第二章常用铸造合金及其熔炼.doc

第一章 铸造成型工艺理论 一、铸造成型工艺的分类 铸造成形工艺依据铸造材料，造型工艺和浇注方式不同，可分为砂型铸造和特种铸造。砂型铸造是用模样和型砂制造砂型的一种工艺。特种铸造是指除砂型铸造外的铸造工艺，常见的有熔模铸造，金属型铸造，压力铸造，低压铸造和离心铸造等。 二、影响合金充型能力的因素有合金的流动性，浇注条件和铸型的填充条件。其中浇注条件包括浇注温度和浇注压力；铸型的填充条件包括铸型导热能力和铸型的阻力。 三、合金从浇注温度冷却至室温的收缩过程的三个阶段：①液态收缩，是指从浇注温度到凝固开始温度间的收缩。②凝固收缩，是指从凝固开始温度到凝固终了温度间的收缩。③固态收缩，是指凝固终了温度到室温间的收缩。 四、对于合金的吸气性，按照气体的来源，气孔的分类 气孔可分为侵入气孔，析出气孔和反应气孔。①侵入气孔是由于砂型和型芯中的气体侵入金属液中形成的。②析出气孔是由于一些双原子气体从炉气、炉料等进入金属液中，其中氢气不会和金属液生产化合物而且原子直径小易溶于金属液中，随后在冷却过程中由于氢的溶解度降低，呈过饱和状态，于是，结合成分子以气泡的形式析出，但在上浮的过程中受阻不能浮出金属液就在铸件中形成析出气孔。③反应气孔是由于液态金属与铸型材料、芯撑、冷铁或熔渣之间发生反应产生气体而形成的。 五、共晶成分合金的流动性最好的原因：共晶合金在恒温下是以共晶团进行结晶的，结晶是从表面开始向中心逐层凝固，结晶前沿较平滑，对尚未凝固金属液的流动阻力小；同时，共晶成分合金的熔点最低，在相同的浇注温度下，其△T过最大，保持液态的时间最长，加上共晶结晶过程中放出的大量潜热也有利于推迟金属的凝固，故共晶成分和金的流动性最好。 非共晶成分合金的流动性差的原因：非共晶成分的和金其凝固过程是在一定的温度范围△T凝内完成的，即经过了液固两相共存区。该区因液相和固相界面不清晰而成为糊状凝固区。糊状凝固区中固相为树枝晶，它使凝固前沿的液固界面粗糙，增加了对合金流动的阻力。加上树枝晶的表面积大，导热快，因而加快了金属液的凝固。合金的凝固范围越大，树枝晶越发达，其流动性也越差。综上所述，非共晶成分合金的流动性差 六、铸铁中缩孔与缩松的形成及防止措施 答：缩孔与缩松的形成：液态金属在铸型中的凝固过程中，由液态收缩和凝固收缩所引起的体积缩减如得不到金属液的补充，就会在金属液最后凝固部分形成孔洞。由此造成的集中孔洞称为缩孔，细小分散的孔洞称为缩松。 防治措施：①缩孔的防止：采用冒口和冷铁，使铸件定向凝固。所谓的定向凝固就是在铸件可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，使铸件远离冒口的部位最先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固，使缩孔转移到冒口之中。另外对于形状复杂、有多个热节的铸件可采用多个冒口并同时配和冷铁使用实现定向凝固。②缩松的防止：目前生产中多采用在热节处安放冷铁或在砂型的局部表面涂敷激冷涂料的办法，加大铸件的冷却速度；或加大结晶压力，以破碎枝晶，减少金属液流动的阻力，从而到达部分防止缩松的效果 七、铸造内应力及铸件的变形和裂纹产生的原因及防止 答：①铸造内应力产生的原因：铸件的固态收缩受到阻碍时，在铸件内部产生的内应力称为铸造内应力。内应力又分为热应力和机械应力，其中热应力是由于铸件各部分冷却速度不同，一致在同一时间内铸件各部分的收缩不一致，相互约束而引起的内应力；机械应力是铸件的固态收缩收到铸型或型芯的机械阻碍而形成的内应力。 防止措施：防止热应力的产生的具体措施是尽量选用弹性模量小的合金，设计壁厚均匀的铸件，从铸造工艺方面促进铸件各部分同时凝固来缩小铸件各部分的温差，使其均匀冷却。机械应力的大小取决于铸型及型芯的退让性，当铸件落砂后，这种应力可局部甚至全部消失。 ②铸件变形的原因：残余的内应力使组件内部的晶体结构被拉伸或压缩处于一种不稳定的状态，有自发通过变形来缓解应力、回到稳定平衡状态的倾向。 防止措施：除减小应力外，最好将铸件设计成对称结构，使其内应力互相平衡。铸造生产中防止变形最有效的方法是采用反变形法。对于要求装配精度和稳定性高的重要零件必须进行时效处理。 ③铸件的裂纹产生的原因：当铸件的内应力超过金属的强度极限时，铸件便产生裂纹。根据产生的原因裂纹可分为热裂纹和冷裂纹。其中热裂纹是在铸件凝固末期、在接近固相线的高温下形成的；冷裂纹是较低温度下，由于热应力和收缩应力的综合作用，铸件的内应力超过合金的强度极限而产生的。 防止措施：为了防止热裂纹，除尽量选用凝固温度范围小，热裂倾向小的合金和改善铸件结构外，还应提高型砂的退让性，对于铸钢和铸铁，必须严格控制其硫含量，防止热脆性。为了防止冷裂纹，应使铸件的壁厚均匀、形状简单，应避免大的薄壁形铸件，对于铸钢和铸铁，必须严格控制其磷含量，防止冷脆性，凡是能减少铸件内应力和降低合金脆性的因