有色金属行业职业教育培训规划教材 轻有色金属及其合金熔炼与铸造PDF电子书下载

上篇 铝及铝合金熔炼与铸造 1

1 铝及铝合金 1

1.1 概述 1

1.2铝的一般特性 1

1.3铝合金的主要分类及牌号命名 3

1.3.1 主要分类 3

1.3.2合金牌号命名 5

1.4主要变形铝合金的特性及合金元素在铝合金中的作用 7

1.4.1 1×××系（纯铝） 7

1.4.2 2×××系（铝-铜系合金） 9

1.4.3 3×××系（铝-锰系合金） 12

1.4.4 4×××系（铝-硅系合金） 13

1.4.5 5×××系（铝-镁系合金） 14

1.4.6 6×××系（铝-镁-硅系合金） 15

1.4.7 7×××系（铝-锌系合金） 17

1.5变形铝合金制品对锭坯的要求 18

1.5.1 对化学成分的要求 19

1.5.2对冶金质量的要求 19

1.5.3 对铸锭组织的要求 19

1.5.4对铸锭几何尺寸和表面质量要求 19

1.6现代铝合金熔铸技术的发展趋势 19

1.6.1 熔铸设备 20

1.6.2 晶粒细化 20

1.6.3熔体净化和检测 20

1.6.4铸造技术 22

复习思考题 22

2 熔炼炉 23

2.1铝合金熔炼炉和静置炉的基本要求 23

2.2熔炼炉的分类及对炉衬材料的基本要求 23

2.2.1 熔炼炉的分类 23

2.2.2对熔炼炉炉衬材料的基本要求 24

2.3火焰反射炉 26

2.3.1 火焰反射炉工作原理 26

2.3.2 火焰式固定矩形熔铝炉 26

2.3.3 火焰式固定圆形熔铝炉 27

2.3.4倾动式熔铝炉 27

2.3.5双膛双向熔铝炉 28

2.3.6竖式熔铝炉 28

2.4电阻式反射炉 29

2.5用于反射式熔化炉和静置保温炉的几种装置 30

2.5.1 蓄热式预热装置（蓄热式烧嘴） 30

2.5.2 炉底电磁搅拌装置 31

2.6电感应炉 31

2.6.1 感应加热原理 31

2.6.2 电感应炉的用途 32

2.6.3 感应熔炼炉类型 32

2.7铝及铝合金生产线熔炼设备的现状和发展 34

2.7.1 熔炼炉 34

2.7.2保温（静置）炉 35

复习思考题 36

3 中间合金的制备技术 37

3.1使用中间合金的目的 37

3.2对中间合金的要求 37

3.3常用中间合金成分和性质 38

3.4中间合金的熔制技术 38

3.4.1 铝-钛 38

3.4.2 铝-镍 39

3.4.3 铝-铬 39

3.4.4 铝-硅 40

3.4.5 铝-铁 40

3.4.6 铝-铜 40

3.4.7 铝-锰 40

3.5 中间合金的熔铸工艺与设备 41

复习思考题 41

4 原材料的管理和使用及其配料计算 42

4.1纯金属的管理、使用和验收 42

4.2废料的保管、交付和验收 43

4.3配料计算 43

4.3.1 炉料选择 44

4.3.2 配料 44

复习思考题 47

5 铝合金的熔炼 48

5.1 概述 48

5.1.1 熔炼目的 48

5.1.2 熔炼特点 48

5.1.3 熔炼方法 49

5.2熔炼过程中的物理化学作用 50

5.2.1 炉内气氛 50

5.2.2 液态金属与气体的相互作用 50

5.2.3 影响气体含量的因素 54

5.2.4 熔融金属与炉衬的相互作用 55

5.3熔炼工艺流程及操作工艺 56

5.3.1 熔炼炉的准备 56

5.3.2熔炼工艺流程和操作 59

5.3.3 熔炼时温度控制和火焰控制 61

5.4化学成分调整 63

5.4.1 成分调整 63

5.4.2 1×××系铝合金的成分控制 66

5.4.3 2×××系铝合金的成分控制 66

5.4.4 3×××系铝合金的成分控制 66

5.4.5 4×××系铝合金的成分控制 66

5.4.6 5×××系铝合金的成分控制 67

5.4.7 6×××系铝合金的成分控制 67

5.4.8 7×××系铝合金的成分控制 67

5.5主要铝合金的熔炼特点 67

5.5.1 1×××系铝合金的熔炼 67

5.5.2 2×××系铝合金的熔炼 67

5.5.3 3×××系铝合金的熔炼 67

5.5.4 4×××系铝合金的熔炼 68

5.5.5 5×××系铝合金的熔炼 68

5.5.6 6×××系铝合金的熔炼 69

5.5.7 7×××系铝合金的熔炼 69

5.6铝合金废料复化 69

5.6.1 废料复化前的预处理 69

5.6.2废料的复化 69

5.6.3 复化锭的标识、保管和使用 70

复习思考题 70

6 铝合金的熔体净化 71

6.1 概述 71

6.2铝及铝合金熔体净化原理 71

6.2.1 脱气原理 71

6.2.2 除渣原理 72

6.3炉内净化处理 74

6.3.1 吸附净化 75

6.3.2非吸附净化 81

6.4炉外在线净化处理 82

