鑄造合金
鑄造合金
鑄造合金(包括鑄鐵、鑄鋼和鑄造非鐵合金)是重要的工程材料，在工農業生產、國防建設及人民日常生活中都佔有相當重要的地位，特別是在機器製造業中占的比例就更大。
現代鑄造合金種類及熔煉技術的飛速發展主要是在20世紀50年代以後，如孕育鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、可鍛鑄鐵退火周期的大幅度縮短、電爐熔煉鑄鐵技術的發展等。隨著人們對各種鑄造合金、鑄造工藝方法及鑄造合金熔煉用爐的廣泛深入研究，許多新技術、新成果被不斷地應用到生產中，特別是計算機在鑄造生產中的應用，取得了令人滿意的成果。
灰鑄鐵的含碳量接近共晶成分，結晶溫度間隔小、熔點低，結晶時有石墨析出，體積膨脹，可抵消部分鑄件的收縮，故總的收縮小，流動性好。如灰鑄鐵的澆注溫度在1200～1280℃時，表示流動性好壞的螺旋線長度為600～1200mm，總體積收縮率在6.9%～7.8%之間。
常用於製造機器零件的鑄鋼含碳量為0.25%～0.45%。鑄鋼的澆注溫度高(約在1500℃，流動性差，螺旋線長度為100mm，收縮大，總體積收縮率達12.4%，在熔煉過程中易吸氣和氧化，因此鑄鋼的鑄造性能差，易產生粘砂、澆不足、冷隔、縮孔、裂紋、氣孔等缺陷。
銅合金熔點低，流動性好。錫青銅澆注溫度為1040℃，螺旋線長度為420mm，硅黃銅澆注溫度為1100℃，螺旋線長度為1000mm。銅合金熔煉時易氧化，某些銅合金(如鉛青銅)還易產生密度偏析，熔煉時要注意防止合金氧化、燒損、偏析。
鋁合金的澆注溫度更低，一般在680℃螺旋線長度為700～800mm。鋁合金在高溫下易吸氣和氧化，影響其力學性能，故熔煉時要注意隔絕合金液體與爐氣的接觸，並採用一些凈化措施。
合金在鑄造生產中，所呈現的工藝性能稱為鑄造性能。它是保證鑄件質量的重要因素。合金的鑄造性能主要有流動性、收縮性、偏析傾向等。
1.流動性：熔融金屬的流動能力稱為流動性。流動性好的金屬液，充填鑄型能力強，易於獲得外形完整、尺寸準確、輪廓清晰或壁薄而複雜的鑄件。
影響金屬流動性的因素很多，如澆注溫度高，可使金屬在液態下保持較長的時間，但過高的澆注溫度反而會導致金屬總收縮量增加和吸收氣體過多，造成縮孔和氣孔等缺陷。總之，澆注溫度不宜過高和過低。合金成分對流動性也有較大影響，如共晶合金的熔點低，流動性好。
2.收縮性：金屬在冷卻時體積縮小的性能稱為收縮性。金屬的收縮可分為液態收縮、凝固收縮和固態收縮三部分。其中，液態收縮是在高溫狀態產生的，只造成鑄型冒口部分金屬液面的降低；凝固收縮會造成縮松、縮孔等現象；固態收縮受到阻礙時，則產生鑄造內應力。為防止縮松或縮孔，應擴大內澆道，利用澆道直接補縮，或在壁厚處設置冒口，由冒口中的金屬液補充壁厚處的凝固收縮。
3.偏析傾向：金屬或合金在凝固過程中形成的化學成分不均勻現象稱為偏析。它與合金的液相線和固相線溫度間隔有關，凝固溫度區間越大，則偏析越顯著。另外，灰鑄鐵中含硫、磷和碳量較高時，容易產生偏析。澆注溫度高和冷卻速度慢也能造成偏析。鑄件偏析不太嚴重時，可以通過退火處理來消除偏析現象。
衝天爐（合金鑄造）
常用的鑄造合金有鑄鐵、鑄鋼、鑄造鋁和銅合金等．其中鑄鐵應用最多。
熔煉鑄鐵的設備有衝天爐和感應電爐等，熔煉鑄鋼的設備有電弧爐及感應電爐等，鑄造鋁、銅合金的熔煉設備主要是坩堝爐及感應電爐等。
把熔融金屬澆入鑄型的操作過程稱為澆注。澆注工藝不當會使鑄件產生氣孔、縮孔、冷隔、澆不足、夾渣、裂紋、跑火、粘砂等缺陷。澆注工作組織不當時，還可能發生安全事故。
1.澆注前的準備工作
1)準備澆注包。澆注包是將熔煉爐流出的熔融金屬盛裝，再將金屬液澆入鑄型的容器。澆注包按容量大小可分為端包、抬包和吊包。澆注包的選擇應按鑄件的大小而定。
2)清理通道。澆注時行走的通道不應有雜物擋道，更不能有積水。
3)烘乾用具。烘乾用具可避免澆注包、擋渣勾等用具因潮濕而引起金屬液的飛濺及降溫。
2.澆注時應注意的事項
1)澆注溫度。澆注溫度過低，金屬液的流動性差，鑄件易產生氣孔、冷隔、澆不足等缺陷；澆注溫度過高，鑄件易產生縮孔、裂紋、跑火、粘砂等缺陷。通常情況下，灰鑄鐵的澆注溫度為1230℃～1380℃，鑄鋼的澆注溫度為1520℃～1620℃，鋁合金的澆注溫度為680℃～780℃；複雜薄壁件取上限。
2)澆注速度。澆注速度太慢，金屬液降溫過多，鑄件易產生夾渣、冷隔、澆不足等缺陷；澆注速度太快，鑄件易產生氣孔、沖砂、抬箱、跑火等缺陷。
3)澆注技術。澆注時應注意扒渣、擋渣和引火。
4)估計好金屬液重量。鑄型應一次澆滿，澆注過程中不能斷流，並應始終保持澆口杯處於充滿狀態。
適於熔融狀態下充填鑄型獲得一定形狀和尺寸鑄件毛坯的合金。
按基本元素分類有鎳基的、鈷基的和鐵基的。鑄造高溫合金主要用作燃氣渦輪機的渦輪葉片。
