【正文】 原因。 ? 結(jié)論：傾向于逐層凝固的合金便于鑄造，容易生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)鑄件，故應(yīng)盡量選用；當(dāng)必須選用傾向于糊狀凝固的合金時(shí)，則可考慮采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，提高鑄件斷面的溫度梯度，以減小其凝固區(qū)域。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 ? （ 1）合金凝固溫度范圍的影響 合金的液相線和固相交叉在一起，或間距很小，則金屬趨于逐層凝固；如兩條相線之間的距離很大，則趨于糊狀凝固；如兩條相線間距離較小，則趨于中間凝固方式。中碳鋼、高錳鋼、白口鑄鐵等具有中間凝固方式。 ? 呈糊狀凝固方式的合金難以獲得組織致密的鑄件 ? 糊狀凝固的合金樹枝晶較發(fā)達(dá)，且過早地連成骨架，并開始線收縮，鑄件易產(chǎn)生熱裂 ? 液體中較發(fā)達(dá)的枝晶增大了流動(dòng)阻力，使合金的流動(dòng)性降低。 ? 球墨鑄鐵、高碳鋼、錫青銅和某些黃銅等都是糊狀凝固的合金。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 鑄件凝固方式 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 ? （ 2）糊狀凝固方式 條件：如果合金的凝固溫度范圍很寬，或鑄件斷面溫度曲線較平坦，則其凝固區(qū)很寬，甚至在鑄件凝固的某段時(shí)間內(nèi)，液固并存的凝固區(qū)貫穿整個(gè)鑄件斷面。 ? 常見合金如灰鑄鐵、低碳鋼、工業(yè)純銅、工業(yè)純鋁、共晶鋁硅合金及某些黃銅都屬于逐層凝固的合金。 ? 凝固過程中的三區(qū)域：液相區(qū)、固相區(qū)和液固兩相區(qū)（又稱凝固區(qū)） ? 凝固區(qū)對(duì)鑄件質(zhì)量的影響最顯著 ? 根據(jù)液固兩相區(qū)的寬窄將鑄件的凝固方式分為： 逐層凝固方式、糊狀凝固方式和中間凝固方式。 ? 如果這種收縮得不到及時(shí)地補(bǔ)足，將在鑄件中產(chǎn)生縮孔或縮松缺陷。 ? 改善充型能力的措施 : ? 選用流動(dòng)性好的合金，提高澆注溫度和壓頭、合理設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)和改進(jìn)鑄件結(jié)構(gòu)。鑄件壁厚過小，壁厚急劇變化，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有大的水平面時(shí)，都將會(huì)影響合金的充型能力。 ? 澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流動(dòng)阻力越大，充型能力就越低。 ? 砂型鑄造時(shí)，充型壓力是由直澆道所產(chǎn)生的靜壓力取得的，故增加直澆道的高度可有效地提高充型能力。 ? 復(fù)雜薄壁件取上限，厚大件取下限。 C ? 鋁合金為 680℃ 780176。 C， ? 鑄鋼為 1520176。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 ? 常用金屬澆鑄溫度： ? 灰鑄鐵的澆注溫度為 1230176。 對(duì)薄壁鑄件或流動(dòng)性較差的合金，為防止?jié)膊坏胶屠涓舻热毕莸漠a(chǎn)生，可適當(dāng)提高澆注溫度。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 2）澆注條件 a)澆注溫度 澆注溫度對(duì)合金的充型能力有著決定性的影響。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 b）鑄型溫度 提高鑄型溫度，可以降低鑄型和金屬液之間的溫差，進(jìn)而減緩了冷卻速度，可提高合金液的充型能力。鑄型的熱導(dǎo)率和質(zhì)量熱容越大，對(duì)液態(tài)合金的激冷作用越強(qiáng)，合金的充型能力就越差。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 2. 充型能力的影響因素 ? 合金的流動(dòng)性對(duì)充型能力的影響最大 ，此外，鑄型和工藝條件也會(huì)改變合金的充型能力。 合金的流動(dòng)性是金屬本身的屬性，不隨外界條件的改變而變化，而合金的充型能力不僅和金屬的流動(dòng)性相關(guān)，而且也受外界因素的影響。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 鐵碳合金相圖 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 （二）合金的充型能力 1. 