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发表于 2006-11-2 14:16:24 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国辽宁沈阳

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液态模锻件常见的缺陷与对策

- q- U. q3 _! X1 d' `
9 M/ \2 l9 ~( @/ g3 }    (一)液态模锻件缺陷的分类
7 f2 Z6 ~1 d" {0 a; @$ D" v1 }    1.形状、尺寸偏差
1 f+ l- P1 W8 r7 a% g! P' F3 V0 O    包括:①模膛填充不满;②高向尺寸偏差;③尺寸精度低。; S5 s- J5 Y) n6 T5 V/ X. z
    2.表面缺陷
2 f/ O8 a' o; O" {* q( _1 }. g    包括:①冷隔;②挤压冷隔;③表面起泡;④表面夹杂;⑤表面粘焊与粒状溢出物;⑥塌陷;⑦擦伤。" d2 `$ F6 s' |' d, E0 }
    3.内部缺陷
+ v! ^$ x8 E. [    包括:①气孔;②缩孔和缩松;③夹渣和夹杂;④挤压偏析;⑤异常偏析;③枝晶偏析。
$ c/ G" M3 ]2 G* K' {5 |    4.裂纹8 J, q5 J; u. i1 ]0 P
    包括:①热裂;②缩裂;③冷裂。3 s" R+ `& M' N7 H+ t  e
    (二)液态模锻件缺陷特征、产生原因与对策
- C% l+ ?+ P( X+ U  D5 D    1.模膛填充不满
5 k3 D$ E, ]4 m9 h' E    制件棱角处未充满,甚至不成形,头部呈光滑圆弧状。产生的原因有:
- f- n0 z2 _5 _% Y# _' Z    1)模温和浇注温度低,挤压力不足或加压太迟,液态金属加压前已凝固成厚壳,随后加压无法使其变形,以填充棱角处;) t" f& z; h  w( ~" E3 g6 L
    2)涂料涂敷不均匀,或棱角处涂料积聚太多,阻碍了金属的充填;
- K6 y$ g9 a( r& x) P3 Q    3)模膛边角尺寸不合理,不易填充。
7 o/ y& }# ^4 x" y2 C6 n- p' V: P    防止对策:# r+ u. X  |' k
    1)适当提高模具预热温度和挤压力;& }" k# t: Q' Q* l* @, ~* P! l; [
    2)尽快施压;
5 a* I( ]1 @, {3 \6 |3 w( T    3)改进模膛设计,便于金属流动;
7 O* v$ \: F6 W! C/ v    4)涂料采用喷涂,切忌堆积。
/ q0 h* u! N# t7 w    2.高向尺寸偏差( x* K1 ?' s6 A9 b4 P
    产生原因是,定量浇注不准确,浇注的液态金属过量或量不足,产生高向尺寸超差或不足缺陷。所以最好采用定量勺,或在浇注勺、凹模内做好标记,尽可能控制浇注液态金属的量;有时在凹模上开条溢流槽,当模具闭合时,将多余的金属液挤出,从而达到定量,保证制件的高度尺寸。
' \7 u! M: h2 k8 v. d5 d    3.精度差4 [) b, K$ G5 N, U9 z9 W+ _
    产生原因是模膛设计不合理或加工装配不好,不能保证制件的形状和尺寸;组成模膛的零件被磨损、变形或活动零件未恢复原位。其改进措施:正确设计和制造模具,保证试模后的制件与设计的一致性;加强生产过程中制件精度检查,一旦超差,即对模具进行修复或更换。. q$ Z: H0 F/ D+ ^; ^
    4.冷隔0 \% y5 ]2 N. R! X
    冷隔的外观特征是在制件表面有不规则的明显下陷线形纹路(有穿透的和不穿透的两种),形状细小而狭长,在外力作用下有发展趋势。其形成原因:
: y! ]1 c9 I3 t1 q7 {( T    l)多浇包多点同时浇注,使两股金属流对接,但未完全熔合而又无夹杂存在其间,两层金属结合极弱;9 Q& P0 X2 |* T1 q9 b2 ^- u
    2)多浇包顺序浇注,前后两包断流时间太长;
9 R( p. ?  ?. o3 J/ T  Z3 k    3)模具温度低。
  L% h; e; ^, S: J. s    改进措施:
! x% G% a" g$ W9 K9 D    1)适当提高模温和挤压力;
7 B; f+ @" z3 i+ _    2)多泡按序浇注时,两泡间避免断流。
$ o. x7 z0 M  `    5.挤压冷隔  E! r$ l) o3 I
    当金属液在模膛中停留较长时间才合模施压,而且金属液上挤充模,使这部分金属与原浇注液面之间形成一圈冷隔,如图7-1所示。模膛中金属表面有一层较厚的氧化皮,挤压成形后,外留的氧化皮基本上仍在原来位置,导致这一部位的金属与金属间没有熔合,即出现冷隔。 (未完待续)
3 s- u' d/ k- @8 c) J* |- P) M
& \: B5 G1 B: T6 F / F2 Y; z0 t1 x5 v" [
; [2 N# J, W+ @6 P, j
希望楼主下次在一楼把资料发完(或采用附件的形式)谢谢!!!
