第一章 鑄造工藝基礎(chǔ)

1、第一章第一章 鑄造工藝基礎(chǔ)鑄造工藝基礎(chǔ) 什么是液態(tài)成型（鑄造生產(chǎn)）什么是液態(tài)成型（鑄造生產(chǎn)） 定義：定義：將將液態(tài)金屬液態(tài)金屬澆澆 注到與零件形狀、尺注到與零件形狀、尺 寸相適應(yīng)的寸相適應(yīng)的鑄型型腔鑄型型腔 中，待其冷卻凝固，中，待其冷卻凝固， 以獲得以獲得毛坯或零件毛坯或零件的的 生產(chǎn)方法。生產(chǎn)方法。 鑄造業(yè)發(fā)展鑄造業(yè)發(fā)展 歷史悠久、輝煌歷史悠久、輝煌 司母戊大方鼎：司母戊大方鼎： 重重875Kg875Kg，外型尺寸，外型尺寸 1.33m1.33m0.78m0.78m1.10m1.10m 是迄今世界上最古老是迄今世界上最古老 的大型青銅器的大型青銅器 編鐘：編鐘： 戰(zhàn)國時(shí)期楚國的樂戰(zhàn)國時(shí)期楚

2、國的樂 器，音質(zhì)很好，音器，音質(zhì)很好，音 階準(zhǔn)確，至今仍可階準(zhǔn)確，至今仍可 演奏樂曲。演奏樂曲。 銅車馬：銅車馬： 出自戰(zhàn)國時(shí)期的出自戰(zhàn)國時(shí)期的 秦國。由秦國。由3462個(gè)個(gè) 鑄件組成，總重鑄件組成，總重 量達(dá)量達(dá)1241公斤公斤 我國鑄件產(chǎn)量從我國鑄件產(chǎn)量從20002000年起超越美國位居世界第一。年起超越美國位居世界第一。 鑄件生產(chǎn)國可分為兩類：鑄件生產(chǎn)國可分為兩類： 一類是發(fā)展中國家一類是發(fā)展中國家，雖然產(chǎn)量大，但鑄件附加值低，雖然產(chǎn)量大，但鑄件附加值低， 小企業(yè)多，從業(yè)人員隊(duì)伍龐大，黑金屬比重大。小企業(yè)多，從業(yè)人員隊(duì)伍龐大，黑金屬比重大。 一類是發(fā)達(dá)國家，一類是發(fā)達(dá)國家，如美國、日本及

3、歐洲一些國家等，如美國、日本及歐洲一些國家等， 他們采用高新技術(shù)主要生產(chǎn)高附加值鑄件。他們采用高新技術(shù)主要生產(chǎn)高附加值鑄件。 在機(jī)械裝備中，鑄件占整機(jī)重量的比例很高在機(jī)械裝備中，鑄件占整機(jī)重量的比例很高 ： 機(jī)床、重型機(jī)器、內(nèi)燃機(jī)中：鑄件占機(jī)床、重型機(jī)器、內(nèi)燃機(jī)中：鑄件占70709090 壓氣機(jī)、風(fēng)機(jī)占壓氣機(jī)、風(fēng)機(jī)占60608080拖拉機(jī)拖拉機(jī) 占占50507070 汽車占汽車占20203030農(nóng)業(yè)機(jī)械占農(nóng)業(yè)機(jī)械占40407070 在一般的機(jī)器設(shè)備中，鑄件占機(jī)器總重量的在一般的機(jī)器設(shè)備中，鑄件占機(jī)器總重量的45%45%90% 90% 現(xiàn)狀現(xiàn)狀 （1 1）材料來源廣；）材料來源廣； （2 2）廢

4、品可重熔；）廢品可重熔； （3 3）設(shè)備投資低。）設(shè)備投資低。 鑄造生產(chǎn)的特點(diǎn)鑄造生產(chǎn)的特點(diǎn) 1 1可生產(chǎn)形狀任意復(fù)雜的制件，特別是內(nèi)腔形狀復(fù)可生產(chǎn)形狀任意復(fù)雜的制件，特別是內(nèi)腔形狀復(fù) 雜的制件。雜的制件。如汽缸體、汽缸蓋、蝸輪葉片、床身件等。如汽缸體、汽缸蓋、蝸輪葉片、床身件等。 （1 1）合金種類不受限制；）合金種類不受限制； （2 2）鑄件大小幾乎不受限制。）鑄件大小幾乎不受限制。 2 2適應(yīng)性強(qiáng)：適應(yīng)性強(qiáng)： 3 3成本低：成本低： 4 4廢品率高、表面質(zhì)量較低、勞動(dòng)條件差。廢品率高、表面質(zhì)量較低、勞動(dòng)條件差。 合金鑄造性能合金鑄造性能 合金在鑄造成形時(shí)獲得外形準(zhǔn)確、內(nèi)部健全鑄件合金在鑄

