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文檔簡介

1、11 / 20第二章4 .比較同樣體積大小的球狀、塊狀、板狀及桿狀鑄件凝固時間的長短。解:一般在體積相同的情況下上述物體的表面積大小依次為:a小a塊a板a桿1 r根據(jù) 天 及所以凝固時間依次為:t球丘qt板乂桿。5 .在砂型中澆鑄尺寸為300 300 20 mm的純鋁板。設(shè)鑄型的初始溫度 為20,澆注后瞬間鑄件-鑄型界面溫度立即升至純鋁熔點660, 且在鑄件凝固期間保持不變。澆鑄溫度為670,金屬及鑄型材料的 熱物性參數(shù)見下表:性材料對導(dǎo)熱系數(shù)比熱容cxj/(kg k密度pkg/m2熱擴散率結(jié)晶潛am2/s熱j/kgw/(m k)純鋁212120027006.5 10-53.9 105砂型0.

2、 739184016002.5 10-7試求:(1)根據(jù)平方根定律計算不同時刻鑄件凝固層厚度s,并作出s - 7曲 殘.(2)分別用“平方根定律”及“折算厚度法則”計算鑄件的完全凝固時 間,并分析差別。解:(1)代入相關(guān)已知數(shù)解得: =, =1475 ,22億-7) a =+- 7() = 0.9433 (mnv v7)根據(jù)公式計算出不同時刻鑄件凝固層厚度s見下表,彳一丁曲線見圖3o丁 (s)0204060801001204 (mm)04. 226. 007.318. 449.4310.310-8圖3 4 關(guān)系曲線 6(2)利用“平方根定律”計算出鑄件的完全凝固時間:取4 =10 mm,代入公

3、式解得:1=112.4 (s);利用“折算厚度法則”計算鑄件的完全凝固時間:=8. 824 (mm) = 87. 5 (s)采用“平方根定律”計算出的鑄件凝固時間比“折算厚度法則”的計算結(jié) 果要長,這是因為“平方根定律”的推導(dǎo)過程沒有考慮鑄件沿四周板 厚方向的散熱。分析砂型鑄造時底座的最后凝固部位,并估解:將底座分割成a、b、c、d四類規(guī)則兒何體606 .右圖為一灰鑄鐵底座鑄件的斷面形狀,其厚度為30mm,利用“母數(shù)法”查表 2-3 得:k=0. 72 (cw vihn )對 a 有:r產(chǎn) va/aa=1.23cm=ra2 / ka2 =2. 9min對 b 有:rb= vb / ab=1.

4、33cmb=r32 / kb2 =3. 4min對 c 有:rc= %/ac= 1.2cmc=rc2 /kc2 =2. 57min對 d 有:rd= vd / ad=1. 26cmd=rd2 /kd2 =3. 06min因此最后凝固部位為底座中肋b處,凝固終了時間為3. 4分鐘。7 .對于低碳鋼薄板,采用鴇極氧弧焊較容易實現(xiàn)單面焊雙面成形(背面 均勻焊透)。采用同樣焊接規(guī)范去焊同樣厚度的不銹鋼板或鋁板會出 現(xiàn)什么后果?為什么?解:采用同樣焊接規(guī)范去焊同樣厚度的不銹鋼板可能會出現(xiàn)燒穿,這是因 為不銹鋼材料的導(dǎo)熱性能比低碳鋼差,電弧熱無法及時散開的緣故;相反,采用同樣焊接規(guī)范去焊同樣厚度的鋁板可能

