合金的鑄造性能總結(jié)課件

基本知識(shí)鑄造特點(diǎn)及合金鑄造性能合金的充型能力及影響因素合金的收縮及影響因素基本知識(shí)1鑄造特點(diǎn)及合金鑄造性能1、基本概念

熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定形狀和性能鑄件的成形方法稱為鑄造。鑄造是機(jī)械制造中生產(chǎn)機(jī)器零件或毛坯的主要方法之一。

機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)中鑄件70~80%；農(nóng)業(yè)機(jī)械40~70%。鑄造特點(diǎn)及合金鑄造性能1、基本概念2適于做復(fù)雜外形，特別是復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯對(duì)材料的適應(yīng)性廣，鑄件的大小幾乎不受限制成本低，原材料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉,一般不需要昂貴的設(shè)備是某些塑性很差的材料(如鑄鐵等)制造其毛坯或零件的唯一成型工藝鑄造成型優(yōu)點(diǎn)2、鑄造特點(diǎn)適于做復(fù)雜外形，特別是復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯對(duì)材料的適應(yīng)性廣，鑄件的3工藝過程比較復(fù)雜，一些工藝過程還難以控制鑄造成形零件內(nèi)部組織的均勻性、致密性一般較差鑄造成形零件易出現(xiàn)縮孔、縮松、氣孔、砂眼、夾渣、夾砂、裂紋等缺陷，產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定由于鑄件內(nèi)部晶粒粗大，組織不均勻，且常伴有缺陷，其力學(xué)性能比同類材料的塑性成形低鑄造成型缺點(diǎn)工藝過程比較復(fù)雜，一些工藝鑄造成形零件內(nèi)部組織的均勻性、致密43、合金的鑄造性能合金的鑄造性能主要是指合金的充型能力與合金的收縮等。鑄造的缺陷,如澆不足、縮孔、縮松、鑄造應(yīng)力、變形、裂紋等都與合金的鑄造性能有關(guān)。3、合金的鑄造性能合金的鑄造性能主要是指合金的充型能力與合金5鑄造缺陷照片鑄造缺陷照片6合金的充型能力及影響因素1、熔融合金的充型能力

這里有二個(gè)基本概念即充型與充型能力。

★熔化合金填充鑄型的過程,簡(jiǎn)稱充型。

★熔融合金充滿鑄型型腔,獲得形狀完整,輪廓清晰鑄件的能力,稱合金的充型能力。合金的充型能力及影響因素1、熔融合金的充型能力72、影響合金充型能力的主要因素

(1)流動(dòng)性流動(dòng)性指熔融金屬的流動(dòng)能力,它是影響充型能力的主要因素之一。

(2)澆注條件

指的是澆注溫度與充型的壓力。

(3)鑄型條件

熔融合金充型時(shí)，鑄型的阻力及鑄型對(duì)合金的冷卻作用都將影響合金的充型能力。2、影響合金充型能力的主要因素(1)流動(dòng)性8（1）流動(dòng)性影響合金流動(dòng)性的因素主要有：1、合金的種類合金的流動(dòng)性與合金的熔點(diǎn)、熱導(dǎo)率、粘度等物理性能有關(guān)。鑄鋼熔點(diǎn)高，在鑄型中散熱快、凝固快，則流動(dòng)性差。（1）流動(dòng)性影響合金流動(dòng)性的因素主要有：92、合金的成分

1）純金屬和共晶合金是在恒溫下進(jìn)行結(jié)晶，結(jié)晶時(shí)從表面向中心逐層凝固，流動(dòng)性好。特別是共晶合金，熔點(diǎn)最低，其流動(dòng)性最好。

2、合金的成分

1）純金屬和共晶合金是在恒102）亞共晶合金在一定溫度范圍內(nèi)結(jié)晶，其結(jié)晶過程是在鑄件截面上一定的寬度區(qū)域內(nèi)同時(shí)進(jìn)行的。在結(jié)晶區(qū)域中，既有形狀復(fù)雜的枝晶，又有未結(jié)晶的液體。復(fù)雜的枝晶不僅阻礙熔融金屬的流動(dòng)，而且使熔融金屬的冷卻速度加快，所以流動(dòng)差。結(jié)晶區(qū)間越大，流動(dòng)性越差。2）亞共晶合金在一定溫度范圍內(nèi)結(jié)晶，其結(jié)晶過程是在鑄件截面上113、雜質(zhì)

熔融金屬中出現(xiàn)的固態(tài)夾雜物，將使液體的粘度增加，合金的流動(dòng)性下降。如灰鐵中錳和硫，多以MnS（熔點(diǎn)1650）的形式懸浮在鐵液中，阻礙鐵液的流動(dòng)，使流動(dòng)性下降。4、含氣量