5、造成形時(shí)獲得外形準(zhǔn)確、內(nèi)部健全鑄件 的能力。的能力。 定義定義 影響因素影響因素 u 合金的流動(dòng)性合金的流動(dòng)性 u 凝固特性凝固特性 u 收縮性收縮性 u 吸氣性吸氣性 充型能力不足時(shí)，會(huì)產(chǎn)生澆不足、冷隔、夾渣、氣孔等缺陷。 、液態(tài)合金的流動(dòng)性、液態(tài)合金的流動(dòng)性 合金的流動(dòng)性是： 液態(tài)合金本身的流動(dòng)能力。 充型 液態(tài)合金填充鑄型的過程。 充型能力液體金屬充滿鑄型型腔，獲得尺寸精確、 輪廓清晰的成形件的能力。 （一）液態(tài)金屬的充型能力（一）液態(tài)金屬的充型能力 鑄造工藝特點(diǎn)：鑄造工藝特點(diǎn)： 影響充型能力的因素影響充型能力的因素 0.45%C 鑄鋼：200 出氣口 澆口杯 4.3%C 鑄鐵：1800

6、 合金合金造型材料造型材料澆注溫度澆注溫度( (C) )螺旋線長度螺旋線長度(mm)(mm) 鑄鐵鑄鐵C+Si C+Si=6.2% =6.2%砂型砂型13001800 C+Si C+Si=5.2% =5.2%砂型砂型13001000 C+Si C+Si=4.2% =4.2%砂型砂型1300600 鑄鋼鑄鋼C C =6.2% =6.2%砂型砂型1600100 砂型砂型1400200 錫青銅錫青銅Sn Sn =9 =911%11%砂型砂型1040420 Zn Zn =2 =24%4%砂型砂型1040420 硅黃銅硅黃銅砂型砂型11001000 鋁合金鋁合金金屬型金屬型( (300C) )68072

7、0 C700800 鎂合金鎂合金砂型砂型700400600 常用鑄造合金的流動(dòng)性常用鑄造合金的流動(dòng)性 出氣口出氣口 澆口杯澆口杯 PbSb 20406080 20 40 60 80 0 流動(dòng)性（流動(dòng)性（cm） 10 0 20 0 30 0 溫度溫度（） 0 合金流動(dòng)性主要取決于合金流動(dòng)性主要取決于合金化學(xué)成分合金化學(xué)成分所決定的結(jié)晶特點(diǎn)。所決定的結(jié)晶特點(diǎn)。 a）在恒溫下凝固 b）在一定溫度范圍內(nèi)凝固 PbSb 20406080 20 40 60 80 0 流動(dòng)性（cm） 100 200 300 溫度（） 0 （3 3）澆注系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu)）澆注系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu) 澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流動(dòng)阻力澆注系統(tǒng)的

8、結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流動(dòng)阻力 越大，充型能力越差。越大，充型能力越差。 、澆注條件、澆注條件 、鑄型條件、鑄型條件 （1 1）鑄型的蓄熱系數(shù)）鑄型的蓄熱系數(shù) 鑄型的蓄熱系數(shù)表示鑄型從其中的鑄型的蓄熱系數(shù)表示鑄型從其中的 金屬吸取熱量并儲(chǔ)存在本身的能力。金屬吸取熱量并儲(chǔ)存在本身的能力。 （1 1）澆注溫度）澆注溫度 一般一般T T澆 澆越高，液態(tài)金屬的充型能力越強(qiáng)。 越高，液態(tài)金屬的充型能力越強(qiáng)。 （2 2）充型壓力）充型壓力 液態(tài)金屬在流動(dòng)方向上所受的壓力越大，液態(tài)金屬在流動(dòng)方向上所受的壓力越大， 充型能力越強(qiáng)。充型能力越強(qiáng)。 （2 2）鑄型溫度）鑄型溫度 鑄型溫度越高，液態(tài)金屬與鑄型的溫差鑄型溫度越

