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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

+ \* a& L# }: j0 |
! L4 g8 W/ P; b9 y! J1 u    (一)液态模锻件缺陷的分类4 C9 y; @/ }# Q# a% D
    1.形状、尺寸偏差) N2 H% w! M1 o; [, o4 V. u' y: S
    包括:①模膛填充不满;②高向尺寸偏差;③尺寸精度低。7 q& e, }" W- i& }$ C# c. s
    2.表面缺陷" O) ^( R, |( P3 p4 m( N* h; F
    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。! c; u7 f. p& \0 L- w
    3.内部缺陷" l' [& @: K; K# m8 w
    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。
7 P, }. l# k: \! h/ v$ a    4.裂纹- R7 `; a5 E) U+ A9 l
    包括:①热裂;②缩裂;③冷裂。
2 r0 g2 S8 k6 s: ^2 k% P* M# C8 t: f    (二)液态模锻件缺陷特征、产生原因与对策
9 X- @+ D4 X8 w: A+ @$ D; G    1.模膛填充不满7 a0 D7 ?' Q* z; e% r, {8 b
    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:# Y& A/ m& p. T8 z% ^8 h2 Y/ s0 p8 f( P( Q
    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;5 }7 O6 ?) u0 y, d5 i
    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;3 ?$ L/ A% Q) B% U+ M+ @
    3)模膛边角尺寸不合理,不易填充。* W* i  S3 y" G( `7 W* W
    防止对策:5 E: |0 Y  D, F$ \. R: O0 @: ^
    1)适当提高模具预热温度和挤压力;
0 Y. k! L1 n7 G$ F1 [( O" s    2)尽快施压;
; w: W0 u, v1 }" H- v    3)改进模膛设计,便于金属流动;8 Y& L0 Z7 v# C2 h; `
    4)涂料采用喷涂,切忌堆积。2 ^- `$ F! I2 ~- B  _& z9 X
    2.高向尺寸偏差1 {  D- |7 P" W( B6 F; 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。
5 q( y0 I/ W& l1 U/ n9 W" \    3.精度差6 N% `1 D  C9 b" B9 H
    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 p( o" L+ f5 B  D) P
    4.冷隔0 q& \* j/ u3 r; d
    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:
5 T8 k  _: ~0 P& [) D    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;8 e4 g$ j; s( E. B+ B
    2)多浇包顺序浇注,前后两包断流时间太长;0 y3 @; ~6 W, M' V' Q) A
    3)模具温度低。
; {* L% o8 v0 _: `1 K# x    改进措施:
. y( W  F1 T- z3 N2 g- l; A/ @    1)适当提高模温和挤压力;
! q. s: Q; i3 M    2)多泡按序浇注时,两泡间避免断流。
: d7 U% w0 m$ `$ B  o- K, U) `' K& V# H    5.挤压冷隔: B6 n0 @& p& F
    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)
9 C% {  i& i% {; \% x  A' P$ z " M3 M( b# G1 U- C

/ u0 j/ n3 A" o* `% v
. l5 O/ I7 F5 H- v: C  |# F希望楼主下次在一楼把资料发完(或采用附件的形式)谢谢!!!