熔融金屬中的含氣量愈少，合金的流動(dòng)性愈好。

3、雜質(zhì)熔融金屬中出現(xiàn)的固態(tài)夾雜物，將使液12流動(dòng)性的測(cè)定：“螺旋形試樣”。流動(dòng)性愈好，澆出的試樣愈長(zhǎng)?；诣T鐵、硅黃銅最好，鋁合金次之，鑄鋼最差。流動(dòng)性的測(cè)定：13（2）澆注條件1、澆注溫度澆注溫度高，液態(tài)金屬所含的熱量多，在同樣冷卻條件下，保持液態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)，所以流動(dòng)性好。因此，提高澆注溫度是改善合金充型能力的重要措施。但澆注溫度過高，會(huì)使金屬的吸氣量和總收縮量增大，從而增加鑄件其它缺陷的可能性（如縮孔、縮松、粘砂、晶粒粗大等）。因此，在保證流動(dòng)性足夠的條件下，澆注溫度應(yīng)盡可能低些。（2）澆注條件1、澆注溫度14控制澆注溫度：

灰鑄鐵：1200~1380℃

鑄鋼：1520~1620℃

鋁合金：680~780℃控制澆注溫度：152、充型壓力

壓力愈大，充型能力愈好。

砂型鑄造時(shí)，充型壓力是由直澆道的靜壓力產(chǎn)生的，適當(dāng)提高直澆道的高度，可提高充型能力。但過高使鑄件易產(chǎn)生砂眼、氣孔等缺陷。在低壓鑄造、壓力鑄造和離心鑄造時(shí)，因人為加大了充型壓力，故充型能力較強(qiáng)。2、充型壓力壓力愈大，充型能力愈好。16（3）鑄型條件鑄型條件影響合金充型能力有以下四個(gè)方面：1、鑄型的蓄熱能力

表示鑄型從熔融合金中吸收并傳出熱量的能力，鑄型材料的比熱和熱導(dǎo)率愈大，對(duì)熔融金屬的的冷卻作用愈強(qiáng)，合金在型腔中保持流動(dòng)的時(shí)間縮短，合金的充型能力愈差。（3）鑄型條件鑄型條件影響合金充型能力有以下四個(gè)方面：172、鑄型溫度

鑄型預(yù)熱減小了鑄型與熔融金屬的溫度差，減緩了合金的冷卻速度，延長(zhǎng)了合金在鑄型中的流動(dòng)時(shí)間，則合金充型能力提高。3、鑄型中的氣體

澆注時(shí)因熔融金屬在型腔中的熱作用而產(chǎn)生大量氣體。如果鑄型的排氣能力差，則型腔中氣體的壓力增大，阻礙熔融金屬的充型。鑄造時(shí)除應(yīng)盡量減小氣體的來(lái)源外，應(yīng)增加鑄型的透氣性，并開設(shè)出氣口，使型腔及型砂中的氣體順利排出。2、鑄型溫度鑄型預(yù)熱減小了鑄型與熔融金屬的溫184、鑄件結(jié)構(gòu)的壁厚

當(dāng)鑄件壁厚過小、壁厚急劇變化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜或有大的水平面時(shí)，均會(huì)使充型困難。在進(jìn)行鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，鑄件的形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，壁厚應(yīng)大于規(guī)定的最小壁厚。對(duì)于形狀復(fù)雜、薄壁、散熱面大的鑄件，應(yīng)盡量選擇流動(dòng)性好的合金或采取其它相應(yīng)措施。4、鑄件結(jié)構(gòu)的壁厚當(dāng)鑄件壁厚過小、壁厚急劇變19合金的鑄造性能總結(jié)課件20合金的收縮及影響因素合金的收縮：

鑄件在凝固和冷卻過程中，其體積或尺寸減少的現(xiàn)象稱為收縮。１）收縮過程及影響因素收縮可分為液態(tài)收縮凝固收縮固態(tài)收縮

體收縮（縮孔、縮松）

線收縮（應(yīng)力、變形、裂紋）合金的收縮及影響因素合金的收縮：21收縮過程及影響因素1、收縮過程的三個(gè)階段：液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮合金的總收縮為上述三個(gè)階段收縮之和。它與合金的成分、溫度和相變有關(guān)。不同合金收縮率是不同的。收縮過程及影響因素1、收縮過程的三個(gè)階段：222、影響收縮的因素

