第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

鑄造鐵合金：鑄鐵、鑄鋼。

鑄造非鐵合金：除鑄鐵、鑄鋼外所有的合金。主要包括鋁合金、銅合金、鋅合金、鈦合金、鎂合金等。

本章主要內容：鋁-硅合金、鋁-銅合金、鑄造青銅的成分、組織和性能，鋁合金、銅合金的熔煉原理及工藝。

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非鐵合金的熱處理工藝及原理

1）固溶處理

2）時效處理（人工時效、自然時效）

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6.1鑄造鋁合金純鋁的性能：優良的導電、導熱性能，在大氣、淡水、氧化性酸類介質中有良好的耐蝕性。

鋁合金的性能和應用：熔點低、流動性好，適于金屬型鑄造、壓力鑄造。用于鑄造尺寸精度高、表面光潔、內在質量好的薄壁復雜件。密度小，比強度高，有良好的耐蝕性。在交通運輸機械、飛行器、化工機械等方面獲得廣泛應用。

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6.1鑄造鋁合金

6.1.1鋁硅類合金

1.鋁硅合金的成分、組織、性能

(1)鋁硅合金的成分和組織

化學成分：7～12%Si

平衡組織：α+(α+β)α相：Si溶入Al的固溶體，最大溶解度為1.65%Si。性能與純鋁相似。

β相：性能硬脆，含硅量99.83%，基本是純硅相，有時寫成Si相。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.1鑄造鋁合金

6.1.1鋁硅類合金由于鋁硅合金中有微量的磷，形成AlP，成為β相的結晶核心，因此亞共晶鋁硅合金的鑄態組織中也可能見到初生β相。共晶轉變：

（2）鋁硅合金的性能

1）鑄造性能亞共晶鋁硅合金的Si量增加，流動性提高。由于硅的結晶潛熱量大，因此在20%Si附近，合金的流動性最好。亞共晶鋁硅合金的硅量增加，合金的線收縮、體收縮、熱裂傾向降低。結晶溫度間隔最大處，初生α相的枝晶最發達，氣密性最低。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.1鑄造鋁合金

6.1.1鋁硅類合金

2）物理性能

硅的密度比鋁小，因此，隨Si量的增加，合金的密度降低。隨Si量的增加，鋁硅合金的電導率降低。圖中T8、T6為不同的熱處理條件。

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6.1鑄造鋁合金

6.1.1鋁硅類合金

3）耐磨和耐蝕性能

Si量增加，磨損量降低，表示合金的耐磨性提高。

Si量增加，腐蝕的重量減少低，表示合金的耐蝕性提高.Si量增加，合金的線膨脹系數降低。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.1鑄造鋁合金

6.1.1鋁硅類合金

4）力學性能共晶成分的Al-Si合金的力學性能較低。抗拉強度150-180MPa，伸長率3-6%。

用Na鹽或RE進行變質處理，合金的強度、塑性明顯提高。抗拉強度為170-190MPa，伸長率為10-15%。

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6.1鑄造鋁合金

6.1.1鋁硅類合金

5）切削性能鋁的塑性大，切削時消耗的功率大。隨硅量的增加，切削功減小，但硅相的硬度大，切削刀具的磨損量增加，零件表面不光潔。

變質處理細化共晶硅、初晶硅，能減少切削刀具的磨損；在合金中加入鉍、鉛等元素，采用鑲嵌鉆石的刀具，選用合適的切削速度和切削液能獲得光潔的切削表面。

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6.1鑄造鋁合金

6.1.1鋁硅類合金

2.鑄造鋁硅二元合金ZAlSi12

(1)ZAlSi12合金的成分和組織合金成分：含硅量10-13%。變質前組織：α+（α+β）+β少

變質后組織：α+（α+β）第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.1鑄造鋁合金

6.1.1鋁硅類合金變質處理前變質處理后

α+(α+β)+β少α+(α+β)第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.1鑄造鋁合金

6.1.1鋁硅類合金

（2）ZAlSi12合金的性能

1）熱處理強化效果小，力學性能不高硅在α相中的最大固溶度為1.65%，室溫下0.05%，變化較大。但硅在鋁中的擴散、沉淀、聚集速度快，容易形成硅質點。形成的固溶體的固溶度較低，固溶強化效果不明顯，熱處理后合金的強度不高。