充型能力 考慮鑄型及工藝因素影響的熔融金屬流動(dòng)性叫合金的充型能力。 圖中表明，純鐵和共晶鑄鐵的流動(dòng)性最好，亞共晶鑄鐵和碳素鋼隨凝固溫度范圍的增加，其流動(dòng)性變差。凝固溫度范圍越寬，則枝狀晶越發(fā)達(dá)，對(duì)金屬流動(dòng)的阻力越大，金屬的流動(dòng)性就越差，見圖 3b。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 常用合金流動(dòng)性 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 2） 化學(xué)成分和結(jié)晶特征 ? 純金屬和共晶成分的合金，凝固是由鑄件壁表面向中心逐漸推進(jìn)，凝固后的表面比較光滑，對(duì)未凝固液體的流動(dòng)阻力較小，所以流動(dòng)性好，見圖 3a。 1）合金的種類 不同種類的合金，具有不同的螺旋線長(zhǎng)度，即具有不同的流動(dòng)性。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 流動(dòng)性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)： ? 合金流動(dòng)性的好壞，通常以“螺旋形流動(dòng)性試樣”的長(zhǎng)度來衡量，將金屬液體澆入螺旋形試樣鑄型中，在相同的澆注條件下，合金的流動(dòng)性愈好，所澆出的試樣愈長(zhǎng)。 ? 它是影響熔融金屬充型能力的因素之一 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 流動(dòng)性對(duì)鑄件質(zhì)量的影響 ? 流動(dòng)性好的合金，易于充滿薄而復(fù)雜的鑄型型腔，便于澆注出輪廓清晰的鑄件，減少澆不到、冷隔等缺陷； ? 有利于液體金屬中氣體和非金屬夾雜物的上浮與排出，減少氣孔、夾雜缺陷的產(chǎn)生； ? 有利于對(duì)合金冷凝過程中所產(chǎn)生的收縮進(jìn)行補(bǔ)縮，從而減少鑄件中諸如縮孔、縮松及凝固后期所產(chǎn)生的熱裂紋等鑄造缺陷。 ? 其中流動(dòng)性和收縮性對(duì)鑄件的質(zhì)量影響最大。 ? 大量歷史文物顯示出我國(guó)古代勞動(dòng)人民在世界鑄造史上作出的卓越貢獻(xiàn)，如泥型、金屬型、失蠟型三大鑄造技術(shù)就是我國(guó)的創(chuàng)造。 ? 早在三千多年前，青銅鑄器已有應(yīng)用，二千五百年前，鑄鐵工具已經(jīng)相當(dāng)普遍。 2）鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定。 3）鑄造用原材料大都來源廣泛，價(jià)格低廉，并可直接利用廢機(jī)件，故鑄件成本較低。 2）鑄造生產(chǎn)的適應(yīng)性廣，工藝靈活性大?！稛峒庸せA(chǔ)》 第一章 鑄造生產(chǎn) ?三院制造系 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 第一章 鑄 造 ? 第一節(jié)合金的鑄造性能 ? 第二節(jié)常用合金鑄件的生產(chǎn) ? 第三節(jié)砂型鑄造 ? 第四節(jié)特種鑄造 ? 第五節(jié)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 鑄造概念 引言 何為鑄造？熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定形狀和性能鑄件的成形方法，稱為鑄造。 圖 1 砂型鑄造 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 鑄造優(yōu)缺點(diǎn) ? 優(yōu)點(diǎn)： ? 1）可以生產(chǎn)出形狀復(fù)雜，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件毛坯，如各種箱體、床身、機(jī)架等。工業(yè)上常用的金屬材料均可用來進(jìn)行鑄造，鑄件的重量可由幾克到幾百噸，壁厚可由 1m左右。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 ? 缺點(diǎn)： ? 1）鑄造組織疏松、晶粒粗大，內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔等缺陷，因此，鑄件的力學(xué)性能，特別是沖擊韌度低于同種材料的鍛件。