9、高，液態(tài)金屬與鑄型的溫差 越小，充型能力越強(qiáng)。越小，充型能力越強(qiáng)。 （3 3）鑄型的排氣能力）鑄型的排氣能力 （2 2）鑄件復(fù)雜程度）鑄件復(fù)雜程度 鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流動(dòng)阻力大，鑄型的鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流動(dòng)阻力大，鑄型的 充填就困難。充填就困難。 、鑄件結(jié)構(gòu)、鑄件結(jié)構(gòu) （1 1）折算厚度）折算厚度 折算厚度也叫當(dāng)量厚度或模數(shù)，為折算厚度也叫當(dāng)量厚度或模數(shù)，為鑄件體積鑄件體積 與表面積之比與表面積之比。折算厚度大，熱量散失慢，充型能力就。折算厚度大，熱量散失慢，充型能力就 好。鑄件壁厚相同時(shí)，垂直壁比水平壁更容易充填。好。鑄件壁厚相同時(shí)，垂直壁比水平壁更容易充填。 （二）液態(tài)金屬的凝固特性（二）液態(tài)金屬

10、的凝固特性 ab 鑄件的凝固方式鑄件的凝固方式 1 1） 逐層凝固逐層凝固 2 2） 體積凝固體積凝固 3 3） 中間凝固中間凝固 影響鑄件凝固方 式的主要因素 ： （1 1）合金的結(jié)晶溫度范圍）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 逐層凝固逐層凝固 。 表層中心 t鑄件 固相線 液相線 成分 溫度 表層中心 t鑄件 液 固 液 c 表層中心 S t鑄件 溫度 液相線 固 凝固區(qū) （2 2）鑄件的溫度梯度）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

11、決 與鑄件內(nèi)外層之間的溫度差。若鑄件內(nèi)外層之間的溫度差與鑄件內(nèi)外層之間的溫度差。若鑄件內(nèi)外層之間的溫度差 由小變大，則其對應(yīng)的凝固區(qū)由寬變窄由小變大，則其對應(yīng)的凝固區(qū)由寬變窄 。 表層中心 S t鑄件 溫度 成分 溫度 S2 T1 T2 T澆 T液 T固 T室 1. 1. 收縮的概念及表示收縮的概念及表示 （三）合金的收縮性（三）合金的收縮性 體收縮率是鑄件產(chǎn)生體收縮率是鑄件產(chǎn)生縮縮 孔或縮松孔或縮松的根本原因。的根本原因。 %100 鑄件鑄件 鑄件鑄件鑄型鑄型 V VV V %100 鑄鑄件件 鑄鑄件件鑄鑄型型 L LL L 體收縮率：體收縮率： 線收縮率：線收縮率： 線收縮率是鑄件產(chǎn)生線收

12、縮率是鑄件產(chǎn)生應(yīng)應(yīng) 力、變形、裂紋力、變形、裂紋的根本的根本 原因。原因。 1 1）收縮）收縮 合金從液態(tài)冷卻至室溫的過程中，體積或尺寸減小的現(xiàn)象。合金從液態(tài)冷卻至室溫的過程中，體積或尺寸減小的現(xiàn)象。 它是金屬固有的物理性質(zhì)。它是金屬固有的物理性質(zhì)。 2 2）表示）表示 （3 3）固態(tài)收縮）固態(tài)收縮 從凝固終止溫度到室溫間的收縮。從凝固終止溫度到室溫間的收縮。T T固 固 T T室 室 （2 2）凝固收縮）凝固收縮 從凝固開始到凝固終止溫度間的收縮。從凝固開始到凝固終止溫度間的收縮。 T T液 液 T T固 固 合金的收縮經(jīng)歷如下三個(gè)階段：合金的收縮經(jīng)歷如下三個(gè)階段： （1 1）液態(tài)收縮）液態(tài)

13、收縮 從澆注溫度到凝固開始溫度之間的收縮。從澆注溫度到凝固開始溫度之間的收縮。T T澆 澆 T T液 液 體積縮小表現(xiàn)為型腔內(nèi)液面的降低；體積縮小表現(xiàn)為型腔內(nèi)液面的降低； 澆注溫度越高，過熱度越大，液態(tài)收縮越嚴(yán)重澆注溫度越高，過熱度越大，液態(tài)收縮越嚴(yán)重 高溫出爐，低溫澆注高溫出爐，低溫澆注 凝固溫度范圍越大，凝固收縮越嚴(yán)重凝固溫度范圍越大，凝固收縮越嚴(yán)重 3 3）收縮的三個(gè)階段）收縮的三個(gè)階段 主要表現(xiàn)為外形尺寸的減小，一般用線收縮率表示主要表現(xiàn)為外形尺寸的減小，一般用線收縮率表示 產(chǎn)生應(yīng)力、變形和裂紋等缺陷的主要原因產(chǎn)生應(yīng)力、變形和裂紋等缺陷的主要原因 2.2.影響收縮的因素：影響收縮的因素

