铸件形成理论重要知识点18页

铸件形成理论告急知识点第一章液态金属得结构与性子1.金属得加热膨胀：原子间隔断将随温度得升髙而增长，即产生热膨胀：由于能量升沉，一些原子就大概越过势垒跑到原子之间得间隙中或金属外表，原子脱离点阵后，留下了自由点阵一空穴原子间距增大，空穴得产生为物体膨胀得缘故起因之一；2.金属得熔化：把金属加热；到熔点四周时，离位原子数大为增长；在外力得作用下，这些原子作定向运动，造成晶粒间得相对运动，称为品界粘滞运动：晶粒内部，也有相当数量得原子重复跳跃、离位，空穴数大为增长：靠近熔点时，晶界上得原子就大概脱离原晶粒外表，向相近晶粒跳跃，晶粒徐徐失去牢固形状：3. 理想金属得液态结构特点金属熔化后，以及在熔点以上不髙得温度领域内，液体状态得结构有以下特点：1、原子分列在较小隔断内仍具有肯定规律性，且其匀称原子间距增长不大：2、金属液体由许多原子团体所组成，在原子团体内保持固体得分列特性，而在原子团体之间得团结处就受到很大破坏(近程有序分列) ：3、原子团体存在能量升沉与结构升沉：4、原子团体间距较大，比较疏松，犹如存在空穴：5、原子团体得匀称尺寸、游动速率都与温度有关，温度越髙，就原子团体得匀称尺寸越小，游动速率越快：归纳综合起去:靠近熔点得液态金属由许多游动得原子团体与空穴组成，原子团体中原子呈规就分列，结构与原固体相似，但存在能量升沉与结构升沉：4、实际金属得液态结构实际液态金属在微观上为由存在能星升沉、结构升沉与因素升沉得游动原子团体、空穴与许多固态、气态或液态得化合物组成得污浊液体：从化学键上看，除了基体金属与其合金元素组成得金属键之外，仍存在其他多种典范得化学键：(1)温度：温度不太髙时，T升髙，n值降落：温度很髙时，T升髙，n值升髙:(2)化学因素：外表活性元素使液体粘度低沉，非外表活性杂质得存在使粘度提髙：(3)非金属殽杂物：非金属殽杂物使粘度增长：6.粘度对铸坯质星得影响（1＞对液态金属运动状态得影响：粘度对铸件外表得淸晰水平有影响，为降低液体得粘度应恰当进步过热度大概到场外表活性物质等：（2）对液态金属对流得影响：运动粘度越大，对流强度越小：铸坯得宏观偏析紧张受对流得影响：（3）对液态金属净化得影响：粘度越大，般杂物上浮速率越小，越容易滞留在铸坯中形成殽杂、气孔：7.影响外表张力得闲素1 ）熔点：髙熔点得物质，其原子间结协力大，其外表张力也大：2）温度：大多数金属与合金，温度升髙，外表张力低沉：3）溶质：体系中到场削弱原子间结协力得组元，会使外表内能与外表张力低沉：8.外表张力对铸坯质量得影响1）界曲张力与润湿角：液态金属凝固时析出得固相与液相得界面能越小，形核率越卨；液态杂质与金属晶体之间得润湿性将影响杂质形态：2）外表张力引起得附加压力：附加压力进步金属液中气体析出得阻力，易产生气孔：影响金属液与铸型得相互作用：附加压力为正值时（不润湿），铸坯外表平滑，但充型本事较差，必须附加一个静压头：附加压力为负值时（润湿），金属液能很好地充满铸型型腔，但为容易与铸型粘结（粘砂），拦阻收缩，以致产生裂纹：9.看法能量升沉：金属晶体结构中每个原子得振动能量不为均等得，一些原子得能鼠髙出原子得匀称能量，有些原子得能量就远小于匀称能量，这种能量得不匀称性称为能量升沉”结构升沉：液态金属中得原子团体处于瞬息万变得状态，时而长大时而变小，时而产生时而消散，此起彼落，犹如在不绝顿地游动：这种结构得瞬息厘革称为结构升沉：近程有序分列：金属液体就由许多原子团体所组成，在原子团体内保持牢固得分列特性，而在原子团体之间得团结处就受到很大破坏：浓度升沉：差异原子间结协力存在差异，在金属液原子团簇之间存在着因素差异：这种因素得不匀称性称为浓度升沉：粘滞性：在流体力学中有两个看法，一个为动力粘度，另一个为运动粘度：外表张力：液态金属外表层得质点受到一个指向液体内部得力，物体倾向于减小其外表积，这相当于在液态金属外表有一个平行于外表且各向巨细相当得张力，这个张力就为外表张力：10.充型本事与运动性得接洽与区別：充型本事：液态金属充满铸型型腔，得到形状完备、外表淸晰得铸件得本事：即液态金属充填铸型得本事：运动性：液态金属本身运动得本事：运动性与金属得因素、温度、杂质含量及其物理性子有关：充型本事与运动性得干系：充型本事为外因（铸型性子、浇注条件、铸件结构）与内因（运动性）得共同效果：外因肯定时，运动性就为充型本事：充型本事弱，就大概产生浇缺乏、冷隔、砂眼、铁豆、抬箱，以及卷入性气孔、夹砂等缺陷：11.液态金属得克制运动机理纯金属、共晶合金、窄结品温度领域合金：型壁处凝固结壳，柱状品相打仗,通道中心归并，运动克制：合金得结晶温度领域越宽，枝晶就越旺盛，液流前端出现较少得固相量，通道壅闭，亦即在相对较短得时间内，液态金属便克制运动：纯金属、共晶合金或窄结品温度领域合金有良好得运动性，低沉了凝固成形中冷隔、热裂、缩松等缺陷得产生：反之，宽结晶温度领域合金由于运动性差，通常会有较多得缺陷产生：12.