液态金属的充型能力

充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成型件的能力。

可锻铸铁：将白口铸铁件经长时间的高温石化退火，使白口铸铁中的渗碳体分解，获得在铁素体或珠光体的集体上分布着团絮状石墨的铸铁球墨铸铁：是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。

铸钢的含碳量少，韧性好，所以钢的用途比生铁广，钢不仅有良好塑性，而且钢制品具有强度高、一般来说延伸率等机械性能优于铸铁，铸铁中的球墨铸铁，是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。

球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。

所谓“以铁代钢”，主要指球墨铸铁。

合金的收缩：在合金从液态冷却至室温的过程中，其体积或尺寸所见的现象，称为收缩。

化学成分，浇注温度，铸件结构与铸型条件铸铁结晶时有石墨析出，而铸钢中的碳以渗碳体形式存在，铸钢的收缩率比铸铁大铸钢的铸造工艺特点铸钢的铸造性能：(1) 型砂性能要求更高（如强度、耐火度、透气性等）。

为防止粘砂，铸型表面应涂上一层耐火材料。

(2) 为使钢液顺利地流动、充型、补缩，使用更多的冒口和冷铁。

(3) 要严格控制浇注温度，避免过高（使钢液易氧化）或过低（使流动性降低）铸钢与铸铁相比，铸造性能：流动性差，容易形成冷隔。

钢水温度高，体收缩和线收缩比较大，易缩孔缩松，热烈冷冽倾向大，氧化吸气较大，易产生夹渣的气孔，粘砂比较严重；1.铸件不同部分凝固顺序不一致产生铸造热应力2.铸造后立即机加工，残余应力导致变形在梁上方放置外冷铁反变形法若在浇注前向铁液中加入少量孕育剂（如硅铁和硅钙合金），形成大量的、高度弥散的难熔质点，成为石墨的结晶核心，促进石墨的形核，得到细珠光体基体和细小均匀分布的球状石墨。

这种方法称为孕育处理，孕育处理后得到的铸铁叫做孕育铸铁。

金属液态成型基础作业1、试述液态金属的充型能力和流动性之间在概念上的区别，并举例说明。

答：? 液态金属的填充能力：充满铸型型腔，获得形状完整轮廓清晰的铸件能力。

影响因素：金属液的流动能力、模具性能、铸造条件和铸件结构。

？流动性：液态金属本身的流动能力，与金属本身有关：成分，温度，杂质物理性质。

其流动性是确定的，但填充能力不高。

它可以通过改变一些因素来改变。

流动性是指在特定条件下的填充能力。

11、四类因素中，在一般条件下，哪些是可以控制的？哪些是不可控的？提高浇铸造温度会带来什么副作用？答：一般条件下：合金与铸件结构不可控制，而铸型和浇铸条件可以控制，铸造温度过高，容易使金属严重吸入氧化，达不到预期效果。

3试述液态金属充型能力与流动性间的联系和区别，并分析充型能力与流动性的影响因素。

答：(1)液态金属充型能力与流动性间的联系和区别液态金属填充型腔并获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，即液态金属填充型腔的能力，简称液态金属填充能力。

液态金属本身的流动性称为“流动性”，这是液态金属的工艺特性之一。

液态金属的充型能力首先取决于金属本身的流动能力，还受外部条件的影响，如模具性能、浇注条件、铸件结构等因素。

它是各种因素的综合反映。

在工程应用和研究中，通常是在相同的条件下（如相同的模具性能、浇注系统、浇注过程中控制相同的合金液过热度等）浇注各种合金的流动性试样，合金的流动性用试样的长度表示，合金的填充能力由测量的合金流动性表示。

因此，可以认为合金的流动性是一定条件下的填充能力。

对于同一种合金，还可以通过流动性试样研究各种铸造工艺因素对其充型能力的影响。

（2）充填量和流动性的影响因素①合金的化学成分决定了结晶温度范围，与流动性之间存在一定的规律。

一般来说，在流动性曲线上，纯金属、共晶成分和金属间化合物对应的位置流动性最好，流动性随结晶温度范围的增加而降低，在最大结晶温度范围内流动性最差，即，随着结晶温度范围的增加，填充能力越来越差。