$ h1 x! C  ?( x( \8 e& w/ }* L2 r$ P+ W( e6 I
[ 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
3 N6 F1 [3 \0 i2 `. Q6 S* `图7-1 挤压冷隔形成示意图 a)合模前 b)合模施压 3 s5 \9 t. o. _) k# j$ |5 Z
    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:
  m/ p( v5 m4 H/ {    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;
( N6 ]8 H/ z7 d- x5 I    2)采用先合模、挤入液态金属,紧接着施压。: n4 l& ]: ~" U% f$ t- G
    6.表面起泡
1 w1 H- h0 I3 i* X    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:
, x3 r% t+ _  ?( E  U* u    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;
( T4 E$ U+ t2 s5 S6 u0 k/ y, s    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;4 b. C" j1 A7 j" {8 |; p
    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。, {) L6 {& J) a  _3 u! |
    改进措施:
9 N% z8 b# m: k1 o0 P" h; M, M/ r    1)适当提高模温,并采用喷涂方法,使涂料在浇注前已干固;
, M. W) u, O8 M' w0 N/ n    2)施压要慢而平稳;. Y6 r' G6 b  L2 o% t* K
    3)注重液态金属除气操作;
2 k/ p6 |* g4 O/ Z    4)模具设计应考虑排气措施。9 q. ^5 A4 N) L
    7.表面夹渣8 _' _' w" ]7 n
    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:
" p/ t9 g6 x$ B1 z( 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;
$ s9 o& O* B" C1 ?0 _    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。- k( }& y; d- W8 E! ]8 X
    防止对策:
0 N4 x+ v2 J) j! d5 W) i    l)适当提高模温,涂料必须喷涂均匀、干固;
8 R  L( m0 H/ J, w    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。
9 o) ?/ t" ]4 d* t2 w' W' K4 }    8.表面粘焊与粒状溢出物
/ u! {+ d% e) j# C# N  d: l    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。
" S; X/ [& l" o6 }8 w    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。
8 l) k% X5 W3 K    防止对策:保压时间应足够,即制件凝固结束后才允许脱模。) _. u+ }0 f/ d( I) |5 p  j
    9.塌陷4 Y1 K0 \' R" I9 Y! M9 F6 E
    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:
0 K# ?; _1 n8 L' c/ b9 R6 s    1)加大模子与冲头的间隙,改善通气状态;
' M9 O% J; `3 a& O  T! y2 v. q, f: u    2)少涂些润滑剂,多了会堵塞通气孔;) f$ n8 C$ t( w7 o& E; o2 g/ C
    3)发现制件有塌陷,可在模具相应部位增加通气孔的数目;
9 p. L7 e4 r! N1 G0 G3 J2 G% Q    4)采用组合式模具。0 S; D8 D: `* F
    10.擦份. |  r+ V- b& Y1 F0 O! B) M
    制件表面沿出模方向拉伤痕迹称为擦伤。产生原因有:" E/ g- x( D4 K4 d% q
    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;
& W5 ?* c. t# z; E* E, o# b8 K    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。
( F% M  l1 a, T1 ]1 J1 L0 w# g    预防对策有:3 B4 L: d! v% y% B& V
    1)在固定部位擦伤时,要修复模具、修正脱模斜度,打光压痕;
# ?1 x9 P2 G  v+ _+ K7 r    2)擦伤无一定部位时,在擦伤部分相应的模具上增敷涂料;% [) t; `, L3 d
    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。
  F# E9 O1 G; X    11.气孔# F5 d. a9 q1 }
    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:5 p& @: C0 f  @8 C8 B( A4 w4 q0 X
    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;4 {, R8 {' _6 j  k
    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;
2 D" W3 Y! {! P    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;5 R$ @" y( F: B' Q) `! B
    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;
3 E0 [) r! v0 s7 L4 ~% L9 e% _    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。/ E" ^2 E+ s6 ]7 h
    防止对策:0 j0 O  d: ]% Q1 B2 v+ e/ T
    1)使用干燥而洁净炉料,不使合金过烧,并很好除气;
  F$ g1 o, i) X$ O/ p! E    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;
4 ?: L. s( b# i! |2 R0 H    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。! X) P' o4 c  ]6 k& a, W7 `
    12.缩孔和缩松" _! _& l5 x7 g' v# W3 P3 I
    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:  \- p# ?7 U$ V* b. a* G) x7 N/ S6 y
    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;2 }, w/ b7 E& O/ g: u3 E4 r: g
    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;
" }, o2 T# t& y- s6 u    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;