( ~  T2 B) {1 M3 j! T4 E! h( n& U2 K/ s, Z# C( D! {0 L
[ 本帖最后由 sting811 于 2006-11-2 23:00 编辑 ]
 楼主| 发表于 2006-11-2 14:17:35 | 显示全部楼层 来自: 中国辽宁沈阳

液态模锻常见缺陷!!!

http://www.china-machine.com/MachineBase/Forging/duanzao/zlbz/images/7-1.jpg1 C& H8 V* t; Z6 f% w. f
图7-1 挤压冷隔形成示意图 a)合模前 b)合模施压
# m0 r+ U0 }: ?  u4 N: N
    挤压冷隔形成,与制件成形方法相关。即凸式冲头加压中,这种冷隔在所难免。其防止措施:提高模温和浇注温度;工艺节拍许可时,尽量缩短加压前停留时间;选择不易氧化的合金等。这些措施,只能降低冷隔的危害程度,但无法根本消除,倘若不许可存在,只能改变成形方法:/ ^8 `4 d' h( e, P+ x. R
    l)设计模具时,将制件位置倒过来,以便用平冲头加压代替凸式冲头加压;
4 X. \. U& S9 s2 j1 F- K    2)采用先合模、挤入液态金属,紧接着施压。
" ^& H# A: e7 _- Z  ?. |    6.表面起泡
' h9 K0 d+ Y( g* C/ K    制件表皮下被压扁的气孔,在制件脱模或热处理加热时,因热胀将表面鼓起气泡。产生原因有:( l! I0 u' b; o* b8 q3 Y3 i
    1)凹模中未燃尽、未挥发的涂料过多,或模膛排气不好,使浇注中产生气体浸人液态金属内部;! u) u2 o- F/ |1 @1 v+ |' p
    2)挤压速度过快,使液态金属填充模膛时产生涡流而卷入大量气体;
) S  G. ]) T% b! L    3)液态金属含气体量太多,加压前析出的气泡来不及逸出,被压扁在表皮下。
4 p" V: c/ S8 Y6 O) }    改进措施:* M" J0 @( `4 z% h3 _
    1)适当提高模温,并采用喷涂方法,使涂料在浇注前已干固;- ]) t# p% D+ r9 c1 {
    2)施压要慢而平稳;
% a+ Z; m! C# Q4 K3 w# m- z( u    3)注重液态金属除气操作;7 |8 y0 R9 n  e/ Y6 g4 J7 o2 ^
    4)模具设计应考虑排气措施。
! w0 \% |; c1 D7 K  f    7.表面夹渣
/ s4 w7 Z4 h- |  [    表面夹渣是在液态模锻过程中,部分涂料或氧化皮被挤入制件表层,在淬火时呈现皱皮或氧化渣麻点。产生原因有:
$ h' {; |6 _( k* ~- m    1)涂料过多或未干因就进行浇注,使涂料带人液态金属中,有的还与金属波液发生作用,形成化合物夹杂。例如,高锡青铜的“硬质点”就是这样;
4 @$ T, B& U9 M8 P4 d    2)冲头加压时,使已自由凝固的结晶硬壳发生大的皱把变形,将涂料、氧化皮等挤入制件表层中。" H) h5 p' G& A; U; t
    防止对策:
