合金的铸造性能
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铸造合金的化学成分对性能的影响分析在铸造领域中,合金的化学成分对于最终产品的性能起着至关重要的作用。
通过调整合金的成分,可以实现对于铸件力学性能、耐蚀性、耐热性等方面的控制。
本文将对铸造合金的化学成分对性能的影响进行分析。
一、合金强度与成分关系在铸造合金中,元素及其含量会直接影响铸件的强度。
常见的合金元素包括铝、铜、锌、镁等。
铝合金是较为常见的铸造合金,其强度与铝的含量以及合金中其他元素的含量相关。
一般来说,铝合金中铝的含量越高,其强度就越高。
此外,铜作为合金元素的加入,可以有效提高铸件的强度。
二、耐蚀性与成分关系合金的耐蚀性是指合金在特定腐蚀介质下的抵抗能力。
不同成分的合金在耐蚀性方面表现出不同的特性。
例如,不锈钢合金中加入了铬元素,可以形成致密的氧化铬保护膜,提高其耐蚀性。
另外,钛合金中加入了钛元素,能够增加其在酸性介质中的耐蚀性。
三、热稳定性与成分关系热稳定性是指铸造合金在高温环境下的一系列性质表现。
从成分角度来看,钨合金是一种具有良好热稳定性的合金。
其主要成分钨的高熔点使得钨合金在高温下依然能够保持较好的强度和硬度。
此外,钼合金也是一种常用的高温合金,其成分中的钼元素能够提高合金的热稳定性。
四、导热性与成分关系导热性是指合金在传导热量方面的性能。
铝合金由于其良好的导热性能而被广泛应用于铸造领域。
铝合金中加入硅、铜等元素,能够进一步提高合金的导热性。
此外,铜合金也具有较好的导热性能,特别适用于一些导热要求较高的场合。
五、磁性与成分关系另一个需要考虑的性能是合金的磁性。
在铸造合金中,铁、镍等元素的加入会对合金的磁性产生明显影响。
铁合金是一类具有较好磁性的合金,其中的铁元素赋予了合金较高的磁导率。
而镍合金中加入镍元素能够增加合金的抗磁性能。
总结起来,铸造合金的化学成分对于最终产品的性能具有显著影响。
通过合金的成分调整,可以实现对铸件强度、耐蚀性、热稳定性、导热性以及磁性等方面性能的控制。
了解合金成分与性能之间的关系,对于优化铸造合金的设计和应用具有重要意义。
铸造铝合金的物理性能简介铝合金是一种广泛应用于工业生产和日常生活中的材料。
其特点包括轻质、高强度、耐腐蚀、导热性好以及可塑性强等。
本文将简要介绍铸造铝合金的物理性能,帮助读者更好地了解和应用该材料。
1. 密度和重量特性铸造铝合金相对于其他金属材料,具有较低的密度,约为 2.7g/cm³。
它的轻质特性使得铸造铝合金在汽车、飞机等领域中广泛应用,能够减轻整体结构的重量,提高燃油效率。
2. 强度和机械性能铸造铝合金具有较高的强度,能够满足许多工业制造的需求。
铝合金的屈服强度通常在150-380MPa之间,抗拉强度可高达300-550MPa。
此外,铸造铝合金具有良好的抗疲劳性能,在长时间的使用中仍能保持较高的强度。
3. 导热性能铸造铝合金的导热性能优异,远远超过其他常见的金属材料。
这使得铝合金在工业制冷和热交换器等领域得到广泛应用。
铝合金的高导热性能还使得它在制造高速列车和电子设备的散热器时备受青睐。
4. 耐腐蚀性能铸造铝合金具有良好的耐腐蚀性能,能够在潮湿环境中长时间保持表面的光洁和稳定。
这一特性使铝合金成为制造飞机、汽车等需求高耐腐蚀性材料的优选。
5. 可塑性和加工性能铸造铝合金具有良好的可塑性和加工性能,易于进行成型和加工。
