“铸造合金及其熔炼”
实验指导书
赵忠兴 王连琪 张学萍
材料科学与工程学院 ２００６、８
实验一：
灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻
铸铁金相组织观察及分析
一、实验目的
1． 观察灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁的金相组织。
2． 观察不同牌号灰铸铁的金相组织，分析石墨大小、数量对灰铸铁力学性能的影响。
3． 观察不同形状石墨铸铁的金相组织，分析石墨形状对灰铸铁力学性能的影响。
4． 观察不同基体铸铁的金相组织，分析基体组织对灰铸铁力学性能的影响。
5． 了解石墨和基体组织的生成条件。
二、实验内容
1． 画出HT100、HT150、HT200的金相组织示意图，并指出各相的名称。
2． 画出球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁的金相组织示意图，并指出各相的名称。
三、实验原理及方法
1． 实验原理
铸铁的力学性能来源于基体，取决于石墨的大小、数量、形状。石墨以片状形态存在，对基体割裂作用较大，降低基体的有
效承载面积；同时在石墨的尖端产生较大的应力集中，从而使铸铁的力学性能降低。石墨以球状形态存在，对基体割裂作用最小，对于灰铸铁，片状石墨数量越多、越大，铸铁的力学性能相对较低。
2． 实验方法
①选择不同的铸铁试样。 ②将试样腐蚀吹干。
③调整焦距，在清晰视野内将试样在光学显微镜下进行观察。 ④画出所观察铸铁试样的金相组织示意图。
四、填写实验报告
1． 实验目的。 2．实验内容
3．实验仪器、设备、原理、步骤。 4．实验结果分析。
五、讨论题
1、分析灰铸铁中石墨数量、大小对其力学性能的影响。
2、试分析灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁中石墨形状的变化对铸铁力学性能的影响。
实验二：
铸钢、有色金属金相组织观察及分析
一、实验目的
1．观察ZG25、ZG35、ZG45铸钢的金相组织，分析含碳量对
铸钢基体组织及力学性能的影响。 2．分析铸造碳钢中魏氏组织的形成原因。
3．观察ZGMn13铸态、ZGMn13水韧处理状态的金相组织，分
析水韧处理前后的金相组织变化及对力学性能的影响。 4．观察ZL102变质处理前后的金相组织，分析ZL102合金变
质前后金相组织的变化对其力学性能的影响。
二、实验内容
1． 画出ZG25、ZG35、ZG45铸钢的金相组织示意图，并指出各相的名称。
2． 画出ZGMn13铸态、ZGMn13水韧处理状态的金相组织示意图，并指出各相的名称。
3． 画出ZL102变质处理前后的金相组织示意图，并指出各相的名称。
三、实验原理及方法
1. 实验原理
铸钢中化学成分中含碳量的变化直接影响其金相组织，随着含碳量的增加，基体中珠光体含量增加，使铸钢的抗拉强度、硬度增加，塑性和韧性下降。
ZGMn13铸态金相组织中含有大量的碳化物，降低钢的韧性，影响其使用性能，在进行水韧处理后，在金相组织中消除了碳化物，得到单一的奥氏体组织，使其具有加工硬化现象。
ZL102变质处理后，组织中以片状存在的硅相转变为棒状和纤维状，组织得到细化，提高了合金的力学性能。
2．实验方法
①选择不同的合金试样。 ②将试样腐蚀吹干。
③调整焦距，在清晰视野内将试样在光学显微镜下进行观察。 ④画出所观察试样的金相组织示意图。
四、填写实验报告
1．实验目的。 2．实验内容
3．实验仪器、设备、原理、步骤。 4．实验结果分析。
五、讨论题
1、分析铸钢中含碳量变化对金相组织的影响，并阐述魏氏组织的形成原因。
2、结合金相组织分析高锰钢进行水韧处理的目的及作用。 3、分析ZL102合金变质前后金相组织的变化对其力学性能的影响。
实验三： 铝合金液精炼净化工艺及铝液质
量检测设计性实验
参考文献:
1、 赵忠兴，金光，张显飞，王松涛，王连琪.铝液从熔化到浇注过程的质量变化及分析.铸造技术，2005，26（3）. 2、 金光，赵忠兴，王松涛.密度法在线检测ZL101A铝合金液精炼效果的应用研究.铸造技术，2004，25（4）.
3、陆文华,李隆盛,黄良余. 铸造合金及其熔炼[M]. 北京：机械
工业出版社，1997：322-323、302、270.
4、铸造有色合金手册编写组．铸造有色合金手册[M]．北京：机
械工业出版社，1978：54-58、187-244、435-445.