6.4.1 在线除气 83

6.4.2熔体过滤 87

6.4.3 除气＋过滤 89

6.5熔体净化技术的发展趋势 89

6.5.1 炉内处理的发展趋势 89

6.5.2 炉外在线净化技术的发展 90

复习思考题 91

7 铸造工具及设备 92

7.1铸造工具的设计与制造 92

7.1.1 铸造工具设计与制造的原则 92

7.1.2铸造工具的设计 93

7.1.3铸造工具的制造 101

7.2铸造机 103

7.2.1 铸造机的用途 103

7.2.2铸造机的分类 103

7.2.3 直接水冷（DC）式铸造机 103

复习思考题 107

8 铝及铝合金的铸造 108

8.1概述 108

8.1.1 锭模铸造 108

8.1.2连续及半连续铸造 109

8.2 铸锭的结晶和组织 109

8.2.1 结晶过程的热交换 109

8.2.2铸锭结晶 110

8.2.3结晶过程 113

8.2.4铸锭的典型组织 114

8.2.5 铸锭组织特征 114

8.3晶粒细化 115

8.3.1控制过冷度 116

8.3.2动态晶粒细化 116

8.3.3 变质处理 116

8.4铸造工艺对铸锭质量的影响 120

8.4.1 冷却速度对铸锭质量的影响 120

8.4.2铸造速度对铸锭质量的影响 121

8.4.3铸造温度对铸锭质量的影响 122

8.4.4 结晶器高度对铸锭质量的影响 122

8.5铸造工艺流程与操作技术 123

8.5.1 工艺流程 123

8.5.2操作技术 123

8.6铝及铝合金扁铸锭铸造 126

8.6.1 纵向压延扁铸锭的铸造 126

8.6.2横向压延扁铸锭的铸造 128

8.7铝及铝合金圆铸锭铸造 130

8.7.1 圆铸锭铸造的基本操作 130

8.7.2 小直径圆铸锭的铸造工艺特点 131

8.7.3 大直径圆铸锭的铸造工艺特点 131

8.7.4锻件用铸锭的铸造工艺特点 132

8.7.5铸造工艺参数 132

8.8铝及铝合金空心圆铸锭铸造 133

8.8.1 工艺特点 133

8.8.2铸造与操作工艺 133

8.8.3铸造工艺参数 134

8.9铸造技术的发展趋势 135

8.9.1 热顶铸造 135

8.9.2 同水平多模铸造 137

8.9.3 电磁结晶器铸造 137

复习思考题 139

9 铝及铝合金铸锭均匀化与加工 140

9.1铸锭均匀化退火 140

9.1.1 均匀化退火的目的 140

9.1.2均匀化退火对铸锭组织与性能的影响 140

9.1.3 均匀化退火温度及时间 140

9.1.4 常见均匀化制度 142

9.1.5 均匀化退火炉 143

9.2铸锭的机械加工 146

9.2.1 锯切 146

9.2.2 表面加工 149

复习思考题 151

10 铝合金铸锭的质量检验及缺陷分析 152

10.1常规检查方法 152

10.1.1 圆铸锭的质量检查 152

10.1.2扁铸锭的质量检查 153

10.2先进检测方法 153

10.3铝合金铸锭内部缺陷分析 154

10.3.1 偏析与偏析瘤 154

10.3.2 缩孔 156

10.3.3 疏松与气孔 156

10.3.4夹杂与氧化膜 159

10.3.5 白亮点 161

10.3.6 白斑 161

10.3.7 光亮晶粒 162

10.3.8 羽毛状晶 163

10.3.9粗大晶粒 164

10.3.10 晶层分裂 165

10.3.11 粗大金属化合物 166

10.3.12 过烧 168

10.3.13 枞树组织 169

10.4铝合金表面及外形缺陷分析 170

10.4.1 裂纹 170

10.4.2 冷隔 173

10.4.3拉裂和拉痕 174

10.4.4 弯曲 174

10.4.5 偏心 175

10.4.6尺寸不符 175

10.4.7周期性波纹 175

10.4.8 表面气泡 175

10.5检测技术的发展 176

复习思考题 177

11 铝合金连续铸轧技术 178

11.1 双辊连续铸轧法的特点和分类 178

11.1.1 双辊连续铸轧法的特点 178

11.1.2双辊连续铸轧法的分类 179

11.2 连续铸轧的工作原理及主要工艺参数优化 180

11.2.1 连续铸轧的工作原理 180

11.2.2 连续铸轧主要工艺参数优化 183

11.3连续铸轧主要工艺设备 185

11.3.1 液面控制系统 185

11.3.2 铸轧辊 186

11.3.3铸轧供料嘴 189

11.3.4冷却水系统 191

11.3.5 辊面润滑装置 192

11.4铸轧生产准备与操作技术 193

11.4.1 铸轧生产准备 193

11.4.2铸轧生产操作技术 194

11.4.3铸轧停机 196

11.4.4铸轧板的冶金组织 196

11.4.5 铸轧板质量的控制 196