它可以通过压铸、锻造、挤压等方法制造成各种复杂形状的零部件。
同时,铝合金也适合进行焊接、切割、钻孔等二次加工操作,能够满足不同应用领域的需求。
6. 磨损和疲劳性能铸造铝合金经过适当处理和合金化可以提高其磨损和疲劳性能。
这使得铝合金在制造高速运动部件、发动机零部件等高磨损和高应力工作环境下的应用更为广泛。
总结:铸造铝合金具有轻质、高强度、耐腐蚀、导热性好以及可塑性强等一系列优良的物理性能。
这些特点使得铝合金在汽车、航空航天、建筑等各个领域得到广泛应用。
同时,针对特定需求,通过合理的合金化和处理方法,铝合金的性能还可以进一步得到改善。
掌握铸造铝合金的物理性能,将有助于更好地应用和发展这一材料,推动创新和进步。
1.金属铸造性能包括:合金的流动性、凝固特性、收缩性、吸气性。
2.流动性:液态合金本身的流动能力。
3.流动性缺乏产生的缺陷:形成的晶粒将充型的通道堵塞,金属液被迫停止流动,于是铸件将产生浇不到或冷隔等缺陷。
4.提高流动性的措施〔简答〕:浇注温度浇注温度对合金充型能力有着决定性的影响。
浇注温度越高,合金的粘度下降,且因过热度高,合金在铸型中保持流动的时间长,故充型能力强,反之,充型能力差。
充型压力砂型铸造时,提高直浇道高度,使液态合金压力加大,充型能力可改善。
压力铸造、低压铸造和离心铸造时,因充型压力提高甚多,股充型能力强。
5.既然提高浇注温度可改善充型能力,为什么又要防止浇注温度过高?答:浇注温度过高,铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂、析出性气孔、粗晶等缺陷,故在保证充型能力足够的前提下,浇注温度不宜过高。
6.合金收缩经历的3个阶段:液态收缩凝固收缩固态收缩。
液态收缩和凝固收缩是体收缩,体积减小,产生孔洞、缩孔、缩松。
固态收缩是线收缩,三维方向尺寸减小,产生应力。
7.缩孔:〔1〕位置:它是集中在逐渐上部或最后凝固部位容积较大的孔洞。
〔2〕判断热接位置:画等温线、画最大接圆、用计算机凝固模拟法。
〔3〕如何消除缩孔:顺序凝固,顺序凝固是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位通过安放冒口等工艺措施,使铸件远离冒口的部位先凝固,然后是靠近冒口部位凝固,最后才是冒口本身的凝固。
8.热应力:〔1〕热应力使铸件的厚壁或心部受拉伸,薄壁或表层受压缩。
铸件的壁厚差异越大,合金线收缩率越高,弹性模量越大,产生的热应力越大。
〔2〕去除热应力的方法:采用同时凝那么可减少铸造应力,防止铸件的变形和裂纹缺陷,又可免设冒口而省工省料。
9.时效处理:对于不允许发生形变的重要件必须进展时效处理。
自然时效是将铸件置于露天场地半年以上使缓慢的发生变形,使应力消除。
人工时效是将铸件加热到550~650摄氏度进展去应力退火。
10.以下铸件宜选用哪类铸造合金?(1)车窗车身〔2〕摩托车汽缸体〔3〕火车轮〔4〕压气机曲轴〔5〕汽缸套〔6〕自来水管道弯头〔7〕减速器涡轮(1)灰口铸铁〔灰铁300 灰铁350〕(2)铸造铝合金(不能产生溢漏,质量要轻)(3)铸钢〔耐磨性〕(4)球墨铸铁、可锻铸铁、孕育铸铁(5)孕育铸铁、球墨铸铁(6)黑心可锻铸铁(7)铸造锡锌铜11.型砂必备四个性能:〔1〕一定的强度〔缺陷:冲砂、磨砂、砂眼、塌箱、涨箱〕〔2〕一定的透气性〔气孔〕〔3〕较高的耐火性〔粘砂〕〔4〕一定的退让性〔应力、变形、形裂〕12.防治措施:添加锯木屑、草木灰、煤粉。