$ Y4 {" a4 y, B6 f* }  v    l)适当提高模温,涂料必须喷涂均匀、干固;
' _. H9 X( t- K! H    2)加压前停留时间尽量短,保证加压时已凝固层不太厚且温度高,不易发生大的皱褶变形。
/ ~; v2 B6 |) Z. B- k" {    8.表面粘焊与粒状溢出物+ P+ M; d+ E5 y- |/ u
    制件脱模时,在模芯表层留有一层粘焊物,并使制件内表面粗糙,严重时在制件内孔表面有许多豆粒状金属粒溢出,其最大直径可达2mm。
' b: C8 U: J: ?  I+ F0 u, ~    产生原因是,浇注温度和模温过高,保压时间又不足,制件未凝固即开模取件。由于制件表层下未凝固金属液被吸出,轻者粘焊于模芯表面,严重时形成粒状物溢出,并分布于件内表面。; c  z, W! j# L, y* h1 _6 J
    防止对策:保压时间应足够,即制件凝固结束后才允许脱模。
# r# B8 P6 J- x: y# n- i% c) V    9.塌陷/ m* G; G- q  X8 K& H
    挤压过程中卷入的空气及从金属液中析出的气体造成的反压,有可能使制件的细小之处产生塌陷。防止的对策有:+ W; F1 P8 n% {/ e
    1)加大模子与冲头的间隙,改善通气状态;
. }* s% y# L; a% S( g    2)少涂些润滑剂,多了会堵塞通气孔;
) S( ], n+ p% ]$ s8 d0 E    3)发现制件有塌陷,可在模具相应部位增加通气孔的数目;6 ]: G/ P6 ?; v1 e7 U, W) r- g
    4)采用组合式模具。4 ?  m3 {0 {1 p8 P: L) ^
    10.擦份
9 W/ J+ Q4 O9 ^: W5 ~" E    制件表面沿出模方向拉伤痕迹称为擦伤。产生原因有:4 l, p( w$ X* I' o
    1)模具的脱模斜度太小,模膛表面粗糙或表面有伤残等,使制件脱模困难造成擦伤;
" H' l1 I' l% M. N+ i6 y6 M0 e    2)浇注温度和模温过高、涂料不足或浇注时金属液流对模膛冲刷作用剧烈,造成金属与模膛粘焊,脱模时将制件擦伤,甚至撕裂。8 f  b' U& {, v+ d/ M7 h
    预防对策有:/ S6 u2 H, A1 G; _' L+ B
    1)在固定部位擦伤时,要修复模具、修正脱模斜度,打光压痕;
" J6 H. h9 g# ^( [0 ]  }! B    2)擦伤无一定部位时,在擦伤部分相应的模具上增敷涂料;/ U( s1 ?2 \$ o# J& f- S. X
    3)对于因粘模造成的擦伤,采用降低浇注温度,控制模温,调整涂料品种和涂敷方法,修复易粘焊模膛部位。
2 w+ n# m# A& i    11.气孔
0 H. D: h9 B9 f; m; Y! E    金属在熔融状态时能溶解大量气体。在冷凝过程中由于溶解度随温度降低而急剧减小,致使气体从液态金属中释放出来。若此时尚未凝固的金属液被已凝固壳包围,逸出的气体无法排除,就包在金属中,形成一个个气孔。它具有光滑的表面,形状规则成圆形或椭圆形。形成原因:7 n2 U8 i1 X( N% A9 v/ ]% b5 W, ^* ?
