【正文】 松 、 氣孔等缺陷產(chǎn)生 ， 導(dǎo)致鑄件力學(xué)性能 ， 特別是沖擊性能較低 . ?鑄件多數(shù)做為毛坯用 。 25 169。 ?傳統(tǒng)上，將有別于砂型鑄造工藝的其他鑄造方法統(tǒng)稱為“特種鑄造”。砂型鑄造可分為手工造型和機(jī)器造型兩種， 其工藝流程如圖 1所示。 27 鑄造生產(chǎn)主要包括以下幾個過程： （ 1）合金的熔煉； （ 2）鑄型的制造； （ 3）合金的澆注； （ 4）鑄件的清理； （ 5）鑄件的檢驗(yàn)。 合金鑄造性能是選擇鑄造金屬材料，確定鑄件的鑄造工藝方案及進(jìn)行鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)。 31 一、合金的充型能力 ?充型能力： 熔融合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的能力 。 澆不足使鑄件未能獲得完整的形狀； 冷隔時，鑄件雖可獲得完整的外形，但因存有未完全熔合的垂直接縫，鑄件的力學(xué)性能嚴(yán)重受損。 34 影響合金充型能力的主要因素： ?合金的流動性（與合金種類、合金的化學(xué)成分、溫度、雜氣量等有關(guān)） ?澆注條件（溫度、壓力） ?鑄型條件（鑄型的蓄熱能力、鑄型溫度、鑄型中的氣體、鑄件結(jié)構(gòu)） 35 合金的流動性 ?流動性定義（ flowability） ： 流動性是指液態(tài)合金的流動能力。 如果流動性不好 ， 就不能充滿型腔 ， 就不能形成符合要求的優(yōu)質(zhì)鑄件 。在進(jìn)行鑄件設(shè)計和鑄造工藝制定時 ， 必須考慮合金流動性 。澆出的試樣愈長，合金的流動性愈好！ 螺旋形流動性試樣 ?測定方法 37 合金種類 鑄型種類 澆注溫度/℃ 螺旋線長度 /㎜ 鑄鐵 wC+Si=% wC+Si=% wC+Si=% wC+Si=% 砂型 砂型 砂型 砂型 1300 1300 1300 1300 1800 1300 1000 600 鑄鋼 wC=% 鋁硅合金（硅鋁明） 鎂合金（含 Al和 Zn） 錫青銅（ wSn≈10% ，wZn≈2% ） 硅黃銅（ wSi=%~%） 砂型 砂型 金屬型（ 300℃） 砂型 砂型 砂型 1600 1640 680~720 700 1040 1100 100 200 700~800 400~600 420 1000 表 11 常用合金的流動性（砂型，試樣截面 8㎜ 8㎜ ） 38 灰鑄鐵、硅黃銅的流動性較好； 鑄鋼較差； 鋁合金居中。 ?流動性 ??充型能力 ??易薄壁復(fù)雜鑄件 ?氣孔、夾渣、縮孔 ? 影響合金流動性的主要因素： 合金的成分 與 鑄件的凝固方式 ?不同成分合金的結(jié)晶特性示意圖見圖 12 39 含碳量 溫度， T 碳鋼 鑄鐵 共晶點(diǎn) 40 圖 12 不同成分合金的結(jié)晶特性 在鑄件凝固過程中 ， 鑄件斷面上存在三個區(qū)域 ， 即 固相區(qū) 、凝固區(qū)和液相區(qū) 。 鑄件的凝固方式 也可根據(jù)凝固區(qū)的寬窄來劃分 ，如圖 12。 緊靠鑄型壁的外層合金，一旦冷卻至凝固點(diǎn)或共晶點(diǎn)溫度時，即凝固成固態(tài)晶體；而處于上述溫度以上的里層合金，仍為液態(tài)。 43 2. 糊狀凝固 結(jié)晶溫度范圍很寬的合金的 一旦冷卻至液相線溫度時，結(jié)晶出的 第一批晶粒即被周圍剩余的液體合金所包圍 ，溫度繼續(xù)下降，新形成的另一批晶粒又被液體合金包圍， 枝晶與液體合金互相交錯 充斥整個斷面， 固、液交錯 。 特征 ?遠(yuǎn)離共晶點(diǎn)成分的合金，如錫青銅、球墨鑄鐵及高碳鋼等 45 3. 中間凝固 介于逐層凝固和糊狀凝固之間，大多數(shù)合金為此凝固方式。 46 （ 2）鑄件的溫度梯度 在合金結(jié)晶溫度范圍已定的前提下，凝固區(qū)域的寬窄取決與鑄件內(nèi)外層之間的溫度差。 