第一章铸造概述铸造——将液态金属浇注到铸型型腔中,待其冷却凝固后,获得一定形状的毛坯或零件的方法。
铸造生产的特点:优点——零件的形状复杂;工艺灵活;成本较低。
缺点——机械性能较低;精度低;效率低;劳动条件差。
分类:砂型铸造——90%以上特种铸造——铸件性能较好,精度低,效率高我国铸造技术历史悠久,早在三千多年前,青铜器已有应用;二千五百年前,铸铁工具已经相当普遍。
泥型、金属型和失蜡型是我国创造的三大铸造技术。
§1-1 金属的铸造性能合金的铸造性能是表示合金铸造成型获得优质铸件的能力。
通常用流动性和收缩性来衡量。
一、合金的流动性1、流动性概念流动性——液态合金的充型能力。
流动性好的合金:易于浇注出轮廓清晰、薄而复杂的铸件;有利于非金属夹杂物和气体的上浮和排除;易于补缩及热裂纹的弥合。
合金的流动性是以螺旋形流动试样的长度来衡量。
试样越长,流动性越好。
2、影响合金流动性的因素a、合金性质方面纯金属、共晶合金流动性好。
(恒温下结晶,凝固层内表面光滑)亚、过共晶合金流动性差。
((在一定温度范围内结晶,凝固层内表面粗糙不平))b、铸型和浇注条件提高流动性的措施:提高铸型的透气性,降低导热系数;确定合理的浇注温度;提高金属液的压头; 浇注系统结构简单。
C 、铸件结构铸件壁厚>最小允许壁厚二、合金的收缩1、收缩的概念收缩是铸件中的缩孔、缩松、变形和开裂等缺陷产生的原因。
收缩的三个阶段:液态收缩形成缩孔、缩松(体收缩率) 凝固收缩固态收缩 ——产生变形和裂纹(线收缩率)2、铸件的缩孔和缩松 缩孔的形成:纯金属或共晶成分的合金易形成缩孔。
缩松的形成:结晶温度范围大的合金易形成缩松。
缩孔和缩松的防止:定向凝固——在铸件可能出现缩孔的厚大部位,通过增设冒口或冷铁等工艺措施,使铸件上远离冒口的部位先凝固,尔后是靠近冒口的部位凝固,冒口本身最后凝固。
结果——使铸件各个部分的凝固收缩均能得到液态金属的补充,而将缩孔转移到冒口之中3、铸造应力铸造内应力有热应力和机械应力,是铸件产生变形和开裂的基本原因。
铝合金压铸特点
铝合金压铸的特点主要有以下几点:
1. 铸造性能好:铝合金具有较好的流动性,能够塑造出各种复杂的形状,且尺寸精准,铸造性能好。
2. 密度小且比强度高:铝合金的密度大约在2.5~2.9克/厘米3之间,比强度(δb>r)较高。
3. 耐蚀性、耐磨性、导热性和导电性好:铝合金具有较好的耐腐蚀性,可抵抗大部分酸、碱等化学试剂的侵蚀。
同时,铝合金也有较好的耐磨性、导热性和导电性。
4. 其他特性:铝合金容易粘模,切削性能较差。
铝合金的体积收缩率较大,容易产生缩孔。
此外,铝合金的硬度较低,在装卸和搬运过程中容易划伤和损伤工件表面。
在铝合金压铸过程中,需要充分考虑上述特点,并采取相应的工艺措施,以获得优质的铸件。
铝合金在铸造过程中的行为取决于它的物理化学性质(液相线和固相线温度、热容、导热性、气体的溶解度等)和本身的铸造性能。
合金的铸造性能,即合金在铸造过程中的工艺性能,通常指合金在铸造生产过程中所表现的液态金属的流动性、收缩现象、形成铸造裂纹的倾向性、区域偏析的倾向性等。
像所有工艺性能一样,铸造性能取决于合金的物理化学性能和力学性能的综合。