14、： n化學(xué)成分化學(xué)成分 鋼的收縮率最大，灰口鑄鐵收縮率最小鋼的收縮率最大，灰口鑄鐵收縮率最?。ㄎ龀鍪a(chǎn)（析出石墨產(chǎn) 生體積膨脹抵消了部分收縮）生體積膨脹抵消了部分收縮） n澆注溫度澆注溫度 澆注溫度越高，過熱度越大，液態(tài)收縮率越大澆注溫度越高，過熱度越大，液態(tài)收縮率越大 n鑄件結(jié)構(gòu)與鑄型條件：鑄件結(jié)構(gòu)與鑄型條件： 收縮的阻力來源于兩方面：收縮的阻力來源于兩方面： 一是鑄件壁厚不均勻；一是鑄件壁厚不均勻； 二是鑄型和型芯對收縮的機(jī)械阻力。二是鑄型和型芯對收縮的機(jī)械阻力。 ） 縮孔與縮松縮孔與縮松 液態(tài)合金在冷凝過程中，若其液態(tài)收縮和凝固收縮所液態(tài)合金在冷凝過程中，若其液態(tài)收縮和凝固收縮所 縮減

15、的容積得不到補(bǔ)充，則在鑄件最后凝固的部位形成一縮減的容積得不到補(bǔ)充，則在鑄件最后凝固的部位形成一 些孔洞些孔洞 。大而集中的稱為大而集中的稱為縮孔縮孔，細(xì)小而分散的稱為細(xì)小而分散的稱為縮松縮松。 （1) 1)縮孔和縮松的形成縮孔和縮松的形成 3. 3. 收縮對鑄件質(zhì)量的影響收縮對鑄件質(zhì)量的影響 合金結(jié)晶范圍窄合金結(jié)晶范圍窄 合金結(jié)晶范圍寬合金結(jié)晶范圍寬 （2)2)縮孔和縮松的危害與防止縮孔和縮松的危害與防止 防止措施：防止措施：防止縮孔和縮松常用的工藝措施就是控制防止縮孔和縮松常用的工藝措施就是控制 鑄件的凝固次序，使鑄件實(shí)現(xiàn)鑄件的凝固次序，使鑄件實(shí)現(xiàn)“順序凝固順序凝固”。 危害：危害：縮孔和

16、縮松能減小鑄件的有效面積，并在該片縮孔和縮松能減小鑄件的有效面積，并在該片 產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低機(jī)械性能；縮松還能使鑄件滲漏。產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低機(jī)械性能；縮松還能使鑄件滲漏。 l順序凝固順序凝固 順序凝固是采用各種措施，使鑄件從冒口到遠(yuǎn)離冒順序凝固是采用各種措施，使鑄件從冒口到遠(yuǎn)離冒 口之間的溫度梯度逐漸遞減，使遠(yuǎn)離冒口的地方先口之間的溫度梯度逐漸遞減，使遠(yuǎn)離冒口的地方先 凝固，然后向冒口的方向順序凝固。凝固，然后向冒口的方向順序凝固。 暗冒口 冒口冒口: :鑄型內(nèi)存儲(chǔ)鑄型內(nèi)存儲(chǔ) 供補(bǔ)縮鑄件用熔供補(bǔ)縮鑄件用熔 融金屬的空腔。融金屬的空腔。 同時(shí)還起排氣和同時(shí)還起排氣和 集渣作用。集渣作用。 l冒