一、实验目的
了解采用气体旋转喷吹铝液精炼处理的基本原理，了解设备的使用原理及操作过程；掌握气体喷吹工艺参数对铝液精炼效果的影响，能通过浮游法精炼原理的分析，对气体喷吹工艺参数进行设计，并对精炼铝液效果进行检测。
二、实验设计及内容
１、 实验准备
在实验前完成下列准备工作： ①铝液精炼机的空载调试。
②铝液精炼效果检测仪的空载调试。 ③ZL102合金材料的准备。 ④熔炼工具、低倍试样制作准备。 ２、实验设计
①气体喷吹工艺参数的设计。
表１气体喷吹工艺参数的设计方案
②铝液精炼效果检测方案设计
表２铝液精炼效果检测方案设计
③低倍试样制作方案
三、实验原理及方法
1. 精炼净化实验原理 向铝液中通入惰性气体Ar或不溶于铝液的活性气体Cl2、
C2Cl6、CCl4等，可对铝液进行精炼，这些惰性气体的气泡在铝液中上浮过程中，氢气可以直接向这些气体所形成的气泡中迁移，然后被气泡带出液面，从而提高除气速
度，见图。 图 铝液中的氢向气泡或活性
泡中迁移示意图
[H]
２、密度检测实验原理
在真空凝固平台上浇注铝合金液减压凝固试样，在测试平台上测量试样在空气和水中的质量，计算试样密度值，以了解铝合金液的致密性。
ρ铝
=
m空m空-m水
式中：ρ铝——试样密度 （单位：g/cm3）
m空
——试样在空气中测得的质量 （单位：g）
m水——试样在水中测得的质量 （单位：g）
3、实验方法
①按所设计的实验方案确定工艺参数。 ②浇铸不同工艺参数下的真空试样。 ③测量不同工艺参数下的试样密度。 ④制作低倍试样。
四、填写实验报告
1．实验目的。 2．实验内容
3．实验仪器、设备、原理、步骤。 4．实验结果分析。
五、讨论题
1、绘出铝液密度值随净化工艺参数的变化曲线。
2、画出不同净化工艺参数条件下低倍试样的断面示意图。 3、分析气体喷吹工艺参数对铝液净化效果的影响。 4、简述对自己所设计试验方案成功与失败的认识。
“铸造合金及其熔炼”
实验指导书
赵忠兴 王连琪 张学萍
材料科学与工程学院 ２００６、８
实验一：
灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻
铸铁金相组织观察及分析
一、实验目的
1． 观察灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁的金相组织。
2． 观察不同牌号灰铸铁的金相组织，分析石墨大小、数量对灰铸铁力学性能的影响。
3． 观察不同形状石墨铸铁的金相组织，分析石墨形状对灰铸铁力学性能的影响。
4． 观察不同基体铸铁的金相组织，分析基体组织对灰铸铁力学性能的影响。
5． 了解石墨和基体组织的生成条件。
二、实验内容
1． 画出HT100、HT150、HT200的金相组织示意图，并指出各相的名称。
2． 画出球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁的金相组织示意图，并指出各相的名称。
三、实验原理及方法
1． 实验原理
铸铁的力学性能来源于基体，取决于石墨的大小、数量、形状。石墨以片状形态存在，对基体割裂作用较大，降低基体的有
效承载面积；同时在石墨的尖端产生较大的应力集中，从而使铸铁的力学性能降低。石墨以球状形态存在，对基体割裂作用最小，对于灰铸铁，片状石墨数量越多、越大，铸铁的力学性能相对较低。
2． 实验方法
①选择不同的铸铁试样。 ②将试样腐蚀吹干。
③调整焦距，在清晰视野内将试样在光学显微镜下进行观察。 ④画出所观察铸铁试样的金相组织示意图。
四、填写实验报告
1． 实验目的。 2．实验内容
3．实验仪器、设备、原理、步骤。 4．实验结果分析。
五、讨论题
1、分析灰铸铁中石墨数量、大小对其力学性能的影响。
2、试分析灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁中石墨形状的变化对铸铁力学性能的影响。
实验二：
铸钢、有色金属金相组织观察及分析
一、实验目的
1．观察ZG25、ZG35、ZG45铸钢的金相组织，分析含碳量对
铸钢基体组织及力学性能的影响。 2．分析铸造碳钢中魏氏组织的形成原因。
