材料成形原理（第3版）第5章.pptVIP

图 铸铁共晶石墨长大特点示意图 灰铸铁——“自补缩能力” 球墨铸铁——膨胀力大——若铸型移动——缩松倾向大 若铸型刚性大——自补缩 图 灰铁与球铁在湿砂型中浇注的膨胀曲线 灰铸铁——“自补缩能力” 球墨铸铁——膨胀力大——若铸型移动——缩松倾向大 若铸型刚性大——自补缩 产生缩孔、缩松因素与控制： 收缩必然性→缩孔或缩松→取决于凝固方式（层、糊） 影响凝固方式因素： 成分、温度梯度 影响缩孔和缩松大小的因素：金属的性质；铸型条件(激冷能力) 浇注条件；铸件尺寸 缩孔防止：合理设计浇冒口系统 → 缩孔于浇冒口中。 缩松防止：无法通过浇冒口消除。△T↑ 枝晶发达→ 缩松↑ 防止措施 成分选择 浇冒口设计（缩孔）－定向凝固和同时凝固 高压下浇注与凝固（缩松） 急冷—减少糊状（缩松），如冷铁 定向凝固方式示意图 均匀壁厚铸件定向凝固过程 图 扩展角对补缩困难区的影响 冷铁对缩孔位置的影响 （顺序凝固） 冷铁造成同时凝固方式示意图 （四）加压补缩——压力下凝固 （压力釜，挤压铸造，高压铸造） ? 微观偏析--短程偏析，是不平衡凝固造的； ? 微观偏析--晶粒内部或晶界等微区内成分不均匀现象。 1? 枝晶偏析 2? 晶界偏析 1、微观偏析 §5-5　化学成分的偏析 （1）枝晶偏析 a. 机理 ?? 结晶时冷速较大，扩散来不及，先结晶富高熔点组元，导致树枝晶内部成分不均匀. b. 影响因素 ?? 合金相图的形状：垂直、水平距离大偏析严重，垂直比水平影响更大（结晶温度低扩散慢） ?? 原子的扩散能力：扩散能力差，更易偏析 （1）枝晶偏析 b. 影响因素 ?? 凝固时的冷却条件：冷速越大，过冷越大，开始结晶温度越低，扩散能力越小；冷速很大，液相中的扩散也受到抑制，发生无扩散结晶，偏析程度反而减小。 ?? 合金元素：C促S、P偏析；焊 接比铸造偏析程度小，可能与焊接冷速很大，液相中的扩散受到抑制有关. （2）晶界偏析 在树枝晶体之间（晶粒与晶 粒之间）最后凝固部分（即 晶界区）积累了更多的低熔 点组元和杂质元素 ?? 晶界偏析的程度比晶内偏析 更为严重，有时在晶界上还 会出现一些不平衡的第二 相，如低熔点共晶体 ?? 产生的原因与枝晶偏析相同 ?? 塑性和韧性降低、增加热裂 倾向、降低耐腐蚀性能等 （3）微观偏析的消除措施 ? 固相线下100~200℃长时间扩散退 火（均匀化） ? 热轧或热锻也可改善 ?? 宏观偏析为长程偏析，是发生于区域之间的成分差别（区域偏析）。 ?? 液态金属沿枝晶间的流动对宏观偏析的产生有着重要的影响。 ?? 焊接不易宏观偏析，熔池中有强烈的对流拌；铸造宏观偏析严重 ? 正常偏析（正偏析） ?区域偏析 ? 反偏析（逆偏析） ? 比重偏析（重力偏) ?层状偏析 2、宏观偏析 （1）正偏析 ?? ?铸件外层纯度高、溶质含量 低，内部溶质含量高、杂质 集中的区域偏析为正常偏析 ?? ?机理：冷速较慢，低熔点组 元充分向内部聚集 ?? ?危害：铸件性能不均匀；但 可借此对金属提纯 ?? ?防止：扩散退火无效，提高 冷速有效， 如降低浇注温 度、加速铸件凝固 （2）反偏析 ?? ? 外层溶质元素含量反而高于内层的含量； ?? ?不常见，易发生于凝固温度区间宽、凝固收缩大、冷却缓慢、枝晶粗大、液体金属中含气量较高等情况下。 ?? ?机理：由于铸件表层枝晶间以及内部的低熔点液体，在液体金属静压力和析出气体压力的作用下，通过树枝晶之间收缩产生的空隙渗出到表面，在表面形成的一种含有较多低熔点组元和杂质的偏析层。 （3）比重偏析 a. 机理 ???合金凝固时有初生相（过共晶或亚共晶），且初生相和液相之间的比重差别较大（过共晶铸铁石墨上浮） ???个别合金液相比重不同导致分层，凝固后比重偏析（Cu-Pb合金上部富Cu） b. 防止措施 ???快速凝固 ???在合金中加入第三种能形成熔点较高、比重与液相接近的化合物相，在凝固过程中首先从液相中析出，形成树枝状骨架，阻止偏析相的沉浮 （4）宏观偏析的消除 ? 扩散退火无效 ? 改善加工工艺 §5-６　变形与裂纹 　　铸件从液态转变为固态的凝固过程中会发生体积收缩。有些合金在固态冷却时还会发生相