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第一篇 铸铁及其熔炼3

第一章 铸铁的结晶及组织的形成3

第一节 铁—碳双重相图3

一、铁—碳相图的二重性3

二、铁—碳双重相图及其分析4

三、铁—碳—硅准二元相图5

四、铸铁中常见元素对铁—碳相图上各临界点的影响6

五、碳当量和共晶度的意义及表达式7

第二节 铸铁的一次结晶过程8

一、初析石墨的结晶8

二、初析奥氏体的结晶8

三、共晶凝固过程13

第三节 铸铁的固态相变(即二次结晶)29

—、奥氏体中碳的脱溶29

二、铸铁的共析转变29

三、过冷奥氏体的中温及低温转变30

习题31

第二章 灰铸铁32

第一节 金相组织和力学性能的特点32

一、灰铸铁的金相组织特点32

二、灰铸铁的性能特点33

第二节 影响铸铁铸态组织的因素35

一、冷却速度的影响35

二、化学成分的影响36

三、铁液的过热和高温静置的影响40

四、孕育的影响40

五、气体的影响41

六、炉料的影响41

第三节 灰铸铁件的生产41

一、灰铸铁的标准41

二、衡量灰铸铁冶金质量的指标43

三、提高灰铸铁性能的主要途径44

第四节 灰铸铁的铸造性能48

一、流动性49

二、收缩特性及其伴生现象49

第五节 灰铸铁的热处理50

习题51

第三章 强韧铸铁52

第一节 球墨铸铁52

一、球墨铸铁的性能特点及应用52

二、球墨铸铁的生产54

三、球墨铸铁的铸造性能及常见缺陷64

四、球墨铸铁的热处理68

五、球墨铸铁生产中的几个特殊问题72

第二节 蠕墨铸铁74

一、蠕墨铸铁的组织及性能74

二、蠕墨铸铁的生产及控制77

第三节 可锻铸铁82

一、可锻铸铁的分类、牌号及用途82

二、可锻铸铁的制造方法84

三、固态石墨化原理88

四、加速可锻铸铁石墨化的措施90

五、常见缺陷及防止94

六、球墨可锻铸铁96

习题97

第四章 特种性能铸铁98

第一节 减摩铸铁98

一、石墨对铸铁减摩性的影响99

二、基体组织对铸铁减摩性的影响100

三、常用的减摩铸铁103

第二节 冷硬铸铁103

一、冷硬铸铁的化学成分和组织特点103

二、冷硬铸铁的获得与性能特点104

三、冷硬铸铁的应用108

第三节 抗磨铸铁111

一、普通白口铸铁112

二、镍硬白口铸铁114

三、铬系白口铸铁115

第四节 耐热铸铁126

一、铸铁在高温下的氧化127

二、铸铁在高温下的生长129

三、常用的耐热铸铁130

第五节 耐腐蚀铸铁133

一、提高铸铁耐腐蚀性的途径134

二、常用的耐腐蚀铸铁135

习题139

第五章 铸铁的熔炼140

第一节 冲天炉熔炼的基本原理140

一、冲天炉熔炼的基本要求140

二、冲天炉的基本结构140

三、冲天炉内焦炭燃烧的基本规律142

四、冲天炉内炉气及炉温的分布特征145

五、冲天炉内的热交换145

六、影响铁液温度的主要因素148

第二节 冲天炉强化熔炼的主要措施152

一、预热送风152

二、富氧送风155

三、除湿送风156

第三节 冲天炉熔炼过程中化学成分的变化规律157

一、冲天炉内冶金反应的基本规律157

二、冲天炉内炉渣的形成及其作用158

三、冲天炉熔炼过程中铁液化学成分的变化159

第四节 铁液的脱硫处理164

一、炉内脱硫164

二、炉外脱硫165

三、炉外脱硫方法165

第五节 冲天炉熔炼过程的参数选择及测量167

一、冲天炉操作参数的选择与计算167

二、冲天炉的配料计算171

三、冲天炉熔炼过程的测试174

第六节 感应电炉熔炼179

一、工频感应电炉的基本工作原理179

二、工频感应电炉的基本结构180

三、工频感应电炉的熔炼特点182

四、冲天炉与工频感应电炉双联183

习题183

参考文献183

第二篇 铸钢及其熔炼186

第六章 铸造碳钢186

第一节 概述186

一、铸造碳钢的性能及应用186

二、铸造碳钢的化学成分186

三、铸造碳钢的使用温度186

第二节 铸造碳钢的结晶过程和铸态组织187

一、结晶过程187

二、铸态组织188

第三节 碳钢铸件的热处理、金相组织和力学性能190

一、退火190

二、正火191

三、正火加回火191

