【正文】 5 鑄件質(zhì)量控制 1 合理選定鑄造合金和鑄件結(jié)構(gòu) . 2合理制定鑄件技術(shù)要求 (允許缺陷 ,具有規(guī)定 ) 3 模型質(zhì)量檢驗 (模型合格 — 鑄件合格 ) 4 鑄件質(zhì)量檢驗 (宏觀 , 儀器 ) 5 鑄件熱處理 : 消除應(yīng)力 , 降低硬度 ,提高切削性 ,保證機械性能 ,退火 ,正火等 第二章 常用鑄造合金 167。 1 液態(tài)合金的充型 充型 : 液態(tài)合金填充鑄型的過程 . 充型能力 : 液態(tài)合金充滿鑄型型腔 ,獲得形狀完整 ,輪廓清晰的鑄件的能力 充型能力不足 :易產(chǎn)生 : 澆不足 : 不能得到完整的零件 . 冷隔 :沒完整融合縫隙或凹坑 , 機械性能下降 . 一 合金的流動性 液態(tài)金屬本身的流動性 合金流動性 1 流動性對鑄件質(zhì)量影響 1) 流動性好 ,易于澆出輪廓清晰 ,薄而復(fù)雜的鑄件 . 2) 流動性好 ,有利于液態(tài)金屬中的非金屬夾雜物和氣體上浮 ,排除 . 3) 流動性好 ,易于對液態(tài)金屬在凝固中產(chǎn)生的收縮進行補縮 . 2 測定流動性的方法 : 以螺旋形試件的長度來測定 : 如 灰口鐵 :澆鑄溫度 1300℃ 試件長 1800mm. 鑄鋼 : 1600℃ 100mm 3 影響流動性的因素 主要是化學(xué)成分 : 1) 純金屬流動性好 :一定溫度下結(jié)晶 ,凝固層表面平滑 ,對液流阻力小 2) 共晶成分流動性好 :恒溫凝固 ,固體層表面光滑 ,且熔點低 ,過熱度大 . 3) 非共晶成分流動性差 : 結(jié)晶在一定溫度范圍內(nèi)進行 ,初生數(shù)枝狀晶阻礙液流 二 澆注條件 1 澆注溫度 : t↑ 合金粘度下降 ,過熱度高 . 合金在鑄件中保持流動的時間長 , ∴ t↑ 提高充型能力 . 但過高 ,易產(chǎn)生縮孔 ,粘砂 ,氣孔等 ,故不宜過高 2 充型壓力 : 液態(tài)合金在流動方向上所受的壓力↑ 充型能力↑ 如 砂形鑄造 直澆道 ,靜壓力 . 壓力鑄造 ,離心鑄造等充型壓力高 . 三 鑄型條件 1 鑄型結(jié)構(gòu) : 若不合理 ,如壁厚小 , 直澆口低 , 澆口小等 充↓ 2 鑄型導(dǎo)熱能力 : 導(dǎo)熱↑ 金屬降溫快 ,充↓ 如金屬型 3 鑄型溫度 : t↑ 充↑ 如金屬型預(yù)熱 4 鑄型中氣體 : 排氣能力↑ 充↑ 減少氣體來源 ,提高透氣性 , 少量氣體在鑄型與金屬液之間形成一層氣膜 ,減少流動阻力 ,有利于充型 . 167。 2）中溫產(chǎn)物 550~350℃ 上貝氏體 B 上 電鏡下觀察，滲碳體不連續(xù)，短桿狀，分布于許多平行而密集的鐵素體條之間。 2鐵碳合金狀態(tài)圖 是表明平衡狀態(tài)下含 C不大于 %的鐵碳合金的成分 ,溫度與組織之 間關(guān)系 ,是研究鋼鐵的成分 ,自治和性能之間關(guān)系的基礎(chǔ) ,也是制定熱加工工藝的基礎(chǔ) . 含 C ,而含 %時 ,Fe與 C形成 Fe3C,故可看成一個組元 ,即鐵碳合金狀態(tài)圖實際為 FeFe3C 的狀態(tài)圖 . 一鐵碳合金狀態(tài)圖中點線面的意義 1 各特性點的含義 1)A: 純鐵熔點 含 C: 0% 1538℃ 2)C: 共晶點 % 1148 3)D: Fe3C 熔點 1600 4)E: C 在 A中最大溶解度 1148 5)F: Fe3C成分點 1148 6)G: α Fe 與γ Fe 轉(zhuǎn)變點 0% 912 7)K: Fe3C 成分點 727 8)P: C 在α Fe 中最大溶解度 727 9)S: 共析點 727 10) Q: C 在α Fe中溶解度 室溫 2 主要線的意義 1) ACD:液相線 ,液體冷卻到此線開始結(jié)晶 . 