5、會出現(xiàn)焊不透,這是因 為鋁材的導(dǎo)熱能力優(yōu)于低碳鋼的緣故。第三章金屬凝固熱力學(xué)及動力學(xué)試述等壓時物質(zhì)自由能g隨溫度上升而下降以及液相自由能q隨溫度上升 而下降的斜率大于固相gs的斜率的理由。并結(jié)合圖3-1及式(3-6) 說明過冷度a t是影響凝固相變驅(qū)動力a g的決定因素。答:(1)等壓時物質(zhì)自由能g隨溫度上升而下降的理由如下:由麥克斯韋爾關(guān)系式:clg = -sclt+vdp(1)并根據(jù)數(shù)學(xué)上的全微分關(guān)系:得:df(x, y)=dg寫小dyex )y l a)xot )pdr +(2)液相h由能品隨溫度上升而下降的斜率大于固相gs的斜率的理由如下:因為液態(tài)燧大于固態(tài)焰,即: sl ss所以:即

6、液相自由能gl隨溫度上升而下降的斜率大于固相gs的斜率。過冷度at是影響凝固相變驅(qū)動力a g的決定因素的理由如下:右圖即為圖3-1其中:agy表示液一固體積自由能之差%表示液-固平衡凝固點從圖中可以看出:t tn時,ag=gs-gl0,此時 固相一液相t二t.時,ag=gs-gl =0,此時 液固平衡tt.時,ag=gs-glr*時,不穩(wěn)定的晶胚轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定晶核,開始大量形核。故r*表示原先不穩(wěn)定的晶胚轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定晶核的臨界尺寸。臨界形核功ag*的意義如下:表示形核過程系統(tǒng)需克服的能量障礙,即形核“能壘”。只有當(dāng)agnag*時,液相才開始形核。圖3-4液態(tài)金屬r、r*及t的關(guān)系及臨界過冷度at *

7、(2)形核必須要有一定過冷度的原因如下:由形核功的公式:16glj tm - vs 2 3cos6 + cos、6ag* he = 3 7.j4(均質(zhì)形核)(非均質(zhì)形核)對某種晶體而言,% tmvs、均為定值,ag*oc at-2,過冷度at越小,形核功ag*越大,at-o時, ag*-8,這表明過冷度很小時難以形核,所以物質(zhì)凝固形核必須要 有一定過冷度。4 .比較式(3-14)及式(3-18)、式(3-15)及式(3-19),說明為什么異質(zhì)形核比均質(zhì)形核容易,以及影響異質(zhì)形核的基本因素和其它條件。答:(3-14)(3-18)a廠16乃3(3-15)(3-19)ag6=-(ysltm - vs

8、2-3cos + cos34(1)異質(zhì)形核比均質(zhì)形核容易的原因如下:首先,從(3-14)式和(3-18)式可以看出:非均質(zhì)形核時的球缺的臨界曲率半徑及均質(zhì)形核時的相同,但新生固相的 球缺實際體積卻比均質(zhì)形核時的晶核體積小得多,所以,從本質(zhì)上 說,液體中晶胚附在適當(dāng)?shù)幕捉缑嫔闲魏耍w積比均質(zhì)臨界晶核體 積小得多時便可達(dá)到臨界晶核半徑。再從(3-15)式和(3t9)式可以看出:1=! (2 - 3cosd + cos,8) &g;。 ag 42 - 3cos6 + cos3 6令,f(6) =4,其數(shù)值在01之間變化顯然接觸角6大小(晶體及雜質(zhì)基底相互潤濕程度)影響非均質(zhì)形核的難易 程度。由于通

9、常情況下,接觸角8遠(yuǎn)小于180。,所以,非均質(zhì)形核功ag0遠(yuǎn)小于 均質(zhì)形核功ag;,非均質(zhì)形核過冷度at*比均質(zhì)形核的要小得多。綜合上述兒方面原因,所以異質(zhì)形核比均質(zhì)形核容易得多。影響異質(zhì)形核的基本因素如下:首先,非均質(zhì)形核必須滿足在液相中分布有一些雜質(zhì)顆?;蜩T型表面來提 供形核基底。其次,接觸角。工180 ,因為當(dāng)8 = 180時, gj二八或:,此時非均質(zhì)形核不起作用。影響異質(zhì)形核的其它條件:a.基底晶體及結(jié)晶相的晶格錯配度的影響。(ax-結(jié)晶相點陣間隔,ac 雜質(zhì)點陣間隔)錯配度6越小,共格情況越好,界面張力。北越小,越容易進(jìn)行非均質(zhì)形 核。b.過冷度的影響。過冷度越大,能促使非均勻形核

