66

二、线收缩 66

三、缩孔倾向 66

四、铸件变形和冷裂倾向 68

§3-6 球墨铸铁件常见缺陷 68

一、夹渣 68

二、石墨漂浮 69

三、皮下气孔 69

§3-7 球墨铸铁件的热处理 69

一、球墨铸铁的热处理基础 69

二、铁素体球墨铸铁件的热处理 71

三、珠光体球墨铸铁件的热处理 71

四、贝氏体球墨铸铁件的热处理 71

五、奥氏体-贝氏体球墨铸铁件的热处理 72

§3-8 蠕墨铸铁及其组织和性能 74

§3-9 蠕墨铸铁的化学成分 77

§3-10 石墨的蠕化 78

一、石墨蠕化机理 78

二、蠕化剂和蠕化处理 78

§3-11 蠕墨铸铁的孕育处理 80

§3-12 蠕墨铸铁的铸造性能 80

§3-13 蠕墨铸铁件常见缺陷 81

§3-14 球墨铸铁件及蠕墨铸铁件化学成分选择举例 81

思考题 82

参考文献 82

第四章 可锻铸铁 83

§4-1 概述 83

§4-2 可锻铸铁中石墨的形成 86

§4-3 白口铁固态石墨化动力学 88

一、第一阶段石墨化过程动力学 88

二、第二阶段石墨化过程动力学 89

§4-4 可锻铸铁的化学成分和热处理 89

一、化学成分选择 89

二、可锻铸铁的退火 91

§4-5 加速可锻铸铁退火过程的途径 93

一、铸铁成分的控制 93

二、孕育处理 94

三、高硅加铋（锑） 94

四、预温处理 95

§4-6 可锻铸铁的铸造性能 95

§4-7 可锻铸铁件常见缺陷 95

思考题 97

参考文献 97

第五章 特种铸铁 98

§5-1 概述 98

§5-2 抗磨铸铁 98

一、铸铁的抗磨性 98

二、抗磨用高铬白口铸铁 99

三、镍硬铸铁 101

四、锰系马氏体白口铸铁 102

五、中锰球墨铸铁 103

§5-3 耐热铸铁 103

一、铸铁的耐热性 103

二、耐热铸铁的化学成分和性能 104

三、高铝耐热铸铁 105

§5-4 耐蚀铸铁 106

一、铸铁的耐蚀性 106

二、高硅铸铁 106

§5-5 合金元素对特种铸铁铸造性能的影响 108

一、铬的影响 108

二、锰的影响 108

三、硅的影响 108

四、铝的影响 108

五、镍的影响 109

思考题 109

参考文献 109

第六章 铸铁的熔炼 110

§6-1 概述 110

一、熔炼对保证铸件质量的重要性 110

二、对铁液质量的基本要求 110

三、铸铁的熔炼方法及其特点 112

§6-2 冲天炉中高温的产生及热交换 115

一、焦炭的燃烧及炉气温度分布 115

二、炉料的熔化及铁液的过热 116

三、底焦高度、焦铁比及层焦厚度对冲天炉熔化过程的影响 116

§6-3 强化冲天炉熔炼过程的途径 117

一、焦炭质量 117

二、焦铁比 118

三、送风量、送风强度及进风速度 119

四、风口设计 121

五、预热送风 123

六、富氧送风 125

七、改进炉膛形状 126

§6-4 提高冲天炉的热效率 126

§6-5 冲天炉内的冶金变化 128

一、炉料中元素变化的一般规律 128

二、冲天炉熔炼中炉渣的形成及其作用 128

三、冲天炉熔炼过程中铁液化学成分的变化 129

§6-6 冲天炉熔炼过程的检测与铁液质量的炉前控制 135

§6-7 环境污染的控制 137

§6-8 炉外脱硫 138

§6-9 感应电炉熔炼铸铁 140

一、无芯感应电炉熔炼 140

二、有芯感应电炉熔炼 141

思考题 142

参考文献 142

第二篇 铸钢及其熔炼 143

第七章 铸造碳钢及低合金钢 143

§7-1 概述 143

§7-2 铸钢的结晶组织对性能的影响 144

一、包晶反应的影响 144

二、奥氏体树枝晶的影响 145

三、奥氏体晶粒度及晶粒形态的影响 145

四、宏观偏析的影响 146

五、气体的影响 146

六、非金属夹杂物的影响 148

§7-3 铸造碳钢的性能 149

一、铸造碳钢的标准 149

二、基本化学成分对钢的性能的影响 150

三、热处理对钢的性能的影响 151

四、铸件壁厚对钢的性能的影响 152

五、先共析铁素体形态对钢的性能的影响 152

六、铸造碳钢的焊接性能 154

§7-4 铸造低合金钢的性能 154

一、通用铸造低合金钢系列钢种 154

二、具有特殊性能和用途的低合金钢种 159

三、热处理对钢的性能的影响 162

四、合金元素对钢的焊接性能的影响 163

§7-5 高强韧性铸造合金钢 164

§7-6 碳钢及低合金钢的铸造性能 164

一、流动性 165

二、体积收缩率与缩孔率 166

三、线收缩率 166

四、热裂倾向 166

五、冷裂倾向 167

思考题 168

参考文献 168

第八章 铸造高合金钢 169

§8-1 概述 169

§8-2 铸造抗磨钢（高锰钢） 170

一、高锰钢的化学成分、热处理及性能 170

二、高锰钢的加工硬化机理 171

三、化学成分对高锰钢性能的影响 172

四、改善高锰钢性能的途径 172

五、高锰钢的铸造性能 173

§8-3 铸造耐蚀钢（不锈钢） 174

一、铬不锈钢 174

二、铬镍不锈钢 176

三、提高铸造不锈钢性能的途径 177

