铸造手册 第3卷 铸造非铁合金PDF电子书下载

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