鑄造成型原理重點知識總結(jié)

1、第一章1、可以通過哪些途徑來研究液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)？間接方法：通過固-液、固-氣態(tài)轉(zhuǎn)變后，一些物理性質(zhì)的變化判斷液態(tài)的原子結(jié)合情況。直接方法：通過液態(tài)金屬的X射線或中子線的結(jié)構(gòu)分析研究液體的原子排列情況。2、如何理解液態(tài)金屬的“遠程無序”“進程無序”結(jié)構(gòu)？從X射線衍射分析對液態(tài)金屬鋁結(jié)構(gòu)的認識中可以看到，液態(tài)鋁中的原子排列在幾個原子間的小范圍內(nèi)，與其固態(tài)鋁原子的排列基本一致，呈現(xiàn)一定的規(guī)則排列，而距離遠的原子排列就不同于固態(tài)？了表現(xiàn)為無序狀態(tài)，稱為“遠程無序”“進程無序”結(jié)構(gòu)。3. 試闡釋實際液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)及能量結(jié)構(gòu)及濃度等三種起伏特征處于熱運動的原子能量有高有低，同一原子的能量也隨時間不停變化，

2、時高時低，這種現(xiàn)象稱為“能量起伏”。另外，液態(tài)金屬中存在由大量不停“游動”著原子團組成，原子集團不斷分化組合，這種現(xiàn)象稱為“結(jié)構(gòu)起伏”。由于同種元素及不同元素之間的原子結(jié)合力是不同的，即游動集團之間存在著成分不均勻性，稱之為“濃度起伏”。4. 液態(tài)金屬黏澇性的本質(zhì)及影響因素有哪些方面？本質(zhì)：是質(zhì)點間結(jié)合力的大小，即原子間做相對運動時產(chǎn)生的阻力。影響因素：溫度。熔點。夾雜。5、影響充型能力的因素及提高充型能力的措施都有哪些？（1） 金屬性能方面的因素：合金的化學(xué)成分。結(jié)晶潛熱。金屬的熱處理性能（比熱容，密度和熱導(dǎo)率） 黏度。表面張力。 措施：正確選擇合金成分。合理的熔煉工藝。（2） 鑄型性質(zhì)方面

3、的因素：鑄型的蓄熱系數(shù)。鑄型的溫度。鑄型中的氣體。 措施：適當(dāng)降低型砂中的含水量和發(fā)氣物質(zhì)的含量。提供砂型的透氣性。（3） 澆筑方面的因素：澆筑的溫度。充型壓頭。澆筑系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。 措施：在一定范圍內(nèi)提高溫度。增發(fā)液態(tài)金屬在流動方向上所受的壓力。鑄件結(jié)構(gòu)方面的因素是鑄件的折算厚度和復(fù)雜程度。6、你認為可以采用哪些工藝措施來提高該鑄件的成品率？利用高溫出爐低溫澆筑工藝。預(yù)熱鑄型。增加金屬液靜壓頭。分析澆筑系統(tǒng)，合理安排內(nèi)澆道在鑄件上的位置，選擇恰當(dāng)?shù)臐仓到y(tǒng)結(jié)構(gòu)和各組元的斷面積，盡量簡化澆筑系統(tǒng)。選擇正確的澆筑位置。適當(dāng)提高澆筑溫度。7、鑄件的凝固方式及其影響的因素？鑄件凝固方式：逐漸凝固方式。體

4、積凝固方式。中間凝固方式。 影響因素：凝固區(qū)域的寬度，即鑄件的凝固方式是由合金的結(jié)晶溫度范圍T與溫度降低t（可以近似的表示為溫度梯度）的比值確定。第二章1、論述均質(zhì)形核與非均質(zhì)形核之間的區(qū)別與聯(lián)系，并分別從臨界形核半徑，形核功這兩個方面闡述外來襯底的濕潤能力對臨界形核過冷度的影響。區(qū)別與聯(lián)系：相同點1）形核的驅(qū)動力和阻力相同；2）臨界晶核半徑相等；3）形成臨界晶核需要臨界功；4)結(jié)構(gòu)起伏和能量起伏是形核的基礎(chǔ)；5）形核需要一個臨界過冷度；6）形核率在達到極大值之前，隨過冷度增大而增加； 與均質(zhì)性和相比，非均質(zhì)性和的特點：1）非均質(zhì)形核與固體雜質(zhì)接觸，減少了表面自由能的增加；2）非均質(zhì)形核的晶核

