铸造铝合金熔炼原
理和工艺
口铝合金的精炼原理
口铝液的精炼工艺
口铝合金组织控制
口铸造铝合金熔炼工艺
概述
铝合金熔炼的内容包括配料计算、炉料处理,熔炼设备的选用、熔炼工具处理及熔炼
工艺过程控制。
熔炼工艺过程控制的内容包括正确的加料次序,严格控制熔炼温度和
时间、实现快速熔炼、效果显著的铝液净化处理和变质处理及掌握可
靠的铝液炉前质量检测手段等
熔炼工艺过程控制的目的是获得高质量的能满足要求的铝液:
化学成分符合国家标准,合金液成分均匀;
合金液纯净,气体、氧化夹杂、熔剂夹杂含量低;
需要变质处理的合金液,变质效果良好
因熔炼工艺过程控制不严而产生的废品中,主要原因是合金液中的气
体、氧化夹杂、熔剂夹渣未清除所引起。
铝铸件中气孔的形态及对铸件性能的影响
●针孔:分布在整个铸件截面上,因铝液中的气体、夹杂含
量高、精炼效果差、铸件凝固速度低而引起。
○点状针孔:呈圆点状轮廓清晰且互不相连,易和缩孔、缩松相区别。由
铸件凝固时析出的气泡所形成,多发生于结晶温度范围小、补缩能力良
好的铸件中
○网状针孔:呈密集相连成网状,伴有少数较大的孔洞。结晶温度范围宽
的合金,铸件缓慢凝固时析出的气体分布在晶界上及发达的枝晶间隙中,
此时结晶骨架已形成,补缩通道被堵,便在晶界上及枝晶间隙中形成网
状针孔。它会割裂合金基体,危害性比前者大
○混合型针孔:由点状针孔和网状针孔混杂在一起,常见于结构复杂、壁
厚不均匀的铸件中
针孔分级
针孔可按国家标准
分等级,等级越差
铸件的力学性能越
低,抗蚀性能和表
面质量越差。
铝铸件中气孔的形态及对铸件性能的影响(续)
●皮下针孔
气孔位于铸件表皮下面,因铝液和铸型中水分反应产生
气体所成,一般和铝液质量无关。
●单个大气孔
产生的原因是由于铸件工艺设计不合理,如铸型或型芯
排气不畅,或由于操作不小心,如浇注时堵死气眼,型
腔中的气体被憋在铸件中引起。
铝铸件中氧化夹杂的形态及对铸件性能影响
氧化夹杂分为两类
次氧化夹杂:浇注前铝液中存在的氧化夹杂,总量约占铝液质
量的0.002%~0.02%。按形态可分为两类:第一类是分布不均匀的大
块夹杂物,其危害性极大,使合金基体不连续,引起铸件渗漏或成为
腐蚀的根源,明显降低铸件力学性能;第〓类夹杂呈弥散状,在低倍
显微组织中不易发现,铸件凝固时成为气泡的形核基底,生成针孔,
这一类氧化夹杂很难在精炼时彻底清除
二次氧化夹杂:在浇注过程中形成,多分布在铸件壁的转角
处及最后凝固的部位。
铝液中气体和氧化夹杂的来源
●氢气来源
潮湿、带油污的炉料、Al2O3表面吸附水汽
及氢,搅拌时带入铝液;铝液表面吸附水。
●氧化夹杂来源:
表面氧化膜、空气、水汽等被搅入铝液中
铝氧反应
口铝与氧的亲和力很大,极易氧化,4A+3O,=2Al,O3。表面生成致密
的氧化铝膜,可阻止继续氧化
口在通常大气(湿度较大)中铝的熔炼温度下y-A2O3膜常会含1
2%HO和H,熔炼时若氧化皮被搅入铝液,即起A-H,O反应
口合金元素对铝的氧化有一定的影响,在这类合金中加入少量的铍
(0.03007%Be)后,使氧化膜致密,故能提高其抗氧化性。
口为了防止铝-氧剧烈反应,大多数铝合金的熔炼温度控制在750℃以
铝水气反应
铝和水气的
反应
Oo。2A|+6H2O→2Al(OH)3+3H2t
Al(OH)3在400℃
的条件下将进一步
反应
2AOH)3→A2O3+3H2O
2A|+3H2O→Al2O3+6[H
Al2O3成氧化夹杂,氢则溶于铝液,增加气体含量
铝液中的氢和氧化夹杂主要来源于铝液与炉气中水气的反应。
