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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
9 p; U% X' y9 t" b! D* N
2 S, h4 e! h9 y+ x+ B0 ~7 s; E
    (一)液态模锻件缺陷的分类
8 D0 P- B, n! H+ j- P5 z" H    1.形状、尺寸偏差' v' t' w$ a' u& {5 S, I
    包括:①模膛填充不满;②高向尺寸偏差;③尺寸精度低。
* j1 l2 k5 U7 C; q    2.表面缺陷5 H4 y  S3 j# q6 Z" f3 U
    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。
. @6 |* _) w( l1 W    3.内部缺陷, @! r/ v: s2 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。
/ E5 K; c+ E# g( W5 Y1 `$ l    4.裂纹# Y* y" c- t& a, g# R' c4 X
    包括:①热裂;②缩裂;③冷裂。* H1 M& y+ Y# o, {! Q' K: p; b6 i0 B
    (二)液态模锻件缺陷特征、产生原因与对策
) \+ A4 g! V! o. v: I    1.模膛填充不满- {: J7 }0 }1 l2 _! @; U2 e8 j
    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:3 ?, R: ^2 p3 i/ R3 M
    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;$ ]# D. ~5 }* X2 E8 p
    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;
; U9 V4 `* p( j( L* J& F    3)模膛边角尺寸不合理,不易填充。
& z! Z" B* ~! I; W    防止对策:
1 A" a: s: @$ k2 U  v$ a    1)适当提高模具预热温度和挤压力;3 y% t& a; ~1 j/ d. ?
    2)尽快施压;0 ~; K; T4 N% P6 Y8 L
    3)改进模膛设计,便于金属流动;6 C) R1 R% L4 G: c5 F
    4)涂料采用喷涂,切忌堆积。& [; T" [. j9 H( ^  `, M3 n
    2.高向尺寸偏差
/ K2 `& g" @2 O2 b    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。
, a/ V+ Q0 V, z. o    3.精度差
* N' W6 \) @; U    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。
6 R1 C7 J8 ]2 N0 L$ L8 a    4.冷隔
# s; r4 F& M! O6 \, |    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:
: x' v% X" t. A( O+ F1 j: q7 p) G    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;: k0 X, P+ [4 H8 `4 A2 c, Y
    2)多浇包顺序浇注,前后两包断流时间太长;- J$ I! j- F) h+ T
    3)模具温度低。5 L# X2 w  V6 h, P4 \
    改进措施:5 q3 A) H) D' B/ {0 Q
    1)适当提高模温和挤压力;
7 ^: W8 z# \+ X# g/ o4 X8 b; g2 R    2)多泡按序浇注时,两泡间避免断流。4 q% G- W$ }' j: Y( d
    5.挤压冷隔( `! [7 D5 J# O7 w6 U: p# @
    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)
. d! W9 c8 R9 C" _# Z; S
- |, K0 S$ Y, [, H+ c ; [% Y4 t" A6 y7 s2 p# q' I

" P4 s0 ]  [4 f4 ?. ]7 j+ v希望楼主下次在一楼把资料发完(或采用附件的形式)谢谢!!!2 g& T5 `0 z" [7 n0 G; f; u6 r
* n" ^1 m1 Y0 T) Z* w4 v
[ 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.jpg( n* j: B$ Q: c2 J) O" Y: t
图7-1 挤压冷隔形成示意图 a)合模前 b)合模施压
, B6 }* N. Q9 Z, f/ i$ M
    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:: Y) _2 [1 A% P" L* j
    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;+ c" z0 J3 ^' `0 U: f5 l
    2)采用先合模、挤入液态金属,紧接着施压。! ^; }0 k% i+ B! B/ N
    6.表面起泡5 \% ?! f3 S; }' J1 ^$ o. R
    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:$ K0 a' |# f3 ~: U- 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;, O4 y) J- O' [& x' \( v4 v
    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;6 S  K/ j+ X2 c3 R! J
    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。
' x9 {$ F+ w6 x; t6 @    改进措施:
/ V- s) u  Z# w/ A3 i* Y' f8 v: q3 l    1)适当提高模温,并采用喷涂方法,使涂料在浇注前已干固;; [/ N" i( u& m: |# S
    2)施压要慢而平稳;7 m0 s  {5 v: G. @8 }; [, X# G
    3)注重液态金属除气操作;& H+ f/ t; H: w3 `8 |/ i
    4)模具设计应考虑排气措施。
* J: J- Q" e0 e4 f' v+ z    7.表面夹渣# Q; t) Z/ ]+ f* c! F
    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:+ c8 O+ v9 G3 Q' K( D2 i! p
    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;2 K: P+ R1 l- w3 I7 ?