    1)由于炉料不干净或熔炼温度过高,使金属液含有大量的气体,在随后的结晶凝固中来不及浮至液面逸出,产生析出性气孔。气孔壁具有光亮的金属光泽;
' ^7 H) l) y/ E- y3 M$ x    2)挤压速度过快,液态金属充模流动时产生涡流而卷人大量气体,形成侵蚀性气孔。由于金属在高温时与空气中氧作用而发生氧化,致使气孔壁呈灰褐色或暗色;- g# p. ~2 E$ V  C( @" Z8 }4 L/ @
    3)由于模温低,涂料积聚,致使浇注前涂料未干固。与金属液发生化学反应,形成反应性气孔;
/ y, f4 S8 D. F# G  m) P% T    4)浇注至开始加压的时间间隔太长,由于液态金属表面结壳或粘度增加,使液态金属因冷却析出的气泡不能顺利逸出,在随后加压中,被保留或压扁在制件中;& E: U& D" R# I  }! N
    5)压力能使气体在金属中溶解度增加。压力不足,无法抑制气泡形成,而使气孔形成几率增加。
2 x$ N) ^% I% C5 N    防止对策:
0 {! J9 q$ c9 u, R1 r* N    1)使用干燥而洁净炉料,不使合金过烧,并很好除气;
% j: ^: u0 Y3 ?) G# p! `% C    2)涂料涂敷薄而均匀,严禁积聚;提高模温,保证浇注前涂料干固;5 p: ^5 a. H: J9 f6 s
    3)选取足以阻止气孔形成的比压值,并尽量缩短加压前停留时间。9 B) c) i) M. M8 {# i) c" _
    12.缩孔和缩松
9 @7 c3 [; a! c- F* C* O1 ?    缩孔和缩松是金属在凝固时体积收缩,而外壳又已经凝固得不到补缩所产生的。孔洞大的叫缩孔;细小分散的叫缩松。凡是液相与固相温差大的金属,产生缩松可能性大,对于共晶合金是在一定温度下结晶,易产生集中缩孔。区别缩孔与气孔,看孔的内壁光整与否。气孔内有气体存在,所以孔壁光滑圆整;缩孔因得不到补缩,孔壁被拉成不平的皱皮,而且集中在最后凝固部位。它们往往和气孔混合在一起。产生原因有:7 B3 {2 b( X* f- n" t+ _" {+ E
    1)施加压力低,未能保证金属液始终在压力下结晶凝固,直至过程的结束;
+ @" i8 q' U0 i, H$ O9 A9 j    2)浇注至开始加压的时间间隔太长,使液态金属与模膛接触面自由结壳太厚,减弱了冲头的加压效果;
& @/ u" l$ A0 |* v    3)保压时间短,金属未完全凝固即卸压,使随后凝固部位得不到压力补缩;! {3 [# c) J( y2 C- _
    4)浇注温度过低或过高,降低了对制件的压力补缩效果;
, s9 o2 t  R  S6 m% H    5)制件壁厚相差过大,挤压时冲头被凝固早的薄壁部位所支撑,使厚壁的热节部位得不到压力补缩;% c- Q9 r3 o; v% |8 y- x2 z- ^
    6)制件热节处高加压冲头过远,由于存在“压力损失”,而降低对该部位的加压效果。
9 c  b. O' [6 G, L0 O1 E    改进措施:6 T# w9 a& d4 v4 n2 s# h8 p
    1)提高比压,选取合适的保压时间;1 a/ \8 k5 C- O% P) k* |+ U
    2)降低浇注温度,使之刚刚高于合金的液相线温度,以减小厚壁部位金属液的过热程度;
" _8 R3 f  y0 ^6 W+ q    3)模具上与制件厚壁部位相对应区域,设法予以激冷,厚壁部位应离施压端最近;( g7 j2 ^6 @3 ^5 @8 f8 P9 |, C
    4)将冲头设计成可相互运动两部分,以便对不同凝固部位,施以不同压力;4 Z" n. ^2 f* x5 L: E
    5)对制件重新设计,使其截面比较均匀。) s7 G6 h& Q4 N
   (未完待续)
 楼主| 发表于 2006-11-2 14:18:52 | 显示全部楼层 来自: 中国辽宁沈阳

液态模锻常见缺陷!!!