材料成形工艺基础作业集与自测题目录作业一金属的液态成形 (1)作业二金属的塑性成形 (9)作业三材料的焊接成形 (14)作业四切削加工1 (18)作业五切削加工2 (21)作业六切削加工3 (24)作业七切削加工4 (26)自测题 (29)一、金属的液态成形 (29)二、金属的塑性成形 (33)三、材料的焊接成形 (38)四、切削加工 (43)作业一金属的液态成形一、填空题1. 液态金属的充型能力要取决于合金的流动性。

流动性不好的合金铸件易产生、气孔、夹渣等铸造缺陷。

2．影响液态合金流动性的主要因素有、、不溶杂质和气体等。

合金的凝固温度范围越宽，其流动性越。

3．在铸造生产中，合金的浇注温度越离，其充型能力越；充型压力越大，其充型能力越；铸件的壁越厚，其充型能力越。

4．任何一种液态金属注入铸型以后，从浇注温度冷却至室温都要历三个个相互联系的收缩阶段，即、和。

导致铸件产缩孔和缩松的根本原因是；导致铸件产生应力、变形、裂纹的原因是。

5．在铸造生产中，合金的浇注温度越高，其收缩率越；铸件的壁越厚，其收缩率越；铸件的结构越复杂，其收缩率越；铸型的导热性越好，其收缩率越。

6．铸件在凝固过程中所造成的体积缩减如得不到液态金属补充，将产生缩孔或缩忪。

凝固温度范围窄的合金，倾向于“逐层凝固”，因此易产生；而凝固温度范宽的合金，倾向于“糊状凝固”，因此易产生。

7．铸造生产中，合金的结品温度范围越小，越倾向于凝固。

铸件内外之间的温度梯度越大，其凝固区宽度越。

铸件的其他凝固方式还有凝固、凝固。

影响合金凝固方式的因素有、。

8．准确地估计铸件上缩孔可能产生的位置，是合理安排冒口和冷铁的主要依据，生产中确定缩孔位置的常用方法有、和等。

9．顺序凝固原则主要适用于的合金，其目的是；同时凝固原则主要适用于的合金，其目的是。

10．铸件在冷却收缩过程中，因壁厚不均匀等因素造成的铸件各部分收缩不一致而引起的内应力，称为其目的是；铸件收缩受到铸型、型芯及浇注系统的机械阻碍而产生的应力称为。

金属充型能力：液态金属充填铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力称为金属充型能力。

顺序凝固：为了避免铸件产生缩孔、缩松缺陷；所谓顺序凝固是指通过在铸件上可能出现缩孔的厚大部位安装冒口等工艺措施，使铸件上远离冒口的部位先凝固，然后是靠近冒口的部位凝固，最后是冒口本身凝固。

按照这样的凝固方式，先凝固区域的收缩由后凝固部位的金属液来补充，后凝固部位的收缩由冒口中的金属液来补充，从而使铸件各个部位的收缩都能得到补充，而将缩孔移至冒口中。