影响液态金属充型本事因素与进步步调：影响充型本事得因素为通过两个途径产生作用得：影响金属与铸型之间热交换条件，而改变金属液得运动时间：影响金属液在铸型中得水力学条件，而改变金属液得流速：〔一）金属性子方而得因素这类因素为内因，决定了金属本身得运动本事一一运动性：铸型阻力影响金属液得充填速率：铸型与金属得热交换条件影响金属液保持运动得时间：1、合金因素合金得运动性与化学因素之间存在着肯定得规律性：在运动性曲线上，对应着纯金属、共晶因素与金属间化合物得地方出现最大值，而有结晶温度领域得地方运动性降落，且在最大结晶温度领域四周出现最小值：合金因素对运动性得影响，紧张为因素差异时，合金得结晶特点差异造成得：低沉合金熔点得元素容易进步金属过热度，从而进步合金运动时间，进步运动性：合金净化后运动性进步，合金因素中凡能形成髙熔点般杂物得元素均会低沉合金得运动性：2、结晶潜热结晶潜热越髙，凝固举行得越痴钝，运动性越好：3、金属得比热容、密度与导热系数金属得比热容、密度较大得合金，运动性好：导热系数小得合金，热量散失慢，保持运动时间长；金属中到场合金元素后，一样寻常会低沉导热系数：4、液态金属得粘度合金液得粘度，在充型进程前期（属紊流）对运动性得影响较小，而在充型进程后期凝固中（属层流）对运动性影响较大：5、外表张力外表张力影响金属液与铸型得相互作用：外表张力对薄壁铸件、铸件得细薄局部与棱角得成形有影响，型腔越细薄、棱角得曲率半径越小，外表张力得影响越大：为降服由外表张力引起得附加压力，必须附加一个静压头：综上所述，为了进步液态金属得充型本事，在金属方面可采取以下步调：1、准确选择合金得因素选用结晶温度领域小得舍牵: ，也有利于进步充型本事：2、公正得熔炼工艺选择洁净得原质料：镌汰与有害气体得打仗：充实脱氧粘炼去气，镌汰气体、殽杂：髙温出炉，低温浇注：【二）铸型性子方面1、铸型得蓄热系数：铸型得蓄热系数越大，充型本事降落：2、铸型温度：预热铸型3、铸型中得气体：减小铸型中气体反压力【三）浇注条件方面1、浇注温度浇注温度越髙，充型本事强：但髙出某一温度界限，氧化吸气严肃，充型本事进步不显着：2、充型压头液态金属在运动方向上所受得压力称为充型压力：充型压力越大，充型能力越强：3、浇注体系得结构浇注体系得结构越巨大，就运动阻力越大，充型本事越差：〔四）铸件结构方面衡量铸件结构特点得因素为铸件得折算厚度与巨大水平：1、折算厚度：折算厚度也叫当星厚度或模数，为铸件体积与铸件外表积之比：折算厚度越大，热星散失越慢，充型本事就越好：铸件壁厚类似时，垂直壁比水平壁更容易充填：大平而铸件不易成形：对薄壁铸件应准确选择浇注位罝：2、巨大水平：铸件结构越巨大，厚薄局部过渡曲多.就型腔结构巨大，运动阻力就越大.铸型得充填就越阐难：1、逐层凝固（纯金属或共晶因素合金得凝固要领）恒温下结晶得金属，在凝固进程中其铸件断而上得凝固地域宽度即为零，断而上得固体与液体由一条界限淸晰地脱离，随着温度得降落，固体层不绝加厚，徐徐到达铸件中心，此为"逐层凝固要领” :逐层凝固要领特点：无凝固区或凝固区很窄 a ）恒温下结晶得纯金属或共晶因素合金b）结晶温度领域很窄或断面温度梯度很大2、体积凝固（铸件断|M温度场较平展或结晶领域较宽得合金）假设合金得结晶温度领域很宽，或闲铸件断面温度场较平展，铸件凝固得某一段时间内，其凝固地域很宽，以致贯穿整个铸件断而，而外表温度髙于固相温度，这种情况为"体积凝固要领"，或称为”糊状凝固要领":体积凝固要领（糊状凝固要领）特点：凝固动态曲线上得两相界限得纵向间距很小或为无条件重合：a、铸件断而温度平展b、结晶温度领域很宽一凝固动态曲线上得两相界限纵向间距很大3、中心凝固（结晶领域较窄或铸件断而温度梯度较大得合金）假设合金得结晶领域较窄，或因铸件断而得温度梯度较大，铸件断面上得凝固地域介于前两者之间时，属于"中心凝固要领" :中心凝固要领特点：a、结晶温度领域较窄b、铸件断面得温度梯度较大特点：凝固初期似逐层凝固——凝固动态曲线上得两相界限纵向距较小凝固后期似糊状凝固第二章凝固温度场〔重点）1.研究铸件温度场得要领：数学分析法、数值模拟法与实测法等：2.凝固：合金从液态转变成固态得进程，称为一次结晶或凝固：3.研究温度场自得义：埤轳铸件温度场随时间得厘革，可以大概预计铸件凝固中其断面上各个时间得凝固地域巨细及厘學:，凝固前沿向中心得推进速率.缩孔与缩松得位罝，凝固时间等告急标题，为准确方案浇注体系、设罝冒口、冷铁，以及采取其他工艺步调提供可靠依据，敷衍消除铸造缺陷，得到健全铸件，改良铸件结构与性能有告急意义：4.凝固要领及其影响因素一样寻常将金属得凝固要领分为三种典范：逐层凝固要领、体积凝固要领（或称糊状凝固要领）与中心凝固要领：在凝固进程中铸件断曲_上得凝固地域宽度为零，固体与液体由一条界限（凝固前沿）淸晰地脱离：随着温度得降落，固体层不绝加厚，徐徐到达铸件中心：这种情况为逐层凝固要领：铸件凝固得某一段时间内，其凝固地域险些贯穿整个铸件断面时，就在凝岡地域里既有己结晶得晶体，也有未凝固得液体，这种情况为体积凝固要领或称糊状凝固要领：铸件断而上得凝固地域宽度介于前两者之间时，称中心凝固要领：领域与冷却强度（温度梯度）：结晶温度领域越宽，温度梯度越小，越倾向于体积凝固要领：5.金属凝固要领与铸件质量得干系逐层要领凝固，凝固前沿直接与液态金属打仗：当液态凝固成为固体而产生体积紧缩时，可以不绝地得到液体得增补，以为产陌生散性缩松得倾向性很小，而为在铸件末了凝固得部位留下会集缩孔：由于会集缩孔容易消除，一样寻常以为这类合金得补缩性良好：在板状或棒状铸件会出现中心线缩孔：这类铸件在凝固进程中，当紧缩受阻而产生晶间裂纹时，也容易得到金属液得添补，使裂纹愈合：当粗大得等轴枝晶相互毗连以后（固相约为70%）,将使凝固得液态金属支解为一个个互不类似得溶池，末了在铸件中形身疏散性得缩孔，即缩松：敷衍这类铸件采取平常冒口消除其缩松为很难过，而通常须要采取别得资助步调，以增加铸件得致密性：由于粗大得等轴晶比较¥得连成骨架，在铸件中产生热裂得倾向性很大：这为由于，等轴晶越粗大，髙温强度就越低：别恰当晶间出现裂纹时，也得不到液态金属得充填使之愈合：假设这类合金在充填进程中产生凝固时，其充型性能也很差：6.