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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

7 `" b# {; ?/ m1 T* e% b: y2 Z7 B! O# t
    (一)液态模锻件缺陷的分类
0 d& B0 b; Y6 T& C0 H0 j" n5 ?9 U    1.形状、尺寸偏差
0 D0 m4 I' l& Y0 H    包括:①模膛填充不满;②高向尺寸偏差;③尺寸精度低。+ ]$ ?  J% F% f0 t4 `& X& W
    2.表面缺陷
( i+ B" R2 p3 \( v; C    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。* m. [/ n8 B# F( l; p
    3.内部缺陷
# Y, g. d: f' k+ g+ g    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。
, O8 N  ^0 w+ c$ `, x! E1 R* t3 l) j    4.裂纹
* g! F) P$ O% d    包括:①热裂;②缩裂;③冷裂。6 X$ n. f; g' q6 N! c
    (二)液态模锻件缺陷特征、产生原因与对策" |. P  b4 R: w2 a5 T9 }
    1.模膛填充不满& ~5 v$ v  j, W) n- ^' h) r" _: \
    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:
! A" r2 |; v2 A; I    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;+ R) n- k' }  H' ~
    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;  x0 T2 [. ?; L% `* R
    3)模膛边角尺寸不合理,不易填充。
1 s4 s1 v3 Y4 Z+ _% Q+ F$ C8 B    防止对策:
+ I  Q: z& {0 Y$ g2 p6 d1 d    1)适当提高模具预热温度和挤压力;5 D: {# I% C; O0 l" h' `6 r/ [4 `. L
    2)尽快施压;
/ `/ E; X- g6 u    3)改进模膛设计,便于金属流动;
6 R3 K  U+ V5 |; a0 B2 v    4)涂料采用喷涂,切忌堆积。
$ F; ~+ V  e4 o  Q: A5 A    2.高向尺寸偏差
2 \1 ^5 M8 F1 n: j" ]: Y    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。
1 |% G& |/ ^9 A( j) {    3.精度差6 ]9 h3 {- M* F2 O8 |6 E
    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。
1 C6 ?  l* O6 s3 m    4.冷隔
5 u- E. X, k% @3 Q9 l: P    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:. u1 S9 L* G. c0 S5 S7 {- ]( A
    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;, k8 C, e7 M) g8 K( i7 g- p# g
    2)多浇包顺序浇注,前后两包断流时间太长;
" t1 E# F, n0 c- o. N3 P    3)模具温度低。& c% V4 e# o- U0 p
    改进措施:
) H, k+ U2 {" c% ?    1)适当提高模温和挤压力;
1 @* ?1 t& V4 ?* D) m    2)多泡按序浇注时,两泡间避免断流。: G$ @6 h0 w& \% z5 E
    5.挤压冷隔. b  c; s, j( ~9 Q4 b4 \8 L9 J
    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)0 Y) ?' v. a: V) R