前苏联A·A·博奇瓦尔院士最详细地研究过成分和组织对铝合金铸造性能影响的规律性,图2—4—1是根据这些研究结果绘制出的铝合金最具代表性的二元共晶系合金铸造性能与成分的关系示意图。
表2—4—1是变形铝合金的典型物理性能。
图2—4—l二元共晶系合金铸造性能与成分关系示意图
(a)二元共晶状态图:ab平衡固相线,ac—不平衡固相线,ad—线收缩开始温度线;(b)有效结晶区间和线收缩;(c)完全线收缩;(d)热脆性;(e)缩孔体积(嵋)和疏松体积(K);(f)气密性;(g)区域偏析和浮出物倾向;(h)液流性(1——在液相线以上过热一定温度时的液流性;2——在固定温度浇铸时的液流性)
表2—4—1变形铝合金典型热物理性能
注:①指在20~100℃范围内的平均线膨胀系数。
adc12铝合金性能ADC12是一种常见的铝合金,被广泛应用于工业生产中。
本文将介绍ADC12铝合金的性能特点、化学成分、机械性能、热性能以及应用领域等方面的内容。
一、性能特点ADC12铝合金具有以下几个显著的性能特点:1. 优良的铸造性能:ADC12铝合金具有较低的熔点和较高的流动性,有利于铸造工艺的实施,使得其可以用于各种压铸和浇铸工艺中。
2. 良好的机械性能:ADC12铝合金具有较高的抗拉强度和维氏硬度,同时还具有良好的耐蚀性和耐磨性,使得其在多种应力条件下具有出色的机械性能。
3. 优异的热稳定性:ADC12铝合金在高温条件下能够保持其较好的机械性能,不易发生变形和破损,适合在高温工作环境中使用。
4. 良好的焊接性能:ADC12铝合金具有良好的焊接性能,可以通过多种焊接方式进行连接,广泛应用于焊接结构和焊接工艺中。
二、化学成分ADC12铝合金的化学成分如下:铝(Al):≥88.0%铜(Cu):1.5-3.5%铁(Fe):≤1.3%锰(Mn):≤0.5%镁(Mg):≤0.3%锌(Zn):≤1.0%铅(Pb):≤0.1%锡(Sn):≤0.3%其他:≤0.5%三、机械性能ADC12铝合金的机械性能如下:1. 抗拉强度:≥215 MPa2. 屈服强度:≥160 MPa3. 延伸率:≥2.0%4. 硬度(HV):≥705. 密度:2.68g/cm³四、热性能ADC12铝合金的热性能如下:1. 熔点:577-633℃2. 热膨胀系数:22.2×10-6/℃3. 热导率:93.9 W/(m•K)4. 比热容:0.897 J/(g•℃)五、应用领域基于ADC12铝合金的优良性能,它被广泛应用于各个领域,其中包括但不限于以下几个方面:1. 汽车制造:ADC12铝合金常用于汽车零部件的制造,如车轮、缸盖、曲轴和转向器件等。
其高强度和轻质特性使得车辆更加经济高效。
2. 电子产品:ADC12铝合金可用于电子产品的外壳制造,如计算机外壳、摄影器材外壳等,其高热稳定性能有助于电子产品的散热。
合金的铸造性能合金的铸造性能--指在一定的铸造工艺条件下某种合金获得优质铸件的能力,即在铸造生产中表现出来的工艺性能,如充型能力、收缩性、偏析倾向性、氧化性和吸气性等等。
研究之必要--合金铸造性能的好坏,对铸造工艺过程、铸件质量以及铸件结构设计都有显着的影响。
因此,在选择铸造零件的材料时,应在保证使用性能的前提下,尽可能选用铸造性能良好的材料。
但是,实际生产中为了保证使用性能,常常要使用一些铸造性能差的合金。
此时,则应更加注意铸件结构的设计,并提供适当的铸造工艺条件,以获得质量良好的铸件。
因此,充分认识合金的铸造性能是十分必要的。
