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铸铁及熔炼复习题

孕育:铁液在浇注以前,在一定条件下,向铁液中加入一定量的物质以改变铁液的凝固过程,改善铸态组织,从而达到提高性能为目的的处理方法,谓之孕育处理。

共晶度:铸铁的实际含碳量和共晶点的实际含碳量的比值称为共晶度。

碳当量:根据各元素对共晶点实际碳量的影响,将这些元素的量折算成碳量的增减,谓之碳当量,以CE表示。

氧化区:从空气与焦炭接触的位置开始至炉气中自由氧消失,CO2浓度达到最大值,这一区域称为氧化区。

预热区:自冲天炉加料口下缘附近的炉料面开始,至金属料开始融化位置,这一段路神高度称为冲天炉的预热区。

底焦高度:冲天炉内,炉底与融化带下沿之间的焦炭柱的高度称为底焦高度。

有效高度:加料口下缘至第一排风口中心线之间的炉体的高度称为有效高度。

1、简述灰铸铁与球墨铸铁的共晶转变过程与差异。

答:灰铸铁:铁液有一定的过冷后,初析奥氏体间的熔体的含碳量达到饱和,出现石墨/熔体的界面,因为石墨含碳量高,而熔体含碳量低,故易析出共晶奥氏体,而奥氏体的析出又促进了共晶石墨的生长,两者相互影响形成了灰铸铁的共晶转变。

球铁:液相中先析出首批小石墨球,然后析出奥氏体,某些石墨球单独长大,而某些石墨球被奥氏体包围形成奥氏体外壳,因为奥
氏体也石墨之间含碳量的差异,在外壳的包围下,石墨不断长大,形成共晶团,最终铁液凝固形成球墨铸铁。

差异:灰:G领先生长,非正常型共晶,且共晶团数由G决定球:G领先析出,在奥氏体包裹下生长,属于离异型共晶,共晶团数由G和奥氏体共同决定,但以G为主。

2、球墨铸铁化学成分选择的依据是什么?
答:1.要有利于石墨的球化和获得满意基体;2、使铸铁有较好的铸造性能
3、球墨铸铁铸铁孕育的目的是什么?
答:(1)消除结晶过冷倾向(2)促进石墨球化(3)减小晶间偏析4、简述亚共晶灰铸铁的一次结晶过程及组织构成。

答:当铁液温度冷却至液相线温度之下时,液相中析出初生奥氏体,并长大。

当进入共晶转变时,残留液相中开始析出共晶团,共晶团在初生奥氏体枝晶间不断长大,此时,初析奥氏体还会继续长大,数量也会增多。

凝固结束时,共晶团之间或共晶团和初析奥氏体枝晶相互衔接形成整体,这就是亚共晶灰铸铁的一次结晶过程。

组织构成:室温下组织为石墨,铁素体,珠光体,少量渗碳体和碳共晶等
5、简述冲天炉预热区、熔化区及过热区热交换特点及对铁水温度的影响
答:特点:
预热区:(1)炉气给热以对流传热为主(2)传递热量大(3)预
热区高度变化大;
溶化区:(1)炉气给热以对流传热为主(2)区域呈凹形分布(3)区域高度波动大;
过热区:(1)铁液的受热以与焦炭接触传导传热为主(2)传热强度大(3)炉气的最高温度与区域高度起决定作用
影响:预热区:将炉料从加热口的300度预热到溶化温度
溶化区:保持铁水温度在溶化温度以上
过热区:提升铁水温度150~200度
6、产生球化衰退的原因,主要防止措施有哪些?
答:原因:1.镁、稀土元素不断从铁液中逃逸减少;2.孕育作用不断衰退。

防止措施:1.铁液中应保持有足够的球化元素含量;2.降低原铁液中的含硫量,并防止铁液氧化;3.缩短铁液经球化处理后的停留时间;4.球化处理并扒渣后,用覆盖剂将铁液表面覆盖严,隔绝空气以减少元素的逃逸。

7、分析形成Fe-C双重相图的原因。

答:从热力学观点上看,铸铁以奥氏体+石墨的形态存在时能量低处于稳定状态,而以奥氏体+渗碳体的形态存在时,能量高,处于亚稳定状态,而且石墨较Fe3C更稳定;
从结晶动力学角度看,结晶时,形成含C6.67%的渗碳体晶核比形成含C100%的石墨晶核更容易,而且渗碳体是间隙型的金属间化合物,冷却速度较快时,形成Fe3C结构所需动力小
综上,形成了Fe-C双重相图
8、简述A、B、C、D、E、F石墨形成的条件及石墨分布特征。