17、口和冷鐵聯(lián)合補(bǔ)縮冒口和冷鐵聯(lián)合補(bǔ)縮 冷鐵 熱節(jié) 在鑄件的厚大部位放置冷鐵，加快冷卻速度。在鑄件的厚大部位放置冷鐵，加快冷卻速度。 ）液態(tài)成形內(nèi)應(yīng)力、變形與裂紋）液態(tài)成形內(nèi)應(yīng)力、變形與裂紋 （）液態(tài)成形內(nèi)應(yīng)力（）液態(tài)成形內(nèi)應(yīng)力 鑄件在凝固以后的繼續(xù)冷卻過程中，其鑄件在凝固以后的繼續(xù)冷卻過程中，其固態(tài)收縮受到阻礙，固態(tài)收縮受到阻礙， 鑄件內(nèi)部即將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力鑄件內(nèi)部即將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。按成因不同，分為：按成因不同，分為： . . 機(jī)械應(yīng)力（收縮應(yīng)力）機(jī)械應(yīng)力（收縮應(yīng)力） 合金的線收縮受到鑄型、合金的線收縮受到鑄型、 型芯、澆冒系統(tǒng)的機(jī)械阻型芯、澆冒系統(tǒng)的機(jī)械阻 礙而形成的內(nèi)應(yīng)力。礙而形成的內(nèi)應(yīng)力。 上型

18、 下型 機(jī)械應(yīng)力是暫時(shí)應(yīng)力。機(jī)械應(yīng)力是暫時(shí)應(yīng)力。 2. 2. 相變應(yīng)力相變應(yīng)力 冷卻過程中，有些合金經(jīng)歷固態(tài)相變，比容發(fā)生變化。冷卻過程中，有些合金經(jīng)歷固態(tài)相變，比容發(fā)生變化。 可能是暫時(shí)應(yīng)力、也可能是永久應(yīng)力（殘余應(yīng)力）?？赡苁菚簳r(shí)應(yīng)力、也可能是永久應(yīng)力（殘余應(yīng)力）。 3. 3.熱應(yīng)力熱應(yīng)力 熱應(yīng)力是由于鑄件壁厚不均勻，各部分冷卻速度不同，以熱應(yīng)力是由于鑄件壁厚不均勻，各部分冷卻速度不同，以 致在同一時(shí)期內(nèi)鑄件各部分收縮不一致而引起的應(yīng)力。致在同一時(shí)期內(nèi)鑄件各部分收縮不一致而引起的應(yīng)力。 t T 1 2 t0t1t2t3 T H T臨 臨 T室 室 t0t1:熱應(yīng)力因塑性變形消除熱應(yīng)力因塑性

19、變形消除 塑性狀態(tài)塑性狀態(tài) 彈性狀態(tài)彈性狀態(tài) 1 2+ -1 2 + -1 2 1 2- + 1 2 熱應(yīng)力使鑄件的厚壁或心部受拉熱應(yīng)力使鑄件的厚壁或心部受拉 伸，薄壁或表層受壓縮。伸，薄壁或表層受壓縮。 熱應(yīng)力是永久應(yīng)力。熱應(yīng)力是永久應(yīng)力。 + - 在熱應(yīng)力的作用下，鑄件厚的部分受拉應(yīng)力，薄的部分受壓應(yīng)力在熱應(yīng)力的作用下，鑄件厚的部分受拉應(yīng)力，薄的部分受壓應(yīng)力。 變形的結(jié)果是受拉應(yīng)力的部位趨于縮短變形、受壓應(yīng)力的部位趨于伸長變形的結(jié)果是受拉應(yīng)力的部位趨于縮短變形、受壓應(yīng)力的部位趨于伸長 變形，以使鑄件中的殘余應(yīng)力減小或消除。變形，以使鑄件中的殘余應(yīng)力減小或消除。 凝固分三個(gè)階段凝固分三個(gè)階段

20、 1、高溫下無應(yīng)力、高溫下無應(yīng)力 2、開始凝固時(shí)：、開始凝固時(shí)： 薄的部分受拉，厚的部分受壓，此時(shí)應(yīng)力可通過塑性變形抵消。薄的部分受拉，厚的部分受壓，此時(shí)應(yīng)力可通過塑性變形抵消。 3、凝固結(jié)束時(shí)、凝固結(jié)束時(shí) ( (）鑄件的變形與防止）鑄件的變形與防止 框形鑄件熱應(yīng)力形成過程 I、II桿固態(tài)冷卻曲線 彈性狀態(tài) 塑性狀態(tài) 鑄件壁厚不均或各部分冷鑄件壁厚不均或各部分冷 卻速度不同卻速度不同使鑄件的厚壁使鑄件的厚壁 處或心部受拉應(yīng)力、薄壁處或心部受拉應(yīng)力、薄壁 或表層受壓應(yīng)力或表層受壓應(yīng)力，且隨著，且隨著 鑄件鑄件壁厚差的增大、各部壁厚差的增大、各部 分冷卻速度差的不同、分冷卻速度差的不同、鑄鑄 造合