合金的铸造性能包括:1.充型能力2.凝固与收缩3.偏析4.吸气?1 合金的充型能力定义定义--液态合金充满铸型,获得尺寸正确、轮廓清晰的铸件的能力,称为液态合金的充型能力。
液态合金充型过程是铸件形成的第一个阶段。
其间存在着液态合金的流动及其与铸型之间的热交换等一系列物理、化学变化,并伴随着合金的结晶现象。
因此,充型能力不仅取决于合金本身的流动能力,而且受外界条件,如铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响。
2 对铸件质量的影响对铸件质量的影响--液态合金的充型能力强,则容易获得薄壁而复杂的铸件,不易出现轮廓不清、浇不足、冷隔等缺陷;有利于金属液中气体和非金属夹杂物的上浮、排出,减小气孔、夹渣等缺陷;能够提高补缩能力,减小产生缩孔、缩松的倾向性。
3 影响合金充型能力的因素及工艺对策(1)合金的流动性定义--流动性是指液态合金的流动能力。
它属于合金的固有性质,取决于合金的种类、结晶特点和其他物理性质(如粘度越小,热容量越大;导热率越小,结晶潜热越大;表面张力越小,则流动性越好)。
测定方法--为了比较不同合金的流动性,常用浇注标准螺旋线试样的方法进行测定。
在相同的铸型(一般采用砂型)和浇注条件(如相同的浇注温度或相同的过热温度)下获得的流动性试样长度,即可代表被测合金的流动性。
常用铸造合金中灰铸铁、硅黄铜流动性最好,铸钢最差。
对于同一种合金,也可以用流动性试样来考察各种铸造工艺因素的变动对其充型能力的影响。
所得的流动性试样长度是液态金属从浇注开始至停止流动时的时间与流动速度的乘积。
所以凡是对以上两个因子有影响的因素都将对流动性(或充型能力)产生影响。
合金的化学成分决定了它的结晶特点,而结晶特点对流动性的影响处于支配地位。
具有共晶成分的合金(如碳的质量分数为%的铁碳合金等)是在恒温下凝固的,凝固层的内表面比较光滑,对后续金属液的流动阻力较小,加之共晶成分合金的凝固温度较低,容易获得较大的过热度,故流动性好;除共晶合金和纯金属以外,其他成分合金的凝固是在一定温度范围内进行的,铸件截面中存在液、固并存的两相区,先产生的树枝状晶体对后续金属液的流动阻力较大,故流动性有所下降。
合金成分越偏离共晶成分,其凝固温度范围越大,则流动性也越差。
因此,多用接近共晶成分的合金作为铸造材料,其原因就在于此。
(2)铸型性质①铸型的蓄热系数它表示铸型从其中的金属液吸取并存储热量的能力。
铸型材料的导热率、比热容和密度越大,其蓄热能力越强,对金属液的激冷能越力就强,金属液保持流动的时间就越短,充型能力就越差。
例如,金属型铸造比砂型铸造更容易产生浇不足、冷隔等缺陷。
②铸型温度预热铸型能减小它与金属液之间的温差,降低换热强度,从而提高金属液的充型能力。
例如,在金属型铸造铝合金铸件时,将铸型温度由340 ℃提高到520℃,在相同的浇注温度(760℃)下,螺旋线试样长度由525mm增至 950mm。
因此,预热铸型是金属型铸造中必须采取的工艺措施之一。
③铸型中的气体铸型具有一定的发气能力,能在金属液与铸型之间形成气膜,可减小流动阻力,有利于充型。
但若发气量过大,铸型排气不畅,在型腔内产生气体的反压力,则会阻碍金属液的流动。
因此,为提高型(芯)砂的透气性,在铸型上开设通气孔是十分必要且经常应用的工艺措施。
(3)浇注条件①浇注温度浇注温度对金属液的充型能力有决定性的影响。