铸件得凝固时间得盘算要领：分析法：分析要领为直策应用现有得数学理论与定律去推导与演绎数学方程（或模子），得到用函数情势表达得解，也就为分析解：数值要领：数值要领又叫数值阐发法，为用盘算机步调去求解数学模子得近似解，又称为数值模拟或盘算机模拟：紧张有差分法、有限元法：履历盘算法：平方根定律盘算法与折算厚度法（或模数法）：第三章晶体形核与生长〔重点）1.液态金属结晶（液•固相变）驱动力：两相自由能得差值AG为结晶得驱动力：T I ATAG V =L（1-~）=—，敷衍给定金属，L与To均为定值，ZkGv仅与AT有关: 因此，液态金属结晶得驱动力为由过冷度提供得：过冷度越大，结品得驱动力也就越大，过冷度为零时，驱动力就不复存在：以为液态金属在没有过冷度得情况下不会结晶：2.液态金属结晶进程：起首，体系通过升沉作用在某些微观小地域内降服能量停滞而形成稳固得新相品核：新相一旦形成，体系内将出现自由能较髙得新旧两相之间得过渡区：力使体系ft由能尽大概地低沉，过渡区必须减薄到最小原子尺度，如许就形成了新旧两相得界而：然后，依靠界Iftl徐徐向液相内推移而使晶核长大：直到全部得液态金属都全部转变成金属晶体，整个结晶进程也就在出现最少量得中心过渡结构中完成：由此可见，为了降服能量停滞以防范系统自由能太过増大，液态金属得结晶进程为通过形核与生长得要领举行得：3.形核：亚稳固得液态金属通过升沉作用在某些微观小地域内形成稳固存在得晶态小质点得进程称为形核：形核条件：起首，体系必须处于亚稳态以提供相变驱动力：其次，须要通过起伏作用降服能障才华形成稳固存在得晶核并确保其进一步生长：由于新相与界而相伴而生，因此界面向由能这一热力学能障就成为形核进程中得紧张阻力：根据组成能障得界面情况得差异，大概出现两种差异得形核要领：均质生核与非均质生核：均质生核：在没有任何外去界而得匀称熔体中得生核进程：非均质生核：在不匀称熔体中依靠外去杂质或型壁界而提供得衬底举行生核得进程：4.均质生核机制必须具备以下条件：1）过冷液体中存在相升沉，以提供固相晶核得晶胚：2）生核导致体积自由能低沉，界側自由能进步：为此，晶胚须要体积达到肯定尺寸才华稳固存在：3）过冷液体中存在能量升沉与温度升沉，以提供临界生核功：4）为维持生核功，须要肯定得过冷度：5.临界晶核半径而言，非均质形核临界半径r/与均质形核临界半径r ‘得表达式完全类似：非均质生核得临界形核功AGh与均质生核得临界形核功△供之间也仪相差一个因子f（ 0）：0°< 0< 180° X） < f（ 0） < 1,故V s <V 球，△‘< AG 均*.因而衬底都具有促进形核得作用，非均质生核比均质生核更容易举行；6.生核剂：一种好得生核剂起首应能包管结晶相在衬底物质上形成尽大概小得润湿角0，其次生核剂仍应该在液态金属中尽大概地保持稳固，并且具有最大得外表积与准确得外表特性：7.晶体得生长紧张受以下几个相相互关得进程所制约：①界面生长动力学进程：② 传热进程：③传质进程：8.固一液界而得微观结构从微观尺度思量，固一液界面可分别为粗糙界而与平整界面，或非小平面界面及小平面界面:粗糙界而（非小平而界面）：界面固相一侧得几个原子层点阵位罝只有50%左右为固相原子所占据：这几个原子层得粗糙区实际上就为液固之间得过渡区：平整界而（小平而界衡）:界而固相一侧得点阵险些全部被固相原子占据，只留下少数空位：或在充满固相原子得界而上存在少数不稳固得、孤独得固相原子，从而从团体上看为平整平滑得：敷衍差异得a值，对应差异得界面微观结构，称为Jackson判据：当a沒时，界而得平衡结构应有50%左右得点阵位罝为固相原子所占据. 因此粗糙界而为稳固得：当a >2时，界而得平衡结构或为只有少数点阵位罝被占据，或为绝大局部位罝被占据后而仪留下少量空位：因此，这时平整界而为稳固得：a越大，界曲_ 越平整：绝大多数金属得熔化熵均小于2,在其结晶进程中，固一液界曲为粗糙界而：多数非金属与化合物得a值大于2.这类物质结晶时，其固一液界面为由基本完备得晶断所组第8页，共18页成得平整界而：铋、铟、锗、硅等亚金属得情况就介于两者之间，这类物质结晶时，其固一液界而通常具有殽杂结构：9.界面得生长机理与生长速率1、连续生长机制一粗糙界面得生长：较髙得生长速率：2、二维生核生长机制一完备平整界而得生长：生长速率也比连续生长低：3、从缺陷处生长机制一非完备界面得生长：（1）螺旋位错生长：（2）旋转孪晶生长：反射孪晶生长：生长速率比二维形核生长快，仍比连续生长慢：第四章单相合金凝固1.溶质再分配与平衡分配系数单相合金得结晶进程一样寻常为在一个固液两相共存得温度区间内完成得 ;在区间内得任一点，共存两相都具有差异得因素：因此结品进程肯定要导致界而• • • • * • ■■■■ • ••會■ • • • ■ • ■■■—• • ■ ■■ 一•M •_•_■ • •屬故晶体生长与传质进程肯定相伴而生：如许，从生核开始直到凝固竣事，在整个结晶进程中，固、液两相内部将不绝举行着溶质元素重新漫衍得进程：称此为合金结晶进程中溶质再分配：衡固相中溶质浓度与平衡液相溶质浓度得比值称为平衡分配系数：2.平衡结品中得溶质再分配规律：Cfjk。