5、體積小，形核功小，形核所需結(jié)構(gòu)起伏和能量起伏就小，形核容易，臨界度過小；3）非均質(zhì)形核時晶核形狀和體積由臨界晶核半徑和接觸角共同決定，臨界晶核半徑相同時，接觸角越小，晶核體積越小，形核越容易；4）非均質(zhì)形核的形核率隨過冷度增加而增大，當(dāng)超過極大值后下降。2、從原子角度看，決定固液界面微觀結(jié)構(gòu)的條件是什么？熱力學(xué)因素： a作為固態(tài)圍觀界面結(jié)構(gòu)的判據(jù) a<2形成粗糙界面a>2半整界面 動力學(xué)因素大連續(xù)生長粗糙平面結(jié)構(gòu) 小平整界面生長。3、 闡述各種界面微觀結(jié)構(gòu)與其生長機理和生長速度之間的聯(lián)系，并指出它們的生長表面和生長方向各有的特點。（1） 粗糙界面是連續(xù)生長方式生長過程中幾乎不存在熱

6、力學(xué)能障 易為較小的動力學(xué)過冷所驅(qū)動（2）完整平整界面的生長是二維形核生長方式 動力學(xué)能障 大需較大的動力學(xué)過冷驅(qū)動（3）非完整界面的生長是從缺陷處生長方式 螺旋式的臺階在生長過程中不會消失，大大減少熱力學(xué)能障 加快生長速度。4、 試述成分過冷與熱過冷的含義以及它們之間的區(qū)別與聯(lián)系。成分過冷的含義：合金在不平衡凝固時，使凝固界面前沿的液相中形成溶質(zhì)富集層，因富集層中各處的合金成分不同，具有不同的熔點，造成凝固前沿的液相處于不同的過冷狀態(tài)，這種由于液固界面前沿合金成分不同造成的過冷。熱過冷的含義：界面液相側(cè)形成的負溫度梯度，使界面前方獲得大于的過冷度 區(qū)別：熱過冷液固界面前沿的液相具有正的溫度梯

7、度液相中各微區(qū)的熔點和實際溫度之間產(chǎn)生的并且與溶質(zhì)濃度相關(guān)的過冷稱為成分過冷。熱過冷：純金屬實際開始結(jié)晶的溫度總是低于理論結(jié)晶溫度，這種現(xiàn)象稱為熱過冷。5、論述成分過冷對單相合金結(jié)晶的影響1) 在傳質(zhì)過程的無成分過冷或負溫度梯度時合金同純金屬一樣，界面為平面和樹枝狀形態(tài)：2) 在正的溫度梯度時，晶體的生長方式產(chǎn)生多樣性：當(dāng)稍有成分過冷時為胞狀生長；隨著成分過冷的增加（即溫度梯度下降），晶體由胞狀晶變?yōu)橹鶢罹А⒅鶢钪Ш妥杂蓸渲Вǖ容S晶）。6、 細化枝晶間距與提高鑄件質(zhì)量之間有何聯(lián)系枝晶間距是相鄰?fù)畏种χg的垂直距離，它是樹枝晶組織細化程度的表征，枝晶距離越小，組織就越細密，分布于其間的元素

