第一章 材料成形基础铸造部分.docx
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第一章材料成形基础铸造部分
本章学习目的与要求
金属液态成形是机械制造业的主要组成部分,是先进制造技术的重要内容。
机械、汽车、电力、冶金、石化、航空航天、国防、造船及家电等行业都离不开液态成形,其对国民经济的发展起着重要作用。
本章主要介绍金属液态成形工艺基本理论、成形合金及熔炼和金属液态成形的各种方法。
学完本章内容后学生应熟悉液态成形的基本工艺原理和各种特种液态成形方法,了解成形合金的液态成形性能特点,掌握产生偏析、气孔、非金属夹杂、缩孔、缩松、热裂、应力、变形的原因以及消除和避免这些缺陷的基本方法。
第一章金属液态成形
1.1液态金属成形工艺理论
1.1.1液态金属成形工艺的概念
金属液态成形或金属浇注成形,又称之为铸造,它是指把熔炼好的符合一定化学成分要求的金属液体浇注到预制的铸型中使之在重力场或外力场的作用下冷却、凝固而形成铸件(零件)的一种工艺方法。
该工艺过程一般包括金属的熔炼、造型、浇注和冷却凝固等过程,所铸出的毛坯或零件称为铸件。
对于毛坯铸件,一般需要经过机械加工后才能成为各种机器零件;少数铸件的尺寸精度和表面粗糙度等能达到使用要求,而作为零件直接应用。
对于液态金属凝固成形的工艺方法有如下几个方面:
①根据金属液充填进铸型方法的不同可分为:
重力铸造(液态金属靠自身重力充填型腔)、低压铸造、挤压铸造、压力铸造(液态金属在一定的压力下充填型腔)等。
②根据形成铸型材料的不同,可分为一次型(如砂型铸造、陶瓷型铸造、壳型铸造)和永久型(如金属型铸造)。
对于砂型铸造,根据型砂粘结剂的不同,有粘土砂、树脂砂、水玻璃砂等。
根据造型方法不同有手工造型和机器造型。
③此外,对于一些特殊的凝固成形件,还可采用连续铸造(等截面长铸件)、离心铸造(筒形铸件)、实型铸造、熔模铸造等方法。
液态金属成形在国民经济中占有极其重要的地位,铸件在机床、内燃机、重型机器中约占70%~90%;在风机、压缩机中约占60%~80%;在汽车、拖拉机、农业机械中约占30%~60%;总的来说一般占各类机器质量的45%~80%。
它广泛应用于机械制造、矿山冶金、能源与运输设备、航天航海、轻工纺织等各个领域。
1.1.2液态金属成形工艺特点
在材料的热加工成形方法中,液态金属成形具有以下特点:
①适用范围广,能生产形状复杂的毛坯或零件,如内燃机的汽缸体与汽缸盖、机床的箱体与机架、螺旋桨、各种阀体等,铸造壁厚最小可达0.3mm,工业中常用金属材料的加工一般都可用液态金属成形的方法加工成型;
②尺寸精度高,铸件一般比锻件、焊接件尺寸精确,且能节省材料,提高加工效率;
③成本低廉,液态金属成形易实现机械化、半自动化生产,可利用废旧零件和再生材料,尺寸精度高,加工余量少,加工工时较小,故生产成本低;
④液态金属成形存在的不足,如成形件组织的内部晶粒粗大,常有缩孔、缩松、、气孔、砂眼和成分偏析等铸造缺陷,故力学性能不如锻件高;液态金属成形中的一些工艺过程难以精确控制,且工序繁多,有时导致废品率高;铸造生产的工作条件差。
1.1.3合金的铸造性能
合金的铸造性能一般包括铸造合金的流动性,凝固与收缩特性,以及偏析与裂纹倾向性。