浇注温度提高,使合金粘度下降,且保持流动的时间增长,故充型能力增强;反之,充型能力就会下降。
对于薄壁铸件或流动性差的合金,利用提高浇注温度以改善充型能力的措施,在生产中经常采用也比较方便。
但是,随着浇注温度的提高,合金的吸气、氧化现象严重,总收缩量增加,反而易产生气孔、缩孔、粘砂等缺陷,铸件结晶组织也变得粗大。
因此,原则上说,在保证足够流动性的前提下,应尽可能降低浇注温度。
②充型压力金属液在流动方向上所受的压力越大,则流速越大,充型能力就越好。
因此,常采用增加直浇道的高度或人工加压的方法(如:压力铸造、低压铸造等)来提高液态合金的充型能力。
(4)铸件结构当铸件的壁厚过小、壁厚急剧变化或有较大的水平面等结构时,会使合金液充型困难。
因此,设计铸件结构时,铸件的壁厚必须大于最小允许值;有的铸件则需要设计流动通道;在大平面上设置筋条。
这不仅有利于合金液的顺利充型,亦可防止夹砂缺陷的产生。
?●?合金的铸造性能——合金的偏析合金的偏析偏析——在铸件中出现化学成分不均匀的现象。
偏析使铸件的性能不均匀,严重时会造成废品。
偏析可分为两大类:微观偏析和宏观偏析。
晶内偏析(又称枝晶偏析)——是指晶粒内各部分化学成分不均匀的现象,是微观偏析的一种。
凡形成固溶体的合金在结晶过程中,只有在非常缓慢的冷却条件下,使原子充分扩散,才能获得化学成分均匀的晶粒。
在实际铸造条件下,合金的凝固速度较快,原子来不及充分扩散,这样按树枝状方式长大的晶粒内部,其化学成分必然不均匀。
为消除晶内偏析,可把铸件重新加热到高温,并经长时间保温,使原子充分扩散。
这种热处理方法称为扩散退火。
密度偏析(旧称比重偏析)——是指铸件上、下部分化学成分不均匀的现象,是宏观偏析的一种。
当组成合金元素的密度相差悬殊时,待铸件完全凝固后,密度小的元素大都集中在上部,密度大的元素则较多地集中在下部。
为防止密度偏析,在浇注时应充分搅拌或加速金属液冷却,使不同密度的元素来不及分离。
宏观偏析有很多种,除密度偏析之外,还有正偏析、逆偏析、V形偏析和带状偏析等。
?●?合金的铸造性能——合金的吸气性合金的吸气性合金的吸气性——合金在熔炼和浇注时吸收气体的性质。
合金的吸气性随温度升高而加大。
气体在合金液中的溶解度较在固体中大得多。
合金的过热度越高,气体的含量越高。
气体在铸件中的存在有三种形态:固溶体、化合物和气孔。
1)铸件中的气孔按照合金中的气体来源,可将气孔分为以下三类。
(1)析出性气孔溶解于合金液中的气体在冷凝过程中,因气体溶解度下降而析出,来不及排除,铸件因此而形成的气孔,称为析出性气孔。
析出性气孔在铝合金中最为常见,其直径多小于1 mm。
它不仅影响合金的力学性能,而且严重影响铸件的气密性。
(2)侵入性气孔侵入性气孔是砂型表面层聚集的气体侵入合金液中而形成的气孔。
(3)反应性气孔浇入铸型中的合金液与铸型材料、芯撑、冷铁所含水分、锈蚀等或熔渣之间发生化学反应而产生气体,从而使铸件内形成的气孔,称为反应性气孔。
反应性气孔种类甚多,形状各异。
如合金液与砂型界面因化学反应生成的气孔,多分布在铸件表层下1~2 mm处,表面经过加工或清理后,就暴露出许多小孔,所以称皮下气孔。
气孔破坏合金的连续性,减少承载的有效面积,并在气孔附近引起应力集中,因而降低了铸件的力学性能,特别是冲击韧度和疲劳强度显着降低。
成弥散状的气孔还可促使显微缩松的形成,降低铸件的气密性。