    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。
: |: C5 ?! ]0 u7 ?    防止对策:" u4 B+ n* o- \3 M6 P
    l)适当提高模温,涂料必须喷涂均匀、干固;
( W- c' t1 u, u; D) L3 B( X# t( |    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。
, h, c& d# e3 @& O5 K    8.表面粘焊与粒状溢出物6 N4 C6 M! h3 A" S! y% Z
    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。
! l" S& h2 E- a/ d; E0 e& c! z; z    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。
! u. J. u/ I" K2 R  c    防止对策:保压时间应足够,即制件凝固结束后才允许脱模。0 g6 I7 z# n9 A6 t7 \5 }. v9 f/ q
    9.塌陷
  k- S# o7 d; ^, d* J    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:" ?" j6 V4 H; P5 T" o8 K0 V
    1)加大模子与冲头的间隙,改善通气状态;! \1 [/ w4 C' d0 `* N; ^
    2)少涂些润滑剂,多了会堵塞通气孔;
7 J" h1 ]& U) ^6 J    3)发现制件有塌陷,可在模具相应部位增加通气孔的数目;
) }  F, \- R7 F! s' X/ e    4)采用组合式模具。
& G4 @: M$ r# N3 Y1 J* r+ X3 I7 p    10.擦份
* o$ S" I/ L! O    制件表面沿出模方向拉伤痕迹称为擦伤。产生原因有:4 P* q& e' O% m2 D  l  }
    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;1 G% n9 C3 B0 F$ C4 z
    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。
1 U8 D7 T* a$ M4 O$ ?+ _    预防对策有:
& _7 U+ y5 R1 m    1)在固定部位擦伤时,要修复模具、修正脱模斜度,打光压痕;
' D- H3 O1 A( O# @* H6 U    2)擦伤无一定部位时,在擦伤部分相应的模具上增敷涂料;
. J/ |# G  b- x3 V. p) W    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。+ h+ w2 i3 a3 X. j" C
    11.气孔
/ Q! Z0 @. \, N" v. F) L4 t' o6 k    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:" x$ N3 ~/ e- V2 g7 P: D0 N5 i9 q
    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 y/ k4 |& x6 J' a  H8 }/ [
    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;
+ R1 p! v: M/ G0 f. B' m2 ^    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;
; v% D' O2 l9 ^( C3 M: u    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;9 u2 A6 E" n) z6 J% 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。1 e$ o- p! X) v- L1 e, Q: k
    防止对策:% n8 ?4 _9 T( T5 F/ P
    1)使用干燥而洁净炉料,不使合金过烧,并很好除气;' n8 }( x* w7 b
    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;
0 d" s' N! M& D' [/ f, C  \' c3 m    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。
1 U& ^9 h# Q; i    12.缩孔和缩松
  y7 c: G  M% P- ]& }    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:
; F0 ]3 {8 M; F    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;
, o4 M2 O3 }- L# K: T* ?" X    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;
: z2 z. N9 P/ w' q9 J3 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;
  C6 y# V2 Q( S+ D; i5 O    4)浇注温度过低或过高,降低了对制件的压力补缩效果;  U0 E  T! x) ~- E0 G
    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;, z+ g6 ?* Z! U3 `" m
    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。
& W- v! f. r1 j% X; K8 j0 Z    改进措施:# |' ~6 g8 R5 H4 x% [2 {0 g
    1)提高比压,选取合适的保压时间;
& \3 i0 g3 ?( X    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;7 A0 ]( M4 N( ?# N9 k) k. l
    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;, ?" h0 N1 Q0 v: Z( U# \% |
    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;: V) L/ O5 g* H5 L+ a
    5)对制件重新设计,使其截面比较均匀。