四、铬镍不锈钢的铸造性能 177

§8-4 抗磨耐蚀合金钢 178

一、铬镍钼马氏体不锈钢 178

二、析出硬化型铸造不锈钢 178

§8-5 铸造耐热钢 179

一、铬耐热钢 179

二、铬镍耐热钢 180

三、铬锰氮耐热钢 180

四、铝锰耐热钢 180

§8-6 铸造热强钢 181

一、钢在高温下的强度及热强性 181

二、奥氏体热强钢 182

思考题 183

参考文献 184

第九章 铸钢的熔炼 185

§9-1 概述 185

一、炼钢的重要性及对钢液质量的要求 185

二、炼钢的方法、特点和应用 185

§9-2 电弧炉炼钢法 189

一、三相电弧炉的电气系统 189

二、碱性电弧炉氧化法炼钢 189

三、酸性电弧炉氧化法炼钢 198

§9-3 感应电炉炼钢 199

一、炉衬材料和筑炉 199

二、炉料和装料 200

三、熔化 200

四、脱氧和出钢 201

五、合金钢的冶炼 201

§9-4 真空感应电炉炼钢 201

一、电炉的构造和工作原理 201

二、真空感应电炉炼钢的优点 201

三、真空感应电炉炼钢中存在的问题 203

§9-5 氩氧脱碳法和真空氩氧脱碳法炼钢 204

一、氩氧脱碳法 204

二、真空氩氧脱碳法 205

§9-6 电渣炉炼钢 207

一、电渣炉的形式 207

二、电渣炉炼钢的工艺过程及钢的质量 207

三、建立高温区的条件 208

思考题 209

参考文献 210

第三篇 铸造有色合金及其熔炼 211

第十章 铸造铝合金 211

§10-1 概述 211

§10-2 铝硅类合金 211

一、铝硅合金的组织与性能特点 211

二、铝硅合金的变质 214

三、共晶型铝硅二元合金 222

四、铝硅铜合金 222

五、铝硅镁合金 223

六、铝硅铜镁合金 224

七、过共晶型铝硅合金 225

八、铝硅合金中的杂质元素 225

九、铝硅合金的铸造性能 226

§10-3 铝铜类合金 227

一、铝铜合金的组织与性能特点 227

二、铝铜合金的时效强化 228

三、铝钢合金中α相晶粒的细化 230

四、铝铜二元合金 231

五、铝铜锰合金 232

六、铝铜类合金中的杂质元素 232

七、铝铜合金的铸造性能特点 233

§10-4 铝镁类合金 233

一、铝镁合金的组织与性能特点 233

二、铝镁二元合金 234

三、多元铝镁合金 234

四、铝镁合金中的杂质元素 234

五、铝镁合金的铸造性能特点 234

§10-5 铝合金铸件的热处理 235

§10-6 提高铝合金铸件性能的一些途径 236

一、过滤净化 236

二、稀土处理 237

三、机械方法改善结晶组织 238

思考题 241

参考文献 242

第十一章 铸造铜合金及其它有色合金 243

§11-1 概述 243

§11-2 锡青铜 246

一、二元锡青铜 246

二、多元铸造锡青铜 248

§11-3 铝青铜 250

一、二元铝青铜 250

二、多元铸造铝青铜 251

§11-4 铅青铜 253

一、二元铅青铜 253

二、多元铸造铅青铜 254

§11-5 铍青铜 254

§11-6 铸造黄铜 255

一、二元黄铜 255

二、特种（多元）铸造黄铜 257

§11-7 铜合金中的杂质元素 260

§11-8 铸造镁合金 262

一、镁作为基体金属的特性 262

二、镁合金的成分、组织与机械性能 262

三、镁合金的铸造性能 264

四、镁合金中的杂质元素 265

§11-9 铸造钛合金 265

一、钛作为基体金属的特性 265

二、钛合金的成分、组织与性能 265

三、钛合金的铸造性能 267

四、钛合金中的杂质元素 267

§11-10 铸造锌合金 268

一、锌作为基体金属的特性 268

二、锌合金的成分、组织与性能 268

三、锌合金的铸造性能 269

四、锌合金中的杂质元素 269

思考题 270

参考文献 270

第十二章 铸造有色合金的熔炼 271

§12-1 铸造铝合金的精炼 271

一、精炼原理 271

二、铸铝合金液的精炼方法 279

三、精炼效果的检验 283

§12-2 铸造铝合金组织的控制 285

一、晶粒的细化处理 285

二、铝硅合金中初晶硅的细化处理 286

三、铝硅合金中共晶硅的变质处理 286

四、变质效果的检验 288

§12-3 铸造铝合金的炉料及熔炉 290

一、炉料 290

二、铸造铝合金的熔炉 293

§12-4 铸造铝合金的熔炼工艺 296

一、熔炼工艺要点 296

二、碎废料、切屑重熔工艺 297

三、一次投料直接熔炼 297

§12-5 铜合金的精炼 298

一、铜合金的某些物理化学特性 298

二、铜合金的精炼 299

三、精炼效果的检验 301

§12-6 铜合金的熔炼工艺要点 303

一、锡青铜的熔炼（ZQSn6-6-3） 303

二、铝青铜的熔炼（ZQA19-4） 303

三、特种青铜的熔炼（ZQA112-8-3-2） 304

四、黄铜的熔炼工艺特点 304

§12-7 镁、钛合金熔炼概述 304

一、镁合金的熔炼特点 304

二、钛合金的熔炼特点 305

思考题 306

参考文献 306