一、名词解释：1、流动性：液态金属本身的流动能力，是金属的铸造性能之一，与金属的成分温度杂质含量及其物理性质有关。

2、液态金属的充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整轮廓清晰的铸件的能力成为液态金属充填铸型的能力，简称为~。

3、粗糙界面：界面固相一侧的点阵位置只有50%左右为固相原子所占据，这些原子散乱的随机分布在界面上形成一个坑坑洼洼呕吐不平的界面层。

4、平整界面：固相表面的点阵位置几乎全部为固相原子所占据，只留下少数空位或在充满固相原子的界面上存在有少数不稳定的孤立固相原子从而形成了一个总的来说平整光滑的界面。

5、成分过冷：由溶质再分配导致界面前方熔体成份及其凝固温度发生变化而引起的过冷称为~。

6、热过冷：仅由熔体实际温度分布所决定的过冷状态称为~。

7、枝晶偏析：由于固溶体合金多按枝晶方式生长，分支本身分支与分支间的成分是不均匀的，故称为~。

8、宏观偏析：又称长程偏析或区域偏析，指较大范围内的化学成分不均匀现象，表现为铸件各部位之间化学成分的差异。

9、反应性气孔：金属液与铸型之间，金属与熔渣之间或金属液内部某些元素化合物之间发生化学反应所产生的气孔。

10、铸造应力：铸件在凝固和以后的冷却过程中发生线收缩有些合金还发生固态相变，这种变化往往受到外界的约束或铸件各部分之间的相互制约而不能自由的进行于是产生变形的同时还产生应力，这种应力叫做~。