10、的外來質(zhì)點的種類和數(shù)量越多,非均勻 形核能力越強。10、討論兩類固-液界面結(jié)構(gòu)(粗糙面和光滑面)形成的本質(zhì)及其判據(jù)。答:(1) a.固-液界面結(jié)構(gòu)主要取決于晶體生長時的熱力學(xué)條件及晶面取 向。設(shè)晶體內(nèi)部原子配位數(shù)為v,界面上(某一晶面)的配位數(shù)為n,晶體表面上有n個原子位置只有na個固相原子( n ),則在熔點l時, 單個原子由液相向固-液界面的固相上沉積的相對自由能變化為:af. 5 ( n 號-=,卜(i)+ x 2 +( d ln(drki m hi v j= a(l-x) + xlnx + (l-a)ln(l-x)()(2)k為玻爾滋曼常數(shù),3,/=應(yīng)為單個原子的熔融燧,。被稱為jac

11、kson 因子。通過分析比較不同夕值時相對自由能及界面原子占據(jù)率可以看出:時,afs在、=0. 5 (晶體表面有一半空缺位置)時有一個極小值,即h由能最低;2v。v5時,afs在偏離x中心位置的兩旁(但仍離x=0或x=l處有一定 距離)有兩個極小值。此時,晶體表面尚有一小部分位置空缺或大部 分位置空缺;a 5時,afs在接近x=0或x=l處有兩個極小值。此時,晶體表面位置 幾乎全被占滿或僅有極少數(shù)位置被占據(jù)。非常大時,afs的兩個最小 值出現(xiàn)在x-0, x-1的地方(晶體表面位置已被占滿)。=2k x = ajc若將。=2, v=0. 5同時代入(2)式,單個原子的熔融焰為:州二一一港一, 對

12、于一摩爾,熔融皤a s =4kna=4r (其中:na為阿伏加德羅常數(shù),r 為氣體常數(shù))。由(2)式可知,熔融熠asf上升,則。增大,所以a&w4r 時,界面以粗糙面為最穩(wěn)定,此時晶體表面容易接納液相中的原子而 生長。熔融熠越小,越容易成為粗糙界面。因此,液-固微觀界面結(jié) 構(gòu)究竟是粗糙面還是光滑面主要取決于物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)。另一方面,對于熱力學(xué)性質(zhì)一定的同種物質(zhì),h/v值取決于界面是哪個 晶面族。對于密排晶面,n/v值是高的,對于非密排晶面,n/v值 是低的,根據(jù)式(2), n/v值越低,a值越小。這說明非密排晶面 作為晶體表面(固-液界面)時,微觀界面結(jié)構(gòu)容易成為粗糙界面。b.晶體生長界面結(jié)

13、構(gòu)還會受到動力學(xué)因素的影響,如凝固過冷度及結(jié)晶物質(zhì)在液體中的濃度等。過冷度大時,生長速度快,界面的原子層數(shù)較 多,容易形成粗糙面結(jié)構(gòu),而過冷度小時界面的原子層數(shù)較少,粗糙 度減小,容易形成光滑界面。濃度小的物質(zhì)結(jié)晶時,界面生長易按臺 階的側(cè)面擴展方式進(jìn)行(固-液界面原子層厚度?。?,從而即使a5時,此時的固-液界面(晶體表面)為光滑界面;,二25時,此時的固-液界面(晶體表面)常為多種方式的混合,bi、si、 sb等屬于此類。11、固-液界面結(jié)構(gòu)如何影響晶體生長方式和生長速度?同為光滑固-液界 面,螺旋位錯生長機制及二維晶核生長機制的生長速度對過冷度的關(guān) 系有何不同?答:(1)固-液界面結(jié)構(gòu)通過