8、偏析范圍也就越小，故鑄件越容易通過熱處理而均勻化，因而也就越有利與鑄件質(zhì)量的提高。第三章1、 典型鑄件的宏觀組織包含那幾個部分？他們形成的機理如何？典型鑄件的宏觀組織包含：表面細晶粒區(qū)、柱狀晶區(qū)、內(nèi)部等軸晶區(qū)表面細等軸的形成機理：非均質(zhì)形核和大量游離晶粒提供了表面細等軸晶區(qū)的晶核，型壁附近產(chǎn)生較大過冷面大量生核，這些晶核迅速長大并且無相接觸，從而形成無方向性的表面細等軸晶區(qū)。中間柱狀晶的形成機理：柱狀晶主要從表面細等軸晶區(qū)形成并發(fā)展而來，穩(wěn)定的凝固殼層一旦形成處于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，便轉(zhuǎn)而以枝晶狀延伸生長，由于擇優(yōu)生長，在逐漸淘汰掉取向不利的晶粒過程中發(fā)展成柱狀

9、晶組織。內(nèi)部等軸晶的形成是由于剩余熔體內(nèi)部晶核自由生長的結(jié)果。2、 產(chǎn)生晶粒游離的途徑有哪些？在實際應(yīng)用中，如何采取工藝措施來強化晶粒游離作用？液態(tài)金屬流動的作用直接來自過冷熔體的非均質(zhì)生核型壁晶粒的脫落枝晶熔斷和增值液面晶粒沉積一，合理控制熱學(xué)條件低的澆注溫度及合適的澆注工藝合理控制冷卻條件二，孕育處理孕育劑的作用機理合理選用合理確定孕育工藝三，動態(tài)晶粒細化3、 解釋枝晶縮頸現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及對晶粒游離作用的影響晶粒生長過程中界面前沿液態(tài)金屬凝固點降低從而使其實際過冷度減小，生長速度減慢，又由于晶體根部緊靠型壁，富集的溶質(zhì)不易排出，生長受到抑制遠離根部的其他部位面臨較大過冷，生長速度快點多縮頸

10、極易斷開，晶粒自型壁脫落而導(dǎo)致晶粒游離4、 等軸晶組織有何特點？在應(yīng)用過程中，可從哪些方面來獲得及細化完全等軸晶組織？特點：等軸晶去的晶界面積大，雜志和缺陷分布比較分散，呈各向同性，故性能均勻又穩(wěn)定，缺點是枝晶比較發(fā)達，顯微縮松較多，凝固后組織不夠致密。向熔體加入強生核劑孕育處理；控制澆注條件：采用較低的澆注溫度和合適的澆注工藝；采用金屬型鑄造，提高鑄型的激冷能力；增大液態(tài)金屬與鑄型表面的濕潤角，提高鑄型表面的粗糙度；采用物理方法動態(tài)結(jié)晶細化等軸晶：震動、攪拌、旋轉(zhuǎn)鑄型、撞擊等等均可引起固液相對運動，有效減少消除柱狀晶區(qū)，細化等軸晶。第四章1、何謂偏析現(xiàn)象？它對鑄件質(zhì)量有何影響？合金在凝固過程

11、中發(fā)生化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為偏析。偏析會對鑄件的力學(xué)性能切削性能耐腐蝕性能產(chǎn)生不同程度的不利影響。偏析的有利方面，可以用它凈化提純金屬。2、微觀偏析有哪些表現(xiàn)形式？并解釋共形成機理及消除措施？枝晶偏析：因冷卻速度過快，擴散過程難以充分進行，使凝固過程偏離平衡條件，形成不平衡結(jié)晶。 胞狀偏析：胞壁處的溶質(zhì)的量過多或過少，這種化學(xué)不均勻性稱為胞狀偏析。晶界偏析：第一種，兩個晶粒并排生長，在晶界與液相交界的地方出現(xiàn)一個凹槽有利于原子的富集，凝固后就形成晶界偏析。第二種，兩個晶粒面對面生長，溶質(zhì)被排出，晶界再相遇時他們之間富集大量溶質(zhì)造成晶界偏析。消除措施：對晶界偏析用均勻化退火方法，對氧化物和硫化