合金的铸造性能是衡量铸造合金优劣的标志之一,是保证铸件质量的重要因素。
在此主要讨论铸造合金的流动性及铸件内部产生缩孔、疏松和冷热裂纹等缺陷的倾向性。
这些性能对于获得高质量铸件是非常重要的。
1.1.3.1合金的流动性
(1)合金的流动性合金的流动性是指熔融液态铸造合金本身的流动能力。
合金的流动性与合金的化学成分、温度、杂质含量及其物理性质有关,流动性好,易于充满薄而复杂的型腔,可避免出现冷隔、浇不足等缺陷,易于获得形状完整、轮廓清晰的铸件;流动性好,有利于液态合金中气体、夹杂物及时浮出,从而减少气孔和夹渣缺陷的产生;流动性好,有利于充填和弥合铸件在凝固期间产生的缩孔或因收缩受阻产生的裂纹缺陷。
(2)铸造合金流动性的测试方法与影响因素在工程上和科学试验中,合金的流动性一般用浇铸“流动性试样”的方法来测试,流动性试样一般有螺旋线形、球形、U形等,其中螺旋线形试样在工程上应用最普遍,如图1-1所示,可根据浇注后金属所形成的螺旋线长度确定某种合金流动性的好坏,螺旋线长度越长,流动性就越好,表1-l为用螺旋线形方法测得的几种常用合金的流动性。
影响铸造合金流动性的主要因素有:
合金的物理性质、化学成分、结晶特点等。
①合金的物理性质[比热容(c)、密度(
)和热导率(
)]:
若合金的比热容(c)和密度(
)较大,热导率(
)较小,因本身含有较多的热量,而散
图1-1螺旋线形流动性试样
热较慢,因此,流动性就好;反之,流动性就差;在相同条件下,合金的表面张力越大,流动性就差;反之,则流动性就越好;液态合金的粘度越大,流动性就越差,而粘度越小,流动性就越好。
表1-1常用合金的流动性
合金种类及化学成分
铸型种类
铸型温度/℃
螺旋线长度/mm
灰铸铁
①
砂型
1300
1800
1000
铸钢
砂型
1600
1640
100
200
锡青铜
砂型
1040
420
铝硅合金
金属型/℃
680~720
700~800
注:
表示质量分数
②合金的化学成分合金的化学成分不同,它们的熔点及结晶温度范围不同,其流动性也不同,Fe-C合金的流动性与含碳量的关系如图1-2所示,共晶成分的合金流动性最好,凝固时从表面逐层向中心凝固,已凝固的硬壳内表面较光滑,阻碍尚未凝固合金液体流动的阻力小,流动性好。
例如灰口铸铁、硅黄铜等,因而成型能力强。
图1-2含碳量与Fe-C合金流动性的关系
随着结晶温度范围的扩大,初生树枝晶已使凝固的硬壳内表面参差不齐而阻碍金属的流动,因此,从流动性考虑,选用共晶成分或结晶温度范围较窄的合金作铸造合金为宜。
人们从研究Pb-Sn合金的流动性中也证实了这点,随着含Sn量的不同,其流动性发生规律变化,如图1-3所示,对于纯金属、共晶成分类型的合金,流动性出现最大值;而具有一定结晶温度范围的合金,一般情况下,结晶温度范围宽的合金,流动性最差,如图1-4(a)所示,纯金属流动性好,如图1-4(b)所示。
图1-3Pb-Sn合金的流动性与化学成分的关系
图1-4金属在结晶状态下流动
虽然铸铁的结晶温度范围一般比铸钢宽,但铸铁的流动性却比铸钢要好,这主要是因为铸钢的熔点高,不易过热。
另外,铸钢的温度高,与铸型之间的温差大,激冷大,在铸型中散热快,使钢液的流动能力减弱。
表1-2和表1-3列举了常用铸造合金的流动性数据。
表1-2一些合金的流动性(砂型螺旋形试样)