2) AECF:固相線 此線下合金為固態(tài) 3) ECF:生鐵固相線 ,共晶線 ,液體 — Ld 4) AE: 鋼的固相線 ,液態(tài)到此線 — A 5) GS:” A3” A到此線開始析出 F 6) ES:” Acm” A到此線開始析出 Fe3CⅡ 7) PSK:” A1”共析線 .A 同時析出 P(F+Fe3C) 3 主要區(qū)域 1) ACE: 兩相區(qū) L+A 2) DCF:兩相區(qū) L+Fe3C1 3) AESG: 單相區(qū) A 4) GPS: A+F 兩相區(qū) 二 鋼鐵分類 1 工業(yè)純鐵 : 含 C% 組織 :F 2 鋼 :含碳 : ~ 共析鋼 含 C=% P 亞共析鋼 含 C% P+F 過共析鋼 含 C% P+Fe3C11 3 鐵 含 C:%~% 共晶生鐵 % C Ld’ 亞共晶生鐵 % C P+Ld’ + Fe3C11 過共晶生鐵 % C Ld’ + Fe3C1 三 典型合金結(jié)晶過程分析 1共析鋼 L— L+A— AP 2 亞共析鋼 L— A+L— A— A+F— F+P 3過共析鋼 L— L+A— A— A+ Fe3C11 Fe3C1+P 4 共晶鐵 L— Ld— Ld’ 5 亞共晶鐵 L— 1 點 — L+A— A+Ld— P+Ld’ 6 過共晶鐵 L— 1 點 — L+Fe3C1— 2 點 — Ld+ Fe3C1— 3點 Fe3C1+Ld’ 四 鐵碳合金狀態(tài)圖的應(yīng)用 1 鑄造 確定澆鑄溫度 選材 : 共晶點附近鑄造性能好 2 鍛造 鍛造溫度區(qū)間 A 3焊接 焊 接缺陷用熱處理改善 .根據(jù)狀態(tài)圖制定熱處理工藝 167。 兩相區(qū)：兩個相。 （ 2）在合金中作強化相，提高強度、硬度、耐磨性，而塑性、韌性下降，如 WC、 TiC。 Cu—— Ni 溶解度無限 晶格畸變 —— 固溶強化：畸變時塑性變形阻力增加，強，硬增加。據(jù)統(tǒng)計， 80%機件失效是由于疲勞破壞。 在材料試驗機上對試件軸向施加靜壓力 P，為消除試件尺寸對材料性能的影響，分別以應(yīng)力σ（即單位面積上的拉力 4P/π d2）和應(yīng)變（單位長度上的伸長量Δ l/l0 ）來代替 P 和Δ l，得到應(yīng)力 —— 應(yīng)變圖 1）彈性階段 oe σ e—— 彈性極限 2）屈服階段：過 e 點至水平段右端 σ s—— 塑性極限， s—— 屈服點 過 s 點水平段 —— 說明載荷不增加，式樣仍繼續(xù)伸長。 一 彈性和塑性： 1 彈性：金屬材料受外力作用時產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去掉后能恢復(fù)其原來形狀的性能。 [以綜合為基礎(chǔ)，通過綜合形成能力 ] 第一篇 金屬材料 第一章 金屬材料的主要性能 兩大類： 1 使用性能：機械零件在正常工作情況下應(yīng)具備的性能。 塑性變形：在外力消失后留下的這部分不可恢復(fù)的變形。 2 有些材料在拉伸圖中沒有明顯的水 平階段。 二 合金結(jié)構(gòu) 1 固溶體 溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格而仍保持溶劑晶格類型的金屬晶體。也固溶強化。 二、二元合金狀態(tài)圖的建立 以 Pb（鉛） Sb（銻）合金為例： 1 配置幾種 PbSb成分不同的合金。 性能：韌性很好（因含 C 少），強、硬不高。 