三、简答题1、铸造的优缺点？答：优：○1适应性强○2可以利用某些合金的特性○3尺寸精度高○4成本低。

缺：○1铸件尺寸均一性差○2与压力加工和粉末冶金相比金属利用率低○3内在质量比锻件差○4工作环境粉尘多温度高劳动强度大生产效率低。

2、试述均质生核与非均质生核的区别及联系？答：均质生核：在没有任何外界面的均匀熔体中的生核过程，均质生核在熔体各处几率相同，晶核的全部固液界面皆由生核过程所提供，因此热力学能障较大，所需驱动力较大，理想液态金属的生核过程就是均质生核；非均质生核：在不均匀的熔体中依靠外来杂质或型壁界面提供的衬底进行生核的过程，非均质生核优先发生在外来外界面处，因此热力学能障较小，所需要驱动力较小，实际液态金属的生核过程一般都是非均质生核。

第一章铸造工艺基础§1 液态合金的充型充型: 液态合金填充铸型的过程.充型能力: 液态合金充满铸型型腔,获得形状完整,轮廓清晰的铸件的能力充型能力不足:易产生: 浇不足: 不能得到完整的零件.冷隔:没完整融合缝隙或凹坑, 机械性能下降.一合金的流动性液态金属本身的流动性----合金流动性1 流动性对铸件质量影响1) 流动性好,易于浇出轮廓清晰,薄而复杂的铸件.2) 流动性好,有利于液态金属中的非金属夹杂物和气体上浮,排除.3) 流动性好,易于对液态金属在凝固中产生的收缩进行补缩.2 测定流动性的方法:以螺旋形试件的长度来测定: 如灰口铁:浇铸温度1300℃试件长1800mm.铸钢: 1600℃100mm3 影响流动性的因素主要是化学成分:1) 纯金属流动性好:一定温度下结晶,凝固层表面平滑,对液流阻力小2) 共晶成分流动性好:恒温凝固,固体层表面光滑,且熔点低,过热度大.3) 非共晶成分流动性差: 结晶在一定温度范围内进行,初生数枝状晶阻碍液流二浇注条件1 浇注温度: t↑合金粘度下降,过热度高. 合金在铸件中保持流动的时间长,∴t↑提高充型能力. 但过高,易产生缩孔,粘砂,气孔等,故不宜过高2 充型压力: 液态合金在流动方向上所受的压力↑充型能力↑如砂形铸造---直浇道,静压力. 压力铸造,离心铸造等充型压力高.三铸型条件1 铸型结构: 若不合理,如壁厚小, 直浇口低, 浇口小等充↓2 铸型导热能力: 导热↑金属降温快,充↓如金属型3 铸型温度: t↑充↑如金属型预热4 铸型中气体: 排气能力↑充↑减少气体来源,提高透气性, 少量气体在铸型与金属液之间形成一层气膜,减少流动阻力,有利于充型.§2 铸件的凝固和收缩铸件的凝固过程如果没有合理的控制,铸件易产生缩孔,缩松一铸件的凝固1 凝固方式:铸件凝固过程中,其断面上一般分为三个区: 1—固相区2—凝固区3—液相区对凝固区影响较大的是凝固区的宽窄,依此划分凝固方式.1) 逐层凝固:纯金属,共晶成分合金在凝固过程中没有凝固区,断面液,固两相由一条界限清楚分开,随温度下降,固相层不断增加,液相层不断减少,直达中心.2) 糊状凝固合金结晶温度范围很宽,在凝固某段时间内,铸件表面不存在固体层,凝固区贯穿整个断面,先糊状,后固化.3) 中间凝固大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间.2 影响铸件凝固方式的因素1) 合金的结晶温度范围范围小: 凝固区窄,愈倾向于逐层凝固如: 砂型铸造, 低碳钢逐层凝固, 高碳钢糊状凝固2) 铸件的温度梯度合金结晶温度范围一定时,凝固区宽度取决于铸件内外层的温度梯度.温度梯度愈小,凝固区愈宽.(内外温差大,冷却快,凝固区窄)二合金的收缩液态合金从浇注温度至凝固冷却到室温的过程中,体积和尺寸减少的现象---.是铸件许多缺陷(缩孔,缩松,裂纹,变形,残余应力)产生的基本原因.1 收缩的几个阶段1) 液态收缩: 从金属液浇入铸型到开始凝固之前. 