合金
浇注温度/℃
螺旋形试样长度/mm
铸铁
C+Si=6.2%
1300
1800
C+Si=5.9%
1300
1300
C+Si=5.2%
1300
1000
C+Si=4.2%
1300
600
铸钢
C0.4%
1600
100
C0.4%
1640
200
镁合金(Mg-Al-Zn)
700
400~600
锡青铜(Sn10%、Mn2%)
1040
420
硅黄铜(Si3%)
1100
1000
表1-3几种铸铁的流动性比较
流动性
稀土球铁
普通球铁
球铁原铁液
灰铸铁
浇注温度/℃
螺旋线长度/mm
1270
1107
1250
750
1280
1082
1295
380
铸铁中的其他合金元素也影响流动性。
如图1-5所示,磷含量增加,铸铁的流动性增大,这主要是由于液相线温度下降,粘度下降,同时由于磷共晶增加,固相线温度也下降。
但通常不用增加含磷量的方法提高铸铁的流动性,以防使铸铁变脆,对于艺术品铸件要求轮廓清楚,花纹清晰,而又几乎不承受载荷,故可适当增加含磷量,以提高铁液的充型能力。
在铸铁中硅的作用和碳相似,硅量增加,液相线温度下降,故在同样过热温度下,铸铁的流动性随硅量的增加而提高,如图1-6所示。
图1-5铸铁(
c=3%,即
Si=2%)的流动性与含硅量的关系
(浇铸温度分别为1400℃,1300℃)
图1-6铸铁(
c=3%,
P=0.05%)的流动性与含磷量的关系
(浇铸温度分别为1400℃,1300℃)
③合金的结晶特点一般来说在合金的结晶过程中放出潜热越多,则液态合金保持时间就越久,流动性就越好。
对于纯金属和共晶成分的合金,因其结晶潜热多,提高流动性的作用比结晶温度范围较宽的合金大。
结晶晶粒的形状对流动性也有影响,比如同在固定温度下结晶的三种Al-Cu合金,中间化合物AlCu(
Cu=54%)、A1+A1Cu共晶(
Cu=33%)和纯A1(
Al=100%),由于前两种合金形成球状及规则形状的晶粒,其流动性就比形成树枝状晶粒的纯铝好。
1.1.3.2铸造合金的凝固与收缩特性
(1)合金的凝固特性铸造合金在一定温度范围内结晶凝固时,其断面一般存在三个区域,即固相区、液—固共存区和液相区,其中液—固共存区对铸件质量影响最大,通常根据液固共存区的宽窄将铸件的凝固方式分为逐层凝固方式、中间凝固方式和体积凝固方式。
①逐层凝固方式。
对于纯金属或共晶成分合金在凝固过程中不存在液、固相共存的凝固区,如图1-7(a)所示,故断面上外层的固体和内层的液体由一条界限清楚地分开。
随着温度的下降,固体层不断加厚,液体层不断减少,固体和液体始终保持接触,直到中心层全部凝固,这种凝固方式称为逐层凝固。
纯铜、纯铝、灰铸铁、低碳钢等合金均属于逐层凝固。
②中间凝固方式。
介于逐层凝固和体积凝固之间的凝固方式称为中间凝固,如图1-7(b)所示。
大多数合金均属于中间凝固方式,例如,中碳钢、白口铸铁等。
③体积凝固方式。
合金的凝固温度范围很宽,或铸件断面温度分布曲线较为平坦时,其凝固区在某段时间内,液、固共存的凝固区贯穿整个铸件断面,如图1-7(c)所示。
高碳钢、球墨铸铁、锡青铜等合金均为体积凝固。
图1-7铸件的凝固方式
不同合金的结晶过程不同,导致液态合金具有不同的凝固特性。
