第4章相图-1讲述.ppt

二、根据相同判断材料的工艺性能 1、铸造性能 固溶体合金取决于液固相线之间的距离X。 X越大，成分过冷区宽，整个液体都可以成核，并呈枝晶向四周均匀生长，形成较宽的液固混合区，枝晶阻碍液体的流动。 容易引起铸件内部裂纹—热裂。 相图与合金铸造性能之间的关系 2、塑性加工性能 选择具有单相固溶体区的合金； 形变抗力小，变形均匀，不易开裂。 3、热处理性能 选择具有固态相变或固溶度变化的合金。 §4.7 合金铸锭（件）的组织与缺陷 一、铸锭的组织 1、表面细等轴晶区 模壁温度低，传热快，外层ΔT大； 模壁表面可作为非均匀形核的有利位置； 厚度不大，晶粒很细。 2、中间柱状晶区 细晶区形成以后，模壁温度升高，结晶前沿ΔT逐渐减小，不易形成新的晶核，而已形成的细晶区中某些晶粒可以长大。 散热的方向性。垂直于模壁方向散热最快，晶体沿其相反方向择优生长成柱状晶。 生长方向 铸 型 细等轴晶区 柱状晶区 3、中心粗等轴晶区的形成原因 结晶后期中心液体温度已全部降到结晶温度以下，可同时形核。 液体中的杂质也集中在中心尚未结晶的液体中，降低了液体的熔点，满足了结晶对ΔT的要求。 散热失去了方向性，各个方向的长大速度相差不大，长成等轴晶。 此时结晶的ΔT不大，结晶后的晶粒较粗。 中心等轴晶和中间柱状晶性能比较 中心粗等轴晶 中间柱状晶 (1) 优点：无方向性、 无明显弱面、热加工性能好。 (2) 缺点：显微缩孔多、致密性差。 (1) 优点：结构致密。 (2) 缺点：性能有方向性，热加工性能差。不同方向的柱状晶处结合强度低。 二、铸锭组织的控制 (一) 获得柱状晶的措施 1、铸型的冷却能力 采用导热性好与热容量大的铸型，增大铸型厚度及降低铸型温度，增大柱状晶区； 尺寸较小的铸件，如果铸型的冷却能力很大，可能全部获得细的等轴晶。 2、浇注温度与浇注速度 提高浇注温度与浇注速度，增大温度梯度，有利于柱状晶发展。 3、熔化温度 提高熔化温度，非金属杂质溶解，降低非均匀形核的形核率，降低了已形成的柱状晶前沿液相中形核的几率，有利于柱状晶区的发展。 (二) 获得等轴晶的措施 降低浇注温度和浇注速度； 减少过热度； 提高过冷度。 三、合金铸锭的缺陷 1、缩孔 (1) 定义 铸件在冷却与凝固过程中，如果没有液态金属继续补充，所出现的收缩孔洞。 (2) 分类 分为集中缩孔和分散缩孔(疏松)两类。 缩孔和疏松示意图 (3) 集中缩孔及其改进 产生原因：由于钢液冷却收缩及结晶收缩，最后结晶部位得不到钢液补充形成的空洞。 特点及改进措施 破坏铸锭完整性，附近夹杂较多，不能焊合，必须切除； 加快底部冷却速度，使凝固尽可能自下而上进行，使缩孔减小； 在铸锭顶部加保温冒口，使其上部液体最后凝固，缩孔集中于保温冒口中。 (4) 分散缩孔（缩松） 产生原因：枝晶生长过程中因枝晶间得不到金属液体补充而形成的。 特点：分布分散、缩松处一般无杂质，表面无氧化，可以焊合。 2、气孔（气泡） (1) 产生原因 残留在铸锭中的H、N和O，在凝固过程以分子形式富集于固液界面前沿液体中，如果来不及上浮逸散到周围环境，就会留在铸锭中形成气孔。 (2) 危害及预防 内部气孔与缩孔类似，一般可以焊合； 铸锭表层的皮下气孔容易氧化而无法焊合，在压力加工前需车除。 3、非金属夹杂物 (1) 外来夹杂物 浇注过程中混入的耐火材料等。 (2) 内生夹杂物 凝固过程中形成的氧化物、硫化物、氮化物等； 杂质原子在枝晶间以及晶界的偏聚亦可能形成夹杂物； 例如硫在铁中可以在枝晶间及晶界处偏聚形成Fe(Mn)S，它有时会在晶界处形成连续的一层薄膜。 (3) 危害 一般对铸锭的性能产生不良影响。 碳钢铸件中在树枝晶边 界的硫化物夹杂，500× 合金钢锭经热轧后的 硫化锰夹杂，200× * * α —— 以Pb为基体，溶解了少量Sn的固溶体；β —— 以Sn为基体，溶解了少量Pb的固溶体；αII——因溶解度降低，从固溶体β中析出的α，为区别共晶α相而称为αII；βII——因溶解度降低，从固溶体α中析出的β，为区别共晶β相而称为βII 。 * * 61.9%Sn-Pb 合金凝固过程示意图 共晶组织中的次生相很难观察到。所以，共晶合金的室温组织通常写作（α+β）。 L → α + β α+βII β+αII α β 19 97.5 61.9 共晶合金的显微组织是由α和β两相组成； 它的相组成物为α和β两相。 αM%=(97.5-61.9)/(97.5-19) ×100%=45.5% 3、亚共晶合金的平衡结晶 成分在共晶点E以左、M点以右(即Sn：19- 61.9%)的合金称为亚共晶合金。 亚共