12、物引起的晶界偏析采用減少合金的氧、硫含量。3、舉例說明常見的宏觀偏析及其形成機理，并進一步說明在生產(chǎn)中如何采取措施防止。正常偏析：由于溶質(zhì)再分配，當(dāng)合金的溶質(zhì)分配系數(shù)<1時，溫度降低則溶質(zhì)的濃度增加，后結(jié)晶的固相溶質(zhì)濃度高于先結(jié)晶部分，當(dāng)K>1時與此相反，這種符合溶質(zhì)再分配規(guī)律的偏析稱為正常偏析。逆偏析：與正常偏析相反的溶質(zhì)分布情況，當(dāng)K<1時，表面或底部含溶質(zhì)元素多，面中心部分或上部含溶質(zhì)較少，這種現(xiàn)象稱為逆偏析。防治措施：在合金中加入細化一次分枝的元素，采用細化晶粒的措施，減少合金液的含氣量。帶狀偏析：當(dāng)固界面過冷度降低，固液界面推進收到溶質(zhì)偏析的阻礙時，由于界面前方的冷

13、卻，從側(cè)壁上可能產(chǎn)生新的晶粒并繼續(xù)長大，從前方橫切溶質(zhì)濃化帶。防治措施：減少溶質(zhì)的含量，采取孕育措施細化晶粒，加強固液界面前的對流和攪拌。密度偏析：密度偏析時金屬凝固前或剛開始凝固時，當(dāng)液體和固體共存或者是互相不混合的液相之間存在著密度差產(chǎn)生的偏析。防治措施：增加鑄件冷卻速度，加入第三種合金元素，盡量降低合金的澆注溫度和澆筑速度。4、 簡述析出性氣孔的特征，形成機制及主要的防治措施特征：析出性氣孔數(shù)量多，尺寸小，形狀呈圓形、橢圓形或針狀，在鑄件斷面呈大面積均勻分布，主要是氫氣孔和氮氣孔形成機制：金屬在凝固過程中，結(jié)晶前沿，被枝晶封閉的液相內(nèi)氣體的飽和濃度值更大，有大的析出壓力，而液固面氣體的濃

14、度最高，易產(chǎn)生金屬夾雜物，所以液固界面更容易析出氣泡，凝固后形成氣孔防止措施：減少金屬液的吸氣量對金屬液進行除氣處理阻止金屬液中氣體析出，提高鑄件冷卻速度型（芯）砂處理，減少砂（芯）型在澆注時的發(fā)氣量5、 說明反應(yīng)性氣孔的形成過程及特征氫氣說：金屬液澆入鑄型后，由于金屬液鑄型界面處氣相中含氫量較高，在凝固過程中，金屬液表面的各種氧化物以及鑄鐵中的石墨固相能使氣體附著形成氣泡，液相中的氫向氣泡擴散，隨著金屬結(jié)晶沿枝晶間長大，形成皮下氣泡氮氣說：鑄型或鑄芯的含氮粘結(jié)劑分解造成界面處氮氣濃度增加，當(dāng)含氮量達到一定濃度，就會產(chǎn)生皮下氣泡CO說：CO氣泡可依附晶體中的非金屬夾雜物形成。這是氫、氮均可擴散進入氣泡，氣泡沿枝晶生長方向長大形成皮下氣孔6、簡述夾雜物的來源及其分類。來源：原材料本身所含有的夾雜物。金屬熔煉時，脫氧，脫硫，孕育，球化等處理過程。液態(tài)金屬與耐火材料以及熔渣接觸。精煉后轉(zhuǎn)包及澆筑過程形成二次氧化夾雜物。金屬凝固過程中的物理化學(xué)反應(yīng)。 分類：(1)按來源：內(nèi)在夾雜物和外在夾雜物。（2）按化學(xué)成分：氧化物。硫化物。硅酸鹽。（3）按形成時間：初生和二次氧化物以及偏析夾雜物。7、分析縮孔