2）鑄造性能優良近共晶成分，結晶溫度區間小，硅的結晶潛熱大，流動性好，易形成集中縮孔；硅降低氫在鋁中的溶解度，精煉不當時會產生氣孔。

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6.1鑄造鋁合金

6.1.1鋁硅類合金

3）耐磨、耐蝕性好，耐熱性較好軟的α基體上分布硬相β,是典型的耐磨組織。α與β相的電位差小,表面形成Al2O3膜，合金有良好的耐蝕性。共晶溫度高，溫度升高時，沒有強化相的溶解或聚集，耐熱性好。

4）必須進行變質處理，提高力學性能變質前力學性能低，切削性能差，變質使板片狀的β相變成纖維狀，消除初晶硅，合金力學性能大幅度提高。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.1鑄造鋁合金

6.1.1鋁硅類合金

（3）ZAlSi12合金的用途適用于壓鑄方法生產鑄件。適于鑄造耐磨、耐蝕鑄件。適用于鑄造承受中小載荷的薄壁、復雜件，如儀表框、殼、基座等。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.1鑄造鋁合金

6.1.1鋁硅類合金第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.1鑄造鋁合金

6.1.1鋁硅類合金

3.Al-Si-Mg合金ZAlSi7Mg

（1）ZAlSi7Mg合金的成分和組織合金成分:6-8%Si，0.2-0.4%Mg

變質處理前的組織：α+（α＋β）+Mg2Si，β為針狀。

變質處理后的組織：α+（α＋β）+Mg2Si，β為點狀。變質處理前變質處理后

α+（α＋β針狀）+Mg2Siα+（α＋β點狀）+Mg2Si第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.1鑄造鋁合金

6.1.1鋁硅類合金（2）ZAlSi7Mg合金的熱處理

1）固溶處理

535℃保溫6-10h，之后水淬。保溫中Mg2Si溶入α相，水淬形成過飽和α固溶體。

2）時效處理

160℃保溫6-10h，Mg2Si在α內彌散析出，力學性能提高。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.1鑄造鋁合金

6.1.1鋁硅類合金

（3）ZAlSi7Mg合金的性能和用途有較好的力學性能和鑄造性能，可以鑄造薄壁復雜件。調整鎂量或采用不同的熱處理規范，可以調整合金的強度和塑性，以適應不同工況要求。工作溫度應低于150℃。溫度過高，Mg2Si聚集成塊狀，力學性能下降。

ZAlSi7Mg合金比ZAlSi12合金的結晶溫度范圍寬，有形成縮松的傾向，設置澆冒口時應予以考慮。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.1鑄造鋁合金

6.1.1鋁硅類合金

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6.1鑄造鋁合金

6.1.1鋁硅類合金

4.活塞合金對活塞合金性能的要求：密度小、熱膨脹系數小、導熱性好、尺寸穩定性好、耐磨、耐蝕，有足夠的高溫強度。鋁硅活塞合金的分類：

Al-Si共晶合金;

Al-Si過共晶合金。（1）鋁硅共晶活塞合金

1）合金牌號及成分：ZAlSi12Cu2Mg11-13%Si、1-2%Cu、0.4-1%Mg、0.3-0.9%Mn。

2）鑄態組織：α+（α+β）+Mg2Si+CuAl23）熱處理：固溶+人工時效，Mg2Si、CuAl2沉淀析出，起強化作用。

4）力學性能：σb＞251MPa，HB＞90。

5）加入0.8-1.5%Ni，提高合金的高溫性能，用于制造重要活塞。

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6.1鑄造鋁合金

6.1.1鋁硅類合金（2）過共晶鋁硅活塞合金含硅量17-26%Si，熱膨脹系數很低，用于制造高功率活塞，制造增壓內燃機活塞。

1）過共晶鋁硅活塞合金的分類

Ⅰ組：17～19％Si；

Ⅱ組：20～23％Si；

Ⅲ組：24％～26％Si。

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6.1.1鋁硅類合金

2）過共晶鋁硅活塞合金的性能

Ⅰ、Ⅱ組：鑄造性能較好，室溫下有一定塑性，使用較多。其中Ⅰ組的結晶溫度范圍小，鑄造性能更好；Ⅱ組的耐磨性、導熱性更好，熱膨脹更小。

Ⅲ組：結晶溫度范圍大，鑄造性能差，脆性大，耐磨性好、熱膨脹小、導熱性好，用作摩托車或賽車的活塞。

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6.1鑄造鋁合金

6.1.1鋁硅類合金

3）過共晶鋁硅活塞合金的強化

加入銅，形成CuAl2

相；加入鎂，形成Mg2Si相，合金的強度提高。銅和鎂的總量約2%，過多合金變脆。加入稀土，形成稀土化合物，提高合金的熱強性，還能細化共晶硅。加入磷，能細化初晶硅，提高合金的力學性能。

