工程材料与机械制造基础(ii)热加工基础 王俊昌版 第一章 铸 造.pptVIP

第一章 铸 造 ;§1-1 合金的铸造造性能; 流动性好，易于充满型腔，减少浇不到，冷隔等缺陷，有利于金属中气体和非金属夹杂物的上浮与排出，减少气孔，夹杂缺陷的产生。有利于补缩。 合金流动性的好坏，以“螺旋形流动试样的长度来衡量。 ;2、流动性影响因素： ;（二）合金的充型能力 ;二、合金的凝固与收缩 ;二）铸造合金的收缩 铸造合金从液态冷却到室温过程中，其体积和尺寸缩减的现象。 1、合金收缩量的表示 合金的收缩量通常用体收缩率或线收缩率来表示 （合金由温度t 0下降到t1);2、收缩的三个阶段 铸造合金从浇注、凝固、冷却到室温下的过程中，其收缩经历三个阶段。 ①液态收缩—金属在液态时由于温度的降低而发生的体积收缩 ②凝固收缩—熔融金属在凝固阶段的体积收缩 ③固态收缩—金属在固态由于温度降低而发生的体积收缩;三）影响收缩的因素 1、化学成分 2、浇注温度 3、铸件结构与铸型条件 四）收缩对铸件质量的影响 1、缩孔和缩松—铸件在凝固过程中，其液态收缩和凝固收缩减少的体积如果得不到及时的补充，则在铸件最后的部位形成一些孔洞。大而集中的称为缩孔，细而分散的称为缩松。 ;（1）缩孔的形成 （图1-6） ;（3）缩孔、缩松的防止措施 ①采用定向凝固（是使铸件按规定的方向从一部分到另一部分逐渐凝固的过程）原则 （如图1-8） .在生产实际中，一般采用在铸件最后凝固的部位加设冒口的工艺措施，有时为了实现定向凝固，有时在铸件的厚大部位设置冷铁 （如图1-9） ②合理确定铸件浇注位置，内浇口位置及浇注工艺。 ;2、铸造应力、变形和裂纹 （1）铸造应力的产生 ①热应力—铸件在凝固和冷却过程中，不同部位由于不均衡的收缩而引起的应力（热应力的形成过程如图1-10）; ② 固态相变应力—由于固态相变，各部分体积发生不均衡的变化而引起的应力 ③ 收缩应力—铸件在固态收缩时，由于外力的阻碍而产生的应力（如图1-11） ;（2）铸造应力的防止和清措施：①采用同时凝固原则；②提高铸型温度；③改善铸型和型芯的退让性 ④进行去应力退火 （3）铸件的变形和防止 铸件变形 存在热应力的铸件，厚大部分受拉伸，薄的部分受压缩，会造成铸件的变形。（如图1-13） ;切削加工变形 铸件内由于存在内应力，经过切削加工后，应力重新分布，使工件产生变形。 铸件变形的防止： ①反变形法； ②先进行去应力退火； ③设置工艺肋;（4）铸件的裂纹及防止;三、铸造合金的偏析和吸气性 ;②区域偏折——铸造件截面的整体上化学成分和组织的不均匀。 靠近型壁部分高熔点组元含量较多，而中心部分容易富集低熔点的组元和杂质。 难于消除，主要应该采取预防措施。 ③体积质量偏析——液相和固相体积质量相差较大，那么体积质量大的组元下沉，体积质量小的组元上浮，这种铸件上、下部分化学成分不均匀的现象，称为体积质量偏析。 措施：浇注时应充分搅拌金属液或加速合金液的冷却，使液相和固相来不及分离。 ;2、铸件中的气孔和合金的吸气 气孔危害：破坏金属连续性，减少铸造件有效承载面积气孔附近应力集中 气孔的分类： ①侵入性气孔——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。特征：尺寸较大，呈椭圆形或梨形，孔壁光滑。 造成原因：是由铸型的透气性不良形成的，则气体将会侵入金属液内部。 ;②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折出而未能逸出铸件所产生的气孔。 特征：尺寸较小，多而分散，形状多为圆形，椭圆形成针状 ③反应性气孔——浇入铸型中的金属液与铸型材料、型芯撑、冷铁或熔碴之间，因化学反应产生气体而形成的气孔。特征：气孔经常出现在铸件表层下1-2mm，孔内表面光滑，孔径1-3mm，称为皮下气孔。 ;§1-2 常用合金铸件的生产 ;2、根据铸铁中石墨形态分： ①普通灰铸铁 ②蠕墨铸铁 ③可锻铸铁 ④球墨铸铁;（二）灰铸铁 ;（3）灰铸铁性能 1）?力学性能 灰铸铁的抗拉强度和弹性模量均比钢低的多， σb=120Mpa~250Mpa，塑性和冲击韧性近于零。 石墨本身软而脆，强度极低（σb＜20Mpa HBS=3、塑性近于零） 石墨一方面在铸件中占有一定量的体积，使基体承受负荷的有效面积减少；另一方面铸件中石墨片尖锐边缘在承受负荷时易造成应力集中现象。 ; 石墨这种缩减，切割及应力集中作用，使得工件在不大的负荷作用下，就会使材料从局部开裂，并迅速扩展，形成脆性断裂。这是灰铸铁抗拉强度低，脆性大原因。 石墨的缩减作用：取决于石墨的大小，