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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