1)化學(xué)成分

碳素鋼隨含碳量增加，凝固收縮增加，而固態(tài)收縮略減。灰鑄鐵中碳是形成石墨化元素，

硅是促進(jìn)石墨化元素，碳硅含量增加，收縮率減小。

硫阻礙石墨的析出，使鑄鐵的收縮率增大。適量的錳，可與硫合成MnS，抵消硫?qū)κ淖璧K作用，使收縮率減小。但含錳量過高，鑄鐵的收縮率又有增加。

2、影響收縮的因素1)化學(xué)成分232)澆注溫度

澆注溫度愈高，過熱度愈大，合金的液態(tài)收縮增加。2)澆注溫度

澆注溫度愈高，過熱度愈大，合金的液態(tài)收縮243）鑄件結(jié)構(gòu)

鑄件冷卻時(shí)，因形狀和尺寸不同，各部分的冷卻速度不同，結(jié)果對(duì)鑄件收縮產(chǎn)生阻礙。

4）鑄型和型芯對(duì)鑄件的收縮也產(chǎn)生機(jī)械阻力

鑄件的實(shí)際線收縮率比自由線收縮率小。因此設(shè)計(jì)模樣時(shí)，應(yīng)根據(jù)合金的種類、鑄件的形狀、尺寸等因素，選取適合的收縮率。3）鑄件結(jié)構(gòu)

鑄件冷卻時(shí)，因形狀和尺寸不同，各部分的冷25縮孔與縮松的形成與防止

由于液態(tài)收縮和凝固收縮所縮減的體積得不到補(bǔ)充，在鑄造件最后凝固部位將形成孔洞。按孔洞的大小和分布可分為縮孔和縮松。縮孔是比較集中的孔洞?？s松是比較分散的孔洞?？s孔與縮松的形成與防止

由于液態(tài)收縮和凝固收261、縮孔

縮孔通常隱藏在鑄件上部或最后凝固部位?？s孔的形成過程。液態(tài)金屬填滿鑄型后，因鑄型吸熱，靠近型腔表面的金屬很快降到凝固溫度，凝固成一層外殼，溫度下降，合金逐層凝固，由于液態(tài)收縮和補(bǔ)充凝固層的凝固收縮，體積縮減，液面下降，鑄件內(nèi)部出現(xiàn)空隙，直到內(nèi)部完全凝固，在鑄件上部形成縮孔。

純金屬或共晶成分的合金易于形成集中縮孔。1、縮孔

縮孔通常隱藏在鑄件上部或最后凝固部位。27合金的鑄造性能總結(jié)課件282、縮松

將集中縮孔分散為數(shù)量極多的小縮孔。液一固兩相區(qū)，形成樹枝狀結(jié)晶。這種凝固方式稱糊狀凝固。枝晶長(zhǎng)到一定程度使熔融金屬被分離成彼此孤立的狀態(tài)，它們繼續(xù)凝固時(shí)也將產(chǎn)生收縮，這時(shí)鑄件中心雖有液體存在，但由于樹枝晶的阻礙使之無(wú)法補(bǔ)縮，在凝固后形成許多微小的孔洞。這種很細(xì)小的孔洞稱為疏松。2、縮松

將集中縮孔分散為數(shù)量極多的小縮孔。29縮松縮松303、縮孔和縮松的防止

按照定向凝固原則進(jìn)行凝固，使鑄件上從遠(yuǎn)離冒口的部分到冒口之間建立一個(gè)逐漸遞增的溫度梯度，從而實(shí)現(xiàn)由遠(yuǎn)離冒口的部分向冒口的方向定向地凝固。這樣鑄件上每一部分的收縮都得到稍后凝固部分的合金液的補(bǔ)充，縮孔轉(zhuǎn)移到冒口部位，切除后便可得到無(wú)縮孔的致密鑄件。合理地應(yīng)用冒口、冷鐵和補(bǔ)貼等工藝措施是消除縮孔、縮松的有效措施。3、縮孔和縮松的防止

按照定向凝固原則進(jìn)行凝固，使鑄31合金的鑄造性能總結(jié)課件32合金的鑄造性能總結(jié)課件33鑄造應(yīng)力、鑄件的變形與裂紋及防止措施

鑄件收縮時(shí)受阻就產(chǎn)生鑄造應(yīng)力當(dāng)應(yīng)力超過材料的屈服極限時(shí)，鑄件產(chǎn)生變形。應(yīng)力超過材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，鑄件就產(chǎn)生裂紋。鑄造應(yīng)力、鑄件的變形與裂紋及防止措施鑄件收縮341、鑄造應(yīng)力