对于逐层凝固又可分为内生壳状凝固和外生壳状凝固,如碳素钢金属液凝固时,结晶从铸型壁开始,外生晶粒形成的凝固前沿比较光滑,凝固前沿向铸件中心的液相逐层推进,当相互面向的凝固前沿在铸件中心会合时,凝固结束,这种凝固有光滑的凝固前沿,属于外生壳状凝固方式,见表1—4。
凝固开始形成的外生壳承载能力高,凝固时液相补缩通道畅通,铸件接受补缩(受补)能力高;灰口铸铁液态金属及有色金属液凝固时,按内生生长方式结晶,即晶粒在金属液内部形核、长大。
但在铸型壁处的晶粒由于热量能迅速传出,故形核、长大、结晶速度快,形成固体外壳,有粗糙的凝固前沿,属于内生壳状凝固,一般窄凝固温度范围合金中的共晶成分灰铸铁、共晶成分铝基合金均属于内生壳状凝固方式。
表1-4三种铸造合金的不同凝固特性
合金种类
碳素钢
灰口铸铁
球墨铸铁
示意图
凝固方式
逐层凝固
体积凝固
外生壳状凝固
内生壳状凝固
(2)铸造合金的收缩特性铸造合金的收缩特性是指将具有一定过热度的铸造合金液体浇入铸型,合金从高温液态冷却到固态的某一温度时所发生的体积和尺寸减小的现象称为收缩。
收缩是铸造合金的物理本性,是铸件产生缩孔、缩松、热应力、变形及裂纹等铸造缺陷的基本原因。
所以收缩特性也是铸造合金的重要铸造性能之一。
铸造合金由液态到常温的收缩若用体积改变量来表示,称为体收缩。
合金在固态时的收缩,若用线尺寸改变量来表示,称为线收缩。
铸造合金由液态冷却到常温,一般可分为三个阶段:
液态收缩阶段(I),凝固收缩阶段(Ⅱ),固态收缩阶段(Ⅲ),如图1-8所示。
液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本原因,而固态收缩因收缩受阻而引起较大的铸造应力,这是产生变形和裂纹缺陷的基本原因,而且还会影响铸件的尺寸精度。
(a)合金相图(b)收缩曲线
图1-8铸造合金收缩的三个阶段
I一液态收缩;Ⅱ一凝固收缩;Ⅲ一固态收缩
①液态收缩。
合金从浇铸温度冷却到开始凝固的液相线温度时所产生的收缩称为液态收缩。
其间,合金处于液态,因而,液态收缩会引起型腔内液面下降。
②凝固收缩。
合金从液相线温度(开始凝固的温度)冷却到固相线温度(凝固终止的温度)时的体积收缩称为凝固收缩。
常见各种纯金属的凝固体收缩率见表1-5,其收缩量的大小与合金的结晶温度范围和状态的改变有关。
表1-5各种纯金属的凝固体收缩率
金属种类
Al
Mg
Cu
Co
Fe
Zn
Ag
Sn
Pb
Sb
Bi
收缩率/%
6.24
4.83
4.8
4.8
4.09
4.44
4.35
2.79
2.69
-0.93
-3.1
③固态收缩。
合金从凝固终止温度冷却到室温之间的体积收缩为固态收缩,通常表现为铸件外形尺寸的减小,对铸件的尺寸精度影响较大,常用线收缩率表示。
若合金的线收缩不受铸型等外部条件的阻碍,称为自由线收缩;否则,称为受阻线收缩,常见几种铁碳合金的自由线收缩率见表1-6,常用铸造合金的铸件线收缩率见表1-7。
表1-6几种铁碳合金的自由线收缩率
材料名称
合金化学成分
t%
总收缩率/%
浇注温度
/℃
C
Si
Mn
P
S
Mg
碳钢
灰口铸铁
球墨铸铁
白口铸铁
0.14
3.30
3.40
2.65
0.15
3.14
2.96
1.00
0.02
0.66
0.69
0.48
0.05
0.10
0.11
0.06
0.02
0.02