21、金線收縮率的提高、造合金線收縮率的提高、 以及其彈性模量的增大，以及其彈性模量的增大， 鑄件的熱應(yīng)力增大。鑄件的熱應(yīng)力增大。 舉例 防止變形的方法： 2 2）使鑄件壁厚盡可能均勻；）使鑄件壁厚盡可能均勻； 3 3）采用同時(shí)凝固的原則；）采用同時(shí)凝固的原則； 1 1）選用彈性模量小的合金；）選用彈性模量小的合金； 同時(shí)凝固示意圖 方法：內(nèi)澆口開在鑄件的薄壁方法：內(nèi)澆口開在鑄件的薄壁 處，以減緩其冷卻速度；處，以減緩其冷卻速度；而在而在 鑄件的厚壁處放置冷鐵，以加鑄件的厚壁處放置冷鐵，以加 快其冷卻速度?？炱淅鋮s速度。 注意：同時(shí)凝固不必設(shè)置冒口，節(jié)省材料，簡化工藝，但注意：同時(shí)凝固不必設(shè)置冒口，

22、節(jié)省材料，簡化工藝，但 會(huì)在鑄件的心部會(huì)在鑄件的心部會(huì)產(chǎn)生縮孔或縮松缺陷，所以一般只用于會(huì)產(chǎn)生縮孔或縮松缺陷，所以一般只用于 普通灰鑄鐵和錫青銅鑄件的生產(chǎn)。普通灰鑄鐵和錫青銅鑄件的生產(chǎn)。 反變形法反變形法 在模樣上預(yù)先作出相當(dāng)于鑄件變形量的反變形量，在模樣上預(yù)先作出相當(dāng)于鑄件變形量的反變形量， 以抵消鑄件的變形。以抵消鑄件的變形。 4 4）采用反變形法。）采用反變形法。 如圖為床身鑄件，其如圖為床身鑄件，其導(dǎo)軌部分較厚，受拉應(yīng)力導(dǎo)軌部分較厚，受拉應(yīng)力；其；其 床壁部分較薄，受壓應(yīng)力床壁部分較薄，受壓應(yīng)力，于是床身發(fā)生朝著導(dǎo)軌方向，于是床身發(fā)生朝著導(dǎo)軌方向 的彎曲，使導(dǎo)軌下凹。的彎曲，使導(dǎo)軌下凹

23、。 (）鑄件的裂紋與防止）鑄件的裂紋與防止 1 1. . 熱裂紋熱裂紋 熱裂是鑄件在凝固后期高溫下沿晶界形成的裂紋。熱裂是鑄件在凝固后期高溫下沿晶界形成的裂紋。 鑄造內(nèi)應(yīng)力超過金屬的抗拉強(qiáng)度時(shí)，鑄件將產(chǎn)生鑄造內(nèi)應(yīng)力超過金屬的抗拉強(qiáng)度時(shí)，鑄件將產(chǎn)生 裂紋。分為熱裂紋和冷裂紋。裂紋。分為熱裂紋和冷裂紋。 宏觀：宏觀：斷口有氧化色；斷口有氧化色； 裂紋短；裂紋短； 縫隙寬縫隙寬(寬度寬度0.050.5mm); 形狀曲折形狀曲折 微觀：微觀：沿晶粒邊界分布，沿晶粒邊界分布， 沿晶（或晶間）斷裂沿晶（或晶間）斷裂 鑄件熱裂紋鑄件熱裂紋 影響熱裂形成因素影響熱裂形成因素 自線收縮開始溫度至固相線之間的有效

24、結(jié)晶區(qū)間愈小，自線收縮開始溫度至固相線之間的有效結(jié)晶區(qū)間愈小， 則合金在此溫度范圍內(nèi)的絕對收縮量愈小，鑄件內(nèi)產(chǎn)生則合金在此溫度范圍內(nèi)的絕對收縮量愈小，鑄件內(nèi)產(chǎn)生 的應(yīng)力愈小，故合金形成熱裂傾向性愈小。反之亦然。的應(yīng)力愈小，故合金形成熱裂傾向性愈小。反之亦然。 2. 2. 合金元素的種類合金元素的種類 1 1鑄造合金性質(zhì)的影響鑄造合金性質(zhì)的影響 促進(jìn)結(jié)晶裂紋形成促進(jìn)結(jié)晶裂紋形成S，P，C，Ni 抑制結(jié)晶裂紋形成抑制結(jié)晶裂紋形成Mn，Si，Ti，稀土元素，稀土元素. 硫和磷- -最有害的雜質(zhì)元素最有害的雜質(zhì)元素 增大凝固溫度區(qū)間增大凝固溫度區(qū)間 極易偏析極易偏析; 形成多種低熔點(diǎn)共晶形成多種低熔點(diǎn)