液态收缩减少的体积与浇注温度质开始凝固的温度的温差成正比.2) 凝固收缩: 从凝固开始到凝固完毕. 同一类合金,凝固温度范围大者,凝固体积收缩率大.如: 35钢,体积收缩率3.0%, 45钢 4.3%3) 固态收缩: 凝固以后到常温. 固态收缩影响铸件尺寸,故用线收缩表示.2 影响收缩的因素1) 化学成分: 铸铁中促进石墨形成的元素增加,收缩减少. 如: 灰口铁C, Si↑,收↓,S↑收↑.因石墨比容大,体积膨胀,抵销部分凝固收缩.2) 浇注温度: 温度↑液态收缩↑3) 铸件结构与铸型条件铸件在铸型中收缩会受铸型和型芯的阻碍.实际收缩小于自由收缩.∴铸型要有好的退让性.3 缩孔形成在铸件最后凝固的地方出现一些空洞,集中—缩孔. 纯金属,共晶成分易产生缩孔*产生缩孔的基本原因: 铸件在凝固冷却期间,金属的液态及凝固受缩之和远远大于固态收缩.4 影响缩孔容积的因素(补充)1) 液态收缩,凝固收缩↑缩孔容积↑2) 凝固期间,固态收缩↑,缩孔容积↓3) 浇注速度↓缩孔容积↓4) 浇注速度↑液态收缩↑易产生缩孔5 缩松的形成由于铸件最后凝固区域的收缩未能得到补足,或者,因合金呈糊状凝固,被树枝状晶体分隔开的小液体区难以得到补缩所至.1) 宏观缩松肉眼可见,往往出现在缩孔附近,或铸件截面的中心.非共晶成分,结晶范围愈宽,愈易形成缩松.2) 微观缩松凝固过程中,晶粒之间形成微小孔洞---凝固区,先形成的枝晶把金属液分割成许多微小孤立部分,冷凝时收缩,形成晶间微小孔洞. 凝固区愈宽,愈易形成微观缩松,对铸件危害不大,故不列为缺陷,但对气密性,机械性能等要求较高的铸件,则必须设法减少.(先凝固的收缩比后凝固的小,因后凝固的有液,凝,固三个收缩,先凝固的有凝,固二个收缩区----这也是形成微观缩松的基本原因.与缩孔形成基本原因类似)6 缩孔,缩松的防止办法基本原则: 制定合理工艺—补缩, 缩松转化成缩孔.顺序凝固: 冒口—补缩同时凝固: 冷铁—厚处. 减小热应力,但心部缩松,故用于收缩小的合金.l 安置冒口,实行顺序凝固,可有效的防止缩孔,但冒口浪费金属,浪费工时,是铸件成本增加.而且,铸件内应力加大,易于产生变形和裂纹.∴主要用于凝固收缩大,结晶间隔小的合金.l 非共晶成分合金,先结晶树枝晶,阻碍金属流动,冒口作用甚小.l 对于结晶温度范围甚宽的合金,由于倾向于糊状凝固,结晶开始之后,发达的树枝状骨状布满整个截面,使冒口补缩道路受阻,因而难避免显微缩松的产生.显然,选用近共晶成分和结晶范围较窄的合金生产铸件是适宜的.§3 铸造内应力,变形和裂纹凝固之后的继续冷却过程中,其固态收缩若受到阻碍,铸件内部就发生内应力,内应力是铸件产生变形和裂纹的基本原因.(有时相变膨胀受阻,负收缩)一内应力形成1 热应力: 铸件厚度不均,冷速不同,收缩不一致产生.塑性状态: 金属在高于再结晶温度以上的固态冷却阶段,受力变形,产生加工硬化,同时发生的再结晶降硬化抵消,内应力自行消失.(简单说,处于屈服状态,受力—变形无应力)弹性状态: 低于再结晶温度,外力作用下,金属发生弹性变形,变形后应力继续存在.举例: a) 凝固开始,粗细处都为塑性状态,无内应力∵两杆冷速不同,细杆快,收缩大,∵受粗杆限制,不能自由收缩,相对被拉长,粗杆相对被压缩,结果两杆等量收缩.b) 细杆冷速大,先进如弹性阶段,而粗杆仍为塑性阶段,随细杆收缩发生塑性收缩,无应力.c) 细杆收缩先停止,粗杆继续收缩,压迫细杆,而细杆又阻止粗杆的收缩,至室温, 粗杆受拉应力(+),(-) 由此可见,各部分的温差越大,热应力也越大,冷却较慢的部分形成拉应力,冷却较快的部分形成压应力.预防方法: 1 壁厚均匀2 同时凝固—薄处设浇口,厚处放冷铁优点: 省冒口,省工,省料缺点: 心部易出现缩孔或缩松,应用于灰铁锡青铜,因灰铁缩孔、缩松倾向小，锡青铜糊状凝固，用顺序凝固也难以有效地消除其显微缩松。