―
0.26
―
―
0.05
―
2.165
1.08
0.807
2.180
1530
1270
1250
1300
表1-7常用铸造合金的铸件线收缩率
合金类别
收缩率/%
合金类别
收缩率/%
自由收缩
受阻收缩
自由收缩
受阻收缩
灰铸铁
中小型与小型件
中、大型铸件
厕筒形件
长度方向
直径方向
孕育铸铁
可锻铸铁
球墨铸铁
1.0
0.9
0.9
0.7
1.0~1.5
0.75~1.0
1.0
0.9
0.8
0.8
0.5
0.8~1.0
0.5~0.75
0.8
白口铸铁
铸造碳钢和低合金钢
含铬高合金钢
铸造铝硅合金
铸造铝镁合金
铝铜合金(
cu=7%~18%)
锡青铜
铸黄铜
1.75
1.6~2.0
1.3~1.7
1.0~1.2
1.3
1.6
1.4
1.8~2.0
1.5
1.3~1.7
1.0~1.4
0.8~1.0
1.0
1.4
1.2
1.5~1.7
影响合金收缩的因素主要有合金的化学成分、浇铸温度等。
在常用的铸造合金中,铸钢的收缩最大,灰铸铁的最小,见表1-6和表1-7所示。
铸铁结晶时,内部的碳大部分以石墨的形态析出,石墨的密度较小,析出时所产生的体积膨胀弥补了部分凝固收缩;灰铸铁中,碳是石墨的形成元素,硅是促进石墨化的元素,所以铸铁碳硅含量越高,收缩越小;硫能阻碍石墨的析出,使铸铁收缩率增大;适当地增加锰的含量,由于锰与铸铁中的硫形成MnS,可抵消硫对石墨化的阻碍作用,使铸铁收缩率减小。
一般浇注温度越高,过热度越大,合金液态收缩也越大,形成缩孔的倾向就越大。
(3)液态金属收缩的表示方法合金从液态到凝固完毕,体积的缩小分为两个阶段,即液态收缩和凝固收缩。
两者的收缩是直接引起铸件产生缩孔、缩松、气孔、偏析和热裂的根本原因。
其中液态收缩的体收缩率
式中
——液态收缩的体收缩率,%;
——金属液在浇注结束时的体积;
——金属液在液相线时的体积;
——金属的液态体收缩系数,℃-1;
——浇注温度,℃;
——液相线温度,℃。
(4)铸造合金的缩孔与缩松
①缩孔与缩松的含义及产生原因。
铸件在冷却和凝固过程中,由于合金的液态收缩和凝固收缩大于合金的固态收缩,所以在铸件最后凝固的地方常常会产生孔洞,容积大而比较集中的孔洞称为缩孔;细小且分散的孔洞称为缩松。
缩孔的形成过程如图1-9所示[图(a)为铸型充满—初级阶段,(d)和(e)为凝固终了阶段]。
缩孔产生的原因是合金的液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值。
缩孔产生的基本条件是铸件由表及里逐层凝固,缩孔通常分布在铸件上部或最后凝固的热节部位,其外形特征为倒锥形,内表面不光滑;缩松形成的基本原因主要是液态收缩和凝固收缩大于固态收缩,产生的基本条件是合金的结晶温度范围较宽,树枝晶发达,合金以体积方式凝固,液态和凝固收缩所形成的细小、分散孔洞得不到外部液态金属的补充而造成的,一般多分布于铸件的轴线区域、厚大部位或浇口附近。
②缩孔形成机理。
现以图1-9所示的圆柱形铸件为例,来分析缩孔的形成过程。
假定所浇注的合金的结晶温度范围很窄,铸件是由表及里逐层凝固的。
图1-9(a)表示液态金属充满了铸型。
因铸型吸热,金属液温度下降,发生液态收缩,但它将从浇注系统中得到补充。