11.5铸轧板缺陷 197

11.5.1 铸轧板内部缺陷 197

11.5.2 铸轧板表面及外形缺陷 201

复习思考题 208

12 铝合金连铸连轧技术 209

12.1 概述 209

12.1.1 连铸连轧生产方法简介 209

12.1.2连铸连轧工艺特点 209

12.1.3 连铸连轧生产方法分类 210

12.2板带连铸连轧生产方法 210

12.2.1 哈兹莱特双钢带连铸连轧法 210

12.2.2双履带式劳纳法 214

12.2.3 凯撒微型双钢带连铸连轧方法 215

12.2.4轮带式带坯连铸连轧法 216

12.3线坯连铸连轧方法 217

12.3.1 普罗佩斯法连铸连轧机 218

12.3.2 普罗佩斯法连铸连轧机组成 218

12.3.3 普罗佩斯连铸机 219

12.3.4连轧机 219

复习思考题 220

下篇 镁及镁合金熔炼与铸造 221

13 镁及镁合金 221

13.1 概述 221

13.1.1 纯镁 221

13.1.2镁合金的分类及牌号 222

13.1.3 变形镁合金的性能及特点 225

13.2主要变形镁合金的特性及合金元素在镁合金中的作用 226

13.2.1 镁-锰系镁合金 226

13.2.2镁-铝-锌系镁合金 227

13.2.3镁-锌-锆系镁合金 229

13.2.4镁-稀土系及镁-钍系镁合金 229

复习思考题 231

14 变形镁合金熔炼设备及安全技术与操作 232

14.1变形镁合金的熔炼设备 232

14.1.1 火焰反射炉 232

14.1.2 坩埚炉 233

14.1.3感应炉 233

14.2变形镁合金的安全生产技术与操作 233

14.2.1 镁合金发生燃烧和爆炸的化学反应机理 233

14.2.2镁合金生产的安全技术 234

14.2.3 镁合金生产的安全操作条例 236

复习思考题 236

15 变形镁合金的熔炼 237

15.1 概述 237

15.2镁合金的熔炼工艺特点 237

15.3镁合金的熔炼方法 239

15.4镁合金的物理化学特性 239

15.4.1镁与氧的作用 239

15.4.2镁与氢的作用 239

15.4.3镁与氮的作用 240

15.4.4镁与硫及SO2的作用 240

15.4.5 氯气与镁及其合金组元的作用 240

15.4.6镁与碳氢化合物的作用 241

15.4.7镁与水的作用 241

15.5镁合金熔铸用主要工艺辅料和熔剂的选择 241

15.5.1 主要工艺辅料的种类、成分和技术要求 241

15.5.2 变形镁合金熔炼使用的主要熔剂 242

15.5.3 变形镁合金熔体的净化处理 245

15.5.4 变形镁合金熔体的变质处理 247

15.6中间合金的制备 250

15.6.1 中间合金的成分 250

15.6.2 各种中间合金的制备方法 250

15.7变形镁合金的熔炼工艺 251

15.7.1 变形镁合金的熔炼与精炼 251

15.7.2废料复化 255

15.7.3镁合金熔体保护 255

复习思考题 256

16 变形镁合金的铸造 257

16.1镁合金铸造的特点及方法 257

16.1.1 镁合金铸造的主要特点 257

16.1.2镁合金铸造过程的气体保护 257

16.1.3 镁合金的铸造方法 257

16.2镁合金的铸造工艺制度 258

16.3铸造工艺参数对铸锭的影响 260

16.3.1 冷却速度对铸锭质量的影响 260

16.3.2铸造速度对铸锭质量的影响 261

16.3.3 铸造温度对铸锭质量的影响 261

16.3.4 结晶器内的液面高度对铸锭质量的影响 262

16.4铸造工具 262

16.4.1 结晶器和冷却装置 262

16.4.2流槽、流盘和漏斗 264

16.5镁合金的铸造设备 265

16.6镁合金铸造流程和操作 265

16.6.1 铸造前的准备 266

16.6.2铸造 266

16.6.3 金属液面的水平控制 266

16.6.4打渣 266

16.6.5 铸锭收尾 266

16.7工频炉浇注工艺流程 267

16.8铸锭的机械加工 267

复习思考题 268

17 镁合金铸锭的均匀化退火 269

17.1均匀化的目的 269

17.2均匀化退火工艺制度 269

复习思考题 270

18 镁合金铸锭的质量检查和常见缺陷及防止方法 271

18.1铸锭质量检查内容 271

18.1.1 扁铸锭检查项目 271

18.1.2 圆铸锭检查项目 271

18.2常见缺陷及防止方法 271

18.2.1 冷裂纹 271

18.2.2 热裂纹 272

18.2.3镁合金铸锭的偏析 274

18.2.4镁合金铸锭的缺陷和废品 275

复习思考题 276

附录 变形铝及铝合金化学成分及新旧牌号对照表 277

参考文献 284