25、共晶; 熱裂紋傾向熱裂紋傾向 影響熱裂紋的主要元素影響熱裂紋的主要元素加劇硫加劇硫磷及其磷及其 他元素的有害作用。他元素的有害作用。 脫硫作用脫硫作用+改善硫化物的形態(tài)改善硫化物的形態(tài)薄膜狀改變薄膜狀改變 為球狀為球狀提高金屬的抗裂性。提高金屬的抗裂性。 碳碳 錳錳 熱裂的防止熱裂的防止 盡量選擇凝固溫度范圍小，熱裂傾向小的合金。盡量選擇凝固溫度范圍小，熱裂傾向小的合金。 應(yīng)提高鑄型和型芯的退讓性，以減小機(jī)械應(yīng)力。應(yīng)提高鑄型和型芯的退讓性，以減小機(jī)械應(yīng)力。 對于鑄鋼件和鑄鐵件，必須嚴(yán)格控制硫的含量，避免對于鑄鋼件和鑄鐵件，必須嚴(yán)格控制硫的含量，避免 生成生成FeSFeS，防止熱脆性。，防止熱脆

26、性。 2 2. .冷裂紋冷裂紋 冷裂冷裂是鑄件冷卻到彈性狀態(tài)時(shí)，因局部鑄造應(yīng)力大于材料強(qiáng)度是鑄件冷卻到彈性狀態(tài)時(shí)，因局部鑄造應(yīng)力大于材料強(qiáng)度 極限而引起的開裂。極限而引起的開裂?？偸前l(fā)生在冷卻過程中總是發(fā)生在冷卻過程中承受較高拉應(yīng)力的承受較高拉應(yīng)力的 部位部位，特別是，特別是應(yīng)力集中部位應(yīng)力集中部位。壁厚不均勻、形狀復(fù)雜的大型鑄。壁厚不均勻、形狀復(fù)雜的大型鑄 件容易產(chǎn)生冷裂紋。件容易產(chǎn)生冷裂紋。 穿過晶內(nèi)和晶界；穿過晶內(nèi)和晶界； 裂紋細(xì)??；裂紋細(xì)??； 呈連續(xù)直線狀；呈連續(xù)直線狀； 縫內(nèi)有金屬光澤或輕微氧化色?？p內(nèi)有金屬光澤或輕微氧化色。 特征特征 鑄件尖鑄件尖 角部位角部位 的裂紋的裂紋 冷裂

27、的防止：冷裂的防止： 1 1）使鑄件壁厚盡可能均勻；）使鑄件壁厚盡可能均勻； 2 2）采用同時(shí)凝固的原則；）采用同時(shí)凝固的原則； 3 3）對于鑄鋼件和鑄鐵件，必須嚴(yán)格控制磷的含量，）對于鑄鋼件和鑄鐵件，必須嚴(yán)格控制磷的含量， 避免生成避免生成FeFe3 3P P，防止冷脆性。，防止冷脆性。 （四）鑄件中的氣孔（四）鑄件中的氣孔 n液態(tài)合金中吸入了氣體，若在其冷凝過程中不能逸液態(tài)合金中吸入了氣體，若在其冷凝過程中不能逸 出，或滯流在金屬中，則在冷凝后將使鑄件內(nèi)形成出，或滯流在金屬中，則在冷凝后將使鑄件內(nèi)形成 氣孔缺陷。氣孔缺陷。 n按照氣體的來源，分為侵入性氣孔、析出性氣孔、按照氣體的來源，分為