按產(chǎn)生的原因不同，可分為熱應(yīng)力、收縮應(yīng)力

（1）熱應(yīng)力

在凝固和冷卻過程中，不同部位由于不均衡的收縮而引起的應(yīng)力，稱熱應(yīng)力。冷卻較慢的厚壁處或心部受拉伸，冷卻較快的薄壁處或表面受壓縮，鑄件的壁厚差別愈大、合金的線收縮率或彈性模量愈大，熱應(yīng)力愈大。定向凝固時(shí)，由于鑄件各部分冷卻速度不一致，產(chǎn)生的熱應(yīng)力較大，鑄件易出現(xiàn)變形和裂紋。1、鑄造應(yīng)力按產(chǎn)生的原因不同，可分為熱應(yīng)力、收縮應(yīng)力35（2）收縮應(yīng)力

固態(tài)收縮時(shí)，因受鑄型、型芯、澆冒口等外力的阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力稱收縮應(yīng)力。一般鑄件冷卻到彈性狀態(tài)后，收縮受阻都會(huì)產(chǎn)生收縮應(yīng)力。收縮應(yīng)力常表現(xiàn)為拉應(yīng)力。形成原因一經(jīng)消除（如鑄件落砂或去除澆口后）收縮應(yīng)力也隨之消之，因此收縮應(yīng)力是一種臨時(shí)應(yīng)力。但在落砂前，如果鑄件的收縮應(yīng)力和熱應(yīng)力共同作用其瞬間應(yīng)力大于鑄件的抗拉強(qiáng)度時(shí)，鑄件會(huì)產(chǎn)生裂紋。（2）收縮應(yīng)力

固態(tài)收縮時(shí)，因受鑄型、型芯、澆冒口36鑄造應(yīng)力鑄造應(yīng)力372、減小和消除鑄造應(yīng)力的措施

（1）合理地設(shè)計(jì)鑄件的結(jié)構(gòu)鑄件的形狀愈復(fù)雜，各部分壁厚相差愈大，冷卻時(shí)溫度愈不均勻，鑄造應(yīng)力愈大。因此，在設(shè)計(jì)鑄件時(shí)應(yīng)盡量使鑄件形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱、壁厚均勻。（2）采用同時(shí)凝固的工藝所謂同時(shí)凝固是指采取一些工藝措施，使鑄件各部分溫差很小，幾乎同時(shí)進(jìn)行凝固。因各部分溫差小，不易產(chǎn)生熱應(yīng)力和熱裂，鑄件變形小。設(shè)法改善鑄型、型芯的退讓性，合理設(shè)置澆冒口等。該工藝是在工件厚壁處加冷鐵，冒口設(shè)薄壁處。2、減小和消除鑄造應(yīng)力的措施

（1）合理地設(shè)計(jì)鑄件的結(jié)構(gòu)38（3）時(shí)效處理是消除鑄造應(yīng)力的有效措施

時(shí)效分自然時(shí)效、熱時(shí)效和振動(dòng)時(shí)效等。自然時(shí)效：

將鑄件置于露天場(chǎng)地半年以上，讓其內(nèi)應(yīng)力消除。熱時(shí)效（人工時(shí)效）：又稱去應(yīng)力退火，是將鑄件加熱到550－650℃，保溫2－4h，隨爐冷卻至150－200℃，然后出爐。振動(dòng)法：

將鑄件在其共振頻率下震動(dòng)10－60min，以消除鑄件中的殘留應(yīng)力。（3）時(shí)效處理是消除鑄造應(yīng)力的有效措施

時(shí)效分自然時(shí)393、鑄件的變形與防止

在熱應(yīng)力的作用下，鑄件薄的部分受壓應(yīng)力,厚的部分受拉應(yīng)力，但鑄件總是力圖通過變形來(lái)減緩其內(nèi)應(yīng)力。因此，鑄件常發(fā)生不同程度的變形。鑄件的變形使鑄件精度降低，嚴(yán)重時(shí)可以使鑄件報(bào)廢，應(yīng)予防止。因鑄件變形是由鑄造應(yīng)力引起，減小和防止鑄造應(yīng)力的辦法，是防止鑄件變形的有效措施。3、鑄件的變形與防止

在熱應(yīng)力的作用下，鑄件薄的部分受壓40合金的鑄造性能總結(jié)課件41防止變形的措施：結(jié)構(gòu)上：壁厚均勻，形狀對(duì)稱；工藝上：同時(shí)凝固，冷卻均勻；“反變形法”：統(tǒng)計(jì)鑄件變形規(guī)律基礎(chǔ)上，在模型上預(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。用于長(zhǎng)而易變形的工件。防止變形的措施：424、鑄件的裂紋與防止

當(dāng)鑄造內(nèi)應(yīng)力超過金屬的強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件便產(chǎn)生裂紋。裂紋是嚴(yán)重的鑄造缺陷，必須設(shè)法防止。裂紋按形成的溫度范圍分為熱裂和冷裂兩種。

