材料成型習(xí)題分析解析

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