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6.1鑄造鋁合金

6.1.1鋁硅類合金（3）初晶硅加磷細化機理

Al-Si過共晶合金中含有微量的P，能夠形成AlP，AlP是Si的異質晶核，促進Si相析出。由于AlP晶核數量少，因此形成了大塊狀的初晶Si。在Al-Si過共晶合金液中加入P，由于形成了大量的AlP晶核，因此，初晶硅細化并均勻分布。

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6.1鑄造鋁合金

6.1.1鋁硅類合金沒有變質處理的Al-Si過共晶合金組織加磷變質處理的Al-Si過共晶合金組織

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6.1鑄造鋁合金

6.1.1鋁硅類合金

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6.1鑄造鋁合金

6.1.1鋁硅類合金

鋁銅合金性能：室溫、高溫力學性能高，切削性能好；鑄造性能差，耐蝕性能低，密度較大。

1.鋁銅二元合金（1）相圖

α相：鋁基固溶體。

θ相：化合物，CuAl2。共晶轉變：

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6.1鑄造鋁合金

6.1.2鋁銅類合金(2)常用合金

1）ZAlCu10

鑄態組織：α+(α+θ)

性能及用途：鑄態使用，力學性能不高。制造裝飾性小零件。

2）ZAlCu4

鑄態組織：α+θ

熱處理：固溶+人工時效，α基體上彌散分布θ相。性能及用途：鑄造性能差，熱處理后力學性能提高。鑄造形狀簡單、承受中等載荷、在較高溫度下工作的中、小零件。

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6.1.2鋁銅類合金

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6.1鑄造鋁合金

6.1.2鋁銅類合金

2.多元合金

（1）ZAlCu5Mn合金的成分和組織合金成分：4.5-5.3%Cu，0.6-1.0%Mn0.15-0.25%Ti

鑄態組織：α+（α+Cu2Mn3Al20）+

（α+CuAl2+Cu2Mn3Al20）

（1）合金的熱處理

固溶處理，三元共晶體中的CuAl2、Cu2Mn3Al20溶入α相；時效中彌散析出，起強化作用。熱處理中二元共晶形態不變，呈網狀分布在晶界上，400℃以下不聚集長大，熱硬性高，能改善合金的高溫性能。

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6.1鑄造鋁合金

6.1.2鋁銅類合金（2）ZAlCu5Mn合金中合金元素的作用

Mn：增加合金的耐熱性，但室溫強度下降，脆性增加。Mn加入量小于1.0％。

Ti：細化α相。鈦量過多，形成TiAl3，惡化合金力學性能。加入量0.15-0.35％Ti。（3）ZAlCu5Mn合金的性能和用途熱處理后，σb＞330MPa，δ＞4%。制造承受重大載荷、300℃以下工作的零件，如發動機增壓器葉片等。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.1鑄造鋁合金

6.1.2鋁銅類合金3.耐熱鋁合金決定鋁銅合金耐熱性的因素：

1）α相的化學成分和組織結構；

2）第二相的性質、形狀和分布。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.1鑄造鋁合金

6.1.2鋁銅類合金第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.1鑄造鋁合金

6.1.2鋁銅類合金

（1）α相的成分和組織結構的影響

1）固溶多種合金元素時，α相有較高的耐熱性。

2）W、Mo、Fe等元素的原子結合強度高，提高α相的耐熱性。

3）α相的亞結構越不均勻，嵌鑲塊越多，合金的耐熱性越好。

4）Ni、Mn、Cr等，提高鋁合金的再結晶溫度，提高合金的耐熱性。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.1鑄造鋁合金