第四节 影响铸造碳钢力学性能的主要因素193

一、化学成分193

二、气体和非金属夹杂物193

三、铸件壁厚195

第五节 碳钢的铸造性能196

一、流动性196

二、体积收缩率与缩孔率197

三、线收缩率197

四、热裂倾向198

五、冷裂倾向198

第六节 铸造碳钢的焊接性能199

习题199

第七章 铸造低合金钢200

第一节 概述200

第二节 锰系铸造低合金钢200

第三节 铬系铸造低合金钢202

第四节 镍系铸造低合金钢203

第五节 低合金高强度(HSLA)铸钢204

第六节 微量合金化铸钢205

一、钒、铌系微量合金化铸钢205

二、硼系微量合金化铸钢206

第七节 抗磨用铸造低合金钢207

一、珠光体—渗碳体抗磨钢207

二、马氏体抗磨钢207

三、奥氏体—贝氏体抗磨钢207

第八节 低合金钢铸件的热处理208

一、预先退火热处理208

二、淬火(正火)温度及保温时间209

三、回火后的冷却速度209

第九节 低合金钢的铸造性能209

一、流动性209

二、热裂倾向210

三、冷裂倾向210

第十节 低合金铸钢的焊接性能210

习题210

第八章 铸造高合金钢211

第一节 概述211

第二节 高锰钢212

一、高锰钢的碳—锰含量、热处理及性能212

二、高锰钢的加工硬化机理213

三、化学成分对高锰钢性能的影响214

四、提高高锰钢性能的途径215

五、高锰钢的铸造性能215

第三节 铸造小锈钢(耐蚀钢)216

一、不锈钢及其耐蚀原理216

二、铸造铬镍不锈钢的化学成分及性能218

三、合金元素对钢组织的影响219

四、提高铸造不锈钢性能的途径220

五、铬镍不锈钢的铸造性能220

六、铬镍不锈钢的应用范围220

第四节 抗磨耐蚀合金铸钢221

一、铬镍钼马氏体铸造不锈钢221

二、析出硬化型铸造不锈钢221

第五节 铸造耐热钢222

一、钢在高温下的氧化和抗氧化性222

二、常用的几种铸造耐热钢223

习题225

第九章 电弧炉炼钢226

第一节 概述226

第二节 三相电弧炉的构造和工作原理227

第三节 碱性电弧炉氧化法炼钢230

一、炼钢工艺要点230

二、炼钢过程的物理化学分析233

三、合金钢冶炼要点238

第四节 酸性电弧炉氧化法炼钢239

第五节 直流电弧炉炼钢240

习题242

第十章 感应电炉炼钢243

第一节 概述243

第二节 无芯感应电炉的构造244

第三节 感应电炉炼钢工艺246

一、炉衬材料和筑炉246

二、炉料和装料247

三、熔化247

四、脱氧和出钢247

五、合金钢的冶炼247

第四节 真空感应电炉炼钢248

一、电炉的构造和工作原理248

二、真空感应电炉炼钢的优点248

三、真空感应电炉炼钢中存在的问题249

习题251

第十一章 钢的炉外精炼252

第一节 概述252

一、炉外精炼的重要作用252

二、炉外精炼技术的发展252

三、炉外精炼技术在铸钢生产中的应用253

第二节 吹氩精炼原理254

第三节 氩氧脱碳精炼法254

第四节 真空氧氩脱碳精炼法256

第五节 真空氧氩脱碳转炉精炼法257

第六节 钢包电弧加热(LF)精炼法258

一、精炼装置的构造259

二、精炼工艺过程259

三、精炼效果260

习题260

参考文献260

第三篇 铸造非铁合金及其熔炼262

第十二章 铸造铝合金262

第一节 铝硅类合金262

一、铝硅合金的成分、组织、性能262

二、铝硅合金的变质处理267

三、Al-Si-Mg系合金272

四、Al-Si-Cu系合金275

五、Al-Si-Cu Mg系合金275

六、活塞合金276

七、铝硅类合金中的杂质278

第二节 铝铜类合金279

一、铝铜二元合金279

二、多元合金279

三、耐热铝合金281

第三节 铝镁类合金282

一、铝镁二元合金282

二、A1-Mg-Si系合金283

三、铝镁锌三元合金284

第四节 铝锌类合金284

一、Al-Zn二元相图284

二、Al-Zn-Si-Mg系合金284

三、Al-Zn-Mg系合金285

四、a(A1)初晶的细化285

第五节 回归分析法在铸铝合金成分优化设计中的应用287

第六节 铝合金铸造性能290

第七节 铝铸件的热处理292