4、鑄件的裂紋與防止

當(dāng)鑄造內(nèi)應(yīng)力超過金屬的強(qiáng)度極限時(shí)，43（1）熱裂

①熱裂的產(chǎn)生

一般是在凝固末期，金屬處于固相線附近的高溫時(shí)形成的。其形狀特征是裂縫短，縫隙寬，形狀曲折，縫內(nèi)呈氧化顏色。鑄件結(jié)構(gòu)不合理，合金收縮大，型（芯）砂退讓性差以及鑄造工藝不合理等均可引發(fā)熱裂。鋼和鐵中的硫、磷降低了鋼和鐵的韌性，使熱裂傾向增大。（1）熱裂

①熱裂的產(chǎn)生44②熱裂的防止

合理地調(diào)整合金成分（嚴(yán)格控制鋼和鐵中的硫、磷含量），合理地設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)，采用同時(shí)凝固的原則和改善型（芯）砂的退讓性，都是防止熱裂的有效措施。②熱裂的防止45（2）冷裂

①冷裂的產(chǎn)生冷裂是鑄件冷卻到低溫處于彈性狀態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的熱應(yīng)力和收縮應(yīng)力的總和，如果大于該溫度下合金的強(qiáng)度，則產(chǎn)生冷裂。冷裂是在較低溫度下形成的，其裂縫細(xì)小，呈連續(xù)直線狀，縫內(nèi)干凈，有時(shí)呈輕微氧化色。壁厚差別大、形狀復(fù)雜的鑄件，尤其是大而薄的鑄件易于發(fā)生冷裂。

（2）冷裂①冷裂的產(chǎn)生46②冷裂的防止

凡是減小鑄造內(nèi)應(yīng)力或降低合金脆性的措施，都能防止冷裂的形成。例如：鋼和鑄鐵中的磷能顯著降低合金的沖擊韌性，增加脆性，容易產(chǎn)生冷裂傾向，因此在金屬熔煉中必須嚴(yán)格加以限制。②冷裂的防止凡是減小鑄造內(nèi)應(yīng)力或降低合金脆性的措施47基本知識(shí)鑄造特點(diǎn)及合金鑄造性能合金的充型能力及影響因素合金的收縮及影響因素基本知識(shí)48鑄造特點(diǎn)及合金鑄造性能1、基本概念

熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定形狀和性能鑄件的成形方法稱為鑄造。鑄造是機(jī)械制造中生產(chǎn)機(jī)器零件或毛坯的主要方法之一。

機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)中鑄件70~80%；農(nóng)業(yè)機(jī)械40~70%。鑄造特點(diǎn)及合金鑄造性能1、基本概念49適于做復(fù)雜外形，特別是復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯對(duì)材料的適應(yīng)性廣，鑄件的大小幾乎不受限制成本低，原材料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉,一般不需要昂貴的設(shè)備是某些塑性很差的材料(如鑄鐵等)制造其毛坯或零件的唯一成型工藝鑄造成型優(yōu)點(diǎn)2、鑄造特點(diǎn)適于做復(fù)雜外形，特別是復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯對(duì)材料的適應(yīng)性廣，鑄件的50工藝過程比較復(fù)雜，一些工藝過程還難以控制鑄造成形零件內(nèi)部組織的均勻性、致密性一般較差鑄造成形零件易出現(xiàn)縮孔、縮松、氣孔、砂眼、夾渣、夾砂、裂紋等缺陷，產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定由于鑄件內(nèi)部晶粒粗大，組織不均勻，且常伴有缺陷，其力學(xué)性能比同類材料的塑性成形低鑄造成型缺點(diǎn)工藝過程比較復(fù)雜，一些工藝鑄造成形零件內(nèi)部組織的均勻性、致密513、合金的鑄造性能合金的鑄造性能主要是指合金的充型能力與合金的收縮等。鑄造的缺陷,如澆不足、縮孔、縮松、鑄造應(yīng)力、變形、裂紋等都與合金的鑄造性能有關(guān)。3、合金的鑄造性能合金的鑄造性能主要是指合金的充型能力與合金52鑄造缺陷照片鑄造缺陷照片53合金的充型能力及影響因素1、熔融合金的充型能力