因此,此期间型腔总是充满着金属液。
(a)初始状态(b)浇口冻结(c)顶面分离(d)产生缩孔(e)冒口补缩
图1-9铸件中缩孔形成过程示意图
当铸件外表温度下降到凝固温度时,铸件表面凝固了一层硬壳,并紧紧地包住内部的金属液。
内浇道此时已凝固,如图1-9(b)所示。
进一步冷却时,硬壳内的金属液因温度降低产生液态收缩,以及对形成硬壳的凝固收缩的补缩,使液面下降。
与此同时,固态硬壳也因为温度降低而使铸件外表尺寸缩小。
如果因液态收缩和凝固收缩引起的体积缩减等于外表尺寸缩小所造成的体积缩减,则凝固的外壳仍和内部的液态金属紧密接触,而不产生缩孔。
但是,液态收缩和凝固收缩总是超过硬壳的固态收缩,因此,液面下降脱离顶部的硬壳,如图1-9(c)所示。
如此进行下去,硬壳不断增厚,液面不断下降,待金属全部凝固后,在铸件上部就形成一个倒锥形的缩孔,如图1-9(d)所示。
整个铸件体积因温度下降至常温而不断缩小,使缩孔绝对体积有所减小,如图1-9(e)所示。
③缩松形成机理。
铸钢件的轴线缩松通常都产生在壁厚均匀的铸壁内。
从纵断面上看,产生在轴线处;从横断面上看,产生在中心部位,所以称其为轴线缩松或中心缩松。
形成轴线缩松的基本原因和形成缩孔一样,都是铸钢的凝固体收缩得不到钢液的有利的补缩而形成的。
轴线缩松的形成条件是:
在缩松区域内的金属几乎是同时凝固的。
图1-10是一个具有均匀厚度的平浇注件。
在它的左端放一个足够大的冒口。
用热电偶测量浇注后各时刻铸件中心线的温度,用射线检查铸件内部质量。
可将铸件分为以下三个区域。
图1-10匀壁厚铸件轴线缩松形成过程示意图
a.冒口区。
由于冒口中钢液的热作用,使其在纵向存在温度差。
等液相线和等固相线越靠近冒口,向铸件中心推进越慢。
因此,在冒口区中形成楔形补缩通道,扩张角为φ2,向冒口扩张,如图1-10(a)所示,有利于冒口补缩,为顺序凝固,铸件在这个区域是致密的。
加大冒口的压力、提高冒口中金属液的温度和延长冒口的凝固时间,都可以增加冒口区的长度。
b.末端区。
因末端区比中间区多一个散热端面,所以冷却速度较快,在纵向上存在较大的温度差,越靠近端面,温度越低,因此等液相线和等固相线越靠近端面,向铸件中心推进越快,这就构成了补缩通道,其扩张角φ1向冒口方向扩张。
因在中间段的中心尚未构成补缩边界之前,末端区已凝固完毕,所以末端区里的钢液所产生的凝固收缩完全能获得冒口中钢液的补缩。
这一段为顺序凝固,铸件是致密的。
若末端区加放冷铁,可增加末端区的长度。
c.轴线缩松区。
在冒口区和末端区作用都达不到的中间段称为轴线缩松区。
在这个区域,铸件的冷却速度相同,在纵向上没有温度差。
等液相线和等固相线平行于铸件上、下表面向中心推进,侧面的凝固情况也相同,所以其扩张角φ为零,其凝固前沿是平行的,凝固方式为同时凝固,如图1-10(b)所示。
在末端区凝固完毕以后,中间区的等液相线在铸件中心汇合,构成很宽的凝固区,凝固前沿平行,当等固相线推进到铸件中心附近,在靠近等固相线的初生晶体之间的钢液发生凝固收缩,首先形成具有一定真空度的晶体间的小孔隙。
这种真空的小孔隙又把中心线上的初生晶体之间的钢液吸人而得到补缩,如图1-10(c)所示,然而却在铸件的中心线上产生断断续续的晶间小孔,称为轴线缩松。