2 熱處理過程中的組織轉(zhuǎn)變 一 鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變 1 臨界溫度 : 狀態(tài)圖上 A1 : 共析線 (PA) 臨界溫度 : A3 : A 析出 F(FA) 極緩慢冷卻 Acm : A 析出 Fe3CⅡ ( ) 實際加 熱臨界溫度 Ac1 Ac3 A “過熱” Accm 實際冷卻臨界溫度 Ar1 P Ar3 A 析出 F “過冷” Arcm 析出 Fe3CⅡ 2組織轉(zhuǎn)變 1) 共析鋼 : P(F+Fe3C)A (1) A 晶核形成 :F和 Fe3C 界面上先形成 A晶核 (因界面原子排列不規(guī)則 ,缺陷多 ,能量低 ) (2) A 晶核長大 :F晶格轉(zhuǎn)變 ,Fe3C不斷溶入 A, A 晶核不斷生成 ,長大 .F 轉(zhuǎn)變快 , 先消失 . (3) 殘余滲碳體的溶解 :隨保溫時間加長 , 殘余 Fe3C逐漸溶入 A (4)A 成分均勻化 : A 轉(zhuǎn)變完成后 ,各處含 C濃度不均勻 ,繼續(xù)保溫 ,C充分擴散 ,得到單一的均勻 A 這個過程是 A重結(jié)晶的過程 . 2) 亞共析鋼 : F+P— Ac1— F+A— Ac3A 3) 過共析鋼 : P+ Fe3CⅡ Ac1— A+ Fe3CⅡ AccmA(晶粒粗化 ) 二 鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變 (鋼在室溫時的機械性能不僅與加熱 ,保溫有關(guān) ,與冷卻過程也有關(guān) ) 1 冷卻方式 1) 連續(xù)冷卻 : 時加熱到 A的鋼 ,在溫度連續(xù)下降的過程中發(fā)生組織轉(zhuǎn)變 . 水冷 油冷 空冷 (正火 ) 爐冷 (退火 ) 2) Ar1 (2) (1) 等溫冷卻 : 使加熱到 A的鋼 ,先以較快的速度冷卻到 Ar1線下某一溫度 ,成為過冷 A,保溫 ,使 A在等溫下發(fā)生組織轉(zhuǎn)變 ,轉(zhuǎn)變完 ,再冷卻到室溫 . 等溫退火 等溫淬火 2 共析鋼冷卻時的等溫轉(zhuǎn)變 以共析鋼為例 ,進行一系列不同過冷度的等溫冷卻實驗 ,可以測出過冷奧氏體在恒溫下開始轉(zhuǎn)變和轉(zhuǎn)變終了的時間 ,畫到”溫度 — 時間”坐標(biāo)系中 ,然后 ,把開始轉(zhuǎn)變的時間和轉(zhuǎn)變終了的時間分別連接起來 ,即得到共析鋼的奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線 .又叫 C 曲線 . 1) 高溫產(chǎn)物 : Ar1 ～ 650℃ P 層片較厚 500X 顯微鏡 HRC1020 650～ 600℃ 細珠光體 索氏體 S HRC25~35 層片較薄 800~1000X 600～ 550℃ 極細珠光體 屈氏體 T HRC30~40 層片極薄 l a）以上三種均為 F+ Fe3C 層片相間的珠光體，只是層片厚度不同。 3 鋼的熱處理工藝 熱處理 : 整體熱處理 : 退火 正火 淬火 回火 表面熱處理 : 表面淬火 化學(xué)熱處理 — 滲碳 滲氮 一 退火 將鋼件加熱到高于或低于鋼的臨界點 ,保溫一定時間 ,隨后在爐內(nèi)或埋入導(dǎo)熱性較差的介質(zhì)中緩慢冷卻 ,以獲得接近平衡的組織 ,這種工藝叫 — 目的 : 1) 降低硬度 — 切削加工 2) 細化晶粒 ,改善組織 — 提高機械性能 3) 消除內(nèi)應(yīng)力 — 淬火準(zhǔn)備 4) 提高塑性 ,韌性 — 冷沖壓 , 冷拉拔 1 完全退火 :將鋼加熱到 Ac3以上 30~50℃ ,保溫一定時間后 ,緩慢冷卻