合金的铸造性能要点.ppt

* * * * * 1.1.2 合金的凝固与收缩 c) 铸造变形： 由于热应力作用导致的铸件变形 1.1.2 合金的凝固与收缩 d) 铸造应力和变形影响因素 铸造裂纹 d) 铸造应力和变形影响因素 d) 铸造应力和变形影响因素 1.1.2 合金的凝固与收缩 e) 铸造应力和变形控制 1.1.2 合金的凝固与收缩 f) 铸造应力和变形控制 f) 消除铸造应力方法 1.1.3 铸造合金的偏析和吸气性 1）偏析 2）偏析的种类 3) 晶内偏析来源及消除 4）区域偏析 5）比重偏析 6） 铸件中的气孔 1.1.3 铸造合金的偏析和吸气性 1）偏析 所谓铸造偏析就是液态合金在铸型中凝固以后，铸件断面上各个部分及晶粒与晶界之间存在化学成分的不均匀现象。 2）偏析的种类 晶内偏析、区域偏析和比重偏析 1.1.3 铸造合金的偏析和吸气性 3)晶内偏析来源及消除 晶内偏析，又叫树枝晶偏析。其特征是在一个晶粒范围内，晶内和晶界处的化学成分不一致，熔点高的组元往往多分布于晶内，而熔点低的组元则往往多分布于晶界。如锡青铜铸件，晶粒内含铜多，而晶界处含锡多。 一般的产生晶内偏析，有两个条件： （1） 具有一定结晶温度范围的合金； （2） 在凝固过程中，合金原子的扩散速度小于结晶速度。 因为合金的结晶温度范围愈宽、铸件的冷却或结晶速度愈快，则晶内偏析愈严重。为防止晶内偏析，可以采用细化晶粒的措施，以缩短原子的扩散距离；或适当提高浇温，以延缓冷却速度，以达到延长原子的扩散时间等。对已产生晶内偏析的铸件，可通过长时间的扩散退火来减轻晶内偏析。 1.1.3 铸造合金的偏析和吸气性 4） 区域偏析 区域偏析是指在铸件的整个断面上，各部位的成分不一致的现象。主要因合金进行选择凝固所引起。区域偏析又分正向偏析和逆向偏析两类。 正向偏析是指铸造合金中，熔点较低的组元集中分布在铸件的中心或上部区域，其含量从铸件的先凝固区到其后凝固区逐渐递增。 负向偏析则正好相反，熔点较低的组元集聚在铸件边缘。如硅黄铜铸件易出现正向偏析，即铸件中心含硅量较高；锡青铜件则易产生逆向偏析，即铸件表层中锡含量较多。 1.1.3 铸造合金的偏析和吸气性 一般的，具有一定结晶温度范围的合金，均会产生一定程度的区域偏析，只是结晶温度范围较小的合金，倾向于产生正向偏析；而结晶温度范围较宽的结晶时形成发达的树枝晶的合金，则易产生逆向偏析。如锡青铜件表面的“锡汗”，就是当锡青铜表面先凝固一层硬壳后，由于某种应力的作用，硬壳出现裂纹，壳内未凝固的低熔点组元（锡）占多数的液态合金被挤出壳外而停留在铸件表面形成的。 即使采用均匀化扩散退火也无法消除区域偏析，因为偏析元素需经长距离的扩散，故区域偏析应以预防为主，一般有以下措施： （1） 选择成分合适的合金； （2） 合理的铸件结构，即避免厚大断面； （3） 正确控制冷却速度。 1.1.3 铸造合金的偏析和吸气性 5）比重偏析 由于合金中组元比重的不同所引起的偏析，叫比重偏析。比重偏析的产生，有以下几种情况： （1）合金中的两组元在液态下互不相溶，如铜-铝合金，当此类合金在液态放置过久时，将发生分层现象，比重大的组元沉在下面，比重小的组元浮在上面。 （2）液态合金在搅拌不均的情况下，由于选择凝固所生成的晶体，其比重与母液不同，或上浮或下沉，形成比重偏析。如巴氏合金中的铅基合金或锡基合金的偏析。 （3）铸件的凝固方向也会影响比重偏析。若铸件的凝固顺序是自下而上，对于初生晶的比重较大的合金而言，其比重较小的低熔点相很容易上浮，会加剧比重偏析；反之，当初生晶体的比重较小时，会减轻比重偏析。 1.1.3 铸造合金的偏析和吸气性 6） 铸件中的气孔 （1）侵入性气孔 侵入性气孔是由于铸型表面聚集的气体侵入金属液中而形成的孔洞。多位于铸件的上表面附近，尺寸较大，呈椭圆形或梨形，孔壁光滑，表面有光泽或有轻微氧化色。 （2）析出性气孔 析出性气孔是溶解在金属液中的气体，在凝固时由金属液中析出而未能逸出铸件所产生的气孔。其特征是尺寸细小，多而分散，形状多为圆形、椭圆形或针状，往往分布于整个铸件断面内。 （3）反应性气孔 浇入铸型中的金属液与铸型材料、型芯撑、冷铁或溶渣之间，因化学反应产生气体而形成的气孔，统称反应性气孔。这种气孔经常出现在铸件表面层下1mm-2mm处，孔内表面光滑，孔径1mm-3mm。 侵入性气孔 析出性气孔 析出性气孔 反应性气孔 铸造模拟软件 铸件 铸造模型 疏松和气孔分布模拟 温度场模拟 充型过程模拟 缺陷容易出现位置 三、铸锭结构及其控制 整模造型 1.1.1 合金的流动性和合金的充型能力 4）合金充型能力 合金流动性决定于合金化学