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 鑄造產(chǎn)品 圖 2 鑄造產(chǎn)品 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 鑄造技術(shù)的應(yīng)用 ? 我國(guó)鑄造生產(chǎn)有著悠久的歷史。 ? 例如，始建于公元 856年的河北正定隆興寺內(nèi)的銅佛菩薩，高 22m余， 42臂，重120t，是我國(guó)古代最大的佛像，且造型生動(dòng)逼真，是一尊難得的佛教藝術(shù)珍品； 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 ? 再如制造于公元 953年的河北滄州鐵獅子，身高5. 4m,長(zhǎng) 6. 5m,寬 3m,重 40t,頸下及體外鑄有“獅子”“大周廣順二年鑄”等字樣，腹內(nèi)還鑄有金剛經(jīng)文，雄偉壯觀，具有極高的藝術(shù)價(jià)值，充分體現(xiàn)了我國(guó)古代勞動(dòng)人民精湛的鑄造技藝。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 第一節(jié)合金的鑄造性能 ? 鑄造性能是合金在鑄造生產(chǎn)中所表現(xiàn)出來的工藝性能，它是合金的流動(dòng)性、收縮性、偏析和吸氣性等性能的綜合體現(xiàn)。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 鑄造性能內(nèi)容包括 : ? 流動(dòng)性和充型能力 ? 合金的凝固與收縮 ? 鑄造合金的偏析和吸氣性 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 （一）合金的流動(dòng)性 ? 流動(dòng)性 流動(dòng)性是指熔融金屬的流動(dòng)能力。 ? 因此，在鑄件設(shè)計(jì)、選擇合金和制定鑄造工藝時(shí)，常常需要考慮合金的流動(dòng)性。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 流動(dòng)性螺旋形式樣 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 流動(dòng)性的影響因素 ? 流動(dòng)性是合金本身的屬性 ，其影響因素很多，主要包括合金的種類、成分、結(jié)晶特征及其它物理性能。其中 灰鑄鐵的流動(dòng)性最好，硅黃銅、鋁硅合金次之，而鑄鋼的流動(dòng)性最差 。 圖 3 不同結(jié)晶特征的合金的流動(dòng)性 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 在一定凝固溫度范圍內(nèi)結(jié)晶的亞共晶合金，凝固時(shí)鑄件內(nèi)存在一個(gè)較寬的既有液體又有樹枝狀晶體的兩相區(qū)。 圖 3 不同結(jié)晶特征的合金的流動(dòng)性 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 鐵碳合金的流動(dòng)性與相圖的關(guān)系見圖 4。 圖 4 鐵碳合金的流動(dòng)性與相圖的關(guān)系 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 ? 合金液的粘度、結(jié)晶潛熱、熱導(dǎo)率等物理性能對(duì)流動(dòng)性都有影響 ? 如高鉻耐熱鋼鋼液因含較多的 Cr2O3，使粘度顯著增大，流動(dòng)性很差。 ?即液態(tài)合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的能力。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 若充型能力不足產(chǎn)生的缺陷： ? 若充型能力不足，已形成的晶?？赡軐⒔饘倭鲃?dòng)的通道堵塞，產(chǎn)生澆不到、冷隔等類缺陷，造成廢品。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 1）鑄型填充條件 ? 鑄型的阻力將阻礙合金液的流動(dòng) ? 鑄型與合金液之間的熱交換又將影響合金保持流動(dòng)的時(shí)間 ? 故鑄型對(duì)充型能力有顯著影響 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 ? a）鑄型的蓄熱能力 即鑄型從金屬液中吸收和儲(chǔ)存熱量的能力。 ? 如金屬型鑄造較砂型鑄造容易產(chǎn)生澆不到等缺陷。 c）鑄型中的氣體 鑄型中氣體越多，合金的充型能力就越差。在一定范圍內(nèi)，隨著澆注溫度的提高，合金液的粘度下降，且在鑄型中保持流動(dòng)的時(shí)間增長(zhǎng)，充型能力增加。