一、热处理目的292

二、热处理常用规范293

三、热处理常见缺陷及其防止296

习题297

第十三章 铸造铝合金的熔炼299

第一节 铝合金液的精炼原理299

一、铝铸件中气孔的形态及对铸件性能的影响299

二、铝铸件中氧化夹杂的形态及对铸件性能的影响301

三、铝液中气体和氧化夹杂的来源301

四、氧化铝的形态、性能及对吸氢的影响304

五、合金元素对铝液吸氢的影响306

六、熔炼时间对吸氢的影响306

七、铝液中析出氢的条件306

八、铝液的除氢速度309

第二节 铝液精炼工艺310

一、吸附精炼310

二、非吸附精炼321

三、净化效果检测方法322

四、铝液内的氢在凝固过程中的迁移325

五、铝铸件中一次气孔形成机理325

六、铝合金熔炼小结326

第四节 铝合金组织控制327

一、第一类变质处理327

二、第二类变质处理：共晶硅变质330

第五节 铝合金的炉料334

一、炉料组成334

二、配料计算335

第六节 铝合金典型熔炼工艺336

一、ZL1O4合金336

二、ZL2O1合金338

三、ZL3O1合金338

四、废料、切屑重熔339

习题339

第十四章 铸造铜合金340

第一节 铸造锡青铜340

一、Cu-Sn二元合金的成分、组织340

二、Cu-Sn二元合金的性能及工艺特点345

三、ZCuSn1OP1锡青铜346

四、ZCuSn1OZn2锡青铜346

五、ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜347

六、锡青铜中的杂质347

第二节 铸造铝青铜347

一、Cu-Al二元合金的成分、组织347

二、缓冷脆性348

三、Cu-Al二元合金的性能348

四、ZCuAl1OFe3铝青铜349

五、ZCuAl9Mn2铝青铜350

六、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2铝青铜350

七、ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铝青铜351

第三节 铸造铅青铜351

第四节 其它青铜352

一、铍青铜352

二、Cu-Mn基高阻尼合金353

第五节 铸造黄铜354

一、Cu-Zn二元黄铜354

二、多元黄铜356

第六节 铜合金成分优化设计358

习题360

第十五章 铸造铜合金的熔炼361

第一节 铜合金的氧化和脱氧361

一、铜合金的氧化特性361

二、铜合金的脱氧362

三、磷铜脱氧363

第二节 铜液的吸气、除气364

一、气体在铜液中的溶解特性364

二、铜液的除气367

第三节 铜铸件中气孔形成机理368

第四节 铜合金的熔剂370

一、覆盖熔剂370

二、精炼熔剂370

第五节 铜合金液质量检测371

一、化学成分的检测及控制371

二、含气量检测方法372

三、炉前弯曲试验373

四、断口检查374

第六节 铜合金熔炼工艺374

一、铜合金熔炼一般原则374

二、炉料管理及回炉料牌号判断374

三、钢合金熔炼工艺要点375

习题377

第十六章 铸造镁合金及其熔铸378

第一节 镁及其合金的基本特性378

一、纯镁的性能378

二、镁的合金化378

三、镁合金的特点379

第二节 镁铝锌合金380

第三节 镁锌锆合金382

第四节 其它镁合金383

一、耐热镁合金383

二、镁基阻尼合金383

第五节 镁合金的氢化处理384

第六节 镁合金的熔铸特点385

一、纯镁的物理化学特性385

二、镁合金的精炼385

三、镁合金的变质386

四、镁合金的熔剂386

五、镁合金的型砂386

习题387

第十七章 铸造锌合金及其熔炼388

第一节 锌合金的成分、组织388

第二节 锌合金的工艺性能389

一、铸造性能389

二、焊补性能389

三、切削加工性能389

四、锌合金“老化”的原因389

第三节 工业锌合金390

一、砂型或金属型铸造合金——耐磨合金390

二、压铸合金——仪表合金390

三、新型高铝、高强，耐磨锌合金391

四、锌基阻尼合金简介392

第四节 熔炼工艺393

一、特点393

二、ZA系列合金的变质处理393

习题394

参考文献394