6.1.2鋁銅類合金（2）第二相的性質、形狀和分布的影響

1）第二相的化學成分和晶格結構越復雜，與α相的成分和結構差別越大，在工作溫度下溶解度變化越小，合金的耐熱性越高。

2）Ce等元素，沿晶界分布，提高晶界強度和蠕變抗力，提高合金的耐熱性。

3）第二相為片狀、多面體、球狀時，對α相變形阻礙作用小；在晶界上呈封閉的網狀或骨架狀分布時，對耐熱性有利。

4）單相合金晶粒越粗大耐熱性越好；多相合金晶粒越細耐熱性越好。

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6.2鑄造鋁合金的熔煉對鋁液質量的要求：（1）成分含量符合標準，化學成分均勻；（2）氣體、夾雜物含量低；（3）需要變質處理的合金液，經過良好的變質處理。

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6.2鑄造鋁合金的熔煉

精煉處理的目的：凈化鋁液，清除鋁液中的氣體和雜質物。

1.鋁鑄件中氣孔的形態及對鑄件性能的影響氣孔的分類：皮下氣孔、單個大氣孔、針孔。皮下氣孔是鋁液和鑄型中的水分反應而產生的；單個大氣孔是鑄造工藝設計不合理，型腔中的氣體被憋在鑄件中形成的，這兩種氣孔與合金熔煉質量無關。針孔是合金精煉質量較差造成的，針孔分為三類：點狀針孔、網狀針孔和混合針孔。

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6.2鑄造鋁合金的熔煉

1）點狀針孔形態：圓點狀，輪廓清晰。形成條件：形成于鑄件凝固期間。結晶溫度范圍窄的合金、凝固較快時易出現。

2）網狀針孔形態：密集網狀，伴有少數較大孔洞。形成條件：結晶溫度范圍寬的合金，緩慢凝固時出現。

3）混合型針孔形態：點狀和網狀針孔混雜在一起。形成條件：壁厚不均勻的復雜鑄件。

2.鋁鑄件中氧化夾雜的形態及對鑄件性能的影響澆注過程中生成的夾雜稱為二次夾雜；澆注前鋁液中存在的夾雜稱為一次夾雜。精煉的目的是清除一次夾雜。一次氧化夾雜分為兩類：一類是分布不均勻的大塊狀夾雜物，引起鑄件滲漏或腐蝕，明顯降低鑄件的力學性能。第二類夾雜呈彌散狀分布，這類夾雜很難在精煉時清除。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.2鑄造鋁合金的熔煉第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.2鑄造鋁合金的熔煉

3.鋁液中氣體和氧化夾雜的來源鋁液中的氣體主要是H2，夾雜主要是Al2O3。（1）鋁和水汽的反應低于250℃，固態鋁與大氣中的水汽反應：

Al(OH)3附著在鋁錠表面，呈粉末狀，對鋁錠沒有保護作用。

升溫至400℃左右，Al(OH)3分解:Al2O3能吸附水汽和氫氣，當Al2O3混入鋁液時，在增大了鋁液中氧化夾雜的同時，也增加了鋁液的氣體含量。高溫下發生下列反應：

導致鋁液內生成大量的Al2O3夾雜和氫氣。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.2鑄造鋁合金的熔煉各種油污是碳氫化物，與鋁液反應生成氫氣：嚴禁將沾有油污的爐料直接投入熔池。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.2鑄造鋁合金的熔煉

（2）氫在鋁中的溶解度凝固過程中，氫在鋁中的溶解度迅速下降，析出氫氣泡，導致鑄件中形成氣孔。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.2鑄造鋁合金的熔煉（3）鋁液吸收氫的動力學過程

1）H2撞擊到鋁液表面；

2）H2在鋁液表面離解為H；

3）H吸附于鋁液表面；

4）H向鋁液中擴散。第4步擴散是控制環節，決定吸氫的速度。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.2鑄造鋁合金的熔煉

影響氫向鋁液中擴散的因素：

氫分壓越高、鋁液溫度越高、擴散熱越小，擴散系數就越大，鋁液吸氫速度越快。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.2鑄造鋁合金的熔煉第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.2鑄造鋁合金的熔煉

4.氧化鋁的形態、性能及對吸氫的影響

(1)

