有色金属熔炼与铸锭知识要点.docVIP

熔炼：将配料计算好的原材料放入放入熔炉中熔化成金属液体，再进行氧化精炼、除气、除渣，使合金熔体含有更少的气体和夹杂，使熔体成分合格。 金属的熔炼特性：熔炼过程中所表现出来的现象、特点。如：氧化、挥发、吸气、吸杂等，会使金属熔体产生污染，降低质量，造成熔损。 氧化精炼：利用氧将金属中的杂质氧化成渣或生成气体而排除的过程 铸造：熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状、尺寸、成分、组织和性能铸件的成形方法。N2、H2、O2等气体的能力 偏析：铸锭中化学成分不均匀的现象 铸造应力：铸锭在凝固和冷却过程中，收缩受到阻碍而产生的应力 夹渣：铸锭中的氧化物、硫化物、氢化物和硅酸盐、熔剂、炉衬剥落物、涂料或润滑剂等非金属夹杂物 缩孔：在铸锭中部、头部、晶界及枝晶间等地方，尝尝有一些宏观和显微的收缩孔洞 缩松：细小而分散的缩孔 扩散：气体原子从浓度较高的表面向浓度较低的内部运动的过程 气体在铸锭中存在形态：固溶体、化合物、气孔 气体的来源：炉料、炉气、耐火材料、操作工具 金属的脱氧：沉淀脱氧、扩散脱氧、真空脱氧 凝固区分为：以固相为主的固液区和以液相为主的液固区 凝固方式分为：顺序凝固；同时凝固；中间凝固。 除渣精炼原理：比重差作用、吸附作用、溶解作用、化合作用、机械过滤作用 除渣精炼方法：静置澄清法、浮选法、熔剂法（上熔剂法、下熔剂法、全体熔剂法）、过滤法（网状过滤法、填充床过滤法、刚性微孔过滤法） 枝晶偏析（晶内偏析）：树枝晶内部先后结晶部分的成分不同的现象 成分过冷：在固溶体合金凝固时，在正的温度梯度下，由于固液界面前沿液相中的成分有所差别，导致固液界面前沿的熔体的温度低于实际液相线温度，从而产生的过冷V型偏析（黑色金属—钢铁中出现）。 铸锭正常晶粒组织 一、细等轴晶区；二、柱状晶区；三、中心等轴晶区。 细化晶粒的途径： 一、增大冷却强度：① 增大冷却水的强度，使得枝晶臂间距减小（如柱状晶细长）； ② 降低浇温，使游离晶等非均匀形核数增加。 二、加强金属液流动：利用温度起伏、对流冲刷作用从而使枝晶脱落最终使晶核数增加。 如：采用电磁铸造、振动浇铸等技术。 三、变质处理：加入细化剂 1 金属氧化的热力学条件和判据： （非标下）对于PO2实 ≠ 1atm的情况： Me ＋ O2 = MexOy ΔG =－RTlnKp ＋ RTlnQp = RTlnPO2 － RTlnPO2实 其中：PO2 — 氧化物的分解压，PO2实 — 炉气中氧的实际分压 当ΔG＞0时，即PO2 ＞PO2实 ，金属不氧化； 　 ΔG＜0时，即PO2＜ PO2实 ，金属发生氧化。 （标下）金属氧化反应的通式: Me(s,l) ＋ O2(g) = MexOy(s,l) 其反应的自由焓变量为 ： ΔG = －RT㏑Kp ＋ RT㏑Qp (范特荷甫等温方程式) R—气体常数，Kp—平衡常数，Qp—反应体系中气体的实际分压商。 在标准状态下（气相分压为1atm，凝聚相不形成溶液），PO2实 = 1atm，Qp == 1 ∴ΔG0 =－RT㏑Kp 又∵Kp = ∴ΔG0 = RT㏑PO2 ΔG0 — 氧化物的标准生成自由焓变量，是标准状态下衡量金属氧化趋势大小的判据。 ΔG0越小或越负，说明金属与氧亲和力越大，氧化趋势越大，生成的氧化物越稳定。 2.什么叫氧化膜的致密度α？它与氧化膜结构的关系？ 氧化膜的致密度α：氧化物的分子体积MV与形成该氧化物的金属原子体积AV之比 若α＜1，氧化膜疏松多孔，没有保护性；如：αLi＝0.60 ， αMg＝0.28； 若α＞1，氧化膜致密连续，有保护性；如：αAl＝1.28 αBe＝1.68； 但α＞＞1，氧化膜十分致密，但无保护性，周期破裂；如：αFe＝2.16。 3.什么是“回凝”？“回凝”理论对真空熔炼有何意义？ “回凝”：挥发时，一个金属蒸气原子之间或气体分子之间产生碰撞而返回熔体的过程 意义：在真空熔炼过程中，金属的挥发随压力的降低而加速，这是因为挥发时存在“回凝”过程，真空度高时，回凝速率小，挥发速度增大。利用“回凝”理论，向真空室内通入惰性气体，可减少挥发速率和挥发损失。 4.吸气的动力学过程（机制）是什么？影响金属实际吸气量的因素有哪些？解决的措施 吸气的动力学机制：①吸附：A物理吸附 （气体以分子形式）由范德华力吸附到表面； B化学吸附（离解成原子形式）由化学键加吸附在表面 ②扩散：在浓差作用下，气体原子向金属液体内部扩散。 从动力学角度来看，吸气过程的快慢主要取决于扩散速度。 影响因素：①扩散系数。越大，J扩散速度J越大 ② 扩散层厚度X 。X越大，扩散速度J越小 ③气体分压P 。P越大，J越大 ④温度T 。T越大，J越大。⑤表面氧化膜或覆盖剂越密，扩散阻力越大，