此时,冒口虽然存在补缩通道扩张角甲φ3[见图1-10(b)],但冒口中的钢液已不能克服中间段已经搭接的晶体间的阻力来对中心处进行补缩。
这就是轴线缩松形成的机理。
综上所述,形成铸件缩松的原因是:
在凝固期,铸件纵截面上各点没有或没有足够的温度差,以致在凝固末期补缩通道消失而导致产生轴线缩松。
因此,凡是能创造等于或大于临界温度差的措施,都能增加致密区的长度,能使一些宽结晶温度范围的合金获得致密的组织。
缩孔和缩松的防止措施铸造合金的液态收缩越大,则缩孔形成的倾向越大;合金的结晶温度范围越宽,凝固收缩越大,则形成缩松的倾向也越大。
凡能促使合金减少液态和凝固期间收缩的
工艺措施(如降低浇注温度和减慢浇注速度,增加铸型的激冷能力,通过调整化学成分,增加在凝固过程中的补缩能力,对于灰口铸铁可促进凝固期间的石墨化等),都能有利于减少缩孔和缩松的形成。
为使铸件在凝固过程中建立良好的补缩条件,通过控制铸件的凝固顺序(如采用冒口和冷铁配合),使之符合“顺序凝固原则”或“同时凝固原则”原则,尽量地使缩松转化为缩孔,并使缩孔出现在铸件最后凝固的地方。
顺序凝固是采取一定措施,如合理选择内浇道在铸件上的引入位置和高度、开设冒口、放置冷铁等,使铸件从远离冒口的部分先凝固,然后向着冒口凝固,最后才是冒口本身凝固的次序进行,形成一个顺序凝固的过程,如图1-11所示。
主要用于凝固收缩大,凝固温度范围较小的合金。
如铸钢、高牌号灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和黄铜等。
(a)缩孔位置(b)加冒口补缩(c)用冷铁和冒口补缩
图1-11用冒口和冷铁消除缩孔的示意图
1-浇注系统;2-顶冒口;3-缩孔;4-冷铁;5-侧冒口;6-铸件
同时凝固是从工艺采取措施,保证铸件结构上各部分之间没有温差或使温差尽量小,使铸件各部分基本同时凝固,一般用于凝固温度范围大,以体积方式凝固的合金,容易产生缩松的合金,壁厚均匀的薄壁铸件或气蜜性要求不高的铸件。
当热裂和变形成为主要矛盾时也采用之。
1.1.3.3铸造合金中的偏析
铸造合金中的偏析铸件截面上不同部位所产生的化学成分不均匀的现象称为偏析。
产生偏析的主要原因是由于各种铸造合金在结晶过程中发生溶质再分配,即在晶体长大过程中,合金的结晶速度大于溶质元素的扩散速度,使先析出的固相与液相的成分不同,先结晶的部分与后结晶的部分化学成分也不相同,甚至同一晶粒内各部分的成分也不一样。
根据偏析产生的范围大小可分为两大类:
一类是微观偏析,微观偏析是指微小(晶粒)尺寸范围内各部分的化学成分不均匀现象。
常见有两种形式:
一种为晶内偏析,也叫枝晶偏析。
另一种为晶界偏析;还有一种偏析为宏观偏析,它指在铸件较大尺寸范围内化学成分不均匀的现象,一般包括正偏析、逆偏析、重力偏析等。
宏观偏析会使铸件力学性能、物理性能和化学性能降低,直接影响铸件的使用性能;
(1)晶内偏析晶内偏析是指一个晶粒范围内先结晶和后结晶部分的成分不均匀现象,所以也称为枝晶偏析。
它多发生在铸造非铁合金中,如Cu-Sn合金、Cu-Ni合金。
在铸钢组织中,初生奥氏体枝晶的枝干中心含碳量较低,后结晶的枝
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- 第一章 材料成形基础铸造部分 材料 成形 基础 铸造 部分