13.夹渣和夹杂
# _$ G% H& P9 Z7 b7 E) r    由于液态模锻条件下,无排渣和集渣冒口。如果金属液质量不高,含渣过多,浇注前渣的清除又不彻底,这时,在液态模锻过程中,渣有可能上浮到制件顶端,施压后就残留在制件表面内,就形成表面夹渣。如果渣来不及上浮,就已经合模和施压;结果渣必裹在制件内,成为内部夹渣。其外观特征是在制件上有不规则明或暗孔,孔内被熔渣充塞。与夹渣并存的,还有氧化夹杂。铝合金熔炼时生成处Al2O3、MgO这类固态氧化物,其密度与铝液很相近,它们会以悬浮状态保留在合金液中。凡进入模子的氧化夹杂肯定会留在制件中。其外观表现为在金属基体上有较硬的细小质点或块状物。形成原因有:# b# u  T7 i* _9 X: N0 R  }) |
    1)由于炉料不干燥、不洁净,致使合金液一开始就有夹杂;
% U' q) B6 `2 X' f    2)熔化、保温、精炼或变质过程中,金属液被炉气污染,形成炉渣或氧化物夹杂;6 t' s; Y1 M1 I9 M
    3)液态金属在其运输、浇注过程中,因操作不当而带入氧化皮、炉渣和炉村等杂物;
! c3 w2 _% d6 g    4) 坩埚、浇包及其它工具上带来的夹杂。7 J& q9 X6 n& ^8 Y: H3 s
    防止对策:
3 f* _. J" ^+ C/ K# S3 W. W    1)将炉料及所用的熔炼工具清理干净,充分预热;
  G# u# ~3 U6 K. s/ V0 N4 c9 p    2)熔炼过程中,既要注重造渣的工艺操作,又要注重除渣的工艺操作,两种不能偏废;; H4 h' I# Z2 S/ i# ]
    3)尽可能降低金属液的保温温度,缩短金属液在炉子及模具中的停留时间;
9 K7 k/ v! F5 ?; f3 Y! {' R    4)对于铝合金,采用泡沫陶瓷过滤器过滤金属液,最为有效。2 s  d3 F& ?9 W$ v
    14.挤压偏析
- ^, n5 Y, e" y3 O% _0 X( l5 {7 V    液态模锻的凝固速度快,故微观偏析比其它铸造方法要轻些。但是,凹陷较深的零件在液态模锻时,容易产生一种独特的宏观偏析一一挤压偏析。图7-2用来说明挤压偏析的形成机理。液态金属浇人模膛后,首先在模壁处成核,长大,结成硬壳。随着已凝固层不断由模膛壁向前推进,与之相邻接的液相中的溶质元素越来越富集,一旦合模加压,这部分液体就会挤至制件的边缘部位。偏析部位溶质元素含量高,低熔点相也多。从钢平法兰液态模锻件宏观组织观察中得出,周边有一深深痕纹,就是证明,如图片7-1所示。压力愈大,钢液质量愈低,这条痕纹愈明显。模温愈低,加压前停留时间愈长,痕纹离外壁距离愈大。控制挤压偏析的措施:2 {) {5 @  q! X# c' c" e8 j) B
    1)先合模,再将金属液经由浇口注入,然后加压,缩短了金属液在施压前模具中停留时间;      6 m/ |1 V9 s) J9 }
    2)提高模具温度,以减轻合模前合金凝固的程度及溶质元素的富集现象。
3 W; L' s3 i! F7 h3 ~
http://www.china-machine.com/MachineBase/Forging/duanzao/zlbz/images/7-2.jpg
5 o- m8 h: P8 f0 |+ w$ s; y+ Y; C图7-2 挤压偏析形成机理
' K, x! m" t, N& @% P8 h' M4 Uhttp://www.china-machine.com/MachineBase/Forging/duanzao/zlbz/images1/7-1.jpg
) X3 x) u# z& E" _: z图片7-1 20钢φ90平法兰宏观组织
    15.异常偏析" z, m/ D8 q$ r7 S* ?! o! z
    分配系数K0<1的溶质元素在合金凝固时,由于选择结晶结果,此元素在先凝固的制件表层浓度总是低于制件心部,出现正偏析。液态模锻往往促使正偏析的产生、出现所谓“液态模锻异常偏析”,即在普通铸造方法不易出现的严重正偏析。对于某些结晶温度间隔宽的合金,如锡青铜、铅青铜、Al-Cu4%和Al-Si2.5%等合金,和合金中偏析系数大的溶质元素。当合金浇注温度过高,温度梯度太大,外周呈现发达的柱状晶时,这种倾向尤甚。对于共晶的Al-Si合金和Al-Mg5%~10%合金,这种倾向不明显。