14、以下機理影響晶體生長方式:粗糙面的界面結(jié)構(gòu),有許多位置可供原子著落,液相擴散來的原子很容易 被接納并及晶體連接起來。由熱力學(xué)因素可知生長過程中仍可維持粗 糙面的界面結(jié)構(gòu)。只要原子沉積供應(yīng)不成問題,可以不斷地進(jìn)行“連 續(xù)生長”,其生長方向為界面的法線方向。對于光滑面,由于光滑界面在原子尺度界面是光滑的,單個原子及晶面的 結(jié)合較弱,容易跑走,因此,只有依靠在界面上出現(xiàn)臺階,然后從液 相擴散來的原子沉積在臺階邊緣,依靠臺階向側(cè)面生長(“側(cè)面生 長臺階形成的方式有三種機制:二維晶核機制,螺旋位錯機制, 李晶面機制。固-液界面結(jié)構(gòu)通過以下機理晶體影響生長速度:對粗糙界面而言,其生長方式為連續(xù)生長,生長速

15、度r及實際過冷度八丁 成線性關(guān)系。= h1at(d為原子的擴散系數(shù),r為氣體常數(shù),入為常數(shù))對光滑界面而言:二維晶核臺階生長的速度為 尺二 (l、b為常數(shù))螺旋位錯臺階生長速度為網(wǎng)=內(nèi) 正(j為常數(shù))(2)螺旋位錯生長機制及二維晶核生長機制的生長速度對過冷度的關(guān)系 不同點如下:對二維晶核生長機制而言,在at不大時生長速度r二兒乎為零,當(dāng)達(dá)到一 定at時r突然增加很快,其生長曲線r at及連續(xù)生長曲線相遇, 繼續(xù)增大at,完全按連續(xù)方式進(jìn)行。對螺旋位錯生長機制而言,在過冷度不太大時,速度及at的平方成正 比。在過冷度相當(dāng)大時,其生長速度及連續(xù)生長方式相重合。由于其 臺階在生長過程中不會消失,生長

16、速度比二維臺階生長要快。此外, 及二維晶核臺階生長相比較,二維晶核在at小時生長速度兒乎為零, 而螺旋位錯生長方式在小at時卻已具有一定的生長速度。第四章成分過冷的大小主要受下列因素的影響:1)液相中溫度梯度gl , gl越小,越有利于成分過冷 2)晶體生長速度r , r越大,越有利于成分過冷3)液相線斜率皿,皿越大,越有利于成分過冷4)原始成分濃度c。,c。越高,越有利于成分過冷5)液相中溶質(zhì)擴散系數(shù)九尻越底,越有利于成分過冷6)平衡分配系數(shù)k,kv1時,k。越小,越有利于成分過冷;k1時,ko 越大,越有利于成分過冷。(注:其中的金和r為工藝因素,相對較易加以控制;mr , co , dl

17、 , ko , 為材料因素,較難控制)第五章1.鑄件典型宏觀凝固組織是由哪兒部分構(gòu)成的,它們的形成機理如何?答:鑄件的宏觀組織通常由激冷晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和內(nèi)部等軸晶區(qū)所組成。表面激冷區(qū)的形成:當(dāng)液態(tài)金屬澆入溫度較低的鑄型中時,型壁附近熔體 由于受到強烈的激冷作用,產(chǎn)生很大的過冷度而大量非均質(zhì)生核。這 些晶核在過冷熔體中也以枝晶方式生長,由于其結(jié)晶潛熱既可從型壁 導(dǎo)出,也可向過冷熔體中散失,從而形成了無方向性的表面細(xì)等軸晶 組織。柱狀晶區(qū)的形成:在結(jié)晶過程中由于模壁溫度的升高,在結(jié)晶前沿形成適 當(dāng)?shù)倪^冷度,使表面細(xì)晶粒區(qū)繼續(xù)長大(也可能直接從型壁處長出), 又由于固-液界面處單向的散熱條件(垂直于