- n3 [0 v! X/ G$ e3 @% a% D  ?8 w
  Z% P+ S& A+ y7 N' ]; H5 t; v
# y0 G4 d% O5 F6 Z希望楼主下次在一楼把资料发完(或采用附件的形式)谢谢!!!
1 r6 y9 |% _* z- K  x  [3 ~9 J1 [5 v7 P3 M9 t+ K, i, k* B& V7 [' |- T
[ 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
; y  I, p# J6 G% k% c9 D9 L图7-1 挤压冷隔形成示意图 a)合模前 b)合模施压 ) w3 m/ h1 w- D% @
    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:# Q/ j; @3 ?  T
    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;
+ D" j& B. R! ^    2)采用先合模、挤入液态金属,紧接着施压。% x+ x3 V5 ]' X. R% x/ b- x
    6.表面起泡8 n; _2 q* G' A6 X3 x6 Z
    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:
3 }; }5 @; Z  h    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;
4 K0 D: X1 ^6 Q% E$ g2 T# H1 C# z    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;& A: R' y1 B! b0 C5 `5 s
    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。
, A% p; ]7 _% L    改进措施:
$ j& X: I# F* i1 u, E    1)适当提高模温,并采用喷涂方法,使涂料在浇注前已干固;
1 k! ^$ o# C$ d    2)施压要慢而平稳;, y' j3 @; F' |5 |9 g
    3)注重液态金属除气操作;
# o. n1 w* F  w    4)模具设计应考虑排气措施。
# J- ^8 w$ o& Q7 K5 a2 ~! h    7.表面夹渣5 V# F" P/ p' ~, e
    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:0 r- O$ [8 B8 S0 j  Q
    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;
$ S$ D, A% g) d- B    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。
% v+ T) Y) g6 x' w$ Q* b7 F    防止对策:  Q1 X! C. ]3 a$ J& s  w( `7 f- T
    l)适当提高模温,涂料必须喷涂均匀、干固;
# `6 Z+ u( B8 E    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。
( x6 E5 U# @8 m6 d4 C    8.表面粘焊与粒状溢出物* s/ L" {% D. ]0 I8 ~; \
    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。6 C; N' m3 W* W( b0 ^# V
    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。
( d5 P8 A. f, I% Z3 ^$ 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。8 f; F8 Q- n% A0 p1 p
    9.塌陷
# A) {# p$ t% S/ I0 l) 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:
, [' W& z! c0 t- y; A. h7 y    1)加大模子与冲头的间隙,改善通气状态;7 V( D( g$ V' m3 c  J- Y
    2)少涂些润滑剂,多了会堵塞通气孔;/ N% u! l. X) }$ b- |& N5 V& K5 \
    3)发现制件有塌陷,可在模具相应部位增加通气孔的数目;; z  L- Q7 u0 U: f8 n! J% I% E
    4)采用组合式模具。5 J9 \/ R7 v. i8 }
    10.擦份
+ d& X( K8 t6 D5 p" e7 o& K    制件表面沿出模方向拉伤痕迹称为擦伤。产生原因有:: ?  N, a, J. |+ E7 ^$ ?! n" u
    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;/ e$ V2 M5 L9 Q$ ^$ d
    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。: o" L1 l5 d3 M$ r
    预防对策有:
: N8 l" N* j% b" o3 |. a+ i; ?# K    1)在固定部位擦伤时,要修复模具、修正脱模斜度,打光压痕;2 x/ U4 _. Z7 Q6 `7 j' G
    2)擦伤无一定部位时,在擦伤部分相应的模具上增敷涂料;9 \6 G- R% D6 y% I; t4 A- 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。
) Z+ ]- a1 ~( P5 Y3 H, g7 }    11.气孔* }( C7 h' j& A+ V2 {
    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:
0 \" B$ t( k* D7 h* c8 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;
" K2 I! d! J/ u3 ~; R    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;
0 S3 l+ Z4 o% g% O! [5 k    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;/ o$ T0 S% Q" ?) w! {
    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;( K. X! b, a& ?1 M) w+ v1 U
    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。
$ p6 {- o) ?! r: [+ z2 y    防止对策:, z' P5 f" C( n; k4 o
    1)使用干燥而洁净炉料,不使合金过烧,并很好除气;
* L0 \6 \; ~* x; R    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;, x+ g+ k1 J- S; O  u
    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。( g  w$ S* N# I/ @! ^
    12.缩孔和缩松+ V5 D/ Z3 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:8 Q- `! b( r; R
    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;
5 U5 C2 T7 w  B    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;
5 q0 P1 ]5 g' m3 r: c5 s    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;$ x. k3 v+ ~4 V+ {4 |