铸造初级知识点总结一、铸造的基本原理铸造工艺是一种通过熔化金属，然后将熔融金属注入模具中，使其冷却凝固后获得所需铸件的工艺。

铸造的基本原理是将金属材料加热至其熔点以上，然后借助重力或压力，将熔融金属填充到模具中，并在一定时间内冷却凝固，最终获得成型铸件。

二、铸造的基本过程1.原料准备：铸造的原料为金属，通常为各种合金，并且需要进行严格的配料和熔炼，以保证所得的金属合金符合工艺要求。

2.模具准备：模具是铸造的关键工具，其形状和尺寸决定着最终铸件的形态，模具通常由砂型、金属型等材料制成。

3.熔炼金属：将金属原料放入熔炼炉中进行加热，直至金属完全熔化为止。

4.填充模具：借助重力或压力，将熔融金属注入模具中，填满整个模具腔体。

5.冷却凝固：待金属在模具中冷却凝固后，取出模具，即可取得所需的铸件。

6.后处理：对铸件进行必要的处理，包括去除模具残余物、修磨表面、进行热处理等，以满足工程要求。

三、铸造的分类1.按照金属状态分：包括压铸、重力铸造等。

2.按照模具材料分：包括砂型铸造、金属型铸造等。

3.按照成型方式分：包括静压铸造、气压铸造等。

4.按照成型材料分：包括铸铁、铸钢、铸铝等。

四、铸造的优点和局限优点：1.批量生产：铸造可以实现大规模的批量生产，满足大规模产品的生产需求。

2.成本低廉：相对于其他加工工艺，铸造的成本较低，投资回报率高。

3.复杂形状：铸造可以轻松实现各种复杂形状的产品生产。

4.材料选择广泛：铸造可以用于各种金属和合金的加工，选择范围广泛。

5.循环再利用：废旧铸件可以进行回收，再利用，具有较好的环保性。

局限：1.尺寸精度：铸造的尺寸精度相对较低，难以满足一些高精度工程要求。

2.表面质量：铸造的表面质量一般较差，需要研磨和表面处理。

3.材料浪费：铸造需要一定的冶炼和浇注过程，存在一定的材料浪费。

4.成本高昂：对于小批量精密铸造来说，成本较高。

五、铸造的相关设备1.熔炼设备：包括电炉、煤气炉、电弧炉等。

析出性气孔析出机理
合金凝固时，气体的溶解度急剧下降。

由于溶质再分配，在固-液界面前的熔体中气体溶质富集。

当浓度过饱和时，产生很大的析出压力。

在现成的衬底（如非金属夹杂物）上气体析出，形成气泡。

保留在铸件中形成析出性气孔。

缩孔形成机理
结晶温度范围比较窄的合金，液态合金填满铸型后，因铸型吸热，靠近型腔表面的金属很快就降到凝固温度，凝固成一层外壳，随着温度的降低，外壳逐渐加厚，由于液态收缩和凝固收缩造成的体收缩大于已凝固外壳的固态收缩，所以，在重力的作用下，液体与顶面脱开，逐渐下降，出现了较大的空洞。

铸件完全凝固，在其上部保留了一个近似倒圆锥形的集中缩孔。

由于铸件在冷却中的固态收缩使铸件的外形和该缩孔的体积都稍有缩小。

缩松形成机理？
结晶温度范围较宽的合金，一般按照体积凝固的方式凝固，凝固区内的小晶体很容易发展成为发达的树枝晶。

当固相达到一定数量形成晶体骨架，尚未凝固的液态金属被分割成一个个互不相通的小熔池。

在随后的冷却过程中，小熔池发生液态收缩和凝固收缩，已凝固金属发生发生固态收缩。

由于熔池金属的液态收缩和凝固收缩之和大于其固态收缩，两者之差引起的细小孔洞又得不到外部液体的补充，便在相应部位形成了分散性的细小缩孔，即缩松。

1.液体的“近程有序”与“长程无序”：液体的颗粒分布相对于周期有序的晶态固体是不规则的，液态结构在宏观上不具备平移及对称性，表现为长程无序特征；而相对于完全无序的气体，液体中存在着许多不停游荡着的局域有序的原子集团，其结构又表现为近程有序。

2.实际液态金属的结构是：实际金属的液态结构是非常复杂的，由大量时聚时散、此起彼伏游动的原子团簇及空穴所组成，同时可能包含各种固态、液态或气态杂质或化合物而且还表现出能量、结构和浓度三种起伏特征。

3.理想纯金属液态结构是：由原子集团、游离原子、空穴组成的。

原子集团内原子近程有序排列,原子集团间的空穴或裂纹内分布着无规则排列的游离原子。

原子集团、空穴或裂纹的大小、形态和分布及热运动的状态都处于每时每刻都在变化的状态，存在能量起伏和结构起伏。

4.窄结晶温度范围合金停止流动机理：1区：过热量未散失完；2区：冷前端在型壁上凝固，已凝固的壳重新熔化；3区：未被熔化保留下固相，该区金属液耗尽过热热量；4区：固、液相具有相同的温度，在该区发生堵塞。

5.宽结晶温度范围合金停止流动机理：a.过热量未散失尽，以纯液态流动；b.温度下降到液相线以下，析出固相，顺流前进，黏度增加；c.晶粒数量达到临界值，固相形成连续网络，压力无法克服该网络阻力而发生堵塞，停止流动。

6.三个起伏结构起伏：液态金属中原子团簇尺寸及其内部原子数量都随着时间和空间发生着改变能量起伏：液态金属中不同原子能量有高有低，同一原子的能量也随着时间空间的变化时高时低浓度（成分）起伏：在液态金属中，游动原子团簇之间存在着成分差异，这种局域成分的不均匀性随原子热运动在随时变化7.充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，称为液态金属充填铸型的能力，简称液态金属的充型能力8.凝固动态曲线的绘制：以温度﹣时间曲线为依据，先将合金的液相线和固相线温度给定到温度场曲线上，以铸件表面至中心的距离x 与半铸件厚度R 之比为纵坐标（x / R =1表示铸件中心位置），以时间t 为横坐标，将温度场曲线与液相和固相温度线的交点分别标注在坐标系中，然后分别将温度场曲线与液相和固相温度线的交点各自连接成曲线，即为凝固动态曲线绘制方法：以时间为横坐标，相对位置x/R为纵坐标; 把温度场曲线与液相线和固相线的交点分别标注在图上；分别把液相线和固相线连成曲线。