這里有二個(gè)基本概念即充型與充型能力。

★熔化合金填充鑄型的過程,簡(jiǎn)稱充型。

★熔融合金充滿鑄型型腔,獲得形狀完整,輪廓清晰鑄件的能力,稱合金的充型能力。合金的充型能力及影響因素1、熔融合金的充型能力542、影響合金充型能力的主要因素

(1)流動(dòng)性流動(dòng)性指熔融金屬的流動(dòng)能力,它是影響充型能力的主要因素之一。

(2)澆注條件

指的是澆注溫度與充型的壓力。

(3)鑄型條件

熔融合金充型時(shí)，鑄型的阻力及鑄型對(duì)合金的冷卻作用都將影響合金的充型能力。2、影響合金充型能力的主要因素(1)流動(dòng)性55（1）流動(dòng)性影響合金流動(dòng)性的因素主要有：1、合金的種類合金的流動(dòng)性與合金的熔點(diǎn)、熱導(dǎo)率、粘度等物理性能有關(guān)。鑄鋼熔點(diǎn)高，在鑄型中散熱快、凝固快，則流動(dòng)性差。（1）流動(dòng)性影響合金流動(dòng)性的因素主要有：562、合金的成分

1）純金屬和共晶合金是在恒溫下進(jìn)行結(jié)晶，結(jié)晶時(shí)從表面向中心逐層凝固，流動(dòng)性好。特別是共晶合金，熔點(diǎn)最低，其流動(dòng)性最好。

2、合金的成分

1）純金屬和共晶合金是在恒572）亞共晶合金在一定溫度范圍內(nèi)結(jié)晶，其結(jié)晶過程是在鑄件截面上一定的寬度區(qū)域內(nèi)同時(shí)進(jìn)行的。在結(jié)晶區(qū)域中，既有形狀復(fù)雜的枝晶，又有未結(jié)晶的液體。復(fù)雜的枝晶不僅阻礙熔融金屬的流動(dòng)，而且使熔融金屬的冷卻速度加快，所以流動(dòng)差。結(jié)晶區(qū)間越大，流動(dòng)性越差。2）亞共晶合金在一定溫度范圍內(nèi)結(jié)晶，其結(jié)晶過程是在鑄件截面上583、雜質(zhì)

熔融金屬中出現(xiàn)的固態(tài)夾雜物，將使液體的粘度增加，合金的流動(dòng)性下降。如灰鐵中錳和硫，多以MnS（熔點(diǎn)1650）的形式懸浮在鐵液中，阻礙鐵液的流動(dòng)，使流動(dòng)性下降。4、含氣量

熔融金屬中的含氣量愈少，合金的流動(dòng)性愈好。

3、雜質(zhì)熔融金屬中出現(xiàn)的固態(tài)夾雜物，將使液59流動(dòng)性的測(cè)定：“螺旋形試樣”。流動(dòng)性愈好，澆出的試樣愈長(zhǎng)?；诣T鐵、硅黃銅最好，鋁合金次之，鑄鋼最差。流動(dòng)性的測(cè)定：60（2）澆注條件1、澆注溫度澆注溫度高，液態(tài)金屬所含的熱量多，在同樣冷卻條件下，保持液態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)，所以流動(dòng)性好。因此，提高澆注溫度是改善合金充型能力的重要措施。但澆注溫度過高，會(huì)使金屬的吸氣量和總收縮量增大，從而增加鑄件其它缺陷的可能性（如縮孔、縮松、粘砂、晶粒粗大等）。因此，在保證流動(dòng)性足夠的條件下，澆注溫度應(yīng)盡可能低些。（2）澆注條件1、澆注溫度61控制澆注溫度：

灰鑄鐵：1200~1380℃

鑄鋼：1520~1620℃

鋁合金：680~780℃控制澆注溫度：622、充型壓力

壓力愈大，充型能力愈好。

砂型鑄造時(shí)，充型壓力是由直澆道的靜壓力產(chǎn)生的，適當(dāng)提高直澆道的高度，可提高充型能力。但過高使鑄件易產(chǎn)生砂眼、氣孔等缺陷。在低壓鑄造、壓力鑄造和離心鑄造時(shí)，因人為加大了充型壓力，故充型能力較強(qiáng)。2、充型壓力壓力愈大，充型能力愈好。63（3）鑄型條件鑄型條件影響合金充型能力有以下四個(gè)方面：1、鑄型的蓄熱能力

表示鑄型從熔融合金中吸收并傳出熱量的能力，鑄型材料的比熱和熱導(dǎo)率愈大，對(duì)熔融金屬的的冷卻作用愈強(qiáng)，合金在型腔中保持流動(dòng)的時(shí)間縮短，合金的充型能力愈差。（3）鑄型條件鑄型條件影響合金充型能力有以下四個(gè)方面：642、鑄型溫度

鑄型預(yù)熱減小了鑄型與熔融金屬的溫度差，減緩了合金的冷卻速度，延長(zhǎng)了合金在鑄型中的流動(dòng)時(shí)間，則合金充型能力提高。3、鑄型中的氣體