18、界面方向),處在凝固界 面前沿的晶粒在垂直于型壁的單向熱流的作用下,以表面細(xì)等軸晶凝 固層某些晶粒為基底,呈枝晶狀單向延伸生長,那些主干取向及熱流 方向相平行的枝晶優(yōu)先向內(nèi)伸展并抑制相鄰枝晶的生長,在淘汰取向 不利的晶體過程中,發(fā)展成柱狀晶組織。內(nèi)部等軸晶的形成:內(nèi)部等軸晶區(qū)的形成是由于熔體內(nèi)部晶核自由生長的 結(jié)果。隨著柱狀晶的發(fā)展,熔體溫度降到足夠低,再加之金屬中雜質(zhì) 等因素的作用,滿足了形核時的過冷度要求,于是在整個液體中開始 形核。同時由于散熱失去了方向性,晶體在各個方向上的長大速度是 相等的,因此長成了等軸晶。5.試分析影響鑄件宏觀凝固組織的因素,列舉獲得細(xì)等軸晶的常用方法。答:鑄件的

19、三個晶區(qū)的形成是相互聯(lián)系相互制約的,穩(wěn)定凝固殼層的形 成決定著表面細(xì)晶區(qū)向柱狀晶區(qū)的過度,而阻止柱狀晶區(qū)的進(jìn)一步發(fā) 展的關(guān)鍵則是中心等軸晶區(qū)的形成,因此凡能強化熔體獨立生核,促 進(jìn)晶粒游離,以及有助于游離品的殘存及增殖的各種因素都將抑制柱 狀晶區(qū)的形成和發(fā)展,從而擴大等軸晶區(qū)的范圍,并細(xì)化等軸晶組織。細(xì)化等軸晶的常用方法:(1)合理的澆注工藝:合理降低澆注溫度是減 少柱狀晶、獲得及細(xì)化等軸晶的有效措施;通過改變澆注方式強化對 流對型壁激冷晶的沖刷作用,能有效地促進(jìn)細(xì)等軸晶的形成;(2)冷 卻條件的控制:對薄壁鑄件,可采用高蓄熱、快熱傳導(dǎo)能力的鑄型; 對厚壁鑄件,一般采用冷卻能力小的鑄型以確保等

20、軸晶的形成,再輔 以其它晶粒細(xì)化措施以得到滿意的效果;(3)孕育處理:影響生核過 程和促進(jìn)晶粒游離以細(xì)化晶粒。(4)動力學(xué)細(xì)化:鑄型振動;超聲波 振動;液相攪拌;流變鑄造,導(dǎo)致枝晶的破碎或及鑄型分離,在液相中 形成大量結(jié)晶核心,達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。7.試述焊接熔池中金屬凝固的特點。答:熔焊時,在高溫?zé)嵩吹淖饔孟?,母材發(fā)生局部熔化,并及熔化了的焊 接材料相互混合形成熔池,同時進(jìn)行短暫而復(fù)雜的冶金反應(yīng)。當(dāng)熱源離開 后,熔池金屬便開始了凝固。因此,焊接熔池具有以下一些特殊性。(1) 熔池金屬的體積小,冷卻速度快。在一般電弧焊條件下,熔池的體積最大 也只有30cm3 ,冷卻速度通常可達(dá)4100c/s,

21、。(2)熔池金屬中不同區(qū) 域溫差很大、中心部位過熱溫度最高。熔池金屬中溫度不均勻,且過熱度 較大,尤其是中心部位過熱溫度最高,非自發(fā)形核的原始質(zhì)點數(shù)將大為減 少。(3)動態(tài)凝固過程。一般熔焊時,熔池是以一定的速度隨熱源而移動。(4)液態(tài)金屬對流激烈。熔池中存在許多復(fù)雜的作用力,使熔池金屬產(chǎn) 生強烈的攪拌和對流,在熔池上部其方向一般趨于從熔池頭部向尾部流 動,而在熔池底部的流動方向及之正好相反,這一點有利于熔池金屬的混 和及純凈。第十一章2.偏析是如何形成的?影響偏析的因素有哪些?生產(chǎn)中如何防止偏析的 形成?答:偏析主要是由于合金在凝固過程中擴散不充分、溶質(zhì)再分配而引起的。 影響偏析的因素有:1