答: A:条件:1.成分共晶或近共晶2.冷却缓慢,过冷度小
特征:分布均匀,尺寸相近,无方向
B:条件:1.成分亚共晶;2.过冷较快
特征:中心细小G,周围辐射状G,呈菊花状分布
C:条件:1.成分过共晶;2.慢冷
特征:部分带尖角块状,片状的初生G,平直,弯曲少,
数量少
D:条件:1.成分亚共晶成分较大2.冷速较快
特征:G数量多,尺寸小,多呈管棒状,在初生奥氏体
晶周围或枝晶之间无向分布
E:条件:1.成分亚共晶成分较大2.冷速和过冷度均小于D 特征:短片状,细小A型G,在奥氏体间呈局部方向性
析出
F:条件:1.成分过共晶2,快冷
特征:星状或短片状,分枝多,混合均匀分布
9、分析风量、风温及风速对冲天炉熔炼及铁水温度的影响。

答:1.风量的影响:提高冲天炉的进风量,由于提高了进风速度和炉内气体的流动速度,增加了参与燃烧反应的空气量,因而会强化焦炭燃烧,扩大氧化带及高温区高度,提高炉气最高温度,从而有利于提高铁液温度。

但风量的提高也会造成炉料预热不足,不利于铁液过热。

2.风速:提高冲天炉进风速度,可消除焦炭表面阻碍燃烧反应的的灰渣,强化焦炭燃烧,提高炉气最高温度,同时高度风可改善炉内炉气与温度的分布,减少炉衬侵蚀,有利于铁液温度的提高。

但风速过高对焦炭有吹冷作用,反而会恶化燃烧反应,加大元素烧损,降低铁液温度。

3.风温:提高送入炉内空气的温度,可强化焦炭燃烧,提高燃烧速度和炉气最高温度,从而提高铁液温度
10、绘出冲天炉的结构示意图,标出“有效高度”的位置。

分析“有效高度”变化对冲天炉各个区域分布及铁水温度的影响。

答: P141
影响:其影响主要是由有效高度比决定的,即炉身高度H与炉膛直径之比。

其值一般在6`8之间有效高度比降低,各区域下移,预热不够,铁水温度降低,不能有效熔炼;有效高度比提高,有利于预热,铁水温度会提高,能很好的熔炼,但会增加炉料,使得熔炼的效益降低。

11、生产孕育灰铸铁的基本条件有哪些。

答:(1)选择合适的化学成分(2)铁液要有一定的过热温度(3)假如一定量的孕育剂(4)孕育方法
12、简述三角试块三个区域的形成过程。

答: 1.尖端部分的铁液冷速快液相温度低于宫颈温度T c,L易转化成奥氏体+Fe3C形式,即容易形成白口铁
2.中部一小部分因为上端白口转变过多时而放出的结晶潜热
使白口铁周围的铁液温度升高,液相从而转变为奥氏体+G,与白口混合,从而形成麻口铁
3.下端很大的一部分因为壁厚很大,冷速缓慢,从而使液相转变为奥氏体+G,即形成了灰口铁
13、影响灰铸铁性能的主要因素有哪些?如何提高灰铸铁性能指标。

答:主要因素:1.冷速2.化学成分3.铁液的过热和高温静置4.孕育处理5.气体6.炉料
提高方法:选择合理的化学成分;改变炉料组成,过热处理铁液;孕育处理;微量或低合金化
14、底焦焦高度在冲天炉熔炼过程中的作用?如何控制或调整低焦高度?
答:作用:1.确保冲天炉内进行热交换
2.决定炉内各区域位置
3.支撑炉料
底焦高度不足时,因金属料处于高温区域,溶化加快,料下移速度提高,预热不充分,融化区高度减小,区域下移,过热去减小,股调整时因加大层焦量,逐层调整。

底焦高度过高时,金属料处于低于T m处,多余焦炭热量用来预热,是预热更加充分,融化区缩短,预热区高度增加,铁水温度提高,有利于铁水过热,但熔化率低,股调整时应减小层焦量,逐层调整。

15、冲天炉熔炼过程中硅、锰含量是如何变化的?影响硅、锰元素变化的主要因素有哪些?
答:(1).硅和锰的氧化又两种途径:即直接氧化和间接氧化主要发生在熔化区和过热区
直接氧化:是送风中的氧和炉气中得CO2与铁液表面层的硅和锰直接反应
间接氧化:是铁液中得硅和锰与FeO发生反应.而氧化为主
(2)影响因素:①炉温元素的氧化为放热反应温度越高金属元素烧损减少
②炉气氧化性:强氧化性烧损量加大
③炉渣的性质:酸性炉渣SiO2活度大MnO活度小碱性冲天炉相反
④金属炉料元素含量越高烧损越大
16、铁水成分一定的条件下,为何浇注不同铸件时其组织不同? 答: 1.铸件的不同壁厚会影响组织,壁厚处容易形成奥氏体+石墨的灰口组织;薄壁处会形成奥氏体+渗碳体的白口组织
2.铸型也会对浇注组织产生影响。

砂型易形成灰口组织;金属型易形成白口组织
3.生产的铸件不同也会对浇注组织产生影响
4.生产的工艺不同也会使浇注组织不同。

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