    4)浇注温度过低或过高,降低了对制件的压力补缩效果;5 v" F) [2 q1 Y4 N7 K( U
    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;! y- N# A6 q! {4 _6 V
    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。0 \, E9 d+ O2 @) F" V
    改进措施:
- O3 `( Y3 ^# ^9 B) X$ y    1)提高比压,选取合适的保压时间;
9 \6 A& m5 [& \. z0 O& 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;
6 r0 B% M; H3 v) U1 |+ U: D    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;" [* p+ R/ E' B5 W8 w
    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;
( [; m% {5 I4 u8 b    5)对制件重新设计,使其截面比较均匀。" G8 P7 S" s! M& `; N# T
   (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  Z% [; \: X. L4 w: p7 U+ d
    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:3 g0 l* [* a8 B% Z7 q0 h+ u
    1)由于炉料不干燥、不洁净,致使合金液一开始就有夹杂;2 N3 a4 E8 |+ U+ t# ~/ ^& R$ E
    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;
  j8 r, h  ]; G4 P# o; U    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;# Y0 W$ N! M/ j: c' n
    4) 坩埚、浇包及其它工具上带来的夹杂。
! g$ `  u" N4 X- ]! C! P0 c    防止对策:9 y8 `5 {; y! u6 N/ ~& @; c
    1)将炉料及所用的熔炼工具清理干净,充分预热;
8 X6 N" m1 Y1 C4 D3 C% N* y$ C    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;
* W2 E: W# i+ P6 O/ a" e    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;* G. n! s3 k9 D$ L# u
    4)对于铝合金,采用泡沫陶瓷过滤器过滤金属液,最为有效。% x3 T/ c4 I( x1 u2 L. E4 W3 t2 r
    14.挤压偏析, E6 Y; P: h$ q- T4 U
    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:$ P) j" P- G4 n  S3 ^) G3 M
    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;      
9 ~  V/ F" Y$ c, S( l  ?    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。1 [6 O& x' E$ ~1 k
http://www.china-machine.com/MachineBase/Forging/duanzao/zlbz/images/7-2.jpg6 D0 W' {7 x2 y
图7-2 挤压偏析形成机理
+ G5 W" G4 N- g& z* ?http://www.china-machine.com/MachineBase/Forging/duanzao/zlbz/images1/7-1.jpg
+ k8 D" \9 f' ^+ }+ r1 z图片7-1 20钢φ90平法兰宏观组织
    15.异常偏析: d" M; j+ [, J- L
    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。
( K! l8 ^9 a5 _, O$ N8 a2 P    “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:
, [3 H5 i" i; Z9 g$ N    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;
7 k. ]9 _8 I1 v, |    2)施压方向与凝固方向一致。
8 [: Q5 @+ R# b4 L
http://www.china-machine.com/MachineBase/Forging/duanzao/zlbz/images/7-3.jpg
) {7 Z( c% |/ a: q3 d# u5 W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1 a( S% I$ D( E1 b0 V
    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:, i; O9 t: O+ \
    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;
+ q1 d* ^, C, M7 l  h    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
& M! x# C" [$ `. e图片7-2 钢液态模锻件技晶偏析  B2 [! @, Y$ T; |, q# ?$ n
a)柱状技晶偏析(平法兰)b)粗大等轴枝晶偏析(杯形件)
  d9 x8 d+ e- J' b% _. t" m
    17.裂纹
+ ~% m  X/ s- d& |2 @* ^- r  Z* x    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:3 E6 ?$ R' P: Y- i1 X2 P
    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;
& w% B. R* _- [0 H  ?    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;
9 d) g6 S6 s: H' _: o; i* b' S) ~    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;
& S# Z  h( x: X3 Z    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;
9 j$ h, r1 _% }. M& f/ x7 Y    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。' X3 j9 G, r' O) O6 O) p
    改进措施:7 b# V/ E4 q: c3 p
    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;7 I) t0 C! |  P( h! |
    2)保证制件始终在压力下结晶凝固,有足够的保压时间;0 n, k1 G) J' n) R& }' L8 U% q
    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;& Z. U2 o+ {) D
    4)降低浇注温度,减轻偏析现象;
) R# y; P: V+ D/ u    5)带有模芯的制件,需及时脱芯,且脱芯操作应平稳;, M) u! x6 I5 }0 q6 F2 y
    6)提高合金质量,注意熔炼操作。

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