氧化鋁的形態

η-Al2O3，三角形晶型，存在于室溫；

α-Al2O3，三角形晶型，存在于850℃以上；

γ-Al2O3，尖晶石型立方晶型，存在于所有溫度，是鋁合金熔煉中出現的氧化鋁的主要晶型。

（2）氧化鋁的性能及對吸氫的影響

1）熔點溫度以上，氧化膜阻滯鋁液氧化、吸氣，對鋁液起保護作用。

2）氧化膜與鋁液接觸的一面致密；與爐氣接觸的一面粗糙、疏松，吸附著水汽和氫。

3）攪動鋁液，氧化膜進入鋁液，氧化膜攜帶的水汽和氫進入與鋁液，導致鋁液夾雜和含氣量增多。

4）氧化膜是氣泡形核的基底，促使鑄件中形成氣孔。因此夾雜物增加的同時，針孔率也增加。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.2鑄造鋁合金的熔煉第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.2鑄造鋁合金的熔煉

5.合金元素對鋁液吸氫的影響（1）對溶解度的影響含Mg量越高、含Si、Cu量越低，鋁液中氫的溶解度越大，鋁液的吸氫量越大。（2）對氧化膜性能的影響

Si、Zn、Cu氧化后，與Al2O3形成復雜、致密的氧化物，對鋁液有保護作用；Mg比Al優先氧化，形成的MgO疏松，對鋁液不起保護作用；Be比Al優先氧化，生成的BeO穩定、致密，對鋁液有保護作用。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.2鑄造鋁合金的熔煉

6.熔煉時間對吸氫的影響熔煉時間越長，生成的氧化夾雜越多，吸氣也越嚴重。

7.鋁液中析出氫的條件

（1）熱力學條件

當鋁液中的氫含量高于氫的溶解度時，氫將自發地從鋁液中析出。

（2）動力學過程

1）氫氣泡的形成

形成氫氣泡的條件：

PH2是氣泡中氫的壓力，Pat液面上的大氣壓力，Pm是熔池深度為h處的熔體壓力，σ是氣泡的界面張力，R是氣泡的半徑。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.2鑄造鋁合金的熔煉

熔池較淺處，Pm小，易于形成氫氣泡，主要以形成氫氣泡的形式析出氫。熔池較深處，Pm大，不能形成氫氣泡。氫擴散至熔池較淺處，然后形成氣泡逸出鋁液。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.2鑄造鋁合金的熔煉

2）鋁液中形成的氣泡上浮至熔池表面

氣泡上浮速度：氣泡上浮速度與氣泡的半徑成正比，與鋁液和氣泡的密度差成正比，與鋁液的粘度成反比。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.2鑄造鋁合金的熔煉

加速氣泡上浮的措施：（1）加大熔池表面和坩堝壁的冷卻能力，使鋁液產生自然對流；（2）降低鋁液上方氣相的壓力，如真空處理。（3）采用電磁攪拌等方法在熔池內造成強制對流；第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.2鑄造鋁合金的熔煉

3)氣泡通過表面氧化膜逸出

氧化膜致密、強度高，氣泡逸出困難。加入能夠破碎、溶解氧化膜的熔劑，可提高除氣效果。鋁液中通入Ar、Cl2

、CCl4等氣體，H向這些氣體的氣泡中遷移，可提高除氣速度。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.2鑄造鋁合金的熔煉第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.2鑄造鋁合金的熔煉

8.鋁液的除氫速度提高鋁液除氫速度的措施：

1）增加氣泡與鋁液接觸的比面積A/V；

2）增大液流速度，使K增大；

3）增加氣泡在鋁液內的停留時間t；

4）真空除氣,降低Cm。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.3鑄造銅合金

（1）銅合金的性能和用途性能：力學性能較高，耐磨耐蝕性好，導熱導電性好。用途：制造船艦、化工機械、電工儀表中的零件。（2）銅合金的分類

1）黃銅；以鋅為主加合金元素的銅合金；

2）青銅：不以鋅為主加合金元素的銅合金；錫青銅：主加合金元素為錫的銅合金；鋁青銅：主加合金元素為鋁的銅合金。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.3鑄造銅合金

6.3.1鑄造錫青銅

1.Cu-Sn二元合金的成分、組織錫青銅含錫量小于10%。

α相是固溶體。

β、γ、δ、ε是以化合物為基的固溶體。包晶轉變：

共析轉變：第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.3鑄造銅合金

6.3.1鑄造錫青銅第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.3鑄造銅合金

6.3.1鑄造錫青銅

Cu-20%Sn合金的平衡組織為：α+（α+ε）

Cu-20%Sn合金的鑄態組織為：α+（α+δ）Cu-10%Sn合金的鑄態組織：α+（α+δ）第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.3鑄造銅合金

