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1、材料成形工艺复习第一章金属液态成形（一）金属的结构和结晶1.奥氏体（Austenite）:碳溶解在Y-Fe屮形成的一种间隙固溶体,呈面心立方结构，无磁性，一般是钢在高温下的组织，其存在有一定的温度范围。2.铁素体（Ferrite）:碳溶解在a-Fe屮形成的一种间隙固溶体，呈体心立方结构，在770°C以下具有铁磁性。3.马氏体（Martensite）:碳溶于Q-Fe中的一种过饱和的固溶体,是将钢加热到一定温度（形成奥氏体）后经迅速冷却（淬火）,得到的能使钢变硬、增强的…种淬火组织，呈不平衡结构。（-）铁相图1・铁相图（铁碳合金相图）:实际上是
2、Fe-Fe3C相图，铁碳合金的基本组元也应该是纯铁和Fe3Co铁存在着同素异晶转变，即在固态下有不同的结构。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体，Fc-Fc3C相图上的I古I溶体都是间隙固溶体。在铁碳合金中一共有三个相，即铁素体、奥氏体和渗碳体（Fe3C）o但奥氏体一般仅存在于高温下，所以室温下所有的铁碳合金中只有两个和，就是铁素体和渗碳体.由于铁素体中的含碳量非常少，所以可以认为铁碳合金中的碳绝大部分存在于渗碳体中。2.相图分析将Fe—Fe3C相图分成上下两个部分来分析：上半部分共晶转变，在1148°C,4.3%C的液相发生共晶转变；下半
3、部分——共析转变，在727°C,0.77%的奥氏体发生共析转变。共析转变与共晶转变的区别是转变物是固体而非液体。1・组元的熔点:铁的熔点A(0,1538);Fe3C的熔点D(6.69,1227)2•同素异构转变点:N(0,1394)5-Fe"v-Fe;G(0,912)Y-Fe~a-Fe3•碳在铁中最大溶解度点:P(0.0218,727),碳在a-Fc中的最大溶解度E(2.11,1148),碳在Y-Fe中的最大溶解度H(0.09,1495),碳在6-Fe中的最大溶解度Q(0.0008,RT),室温下碳在a-Fe中的溶解度1.三和共存点：S(共
4、析点，0.77,727),(A+F+Fe3C)C(共晶点,4.3,1148),(A+L+Fe3C)J(包晶点,0・17,1495)(d+A+L)(三)金属液态成形的定义及其优缺点1.定义:金属液态成形(Liquidmetalforming)主要是指铸造成形，是将液态金属在重力或外力作用下充填到型腔中，待其凝固冷却后获得所需形状和尺寸的毛坏或零件的方法。2.优点：适应性强，工艺灵活性大，对铸件的大小、形状几乎没有要求，制造成本较低；缺点：铸造组织疏松，晶粒粗大，铸件内部常伴有缩孔、缩松、气孔等缺陷产生，铸件力学性能特别是冲击性能较低，且铸件需
5、经过切削加工才能成为零件。(四)金属液态成形的理论基础一.合金的流动性及充型1.合金的流动性：熔融金属(液态金属)本身的流动能力，是金属本身的属性。【当合金流动性差时，铸件容易产生浇不足(不能得到完整零件）、冷隔（铸造中产生的没有完整融合的缝隙）、气孔和夹杂等缺陷。】1.充型：液态合金填充铸型的过程充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力。2.测定流动性的方法：采用螺旋形流动性试样来衡量。在相同的浇注条件下，浇出的试样越长，流动性越好。3.影响合金流动性及充型的因素A.化学成分：纯金属和共晶合金在恒温下结晶，液态合
6、金从表层向中心逐层凝固，凝固层界面比较光滑，对合金的流动阻力小。1）纯金属流动性好:一定温度下结品，凝固层表面平滑，对液流阻力小；2）共晶成分流动性好:恒温凝固，固体层表面光滑，且熔点低，过热度大；3）非共晶成分流动性差：结晶在一定温度范围内进行，初生树枝状品阻碍液流。常用铸造合金中，铸铁的流动性最好，铸钢的流动性最差。B.浇注条件：提高浇注温度和浇注速度，以及增大直浇口的高度会使充型能力提高。A.铸型条件：铸型导热能力越好，充型能力越低；铸型的发气量越大、排气能力越低，充型能力越低；浇注系统和铸型的结构越复杂，充型能力越低。铸件的凝固方式
7、铸件凝固过程中，其断面上一般分为三个区：固相区，凝固区，液相区。其中对铸件质量影响较大的是凝固区的宽窄，以此划分：1）逐层凝固：纯金属、共晶合金在凝I古I过程中没有凝固区，断面液、固两相由一条界限清楚分开，随温度下降，固相层不断增加，液相层不断减少，直达中心。2）糊状凝固：合金的结晶温度范围很宽或温度梯度很小的铸件，在凝固某段时间内，铸件表面不存在固体层，凝固区贯穿整个断面,先糊状，后I古I化。3）中间凝固:大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之三•共晶合金和亚共晶合金1）共晶组织：组成共晶相图的两组元，在液态可以无限互溶，在固态只能部分
8、互溶，甚至完全不溶。2）共晶合金（eutecticalloy）：处于共晶点成分，凝固组织全部由共品体组成的合金。3）亚共晶合金（hypoeutecticalloy）：溶质含量低于