澆注時(shí)因熔融金屬在型腔中的熱作用而產(chǎn)生大量氣體。如果鑄型的排氣能力差，則型腔中氣體的壓力增大，阻礙熔融金屬的充型。鑄造時(shí)除應(yīng)盡量減小氣體的來(lái)源外，應(yīng)增加鑄型的透氣性，并開設(shè)出氣口，使型腔及型砂中的氣體順利排出。2、鑄型溫度鑄型預(yù)熱減小了鑄型與熔融金屬的溫654、鑄件結(jié)構(gòu)的壁厚

當(dāng)鑄件壁厚過小、壁厚急劇變化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜或有大的水平面時(shí)，均會(huì)使充型困難。在進(jìn)行鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，鑄件的形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，壁厚應(yīng)大于規(guī)定的最小壁厚。對(duì)于形狀復(fù)雜、薄壁、散熱面大的鑄件，應(yīng)盡量選擇流動(dòng)性好的合金或采取其它相應(yīng)措施。4、鑄件結(jié)構(gòu)的壁厚當(dāng)鑄件壁厚過小、壁厚急劇變66合金的鑄造性能總結(jié)課件67合金的收縮及影響因素合金的收縮：

鑄件在凝固和冷卻過程中，其體積或尺寸減少的現(xiàn)象稱為收縮。１）收縮過程及影響因素收縮可分為液態(tài)收縮凝固收縮固態(tài)收縮

體收縮（縮孔、縮松）

線收縮（應(yīng)力、變形、裂紋）合金的收縮及影響因素合金的收縮：68收縮過程及影響因素1、收縮過程的三個(gè)階段：液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮合金的總收縮為上述三個(gè)階段收縮之和。它與合金的成分、溫度和相變有關(guān)。不同合金收縮率是不同的。收縮過程及影響因素1、收縮過程的三個(gè)階段：692、影響收縮的因素

1)化學(xué)成分

碳素鋼隨含碳量增加，凝固收縮增加，而固態(tài)收縮略減。灰鑄鐵中碳是形成石墨化元素，

硅是促進(jìn)石墨化元素，碳硅含量增加，收縮率減小。

硫阻礙石墨的析出，使鑄鐵的收縮率增大。適量的錳，可與硫合成MnS，抵消硫?qū)κ淖璧K作用，使收縮率減小。但含錳量過高，鑄鐵的收縮率又有增加。

2、影響收縮的因素1)化學(xué)成分702)澆注溫度

澆注溫度愈高，過熱度愈大，合金的液態(tài)收縮增加。2)澆注溫度

澆注溫度愈高，過熱度愈大，合金的液態(tài)收縮713）鑄件結(jié)構(gòu)

鑄件冷卻時(shí)，因形狀和尺寸不同，各部分的冷卻速度不同，結(jié)果對(duì)鑄件收縮產(chǎn)生阻礙。

4）鑄型和型芯對(duì)鑄件的收縮也產(chǎn)生機(jī)械阻力

鑄件的實(shí)際線收縮率比自由線收縮率小。因此設(shè)計(jì)模樣時(shí)，應(yīng)根據(jù)合金的種類、鑄件的形狀、尺寸等因素，選取適合的收縮率。3）鑄件結(jié)構(gòu)

鑄件冷卻時(shí)，因形狀和尺寸不同，各部分的冷72縮孔與縮松的形成與防止

由于液態(tài)收縮和凝固收縮所縮減的體積得不到補(bǔ)充，在鑄造件最后凝固部位將形成孔洞。按孔洞的大小和分布可分為縮孔和縮松?？s孔是比較集中的孔洞?？s松是比較分散的孔洞?？s孔與縮松的形成與防止

由于液態(tài)收縮和凝固收731、縮孔

縮孔通常隱藏在鑄件上部或最后凝固部位?？s孔的形成過程。液態(tài)金屬填滿鑄型后，因鑄型吸熱，靠近型腔表面的金屬很快降到凝固溫度，凝固成一層外殼，溫度下降，合金逐層凝固，由于液態(tài)收縮和補(bǔ)充凝固層的凝固收縮，體積縮減，液面下降，鑄件內(nèi)部出現(xiàn)空隙，直到內(nèi)部完全凝固，在鑄件上部形成縮孔。