冒口为铸件上多余的部分，在铸件清理时将其去除。

为了实现顺序凝固，在安放冒口的同时，还可以在铸件某些厚大部位放置冷铁，以加大局部区域的凝固速度。

砂型铸造：指用型砂制备铸型来生产铸件的铸造方法。

生产过程包括技术准备、生产准备和工艺过程三个环节。

压力加工：指在不破坏金属自身完整性的条件下，利用外力作用使金属产生塑形变形，从而获得有一定形状、尺寸和机械性能的毛坯或零件的加工方法。

由于这种加工方法主要依靠金属具有的塑形变形能力对金属进行加工，故又称塑形加工。

锻造：将固态金属加热到再结晶温度以上，在压力作用下产生塑形变形，把坯料的某一部分体积转移到另一部分，从而获得一定形状、尺寸和内部质量的铸件的工艺方法。

热处理：将金属工件以一定的速度加热到预定的温度并保持预定的时间，再以预定的冷却速度进行冷却的综合工艺方法。

在对金属进行热处理的过程中，金属工件的形状没有发生变化，但在加热和冷却的过程中，其内部组织或相发生了变化，因此，相应的性能也发生了变化。

固态相变：固态材料在温度压力改变时，其内部组织或结构发生从一种相态到另一种相态的转变，导致合金特性发生变化，称之为固态相变。

退火：将钢加热到一定温度进行保温，缓慢冷却到600℃以下，再空冷至室温的热处理工艺称为退火。

正火：将钢加热到临界点温度并保温，出炉空冷至室温的热处理工艺称为正火。

淬火：吧钢件加热到临界点以上，经保温后快速冷却，使奥氏体转变称为马氏体的热处理工艺。

液态金属的流动性及充型能力液态金属充填过程是铸件形成的第一阶段，铸件的许多缺陷是在这个过程中形成的。

为了获得优质健全的铸件，必须掌握和控制这个过程。

为此，研究液态金属充满铸型的能力，以便得到形状完整、轮廓清晰的铸件，防止在充型阶段产生缺陷一、充型的概念液态合金充满型腔，形成轮廓清晰、形状完整的优质铸件的能力，称为液态合金的流动性又叫做充型能力。

液态合金的流动性愈好，不仅易于铸造出轮廓清晰，薄而形状复杂的铸件，而且有助于液态合金在铸型中收缩时得到补充，有利于液态合金中的气体及非金属夹杂物上浮与排除。

若流动性不好，则易使铸件产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣和缩松等缺陷液态金属充填铸型是一个复杂的物理、化学和流体力学问题，涉及到金属液的各种性质，如密度、黏度、表面张力、氧化性、氧化物的性质及润湿性等。

充型能力的大小影响铸件的成型，充型能力较差的合金难以获得大型、薄壁、结构复杂的健全铸件而良好的流动性能使铸件在凝固期间产生的缩孔得到液态金属的补充，铸件在凝固末期受阻出现的热裂可以得到液态金属的充填而弥合，有利于防止缺陷产生液态合金流动性的好坏，通常以螺旋形流动性试样的长度来衡量。

如图2-3所示，将液态合金注入螺旋形试样铸型中，冷凝后，测出其螺旋线长度。

为便于测量，在标准试样上每隔50mm 作出凸点标记，在相同的浇注工艺条件下，测得的螺旋线长度越长，合金的流动性越好。

常用合金的流动性如表2-1所示。

其中，灰铸铁、硅黄铜的流动性最好，铝合金次之，铸钢最差通常，流动性好的合金，充型能力强;流动性差的合金，充型能力差，在实际的铸造生产中，可以通过改善外界条件来提高其充型能力，根据铸件的要求及合金的充型能力采取相应的工艺措施以获得健全的优质铸件。

二、影响充型能力的因素影响充型的因素是通过两个途径发生作用的:一是影响金属与铸型之间的热交换条件，从而改变金属液的流动时间；二是影响液态金属在铸型中的水力学条件，从而改变金属液的流速。

Engineering TrainingCenter铸件形成理论基础—液态合金的充型能力液态合金的充型能力1.什么是铸造2.充型与充型能力3.充型能力的影响因素1.什么是铸造铸造是一种液态金属成形的方法，即将金属熔化后，使其具有流动性，然后浇入到具有一定形状的型腔的铸型中，液态金属在重力场或外力场（压力、离心力、电磁力、振动惯性力、真空等）的作用下充满型腔，冷却并凝固成具有型腔形状的铸件。