表層 中心 S 溫度 成分 溫度 S1 T1 T2 （ 1）合金的結(jié)晶溫度范圍 合金的結(jié)晶溫度范圍愈小，凝固區(qū)域愈窄，愈傾向于逐層凝固 。 47 如何提高合金的流動性 ?提高流動性： 降低金屬粘稠度的成分均有助于提高流動性。 48 ?純金屬、共晶類合金及結(jié)晶溫度范圍窄的合金：只存在固、液兩相區(qū) ?結(jié)晶溫度范圍大的合金： 存在固相區(qū)、凝固 (固 液兩相 )區(qū)和液相區(qū)。 49 2. 澆注條件 澆注溫度 ??粘度 ?、 過熱度 ??蓄熱多 ?保溫時間 ? ?流動性 ?。 （ 1）澆注溫度 指的是澆注時熔融合金的溫度。 50 澆注溫度 ???金屬的收縮 ??吸氣 ??氧化 ??縮孔、縮松、氣孔和粘砂 ?。 ?每種合金有自己的合理澆注溫度范圍： 鑄鋼 1520?1620℃ ； 鑄鐵 1230 ? 1450℃ ； 鋁合金 680 ? 780℃ 51 （ 2）澆注壓力 采用方法： 增加直澆道高度、壓力鑄造、離心鑄造 來提高 澆注壓力。 金屬液在流動方向上所受的壓力越大，則流速越大，充型能力就越好。 53 3. 鑄型填充條件 ?鑄型結(jié)構(gòu)： 當(dāng)鑄件壁厚過小，壁厚急劇變化，鑄型型腔狹窄、結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及有大的水平面等或鑄型材料發(fā)氣量大時 ?型腔內(nèi)氣體 ?（如排氣不暢） ?金屬液流動阻力 ??合金的流動性 ?。 54 二、合金的收縮性 1. 合金的收縮 合金在澆注、凝固直至冷卻到室溫的過程中體積或尺寸縮減的現(xiàn)象稱為 收縮。 ?收縮是多種鑄造缺陷的根源 : 55 ?合金在澆注、凝固直至冷卻到室溫的收縮過程有 三個階段 ： 溫度 成分 T澆 T凝 T固 ε澆 ε凝 ε固 ① 液態(tài)收縮 ?液 從澆注溫度（ T澆 ）到凝固開始溫度（即液相線溫度 T液 ）間的收縮。 ③ 固態(tài)收縮 ?固 從凝固終止溫度（ T固 ）到室溫 T室溫 間的收縮。 ?液態(tài)收縮和凝固收縮 — 是鑄件產(chǎn)生 縮孔或縮松 的基本原因。 ? 固態(tài)收縮 — 將引起鑄件外部形狀、尺寸發(fā)生變化尺寸的變化，故稱尺寸收縮或 線收縮 。 58 2. 影響合金收縮的因素 ⑴化學(xué)成分 碳素鋼 C ? ??凝 ? ?固 ?； 灰鑄鐵 C、 Si ? ?收縮率 ?； S ? ?收縮率 ?。 ⑵澆注溫度 為減小合金液態(tài)收縮及氧化吸氣，并且兼顧流動性，澆注溫度一般控制在高于液相線溫度 50℃ ～ 150℃ 。 ⑶ 鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型條件 ?鑄件的凝固收縮 ?凝 并非自由收縮，而是受阻收縮。 62 在設(shè)計和制造 模樣 時，不應(yīng)直接采用合金的線收縮率， 而應(yīng)根據(jù)合金種類和鑄件收縮的受阻情況，采用實(shí)際的收縮率 。 危害 縮孔和縮松會減小鑄件的有效承載面積，并在該處造成 應(yīng)力集中，從而降低力學(xué)性能 。 所以，縮孔和縮松是很大的鑄造缺陷之一。 ①縮孔的形成： 演示 65 縮孔形成的條件 : 金屬在恒溫或很小的溫度范圍內(nèi)結(jié)晶，如純金屬、共晶成分的合金， 澆注后在型腔內(nèi)是由表及里的 以逐層凝固方式進(jìn)行凝固。 縮孔與縮松的形成演示 66 縮孔易出現(xiàn)的部位 縮孔產(chǎn)生的部位 : 一般在鑄件最后凝固區(qū)域，如壁的上部或中心處，以及鑄件兩壁相交處，即熱節(jié)處。 冒口 riser：鑄型中特設(shè)的空腔，用于儲備多余金屬液體以彌補(bǔ)收縮引起的金屬液體不足。 ②縮松的形成 樹枝狀晶體分隔開的液體區(qū)難以得到補(bǔ)縮所致。 縮松產(chǎn)生的部位 : 大多分布在鑄件 中心軸線處 、 熱節(jié)處 、 冒口根部 、 內(nèi)澆口附近 或 縮孔下方 。 2） 合金的 澆注溫度越高 ， 液態(tài)收縮越大 ， 越易形成縮孔