純金屬或共晶成分的合金易于形成集中縮孔。1、縮孔

縮孔通常隱藏在鑄件上部或最后凝固部位。74合金的鑄造性能總結(jié)課件752、縮松

將集中縮孔分散為數(shù)量極多的小縮孔。液一固兩相區(qū)，形成樹枝狀結(jié)晶。這種凝固方式稱糊狀凝固。枝晶長(zhǎng)到一定程度使熔融金屬被分離成彼此孤立的狀態(tài)，它們繼續(xù)凝固時(shí)也將產(chǎn)生收縮，這時(shí)鑄件中心雖有液體存在，但由于樹枝晶的阻礙使之無(wú)法補(bǔ)縮，在凝固后形成許多微小的孔洞。這種很細(xì)小的孔洞稱為疏松。2、縮松

將集中縮孔分散為數(shù)量極多的小縮孔。76縮松縮松773、縮孔和縮松的防止

按照定向凝固原則進(jìn)行凝固，使鑄件上從遠(yuǎn)離冒口的部分到冒口之間建立一個(gè)逐漸遞增的溫度梯度，從而實(shí)現(xiàn)由遠(yuǎn)離冒口的部分向冒口的方向定向地凝固。這樣鑄件上每一部分的收縮都得到稍后凝固部分的合金液的補(bǔ)充，縮孔轉(zhuǎn)移到冒口部位，切除后便可得到無(wú)縮孔的致密鑄件。合理地應(yīng)用冒口、冷鐵和補(bǔ)貼等工藝措施是消除縮孔、縮松的有效措施。3、縮孔和縮松的防止

按照定向凝固原則進(jìn)行凝固，使鑄78合金的鑄造性能總結(jié)課件79合金的鑄造性能總結(jié)課件80鑄造應(yīng)力、鑄件的變形與裂紋及防止措施

鑄件收縮時(shí)受阻就產(chǎn)生鑄造應(yīng)力當(dāng)應(yīng)力超過材料的屈服極限時(shí)，鑄件產(chǎn)生變形。應(yīng)力超過材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，鑄件就產(chǎn)生裂紋。鑄造應(yīng)力、鑄件的變形與裂紋及防止措施鑄件收縮811、鑄造應(yīng)力

按產(chǎn)生的原因不同，可分為熱應(yīng)力、收縮應(yīng)力

（1）熱應(yīng)力

在凝固和冷卻過程中，不同部位由于不均衡的收縮而引起的應(yīng)力，稱熱應(yīng)力。冷卻較慢的厚壁處或心部受拉伸，冷卻較快的薄壁處或表面受壓縮，鑄件的壁厚差別愈大、合金的線收縮率或彈性模量愈大，熱應(yīng)力愈大。定向凝固時(shí)，由于鑄件各部分冷卻速度不一致，產(chǎn)生的熱應(yīng)力較大，鑄件易出現(xiàn)變形和裂紋。1、鑄造應(yīng)力按產(chǎn)生的原因不同，可分為熱應(yīng)力、收縮應(yīng)力82（2）收縮應(yīng)力

固態(tài)收縮時(shí)，因受鑄型、型芯、澆冒口等外力的阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力稱收縮應(yīng)力。一般鑄件冷卻到彈性狀態(tài)后，收縮受阻都會(huì)產(chǎn)生收縮應(yīng)力。收縮應(yīng)力常表現(xiàn)為拉應(yīng)力。形成原因一經(jīng)消除（如鑄件落砂或去除澆口后）收縮應(yīng)力也隨之消之，因此收縮應(yīng)力是一種臨時(shí)應(yīng)力。但在落砂前，如果鑄件的收縮應(yīng)力和熱應(yīng)力共同作用其瞬間應(yīng)力大于鑄件的抗拉強(qiáng)度時(shí)，鑄件會(huì)產(chǎn)生裂紋。（2）收縮應(yīng)力

固態(tài)收縮時(shí)，因受鑄型、型芯、澆冒口83鑄造應(yīng)力鑄造應(yīng)力842、減小和消除鑄造應(yīng)力的措施

（1）合理地設(shè)計(jì)鑄件的結(jié)構(gòu)鑄件的形狀愈復(fù)雜，各部分壁厚相差愈大，冷卻時(shí)溫度愈不均勻，鑄造應(yīng)力愈大。因此，在設(shè)計(jì)鑄件時(shí)應(yīng)盡量使鑄件形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱、壁厚均勻。（2）采用同時(shí)凝固的工藝所謂同時(shí)凝固是指采取一些工藝措施，使鑄件各部分溫差很小，幾乎同時(shí)進(jìn)行凝固。因各部分溫差小，不易產(chǎn)生熱應(yīng)力和熱裂，鑄件變形小。設(shè)法改善鑄型、型芯的退讓性，合理設(shè)置澆冒口等。該工藝是在工件厚壁處加冷鐵，冒口設(shè)薄壁處。2、減小和消除鑄造應(yīng)力的措施

（1）合理地設(shè)計(jì)鑄件的結(jié)構(gòu)85