3．观察ZGMn13铸态、ZGMn13水韧处理状态的金相组织，分
析水韧处理前后的金相组织变化及对力学性能的影响。 4．观察ZL102变质处理前后的金相组织，分析ZL102合金变
质前后金相组织的变化对其力学性能的影响。
二、实验内容
1． 画出ZG25、ZG35、ZG45铸钢的金相组织示意图，并指出各相的名称。
2． 画出ZGMn13铸态、ZGMn13水韧处理状态的金相组织示意图，并指出各相的名称。
3． 画出ZL102变质处理前后的金相组织示意图，并指出各相的名称。
三、实验原理及方法
1. 实验原理
铸钢中化学成分中含碳量的变化直接影响其金相组织，随着含碳量的增加，基体中珠光体含量增加，使铸钢的抗拉强度、硬度增加，塑性和韧性下降。
ZGMn13铸态金相组织中含有大量的碳化物，降低钢的韧性，影响其使用性能，在进行水韧处理后，在金相组织中消除了碳化物，得到单一的奥氏体组织，使其具有加工硬化现象。
ZL102变质处理后，组织中以片状存在的硅相转变为棒状和纤维状，组织得到细化，提高了合金的力学性能。
2．实验方法
①选择不同的合金试样。 ②将试样腐蚀吹干。
③调整焦距，在清晰视野内将试样在光学显微镜下进行观察。 ④画出所观察试样的金相组织示意图。
四、填写实验报告
1．实验目的。 2．实验内容
3．实验仪器、设备、原理、步骤。 4．实验结果分析。
五、讨论题
1、分析铸钢中含碳量变化对金相组织的影响，并阐述魏氏组织的形成原因。
2、结合金相组织分析高锰钢进行水韧处理的目的及作用。 3、分析ZL102合金变质前后金相组织的变化对其力学性能的影响。
实验三： 铝合金液精炼净化工艺及铝液质
量检测设计性实验
参考文献:
1、 赵忠兴，金光，张显飞，王松涛，王连琪.铝液从熔化到浇注过程的质量变化及分析.铸造技术，2005，26（3）. 2、 金光，赵忠兴，王松涛.密度法在线检测ZL101A铝合金液精炼效果的应用研究.铸造技术，2004，25（4）.
3、陆文华,李隆盛,黄良余. 铸造合金及其熔炼[M]. 北京：机械
工业出版社，1997：322-323、302、270.
4、铸造有色合金手册编写组．铸造有色合金手册[M]．北京：机
械工业出版社，1978：54-58、187-244、435-445.
一、实验目的
了解采用气体旋转喷吹铝液精炼处理的基本原理，了解设备的使用原理及操作过程；掌握气体喷吹工艺参数对铝液精炼效果的影响，能通过浮游法精炼原理的分析，对气体喷吹工艺参数进行设计，并对精炼铝液效果进行检测。
二、实验设计及内容
１、 实验准备
在实验前完成下列准备工作： ①铝液精炼机的空载调试。
②铝液精炼效果检测仪的空载调试。 ③ZL102合金材料的准备。 ④熔炼工具、低倍试样制作准备。 ２、实验设计
①气体喷吹工艺参数的设计。
表１气体喷吹工艺参数的设计方案
②铝液精炼效果检测方案设计
表２铝液精炼效果检测方案设计
③低倍试样制作方案
三、实验原理及方法
1. 精炼净化实验原理 向铝液中通入惰性气体Ar或不溶于铝液的活性气体Cl2、
C2Cl6、CCl4等，可对铝液进行精炼，这些惰性气体的气泡在铝液中上浮过程中，氢气可以直接向这些气体所形成的气泡中迁移，然后被气泡带出液面，从而提高除气速
度，见图。 图 铝液中的氢向气泡或活性
泡中迁移示意图
[H]
２、密度检测实验原理
在真空凝固平台上浇注铝合金液减压凝固试样，在测试平台上测量试样在空气和水中的质量，计算试样密度值，以了解铝合金液的致密性。
ρ铝
=
m空m空-m水
式中：ρ铝——试样密度 （单位：g/cm3）
m空
——试样在空气中测得的质量 （单位：g）
m水——试样在水中测得的质量 （单位：g）
3、实验方法
①按所设计的实验方案确定工艺参数。 ②浇铸不同工艺参数下的真空试样。 ③测量不同工艺参数下的试样密度。 ④制作低倍试样。
四、填写实验报告
1．实验目的。 2．实验内容
3．实验仪器、设备、原理、步骤。 4．实验结果分析。
五、讨论题
1、绘出铝液密度值随净化工艺参数的变化曲线。
2、画出不同净化工艺参数条件下低倍试样的断面示意图。 3、分析气体喷吹工艺参数对铝液净化效果的影响。 4、简述对自己所设计试验方案成功与失败的认识。