2) 预防气孔的措施①降低型砂(芯砂)的发气量,增加铸型的排气能力。
②控制合金液的温度,减少不必要的过热度,减少合金液的原始含气量。
③加压冷凝,防止气体析出。
因为压力的改变直接影响到气体的析出。
例如液态铝合金放在405~608 kPa (4~6个大气压)的压力室内结晶,就可以得到无气孔的铸件。
④熔炼和浇注时,设法减少合金液与气体接触的机会。
如在合金液表面加覆盖剂保护或采用真空熔炼技术。
⑤对合金液进行去气处理。
如向铝合金液中通入氯气,当不溶解的氯气泡上浮时,溶入铝合金液中的氢原子不断向氯气泡中扩散而被带出合金液。
⑥冷铁、芯撑等表面不得有锈蚀、油污,并应保持干燥等。
●?合金的铸造性能——合金的凝固与收缩1 合金的凝固与收缩(1)凝固与收缩的定义凝固----物质由液态变为固态的过程。
收缩----铸件在凝固、冷却过程中所发生的体积减小的现象。
(2)对铸件质量的影响浇入铸型的液态金属在冷凝过程中,如果凝固和收缩得不到合理的控制,铸件内部就会出现缩孔、缩松、铸造应力、变形、裂纹等缺陷。
2 铸件的凝固方式及影响因素(1)铸件的凝固方式在凝固过程中,铸件断面上一般存在三个区域,即固相区、凝固区和液相区。
其中,对铸件质量影响较大的主要是液相和固相并存的凝固区的宽窄。
铸件的“凝固方式”依据凝固区的宽窄来划分,有如下三类。
①逐层凝固纯金属或共晶成分合金(例如图B-1中的a成分)在凝固过程中不存在液、固相并存的凝固区(图B-2铸件的凝固方式(a)),故断面上外层的固体和内层的液体由一条界线(凝固前沿)清楚地分开。
随着温度的下降,固体层不断加厚,液体层不断减少,凝固前沿不断向中心推进,直至中心。
这种凝固方式称为逐层凝固。
②糊状凝固如果合金的结晶温度范围很宽(例如图B-1中的c成分),且铸件内的温度分布曲线(图B-1中的t铸件曲线)较为平坦,则在凝固的某段时间内,铸件表面并不存在固体层,而液、固相并存的凝固区贯穿整个断面(图B-1(C))。
因为这种凝固方式与水泥类似,即先呈糊状而后固化,故称为糊状凝固。
③中间凝固大多数合金(例如图B-1中的b)的凝固方式介于上述两者之间,称为中间凝固方式。
铸件的凝固与铸造缺陷的关系:一般说来,逐层凝固有利于合金的充型及补缩,便于防止缩孔和缩松;糊状凝固时,难以获得组织致密的铸件。
(2)影响铸件凝固方式的主要因素①合金的结晶温度范围合金的结晶温度范围愈小,凝固区域愈窄,愈倾向于逐层凝固。
例如:砂型铸造时,低碳钢为逐层凝固;高碳钢因结晶温度范围甚宽,为糊状凝固。
②铸件断面的温度梯度在合金结晶温度范围已定的前提下,凝固区域的宽窄取决于铸件断面的温度梯度(见图B-2中T1→T2 )。
若铸件的度梯度由小变大,则其对应的凝固区由宽变窄。
图B-2 铸件的凝固方式铸件的温度梯度主要取决于:a.合金的性质合金的凝固温度越低、导温系数越大、结晶潜热越大,铸件内部温度均匀化能力就越大,温度梯度就越小(如多数铝合金);b.铸型的蓄热能力铸型蓄热系数越大,对铸件的激冷能力就越强,铸件温度梯度就越大;c.浇注温度浇注温度越高,因带入铸型中热量增多,铸件的温度梯度就越小;d.铸件的壁厚铸件壁厚越大,温度梯度就越小。
通过以上讨论可以得出:倾向于逐层凝固的合金(如灰铸铁、铝硅合金等)便于铸造,应尽量选用;当必须采用倾向于糊状凝固的合金(如:锡青铜、铝铜合金、球墨铸铁等)时,可考虑采用适当的工艺措施(例如,选用金属型铸造),以减小其凝固区域。