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 ? 澆注溫度過高的缺陷： ? 澆注溫度過高，液態(tài)合金的收縮增大，吸氣量增加，氧化嚴(yán)重，容易導(dǎo)致產(chǎn)生縮孔、縮松、氣 ? 孔、粘砂、粗晶等缺陷，故在保證充型能力足夠的前提下，盡量降低澆注溫度。 C 13800176。 C1620176。 C。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 ? b）充型壓力 ? 液態(tài)合金在流動(dòng)方向上所受的壓力越大，其充型能力越好。 ? 特種鑄造中（壓力鑄造、低壓鑄造和離心鑄造等），是用人為加壓的方法使充型壓力增大，充型能力提高。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 ? 3）鑄件結(jié)構(gòu) ? 鑄件的結(jié)構(gòu)對(duì)充型能力也有相當(dāng)?shù)挠绊憽３湫湍芰Φ汀? 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 二 合金的凝固與收縮 ? 澆入鑄型的金屬液在其后的冷卻凝固過程中，體積將會(huì)縮減。 ? 常見缺陷 ：鑄件縮孔或縮松、熱裂、析出性氣孔、偏析、非金屬夾雜等缺陷 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 （一）鑄件的凝固方式及影響因素 ? 1. 鑄件的凝固方式 鑄造合金大都在一定溫度范圍內(nèi)（狀態(tài)圖中的液相線到固相線之間）結(jié)晶凝固。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 ? （ 1）逐層凝固方式 ? 合金在凝固過程中，其鑄件斷面上的凝固區(qū)域?qū)挾融呌诹悖鋽嗝嫔瞎滔嗪鸵合嘤梢粭l界線清楚地分開，這種凝固方式稱為逐層凝固。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 逐層凝固方式的優(yōu)點(diǎn) ? 呈逐層凝固方式的合金，其凝固前沿與液態(tài)金屬接觸（或凝固區(qū)域很窄）， 凝固階段發(fā)生的收縮能及時(shí)得到液體的補(bǔ)足，故易獲得組織致密的鑄件； ? 如果 凝固層因收縮受阻而產(chǎn)生了晶間裂紋，也很容易得到未凝固金屬液的填補(bǔ)而彌合起來 ，從而大大減少了鑄件的熱裂缺陷； ? 呈逐層凝固方式的合金，具有 良好的流動(dòng)性 ，便于澆注出輪廓清晰的鑄 i件。 ? 合金在凝固過程中先呈糊狀而后凝固，這種凝固方式稱為糊狀凝固。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 糊狀凝固方式缺陷 ? 呈糊狀凝固的鑄件在鑄件中留下了許多分散的小孔洞（ 縮松 ）。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 凝固方式 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 （ 3）中間凝固方式 大多數(shù)合金的凝固介于逐層凝固和糊狀凝固之間，稱為中間凝固方式。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 圖 5 鑄件的凝固方式 凝固方式 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 2. 凝固方式的影響因素 ? 影響鑄件凝固方式的主要因素是合金的 凝固溫度范圍和鑄件結(jié)晶時(shí)的溫度梯度 。 ? 凝固區(qū)域的寬度取決于合金的凝固溫度范圍 鑄件的溫度梯度由合金的化學(xué)成分確定 ? 純金屬或共晶成分合金為逐層凝固 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 ? 溫度梯度是凝固方式的重要調(diào)節(jié)因素 ? 逐層凝固措施： ? 加大鑄型的蓄熱能力和激冷能力以及降低金屬液的澆注溫度，都可以增大鑄件斷面的溫度梯度。 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 （二） 鑄造合金的收縮 ? 鑄造合金從液態(tài)冷卻到室溫的過程中，其體積和尺寸縮減的現(xiàn)象稱為收縮 。 ? 合金的 收縮量 通常用體收縮率或線收縮率來表示 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 熱加工基礎(chǔ) ——張虎 ? 冷卻收縮經(jīng)歷如下三個(gè)階段： ? ? 金屬在液態(tài)時(shí)由于溫度降低而發(fā)生的體積收縮。 ? 熔融