充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得尺寸正确、轮廓清晰的铸件的能力。

充型：熔化金属充填铸型的过程。

充型能力不足：浇不足冷隔夹渣气孔缩孔(松)充型能力的影响因素1.合金的流动性2.铸型性质3.浇注条件4.铸件结构热裂2.充型与充型能力（1）合金本身的流动性合金的流动性：液态金属的流动能力。

流动性的判定：用浇注标准螺旋线试样的方法进行测定。

螺旋形试样3.充型能力的影响因素（1）合金本身的流动性①合金的种类：不同种类的合金，因熔点、热导率和黏度等物理性质以及结晶特性的不同，其流动性不相同。

3.充型能力的影响因素合金种类铸型浇注温度/℃螺旋线试样长度/mm铸钢w（C） 0.4%砂型1 6001640100200灰铸铁w（C+wS i）6.2%砂型1300 1800 w（C+wS i）5.9% 1300 1300 w（C+wS i）5.2% 1300 1000 w（C+wS i）4.2% 1300 600锡青铜w（Sn ）9%～11%砂型1040 420 w（Zn）2%～4%1040 420硅黄铜w（Si）1.5%～4.5%砂型1100 1100（1）合金本身的流动性②合金的化学成分：同类合金中，成分不同的合金具有不同的结晶特点，其流动性也不同。

3.充型能力的影响因素流动性和成分的关系结晶特点对流动性的影响示意图(a)共晶成分合金；(b)非共晶成分合金3.充型能力的影响因素（1）合金本身的流动性③杂质含量：液态金属中含有固态夹杂物，使液体的黏度增加，因而会降低合金的流动性；液态金属中的含气量越多，其流动性也越差。

液态金属的流动性与充型能力有何异同（1）液态金属的流动性指液态金属本身的流动能力，与金属成分，温度杂质含量及物理性质有关。

充型能力是指液态金属充满型腔而获得的结构完整轮廓清晰的能力，与液态金属自身性能和金属种类及铸型等有关。

2）液态金属的浇动性是通过浇注流动的方法衡量的，以式样的长度或某处的厚薄程度表示其流动性；而充型能力的影响影响因素很多，故用流动性表示其充型能力，因此液态金属的流动性可以认为是确定条件下的充型能力。

提高充型能力：1）正确选择合金成分。

2）合理浇注条件。

3）铸件结构适当。

2、什么是流变铸造？其工艺特点。

在固液两相区进行，强烈搅拌，使普通铸造易形成树枝晶被打碎而保留分散的颗粒状，当固相率为50%-70%时仍具有一定的流动性，使得可以在固液两相区温度进行的铸造工艺。

特点：1）可以在固液两相区温度进行铸造。

2）由于固相存在，凝固收缩小，气孔少缩孔缩松大幅度度减少且组织细密3）结晶潜热的释放，对模具冲击性能减小，模具寿命提高。

3、灰口铸铁成型时为什么不设置冒口？灰口铸铁在凝固过程中初生A形成骨架，间隙内部的A与石墨相按共生生长方式生长，石墨相横向生长少，纵向生长多，膨胀力主要作用在液相上，使得液态收缩量加上凝固收缩量小于固态收缩量，使缩孔缩松产生空间减小，即自补缩现象，故不用设置冒口。

4、铸件模数以及其意义。

铸件体积V与铸件散热面积S的比即R=V/S使凝固时间计算更加简便即T=R2/K2。

引入模数的意义：1)计算更加简便2）是对平方根定律的补充，考虑到了铸件形状这个主要影响因素，使计算更接近实际。

5、分析说明纯金属的热过冷仅取决于凝固时熔体中的实际温度分布。

纯金属的平衡凝固温度为T0，S-L界面温度T*=T0GLX，由于△Tk很小，可以略去，所以△T（x）=-GLx，要获得过冷，即GL<0，负的温度梯度，所以纯金属的热过冷仅取决于凝固时熔体的实际温度分布。

6、逐层凝固：△Tc/δT<<1凝固区宽度很小或为0，凝固时，由表及里逐层凝固，通常是窄结晶温度温度范围合金，纯金属以及共晶合金。