液态成形理论基础

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1、《材料成形工艺基础》任教：李卫珍666001办公室：B6-301第一章液态成形理论基础§2常用铸造合金§3铸造方法及其发展§4铸件结构与工艺设计§1液态金属的凝固§1液态成形理论基础一、液态金属的凝固金属由液态转化为固态的过程（结晶）包括形核和晶体长大两个基本过程（结晶过程AVI)1、金属凝固的概念凝固组织：晶粒形态、大小、分布（宏观）晶粒内部结构的形态、大小、分布（微观）影响因素：炉料、铸件冷却速度、生产工艺2、铸件的凝固方式（1）逐层凝固只发生在纯金属或共晶成分合金（2）糊状凝固发生在结晶温度范围很宽的合金（3）中间凝固铸件的凝固一般存在3个区：固相、

2、凝固、液相；凝固区的宽度S决定了凝固方式。3、影响铸件凝固方式的主要因素：液-固液-固液-固逐层凝固糊状凝固成分固相线液相线（1）合金的结晶温度范围（2）铸件的温度梯度（陡平程度）逐层凝固糊状凝固温度表层中心铸件成分固相线液相线温度表层中心铸件铸件的温度梯度主要取决于：1）铸造合金的性质。如铸造合金的导热性愈好、结晶潜热愈大，则铸件均匀温度的能力愈强，温度梯度就愈小。2）铸型的蓄热能力好，对铸件的激冷能力愈强，使铸件的温度梯度愈大。3）提高浇注温度，会降低铸型的冷却能力，从而降低铸件的温度梯度。总之，合金的结晶温范围愈小，铸件断面的温度梯度愈大，铸件愈倾向

3、于逐层凝固方式，也愈容易铸造；所以铸造倾向于糊状凝固的合金铸件时，如锡青铜和球墨铸铁等，应采用适当的工艺措施，减小其凝固区。二、液态合金的铸造性能充型能力：液态合金充满铸型型腔的能力铸造性能：是指铸造过程中，获得形状完全、内部质量良好的铸件的能力。主要包括：流动性、收缩性、吸气性1、合金的充型能力液态材料成形技术通常称之为铸造，它是指熔炼金属，制造铸型并将熔融金属浇入铸型凝固后，获得具有一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成形方法。影响合金充型能力的主要因素（1）合金的流动性（液态合金本身的流动能力）显然，流动性好，充型能力高影响流动性的主要因素：合金的

4、种类、合金的成分、杂质等1）合金的种类与熔点、热导率、粘度等有关；例铸钢2）合金的化学成分影响规律：共晶成分合金的流动性最好，远离共晶成分合金的流动性最差◆共晶成分合金的结晶是在恒温下进行的，液态合金从表层逐层向中心凝固，已结晶的固体层内表面光滑，对金属液的流动阻力小；非共晶成分合金有液、固两相共存区；已结晶固体层内表面粗糙，流动阻力大；理由：◆在同样浇铸温度下，共晶成分合金液体的过热度大，在液态时间长3）杂质熔融合金中出现的固态夹杂物泥石流铸铁和硅黄铜的流动性最好，铝硅合金的次之，铸钢的最差。螺旋形流动性试样常用合金的流动性表1-1灰铸铁、硅黄铜的流动性

5、最好，铸钢的流动性最差。（砂型，试样截面8㎜×8㎜）合金铸型浇注温度/℃螺旋线长度/mm铸铁：w(C+Si)=6.2%w(C+Si)=5.9%w(C+Si)=5.2%w(C+Si)=4.2%砂型1300130013001300180013001000600铸钢：w(C)=0.4%砂型16001640100200铝硅合金金属型()680～720700～800镁合金（Mg-Al-Zn）砂型700400～600锡青铜：w(Sn)=9%～11%w(Zn)=2%～4%硅黄铜：w(Si)=1.5%～4.5%砂型104011004201000（3）浇注条件1）浇注温度t

6、浇t浇充型能力原因：t浇合金粘度内摩擦阻力t浇过热度流动时间2）充型压力充型压力充型能力4）铸型条件（1）铸型蓄热能力充型能力充型能力（2）铸型温度（3）铸型中的气体充型能力（4）铸件结构薄壁、结构复杂、大水平面等，充型能力2、合金的收缩性(1)收缩过程三阶段：(1)液态收缩从浇注温度t浇到凝固开始温度t液间的收缩收缩：铸造合金从浇注、凝固直至冷却到室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象(2)凝固收缩从凝固开始温度t液到凝固终止温度t固间的收缩(3)固态收缩从凝固终止温度t固到室温t室间的收缩(2)影响收缩的因素：1)化学成分碳素钢，C％↑，凝固收缩↑，固态

7、收缩↓；灰铸铁，C％、Si％↑，收缩率↓；S％↑，收缩率↑2)浇注温度t浇t浇↑，液态收缩↑3)铸件结构和铸型条件阻碍收缩，↓收缩率三、铸造性能对铸件质量的影响（1）缩孔的形成（2）缩松的形成2.铸件中的缩孔与缩松(Shrinkageanddispersedshrinkage)1.充型能力的影响(effectoffillingabilityoncastings)：充型能力强，有利于获得形状完整、轮廓清晰的铸件；充型能力弱，容易产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣、缩孔等缺陷由于合金的液态收缩和凝固收缩得不到补充而在铸件内部形成的孔洞表1-2几种铁碳合金的缩孔率材料

8、浇注温度/℃化学成分的质量分数/%缩孔率/%金属基体组织CSiMn