2 C+ D; F, F. `8 f2 {$ K* l    “异常偏析”形成机理,某些研究者认为:这是制件在结晶过程中,树枝晶轴间未凝固的溶质元素富集的液态金属,在外部压力作用下,从树枝晶轴间挤出,排挤到最后凝固区,如图7-3所示,加压方向和凝固方向垂直,易形成异常偏析。防止对策为:( ?# D" `3 C* E6 T  H8 S
    1)降低浇注时液态金属的过热度,以便在接近液相线温度时进行施压;. w  `' @/ l4 e
    2)施压方向与凝固方向一致。
. n2 P9 M7 t+ t  W- Z
http://www.china-machine.com/MachineBase/Forging/duanzao/zlbz/images/7-3.jpg& J+ _) k4 F6 ?5 S$ g
图7-3 加压方向和凝固方向垂直形成异常偏析
    16.枝晶偏析  h& ?4 T; L& O* Y/ Y
    液态模锻时,由于过程进行的速度很快,溶质来不及均匀扩散,有利于成分均匀,以获得无偏析制件,这是问题一方面。从另一方面,施压前凝固前沿已有溶质积聚,并在自然对流影响下,迅速扩散或沉积。一旦施压,这些低熔点溶质便挤入结晶前沿的枝晶中去,形成严重的枝晶偏析。虽然过程进行的很快,但选择结晶依然存在,熔点低的元素,在金属流动的带动下,也要作近程迁移,稍一积聚,就可能在压力作用下,挤人凝固前沿的枝晶间隙中去。周而复始,无论早期凝固,还是晚期凝固的组织,均不同程度存在枝晶偏析,如图片7-2表明钢质液态模锻中,碳的浓度沿原奥氏体晶界就偏高,因此,以后的组织转变就形成珠光体偏析。改进措施:, e7 h( c% U$ f2 k% C, I2 z5 ]
    1)提高模具温度,降低金属浇注温度,以降低熔体的温度梯度;
4 e& G; o' Q2 n* K/ A+ I    2)选取最佳的热处理工艺,是消除枝晶偏析切实可行措施。
http://www.china-machine.com/MachineBase/Forging/duanzao/zlbz/images1/7-2.jpg
" L' i7 m- ]0 ?$ u. ?2 s图片7-2 钢液态模锻件技晶偏析: b9 @# x+ P# N
a)柱状技晶偏析(平法兰)b)粗大等轴枝晶偏析(杯形件)
" K) }- c& a3 X2 G7 X
    17.裂纹2 y6 M5 ~) T; o  h- T, j
    制件的金属基体被破坏或裂开,形成细长的、不规则线形的缝隙,在外力作用下有进一步发展趋势,这种缺陷称裂纹。裂纹有热裂纹、冷裂纹和缩裂之分。热裂纹断面被强烈氧化呈暗灰色或黑色,无金属光泽;冷裂纹断面洁净,有金属光泽;缩裂是与缩孔、缩松并存的一种内部缺陷。形成原因是:8 T1 K* x$ y; M9 i
    1)制件厚薄过于不均,使截面急剧变化处冷却不均而产生内应力,将脆弱地方拉裂;) _: S7 d8 O) C' |. G
    2)制件未凝固完毕就出模(保压时间不足),未凝固部位出现自由结晶凝固,不仅产生缩孔和缩松,而且产生缩裂;- {0 }$ F6 F9 @- y# {2 o' Q
    3)由于金属芯子没有退让性,制件脱模也不能太迟,否则模芯将对制件收缩产生阻碍,使制件承受拉应力,脆弱部位将被拉裂;
7 I4 p5 y3 X3 J& v) S. R    4)模温低,尤其模芯温度过低,压力太小或加压太迟,使制件得不到压力补缩;
. X2 H$ }! t1 A4 x% ~    5)合金含脆性杂质太多,或合金易氧化,降低了制件金属的热塑性或降低了抵抗高氧化能力。: u. A. `: N5 s$ W+ Y
    改进措施:; v/ h# f1 I. n& m+ x; c
    1)重新设计制件,使其厚薄相差不要太大,并加大过渡的圆角半径;
% q/ c" r+ R7 h, J2 d+ `    2)保证制件始终在压力下结晶凝固,有足够的保压时间;
' Q9 |& P, `& o# d    3)提高比压值,使制件一旦产生热裂,能产生塑性变形,进行愈合;
: o7 u' L0 I  \  O0 X    4)降低浇注温度,减轻偏析现象;
  ]! p* R7 `- v( J    5)带有模芯的制件,需及时脱芯,且脱芯操作应平稳;8 e; v8 {* M7 m$ i
    6)提高合金质量,注意熔炼操作。

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