6.3.1鑄造錫青銅

2.Cu-Sn二元合金的性能及工藝特點（1）力學性能

含錫7～10%的合金具有最佳的綜合力學性能。

（2）鑄造性能

1）結晶溫度范圍寬，易形成縮松；

2）高溫強度低，易熱裂；

3）高溫下氧化傾向小，澆注系統不需要設置擋渣系統；

4）線收縮小，鑄造內應力小，冷裂傾向小；

5）易形成反偏析（錫汗）缺陷。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.3鑄造銅合金

6.3.1鑄造錫青銅

3.反偏析形成的原因、危害和防止措施（1）反偏析形成的原因錫青銅結晶溫度范圍寬、枝晶發達。凝固時，鑄件從外到內形成的枝晶間有大量顯微通道，富Sn金屬液位于通道中。溫度下降，金屬液中氫的溶解度急劇降低，析出氫氣泡，產生背壓。在背壓和凝固收縮力的共同作用下，富Sn金屬液沿通道在鑄件表面滲出。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.3鑄造銅合金

6.3.1鑄造錫青銅

（2）形成反偏析的危害鑄件表面滲出的富Sn灰白色顆粒稱為“錫汗”。

1)形成錫汗，加重了鑄件的縮松，并引起滲漏；

2)錫汗中的富錫硬脆相，惡化切削性能，影響鑄件表面質量；

3)錫汗使鑄件內外成分不均勻，降低了力學性能。

第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.3鑄造銅合金

6.3.1鑄造錫青銅

（3）防止形成錫汗的措施

1）設置冷鐵，提高冷卻速度，使之逐層凝固。

2）調整合金化學成分，縮小結晶溫度范圍。

3）采取措施，減少合金液中的含氣量。第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.3鑄造銅合金

6.3.1鑄造錫青銅第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.3鑄造銅合金

6.3.1鑄造錫青銅

4.ZCuSn10P1錫青銅

(1)磷的作用

1）生成Cu3P，硬度高，提高合金的耐磨性；

2）脫氧；

3）提高合金流動性，改善充型能力。

(2)鑄態組織：α+(α+δ+Cu3P)(3)耐磨性能：比二元錫青銅好。

(4)用途：制造重載、高速、受強烈摩擦的零件，如齒輪等。

第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.3鑄造銅合金

6.3.1鑄造錫青銅

5.錫青銅中的雜質元素

Al、Si、Mg≤0.01％。Al、Si、Mg在錫青銅中形成氧化物，呈彌散狀分布在銅液中，很難清除。氧化物的存在，降低了合金液的流動性，阻塞補縮通道，鑄件致密性降低。氧化物分布于晶界，降低合金的力學性能。

第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.3鑄造銅合金

6.3.2鑄造鋁青銅

1.Cu-Al二元合金的成分、組織鋁青銅含鋁量小于11%。

α相是固溶體，β、γ2是以化合物為基的固溶體。共析轉變：

第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.3鑄造銅合金

6.3.2鑄造鋁青銅

2.緩冷脆性（1）緩冷脆性產生原因及危害含鋁10%左右的鋁青銅緩慢冷卻時，組織為α+（α+γ2），γ2呈網狀分布在α相晶界處，產生“緩冷脆性”，使合金變脆。

（2）消除緩冷脆性的措施

1）加入Fe、Mn等，增加β相的穩定性，不發生共析轉變。組織為α+β。

2）加入Ni，擴大α相區，消除β。組織為α。

3）提高冷卻速度，不發生共析轉變。較低溫度下發生有序轉變和無擴散轉變：β→β1→β’。組織為α+β’。

第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.3鑄造銅合金

6.3.2鑄造鋁青銅第6章鑄造非鐵合金及其熔煉

6.3鑄造銅合金

6.3.2鑄造鋁青銅

3.Cu-Al二元合金的性能（1）力學性能

含鋁量8～10％的鋁青銅有較好的綜合力學性能。（2）耐磨性能

較快速度冷卻，合金的組織為α+β’。軟基體α上分布硬相β’

，構成了良好的耐磨組織，耐磨性好。（3）耐蝕性能

表面有致密的保護膜，在海水、氯鹽、酸性介質中耐蝕。（4）鑄造性能

結晶溫度范圍小，流動性好。體收縮較大，易形成集中縮孔。線收縮大，易產生裂紋。合金易氧化，應精煉除渣。