28、侵入性氣孔、析出性氣孔、 反應(yīng)性氣孔。反應(yīng)性氣孔。 1 1、侵入性氣孔：、侵入性氣孔： 主要是砂型和型芯中的氣主要是砂型和型芯中的氣 體侵入金屬液中而形成的體侵入金屬液中而形成的 氣孔。氣孔。 防止途徑：防止途徑：降低型砂及降低型砂及 芯砂的發(fā)氣量，增強(qiáng)鑄型芯砂的發(fā)氣量，增強(qiáng)鑄型 的排氣能力。的排氣能力。 2 2、析出氣孔：、析出氣孔： 形成原因：形成原因：氣體在液態(tài)合金中氣體在液態(tài)合金中 的溶解度較固態(tài)大得多，且隨的溶解度較固態(tài)大得多，且隨 溫度升高而加大。溶解的氣體溫度升高而加大。溶解的氣體 在冷凝過程中析出。在冷凝過程中析出。 特征：特征：尺寸較小，分布面積廣尺寸較小，分布面積廣 在鋁合

29、金中最多見，在鋁合金中最多見，“針孔針孔” 缺陷。缺陷。 防止措施：防止措施：“除氣處理除氣處理”；保保 證爐料潔凈、干燥，嚴(yán)格遵守證爐料潔凈、干燥，嚴(yán)格遵守 熔煉及澆注操作工藝。熔煉及澆注操作工藝。 3 3、反應(yīng)氣孔：、反應(yīng)氣孔： 反應(yīng)氣孔是液態(tài)金屬與鑄型材料、芯撐、冷鐵或熔渣之間發(fā)反應(yīng)氣孔是液態(tài)金屬與鑄型材料、芯撐、冷鐵或熔渣之間發(fā) 生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體而形成的。生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體而形成的。 冷鐵氣孔：Fe3O4 + 4C =3Fe + 4CO 液態(tài)成形件的質(zhì)量與控制液態(tài)成形件的質(zhì)量與控制 常見鑄件缺陷及特征常見鑄件缺陷及特征 名名 稱稱 特特 征征名稱名稱 特特 征征 氣氣 孔孔 主要為梨

30、形、圓形、橢圓形的孔洞，表面較主要為梨形、圓形、橢圓形的孔洞，表面較 光滑，一般不在鑄件表面露出，大孔獨(dú)立存光滑，一般不在鑄件表面露出，大孔獨(dú)立存 在，小孔則成群出現(xiàn)。在，小孔則成群出現(xiàn)。 縮孔縮孔 縮松縮松 1 1縮孔：形狀為不規(guī)則的封閉或敞露的空洞，孔縮孔：形狀為不規(guī)則的封閉或敞露的空洞，孔 壁粗糙并帶有枝狀晶，常出現(xiàn)在鑄件最后凝固部位。壁粗糙并帶有枝狀晶，常出現(xiàn)在鑄件最后凝固部位。 2 2縮松：鑄件斷面上出現(xiàn)的分散而細(xì)小的縮孔?？s松：鑄件斷面上出現(xiàn)的分散而細(xì)小的縮孔。 粘粘 砂砂 鑄件的部分或整個(gè)表面粘附著一層金屬和砂鑄件的部分或整個(gè)表面粘附著一層金屬和砂 粒的機(jī)械混和物，多發(fā)生在鑄件厚

31、壁和熱節(jié)粒的機(jī)械混和物，多發(fā)生在鑄件厚壁和熱節(jié) 處。處。 裂紋裂紋 1 1熱裂：斷面嚴(yán)重氧化，無金屬光澤，斷口沿晶熱裂：斷面嚴(yán)重氧化，無金屬光澤，斷口沿晶 界產(chǎn)生和發(fā)展，外形曲折而不規(guī)則的裂紋。界產(chǎn)生和發(fā)展，外形曲折而不規(guī)則的裂紋。 2 2冷裂：穿過晶體而不沿晶界斷裂，斷口有金屬冷裂：穿過晶體而不沿晶界斷裂，斷口有金屬 光澤或有輕微氧化色。光澤或有輕微氧化色。 夾夾 砂砂 鑄件表面上有凸起的金屬片狀物，表面粗鑄件表面上有凸起的金屬片狀物，表面粗 糙，邊角銳利，有小部分與鑄件本體相連。糙，邊角銳利，有小部分與鑄件本體相連。 化學(xué)化學(xué) 成分成分 及力及力 學(xué)性學(xué)性 能不能不 合格合格 鑄件的化學(xué)成分和硬度、強(qiáng)度、伸長率、沖擊韌度、鑄件的化學(xué)成分和硬度、強(qiáng)度、伸長率、沖擊韌度、 耐熱、耐蝕及耐磨等性能不符合技術(shù)條件要求。耐熱、耐蝕及耐磨等性能不符合技術(shù)條件要求。 白白 口口 灰鑄鐵件斷面全部或表面出現(xiàn)亮白