金属熔炼与铸造总结.doc

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1、一金属熔化特性●熔炼四性及判定依据：a氧化性：由金属与氧的亲和力决定，金属与1mol氧反应生成的金属氧化物的自由焓变量为氧化物标准生成自由焓变量△G☉，其越小，还有氧化物的分解压Po2和氧化反应生成热△H☉越小，代表金属与氧亲和力越大，金属氧化趋势越大，程度越高，金属氧化物越稳定b吸气性：由金属与气体的亲和力决定，即溶解度，它与金属和气体性质、气体分压、温度、合金元素有关。C=K√P—平方根定律，双原子气体在金属中溶解度与其分压的平方根成正比；气体分压一定时，C=K)溶解热为正时。溶解度随温度升高而增大，与气体有较大亲和力的合金元素会增大气体溶解度。各

2、种因素得到㏒C=-+B+0.5㏒Pc挥发性：平衡时，气相中金属的蒸气分压为该温度的饱和蒸气压，蒸气压越高，越易挥发。外压一定，纯金属的蒸气压随温度的升高的增大，挥发趋势增强；炉膛压力越小，金属挥发速率增大，这是因为真空度高，质点碰撞概率少，回凝速率减少，挥发加速；蒸气压大、蒸发热小、沸点低的金属和合金易挥发损失。d吸杂性：●金属氧化热力学及判据：熔炼温度范围，氧化反应在热力学上为自动过程。在标准状态下，金属的氧化趋势、氧化顺序和可能的氧化程度，一般可用氧化物的标准生成自由焓变量ΔG，分解压pO2或氧化物的生成热ΔH作为判据。通常ΔG、ΔH或pO2越小，

3、金属氧化趋势越大、越先被氧化、可能的氧化程度越高，氧化物越稳定。●金属氧化动力学机理：氧化环节及过程：氧由气相通过边界层向氧/氧化膜界面扩散(外扩散)→氧通过固体氧化膜向氧化膜/金属界面扩散（内扩散）→在氧化膜/金属界面上发生界面化学反应。①P-B比即氧化膜致密性系数，即氧化物的分子体积与形成该氧化物的金属原子体积之比来衡量氧化膜性质，当>1氧化膜致密，连续，有保护性，扩散阻力增大，内扩散成为控制性环节（铝、Be），<1氧化膜疏松多孔，无保护性，结晶化学反应为控制性环节（碱金属>>1氧化膜十分致密。内应力很大，会周期性破裂，非保护性。②反应温度，低温氧

4、化过程受化学反应控制，高温受扩散控制，③反应面积越大，氧化速率越大●熔体中气体存在形态及来源，吸气的过程及影响因素。形态：固溶体、化合物、气孔来源：金属原料自带和与熔体接触的炉气、溶剂、工具带入的水分你和碳氢化合物过程：①气体分子碰撞到金属表面；②在金属表面上气体分子离解为原子；③以气体原子状态吸附在金属表面上；④气体原子扩散进入金属内部，前三个是吸附阶段随温度升高，物理吸附减弱，化学吸附加快，但一定温度后达最大，最后一个是扩散阶段，即气体从浓度高的表面向浓度低的内部过程运动的过程，浓度差越大，温度越高，扩散速度越快。影响因素：金属吸气速度主要决定于气

5、体的扩散速度。由菲克第一扩散定律和平方根定律可知，气体分压越大，温度越高，扩散系数越大，金属吸气速度就越快。气体分压越大，气体在金属表面的浓度就越高，故气体在金属中的浓度梯度越大，致使扩散速度加快。金属中气体的扩散系数与合金元素有关。例如：镁和钛都显著降低氢在铝液中的扩散系数。在熔炼一定成分的合金时，熔体的实际含气量主要取决于熔炼工艺和操作流程。首先是尽可能减少金属吸气，严防水分和氢的载体接触炉料或熔体；然后配合以有效的脱气措施，尽可能降低金属熔体的含气量。应对措施：在熔炼一定成分的合金时，熔体的实际含气量主要取决于熔炼工艺和操作。首先是尽可能减少金属

6、吸气，严防水分和氢的载体接触炉料或熔体；然后配合以有效的脱气措施，尽可能降低金属熔体的含气量。●气体的溶解度及影响因素：金属和气体的性质：金属吸气的能力是由气体与金属的亲和力决定的。在一定温度和压力下，气体在金属中的溶解度是金属与气体亲和力大小的标志。金属与气体的亲和力不同，气体在金属中的溶解度也不同。在熔点温度，无论是固态或是液态，氢在铁、镍、镁、钛、锆等金属中的溶解度都比在铝和铜中的高。同时，金属在相变温度时，氢的溶解度变化较大。因此，在金属凝固时，过饱和的氢就会析出，此时最易在铸锭中形成气孔。在凝固温度范围的金属中，固液态含气量相对变化值越大，则

7、金属铸锭中越易形成气孔缺陷。蒸汽压高的金属，由于具有挥发去吸附作用，会显著降低其他在金属中的溶解度。气体的分压：双原子气体在金属中的溶解度与其分压的平方根成正比。在含有水蒸气的炉气中，即使水蒸气的含量甚微，也足以使铝、镁中的氢含量增加。温度：温度对溶解度的影响取决于溶解热。当溶解热为正值吸热时，溶解度随温度升高而增大，以原子状态溶解于金属熔体的气体都如此。当气体能与金属形成化合物且熔解热为负（即放热反应）时，其溶解度随温度升高而降低。合金元素：在实际的多元系合金熔体中，气体的溶解度除受制于气体的温度和分压外，还在一定程度上受到合金成分的影响。与气体有较

8、大亲和力的合金元素，通常会使合金中的气体溶解度增大；与气体亲和力较小的合金元素则相反。●影响金