9 p4 f1 a& G! C3 C   (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' j- z! W; g; v# P
    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:7 Z* M) N0 a. ?' o$ x. ?# C
    1)由于炉料不干燥、不洁净,致使合金液一开始就有夹杂;
0 s3 m/ c6 R! Y2 X8 B# \8 ^1 y    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;  p3 O0 J# Q( R0 x
    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;8 G- `/ l+ O3 p$ P* ]0 @' ~3 X
    4) 坩埚、浇包及其它工具上带来的夹杂。9 P: Z3 c- x; a' s
    防止对策:0 y7 V8 `& v  a6 y8 T
    1)将炉料及所用的熔炼工具清理干净,充分预热;
. b/ u# R' [1 G1 x0 }' ~    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;
2 [8 e8 d2 p, E( Q2 c3 t    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;
8 Q0 C1 i+ s. y" g6 Y    4)对于铝合金,采用泡沫陶瓷过滤器过滤金属液,最为有效。1 r! A; `. p0 V: {$ l
    14.挤压偏析
" _: A- m1 M" B0 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:
# \' m/ @. S4 [    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;      ( y' n# K7 u8 X7 e
    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。! C/ a; w' `; u& n5 p" R
http://www.china-machine.com/MachineBase/Forging/duanzao/zlbz/images/7-2.jpg
* y2 d3 H( x# h+ r图7-2 挤压偏析形成机理
" `; t3 k: X0 v2 I- r7 u, Ihttp://www.china-machine.com/MachineBase/Forging/duanzao/zlbz/images1/7-1.jpg" W6 I$ g3 e6 U0 Z1 [( v# j
图片7-1 20钢φ90平法兰宏观组织
    15.异常偏析
7 J0 {5 J! n! j3 r9 ?$ c7 p' ]    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。
8 ^/ c$ f- `& `, ]! k    “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' I& u" [( Y, _
    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;! s- D, @' A2 {& K" x7 Q% g
    2)施压方向与凝固方向一致。; x2 r* R; O% G+ P( X6 x
http://www.china-machine.com/MachineBase/Forging/duanzao/zlbz/images/7-3.jpg) t. I7 f- t/ S+ M) t% E. y. {
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: e  ^1 a* ?3 k! p/ \' m
    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:& Y3 |& u; N( m9 d! K
    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;* i# z3 }" a1 t. V* M- x6 P+ L
    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& j4 ]$ I$ q7 m
图片7-2 钢液态模锻件技晶偏析
" L& i& \' t+ p! g) Ta)柱状技晶偏析(平法兰)b)粗大等轴枝晶偏析(杯形件) 0 G' T8 _! h# K/ J2 @7 I# Z1 Q
    17.裂纹
* g) |3 h5 Z! \# s" M    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:
" C+ }9 E. g! s' j/ v. W, ]+ S    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;/ G+ j( A# @5 W8 a+ h6 E
    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;- J. \! R3 v+ |
    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;6 l' B" u- A; o- q
    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;
* J, U# i( b/ ?: y5 L* X9 v    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。: p4 Q8 o# N" l; b
    改进措施:
: k+ n- \3 D3 A% `    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;+ \* U! L  h5 {9 Z/ Y0 M
    2)保证制件始终在压力下结晶凝固,有足够的保压时间;
; q+ G. W* m# N0 b! c" Y  s    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;
- \( i0 }# N- R& c! f2 _8 ]    4)降低浇注温度,减轻偏析现象;
2 g  O& o1 X( A$ C    5)带有模芯的制件,需及时脱芯,且脱芯操作应平稳;
4 h; E. |, h( H8 m/ M    6)提高合金质量,注意熔炼操作。

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