22、)合金液、固相線間隔;2)偏析元素的擴散能力;3)冷卻條件。針對不同種類的偏析可采取不同的防止方法,具體有:(1)生產(chǎn)中可通過擴散退火或均勻化退火來消除品內(nèi)偏析,即將合金加 熱到低于固相線100200的溫度,進(jìn)行長時間保溫,使偏析元素進(jìn)行充分?jǐn)U散,以達(dá)到均勻化;(2)預(yù)防和消除晶界偏析的方法及晶內(nèi)偏析所采用的措施相同,即細(xì)化 晶粒、均勻化退火。但對于氧化物和硫化物引起的晶界偏析,即使均 勻化退火也無法消除,必須從減少合金中氧和硫的含量入手。(3)向合金中添加細(xì)化晶粒的元素,減少合金的含氣量,有助于減少或 防止逆偏析的形成。(4)降低鑄錠的冷卻速度,枝晶粗大,液體沿枝晶間的流動阻力減小, 促進(jìn)富

23、集液的流動,均會增加形成v形和逆v形偏析的傾向。(5)減少溶質(zhì)的含量,采取孕育措施細(xì)化晶粒,加強固-液界面前的對流 和攪拌,均有利于防止或減少帶狀偏析的形成。(6)防止或減輕重力偏析的方法有以下幾種:1)加快鑄件的冷卻速度, 縮短合金處于液相的時間,使初生相來不及上浮或下沉;2)加入能 阻礙初晶沉浮的合金元素。例如,在cu-pb合金中加少量ni,能使 cu固溶體枝晶首先在液體中形成枝晶骨架,從而阻止pb下沉。再如 向pb-17%sn合金中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1. 5%的cu,首先形成cu-pb骨 架,也可以減輕或消除重力偏析;3)澆注前對液態(tài)合金充分?jǐn)嚢瑁?并盡量降低合金的澆注溫度和澆注速度。5簡述

24、析出性氣體的特征、形成機理及主要防止措施。答:液態(tài)金屬在冷卻凝固過程中,因氣體溶解度下降,析出的氣體來不及 逸出而產(chǎn)生的氣孔稱為析出性氣孔。這類氣孔主要是氫氣孔和氮氣 孔。析出性氣孔通常分布在鑄件的整個斷面或冒口、熱節(jié)等溫度較高的區(qū)域。當(dāng)金屬含氣量較少時,呈裂紋多角形狀;而含氣量較多時,氣孔較大, 呈團(tuán)球形。焊縫金屬產(chǎn)生的析出性氣孔多數(shù)出現(xiàn)在焊縫表面。氫氣孔的斷面形狀如同 螺釘狀,從焊縫表面上看呈喇叭口形,氣孔四周有光滑的內(nèi)壁。氮氣 孔一般成堆出現(xiàn),形似蜂窩。析出性氣體的形成機理是:結(jié)晶前沿,特別是枝晶間的氣體溶質(zhì)聚集區(qū)中, 氣體的含量將超過其飽和量,被枝晶封閉的液相內(nèi)則具有更大的過飽 和含量

25、和析出壓力,而液-固界面處氣體的含量最高,并且存在其他 溶質(zhì)的偏析及非金屬夾雜物,當(dāng)枝晶間產(chǎn)生收縮時,該處極易析出氣 泡,且氣泡很難排除,從而保留下來形成氣孔。防止析出性氣體的措施主要有以下幾個措施:(1)消除氣體來源 保持爐料清潔、干燥,焊件和焊絲表面無氧化物、 水分和油污等;控制型砂、芯砂的水分,焊前對焊接材料(焊條、焊 齊ij、保護(hù)氣體等)進(jìn)行烘干、去水或干燥處理;限制鑄型中有機粘結(jié) 劑的用量和樹脂的含氮量;加強保護(hù),防止空氣侵入液態(tài)金屬。(2)采用合理的工藝焊接時采用短弧焊有利于防止氮氣孔,氣體保護(hù) 焊時用活性氣體保護(hù)有利于防止氫氣孔,選用氧化鐵型焊條可提高抗 銹能力。金屬熔煉時,控制

