有色金属及合金的熔炼与铸锭PDF电子书下载

上篇 有色金属及合金熔铸的基础知识 1

1　有色金属及合金材料 1

1.1　概述 1

1.2　铝及铝合金 1

1.2.1 纯铝 1

1.2.2　铝合金 2

1.3　镁及镁合金 5

1.3.1 纯镁 6

1.3.2　镁合金 6

1.4　铜及铜合金 10

1.4.1 工业纯铜 10

1.4.2　铜合金 10

1.5　钛及钛合金 13

1.5.1 工业纯钛 13

1.5.2　钛合金 13

2　熔铸的基本任务、要求及工艺规程 15

2.1　熔铸的基本任务 15

2.2　熔铸的基本要求 15

2.3　熔铸工艺规程制定 17

3　有色金属及合金熔炼的基本原理 22

3.1　金属熔炼过程的热量和物质交换 22

3.1.1 金属熔炼过程中的传热 22

3.1.2　金属熔炼过程中的传质 24

3.2　金属的蒸发 25

3.3　金属的氧化及防护 27

3.3.1 金属氧化的热力学条件 27

3.3.2　金属氧化的动力学条件 30

3.3.3 影响氧化过程的因素及降低氧化烧损的方法 34

3.4　金属熔体的气体夹杂及控制 36

3.4.1 气体在金属中存在的形式与种类 36

3.4.2　气体的来源 36

3.4.3 气体的溶解度及影响因素 37

3.4.4　熔体的吸气过程 40

3.4.5 气体从熔体中的析出 41

3.5　杂质的吸收与积累 43

3.5.1 杂质形成途径 43

3.5.2　减少杂质污染金属的途径 45

4　有色金属及合金熔体的净化 46

4.1　熔体净化原理 46

4.1.1 脱气原理 46

4.1.2 除渣精炼原理 47

4.2　铝及铝合金的熔体净化处理 49

4.2.1 炉内处理 50

4.2.2　炉外在线处理 57

4.3　镁及镁合金的熔体净化 64

4.3.1　熔体的特性 64

4.3.2 除气处理 68

4.3.3 除渣精炼 69

4.4　铜及铜合金的熔体净化处理 70

4.4.1 除气精炼 70

4.4.2　氧化去除杂质元素 72

4.4.3 脱氧 73

4.5　熔炼过程的熔体保护 76

4.5.1　铝熔体的保护 76

4.5.2　镁合金熔体的保护 78

4.5.3　纯铜熔体的保护 78

5　熔体成分控制 80

5.1　合金炉料的组成 80

5.1.1 新金属 80

5.1.2　废料 82

5.1.3 中间合金 82

5.1.4　金属添加剂和化工原料 85

5.2　合金成分控制与配料计算 85

5.2.1 炉料选择 85

5.2.2 配料 86

5.2.3 配料计算 87

5.2.4 成分调整 89

5.3　熔体质量检验 92

5.3.1 金属熔体中气体的检测方法 92

5.3.2　熔体中非金属夹杂物的检测方法 97

6　铸锭凝固过程的动量和热量传输 99

6.1　凝固过程的动量传输 99

6.1.1 液体金属的对流 99

6.1.2 枝晶间液体金属的流动 100

6.1.3　对流对凝固过程的影响 101

6.2　凝固过程的传热 103

6.2.1　凝固传热的基本微分方程 103

6.2.2　绝热模中铸锭的凝固 104

6.2.3　水冷模中铸锭的凝固 106

6.2.4　无水冷铁模中铸锭的凝固 111

6.2.5 影响凝固传热的因素 112

6.3　凝固区及凝固方式 115

6.3.1　凝固区 115

6.3.2　凝固方式 116

6.3.3 影响凝固方式的因素 118

6.3.4　凝固方式对铸锭质量的影响 118

6.4　铸锭凝固过程的控制 119

6.4.1 凝固方式的控制 119

6.4.2　凝固的强制控制 120

7　铸锭凝固过程的晶体形核和长大 122

7.1　晶体形核 122

7.2　形核控制 124

7.2.1 促进形核 125

7.2.2　抑制形核 125

7.2.3　选择形核 125

7.3　晶体长大 125

7.3.1　连续生长机制 126

7.3.2 台阶生长机制 126

8　铸锭凝固过程的质量传输 129

8.1　凝固过程的溶质平衡 129

8.2　传质过程的控制方程 130

8.3　溶质再分配 130

8.3.1　平衡分配系数 130

8.3.2　非平衡凝固的溶质再分配 131

8.4　固-液界面前沿熔体过冷 135

8.4.1 界面前沿熔体温度分布 135

8.4.2　界面前沿熔体过冷的形成 136

8.4.3 成分过冷对晶体生长的影响 137

9　铸锭凝固组织控制 142

9.1　铸锭凝固组织的形成 142

9.1.1　铸锭的典型凝固组织与形成过程 142