铸件形成理论（一）铸造是将熔化成液态的金属浇入铸型后一次制成需要形状和性能的铸件，亦即铸造是使金属的状态按着“固态--液态--固态”变化而成形的。

金属由液态--固态的凝固过程中的一些现象，如液态金属、结晶、溶质的传输、晶体长大、气体溶解和析出、非金属夹杂物的形成、金属体积变化等都是我们在后面将要探讨的内容。

一、有关液态金属方面的介绍（一）液态金属的粘滞性液态金属的粘滞性对铸型的充填、液态金属中的气体、非金属夹杂物的排除、金属的补缩、一次结晶的形态、偏析的形成等，多有直接或间接的作用。

因此液态金属的粘滞性对铸件的质量有重要的影响。

1、粘滞性的本质当外力作用于液体表面时，由于质点间作用力引起内摩擦力，使的最表面的一层移动速度大于第二层，而第二层的速度大于第三层，……。

因此粘滞性的本质是质点间（原子间）结合力的大小。

2、影响粘度的因素①温度温度对粘度的影响要根据不同原子之间的相互关系来解释，因此在这里不讨论。

细化铝硅合金加入的变质剂钠，在结晶期间吸附在晶核表面，阻止硅原子的集聚，使粘度降低。

所以变质处理后的铝硅合金的流动性较未变质前有所提高。

②化学成分难熔化合物的粘度较高，而熔点低的共晶成分合金其粘度低。

这是由于难熔化合物的结合力强，在冷至熔点之前就及早地开始了原子的集聚。

对于共晶成分合金，异类原子间不发生结合，而同类原子聚合时，由于异类原子存在所造成的阻碍，使它们聚合缓慢，晶胚的形成拖后，故粘度较非共晶成分的低。

③非金属夹杂物液态合金中呈固态的非金属夹杂物使液态合金的粘度增加，如氧化铝、氧化硅等。

这是因为夹杂物的存在使液态合金成为不均匀的多相系统，液体流动时内摩擦力增加。

夹杂物愈多，对粘度影响愈大。

同时夹杂物的形态也有影响。

（二）液态金属的表面张力物体的表面是两种相的分界面，该表面总是具有某些不同于内部的特有性质，有此产生出一些表面特有的现象-----表面现象。

在铸件形成过程中存在着许多相相的界面，如金属与大气、熔剂、型壁，以及与其内部的气体、夹杂物、晶体等界面。

铸件形成理论重要知识点第一章液态金属的结构和性质1.金属的加热膨胀：原子间距离将随温度的升高而增加，即产生热膨胀。

由于能量起伏，一些原子则可能越过势垒跑到原子之间的间隙中或金属表面，原子离开点阵后，留下了自由点阵——空穴。

原子间距增大，空穴的产生是物体膨胀的原因之一。

2.金属的熔化：把金属加热到熔点附近时，离位原子数大为增加。

在外力的作用下，这些原子作定向运动，造成晶粒间的相对流动，称为晶界粘滞流动。

晶粒内部，也有相当数量的原子频频跳跃、离位，空穴数大为增加。

接近熔点时，晶界上的原子则可能脱离原晶粒表面，向邻近晶粒跳跃，晶粒逐渐失去固定形状。

3.理想金属的液态结构特点金属熔化后，以及在熔点以上不高的温度范围内，液体状态的结构有以下特点：1、原子排列在较小距离内仍具有一定规律性，且其平均原子间距增加不大。

2、金属液体由许多原子集团所组成，在原子集团内保持固体的排列特征，而在原子集团之间的结合处则受到很大破坏（近程有序排列）。

3、原子集团存在能量起伏和结构起伏。

4、原子集团间距较大，比较松散，犹如存在空穴。

5、原子集团的平均尺寸、游动速度都与温度有关，温度越高，则原子集团的平均尺寸越小，游动速度越快。

概括起来：接近熔点的液态金属由许多游动的原子集团和空穴组成，原子集团中原子呈规则排列，结构与原固体相似，但存在能量起伏和结构起伏。

4. 实际金属的液态结构实际液态金属在微观上是由存在能量起伏、结构起伏和成分起伏的游动原子集团、空穴和许多固态、气态或液态的化合物组成的混浊液体；从化学键上看，除了基体金属与其合金元素组成的金属键之外，还存在其他多种类型的化学键。

5.影响粘度的因素(1)温度：温度不太高时，T升高，η值下降。

温度很高时，T升高，η值升高。

(2)化学成分：表面活性元素使液体粘度降低，非表面活性杂质的存在使粘度提高。

(3)非金属夹杂物：非金属夹杂物使粘度增加。

6.粘度对铸坯质量的影响(1)对液态金属流动状态的影响：粘度对铸件轮廓的清晰程度有影响，为降低液体的粘度应适当提高过热度或者加入表面活性物质等。