" t# \, a0 M5 ]/ G    4)浇注温度过低或过高,降低了对制件的压力补缩效果;! {/ q; [0 p3 r, C3 ^+ }- p# J
    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;
  Z2 a2 H0 ]/ J1 N' ]4 L* J. w    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。
' ?& t6 ~* h# Z    改进措施:% E! X$ G* j/ D" ]6 K
    1)提高比压,选取合适的保压时间;
; N5 {0 S! x7 u! l    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;! V. E! f, ?8 v" }' S
    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$ ]6 Q2 B3 R- G( {: v    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;
8 j5 S: q$ b6 t7 e& ~; y3 e& a    5)对制件重新设计,使其截面比较均匀。) n5 w9 E( V* r/ D
   (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
2 O2 p5 j/ ?/ A5 E) O    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:1 W/ I- J3 i5 G1 C. z
    1)由于炉料不干燥、不洁净,致使合金液一开始就有夹杂;
9 @# g* {$ z! @& i* {3 w! k    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;+ N% B* c' E. N# E: [+ W. G7 J
    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;
  {& |( p# W7 v! F' m    4) 坩埚、浇包及其它工具上带来的夹杂。+ m% r( ?0 t* j7 @- U8 j
    防止对策:. B; Z. ?* P( w& m  E( S
    1)将炉料及所用的熔炼工具清理干净,充分预热;! T2 H4 S5 |% ~$ }5 U4 I4 B
    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;; y$ |; K* G* g4 c" O6 I0 `
    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;1 I  K( u; v4 I2 S
    4)对于铝合金,采用泡沫陶瓷过滤器过滤金属液,最为有效。; d* F& {  G3 Q' f
    14.挤压偏析
+ H' v7 c4 O  ]& P1 d! x. {    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:5 B! f' ^) e4 p. s! I9 W
    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 L2 K: C, Y% L. `5 _9 _    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。
% N: a2 D# c$ G: E5 B
http://www.china-machine.com/MachineBase/Forging/duanzao/zlbz/images/7-2.jpg# n4 {- E2 g. S( v3 k
图7-2 挤压偏析形成机理
$ P3 a( ?: D2 \% z7 R3 ]* `. whttp://www.china-machine.com/MachineBase/Forging/duanzao/zlbz/images1/7-1.jpg6 V0 l( h' ]4 y* z* G$ X0 I
图片7-1 20钢φ90平法兰宏观组织
    15.异常偏析
) z3 w9 |& u7 C. 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 [$ d  [) g% p  y7 @$ @    “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:6 G5 G- M: ]) s: h
    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;
" B; p/ u" l" z. x( @, d    2)施压方向与凝固方向一致。
3 m/ }$ y# X. G) {7 u
http://www.china-machine.com/MachineBase/Forging/duanzao/zlbz/images/7-3.jpg
" N6 I- g# g) S" V" b/ Q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, G0 C! v, I) p3 s
    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:9 P) C8 x- Y4 ?& p7 C
    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;
) C8 P/ s3 |. p* G5 k, O* k    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" f" \" @5 n9 [+ u
图片7-2 钢液态模锻件技晶偏析
, w+ W- ?3 n* W$ \) w/ {0 K( h5 Z' ia)柱状技晶偏析(平法兰)b)粗大等轴枝晶偏析(杯形件)
& ?7 Z' l/ j/ `
    17.裂纹
8 g8 u1 D, u+ a- O5 d, u1 Z    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:
- u1 k5 _4 ]& 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;8 W! J9 d' t0 I
    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;
- |5 f5 r) m0 A    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;
8 Y, A4 S  z$ e3 F1 r8 x8 {) j4 h    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;
8 ^' x1 r5 @- [$ I2 F! Q& B    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。
, }0 U- b; p3 Q! H* q7 l    改进措施:$ S: y. J# v, i3 l
    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;
  d7 ^) W, {' I7 O8 F    2)保证制件始终在压力下结晶凝固,有足够的保压时间;
8 g( b" |3 Q7 {9 D$ r9 K    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;
0 z6 ]. V) t3 \2 j    4)降低浇注温度,减轻偏析现象;8 E8 P2 s, Y  @3 z4 t
    5)带有模芯的制件,需及时脱芯,且脱芯操作应平稳;- V( x! Z" E! M( D! L# m9 L9 Q
    6)提高合金质量,注意熔炼操作。

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