9.1.2　等轴晶的形核 144

9.1.3　铸锭典型凝固组织形态的控制 145

9.1.4　铸锭异常凝固组织 145

9.2　等轴晶的晶粒细化 147

9.2.1 添加晶粒细化剂法 148

9.2.2　动力学细化法 150

9.2.3　熔炼及浇注过程的温度控制 150

9.3　凝固组织中的偏析及其控制 151

9.3.1 枝晶凝固组织的微观偏析 151

9.3.2　铸锭中的宏观偏析 153

9.4　凝固收缩及凝固组织致密度的控制 155

9.4.1　凝固收缩率 155

9.4.2　缩松的形成与控制 157

9.5　裂纹的形成与控制 157

9.5.1 铸造应力的形成 158

9.5.2　裂纹的形成机理及影响因素 159

9.5.3 防止裂纹产生的方法 162

9.6　气孔及非金属夹杂的形成与控制 163

9.6.1 气体对铸锭质量的影响 163

9.6.2　铸锭中的气孔 163

9.6.3　铸锭中的非金属夹杂物 166

9.6.4 气体与非金属夹杂的排除 170

下篇　有色金属及合金的熔铸技术及设备 170

10　有色金属及合金的熔炼技术 171

10.1　熔炼炉选用的基本要求和种类 171

10.1.1 熔炼炉的基本要求 171

10.1.2 熔炼炉的种类和应用 171

10.2　坩埚炉和反射炉熔炼技术 172

10.2.1　坩埚炉熔炼 172

10.2.2　反射炉熔炼 172

10.3　感应炉熔炼技术 174

10.3.1 感应加热的原理 174

10.3.2 感应炉的分类和特点 174

10.3.3　无芯感应炉熔炼 175

10.3.4　有芯感应炉熔炼 177

10.4　真空熔炼 179

10.4.1 真空熔炼的理论基础 180

10.4.2 真空感应炉熔炼技术 183

10.4.3 真空电弧炉熔炼技术 184

10.5　快速熔炉熔炼技术 185

10.5.1 竖炉熔炼技术 185

10.5.2　喷射式熔炉熔炼技术 185

10.6　电子束炉熔炼技术 186

10.6.1 电子束炉工作原理 187

10.6.2 电子束炉的炉体结构 188

10.7　等离子炉熔炼技术 189

10.7.1 基本原理 189

10.7.2　炉型与炉体构造 190

10.8　电渣炉熔炼技术 191

10.8.1 电渣熔炼工作原理 191

10.8.2 电渣炉的构造和技术性能 192

11　有色金属及合金的铸造技术 193

11.1　普通铸造技术 193

11.1.1　水平模铸造 193

11.1.2　立模铸造 194

11.1.3　斜模铸造 195

11.1.4　无流铸造 195

11.1.5　真空吸铸技术 196

11.2　立式半连续铸造技术 197

11.2.1 立式半连续铸造的特点 197

11.2.2　半连续铸造设备 198

11.2.3 立式半连续铸造技术的发展 203

11.3　连续铸轧技术 209

11.3.1 连续铸轧机组的组成 209

11.3.2　铸轧辊及工艺润滑 210

11.3.3 浇注系统和供料嘴 210

11.3.4　连续铸轧的优缺点 212

11.3.5　连续铸轧的技术发展 212

11.4　连铸连轧技术 213

11.4.1　Poperzi连铸连轧 213

11.4.2　SCR技术 215

11.4.3　Up-Casting法（上引法）技术 215

11.4.4　Dip-Forming法（浸渍成形法）技术 215

11.4.5　Contirod技术 216

11.5　水平连续铸造 216

11.5.1　工作原理 216

11.5.2　设备组成 217

11.6　其他铸造技术 220

11.6.1 悬浮铸造技术 220

11.6.2　喷射铸轧技术 221

11.6.3　挤压铸造技术 222

11.6.4　VADER法 223

11.6.5 内部凝固法 223

12　常见有色金属及合金的熔铸 224

12.1　铝及铝合金的熔铸 224

12.1.1 铝及铝合金的熔炼特性 224

12.1.2　典型铝合金的熔炼工艺 225

12.1.3　铝及铝合金的铸锭生产 226

12.2　镁及镁合金的熔铸 234

12.2.1　熔炼过程控制 234

12.2.2　熔炼设备 235

12.2.3　典型熔炼工艺 237

12.2.4　典型的铸造工艺 238

12.3　铜及铜合金的熔铸 244

12.3.1 铜及铜合金的熔铸特点 244

12.3.2　铜及铜合金的熔炼生产 245

12.3.3　铜及铜合金的铸锭生产 250

参考文献 255