26、熔煉溫度勿使其過高,或采用真空熔煉, 可降低液態(tài)金屬的含氣量。(3)對液態(tài)金屬進(jìn)行除氣處理 金屬熔煉時常用的除氣方法有浮游去氣 法和氧化去氣法。前者是向金屬液中吹入不溶于金屬的氣體(如惰性 氣體、氮氣等),使溶解的氣體進(jìn)入氣泡而排除;后者是對能溶解氧的液態(tài)金屬(如銅液)先吹氧去氫,再加入脫氧劑去氧。焊接時可利用焊條藥皮或焊劑中的car和碳酸鹽高溫分解出的co氣體進(jìn) 行除氫。(4)阻止液態(tài)金屬內(nèi)氣體的析出 提高金屬凝固時的冷卻速度和外壓, 可有效阻止氣體的析出。如采用金屬型鑄造,密封加壓等方法,均可 防止析出性氣孔的產(chǎn)生。9、分析縮孔的形成過程,說明縮孔及縮松的形成條件及形成原因的異同點。答:純

27、金屬、共晶成分合金和結(jié)晶溫度范圍窄的合金,在一般鑄造條件下 按由表及里逐層凝固的方式凝固。由于金屬或合金在冷卻過程中發(fā)生的液態(tài)收縮和凝固收縮大于固態(tài)收縮,從面在鑄件最后凝固的部位形成尺寸較大的集中縮孔。其形成過程如下圖所示。鑄件中縮孔形成過程示意圖從圖中可以看出,液態(tài)金屬充滿型腔后,由于鑄型的吸熱作用,其溫度下 降,產(chǎn)生液態(tài)收縮。此時,液態(tài)金屬可通過澆注系統(tǒng)得到補充,因而 型腔始終保持充滿狀態(tài)(圖a)。當(dāng)鑄件外表溫度降至凝固溫度時,鑄 件表面就凝固成一層固態(tài)外殼,并將內(nèi)部液體包住(圖b)。這時,內(nèi) 澆口已經(jīng)凝結(jié)。當(dāng)鑄件進(jìn)一步冷卻時,殼內(nèi)的液態(tài)金屬因溫度降低一 方面產(chǎn)生液態(tài)收縮,另一方面繼續(xù)凝固

28、使殼層增厚并產(chǎn)生凝固收縮;18 / 20及此同時,殼層金屬也因溫度降低而發(fā)生固態(tài)收縮。如果液態(tài)收縮和 凝固收縮造成的體積縮減等于固態(tài)收縮引起的體積縮減,則殼層金屬 和內(nèi)部液態(tài)金屬將緊密接觸,不會產(chǎn)生縮孔。但是,由于金屬的液態(tài) 收縮和凝固收縮大于殼層的固態(tài)收縮,殼內(nèi)液體及外殼頂面將發(fā)生脫 離(圖c)。隨著冷卻的進(jìn)行,固態(tài)殼層不斷加厚,內(nèi)部液面不斷下降。 當(dāng)金屬全部凝固后,在鑄件上部就形成了一個倒錐形的縮孔(圖d)。形成縮松和縮孔的基本原因是相同的,即金屬的液態(tài)收縮和凝固收縮之和大于固態(tài)收縮。但形成條件是不同的:產(chǎn)生縮孔的條件是鑄件由表及 里逐層凝固。形成縮松的條件是金屬的結(jié)晶溫度范圍較寬,傾向于體順序凝固方式示意圖積凝固或同時凝固方式。11、簡述順序凝固原則和同時凝固原則各自的優(yōu)缺點和

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