材料成型基础大纲.doc

材料成型基础考试知识点（模具塑工） 液态金属的结构 液态金属是由许多“原子集团”组成，其中原子呈与原固体“显微晶体”类似的规则排列。热运动剧烈，原子集团时散时聚，空位较多。 可将液态金属的结构总结为：“近程有序，远程无序”+“能量起伏、结构起伏、成分起伏”。 液态金属结构特点 液态金属是由游动的原子集团构成。 液态金属中的原子热运动强烈，原子所具有的能量各不相同，且瞬息万变，这种原子间能量的不均匀性，成为能量起伏。 由于液态原子处于能量起伏之中，原子团是时聚时散，时大时小，此起彼伏的，成为结构起伏。 对于多元素液态金属而言，同一种元素在不同原子团中的分布量不同，也随着原子的热运动瞬息万变，这种现象称为成分起伏。 液态金属的充形能力和流动性 1）充形能力：液态金属充满型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力。 2）流动性：液态金属本身的流动能力。 影响充形能力的因素：液态金属的流动性（金属）、铸型、浇筑条件、铸件结构。 铸件的凝固方式 金属或合金在铸型中凝固时，可以分为三个典型的区域： 液相区 固液两相区 固相区 三种凝固方式：逐层凝固、体积凝固、中间凝固 1）逐层凝固：铸件凝固过程中，液体和固体之前有明显的界限分开，液体 向固体转变。固体逐层加厚，这种方式称为逐层凝固。（纯金 属是典型的逐层凝固） 2）体积凝固：宽结晶温度范围的合金在凝固过程中，液体和固体之前的凝 固区域很宽，甚至贯穿铸件的整个断面，这种方式称为体积 凝固。 3）中间凝固：介于上两者之前的凝固方式。 影响凝固方式的因素： 1）结晶温度范围的影响：结晶温度范围增加，凝固由逐层凝固向体积凝固发展； 结晶范围范围剑侠，凝固由体积凝固向逐层凝固发展。 2）温度梯度的影响：温度梯度增加，凝固向逐层凝固发展； 温度梯度减小，凝固向体积凝固发展。 铸造合金的收缩 铸造合金从液态冷却到室温的过程中，其体积和尺寸缩减的现象称为收缩，他主要包括液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个阶段。 1）液态收缩：金属在液态时由于温度降低而发生的体积收缩。 2）凝固收缩：熔融金属在凝固阶段的体积收缩。 液态收缩和凝固收缩是产生缩孔和缩松的基本原因。 3）固态收缩：金属在固态时由于温度降低而发生的体积收缩。 固态收缩对铸件的形状和尺寸精度影响很大，是铸造应力、变形和裂纹 等缺陷产生的基本原因。 缩孔及缩松 1）缩孔：由于合金的收缩，在最后凝固部位出现的体积大而集中的孔洞称 为缩孔。 2）缩松：由于合金的收缩，在最后凝固部位出现的细小而分散的孔洞称为 缩松。 缩孔、缩松的防止措施 1）冒口、补贴和冷铁的应用 2）加压补缩 铸件的热裂和冷裂 热裂 在凝固结束阶段（高温段），在铸件中产生的裂纹称为热裂。 ①热裂是铸件生产中最常见的铸造缺陷之一。 ②裂纹沿晶粒边界发生和扩展，外形曲折而不规律，表面有氧化的颜色。 ③热裂分为外裂和内裂 热裂的形状特征：裂纹短，缝隙宽，形状曲折，缝内呈氧化色。 冷裂 冷裂是铸件处于弹性状态，即在低温时，当应力大于抗拉强度时，形成 冷裂。 ①冷裂表面光滑，具有金属光泽或轻微氧化色。 ②冷裂常出现在铸件受拉伸的部位，尤其是应力集中的地方。 ③冷裂纹常常穿过晶界，外形规则。 冷裂的形状特征：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光泽或轻微氧化色。 偏析 在铸造条件下，想要获得成分完全均匀的铸件（锭）几乎是不可能的，这种化学成分的不均匀现象称为偏析。 偏析分为微观偏析和宏观偏析。 1）微观偏析 ①胞状偏析 ②晶界偏析 ③枝晶偏析 宏观偏析 宏观偏析不是在晶粒尺度上的偏析，而是在整个铸件的宏观尺度上发生 的成分不均匀现象。 气孔及气孔的形成 1）气孔的分类：析出性气孔与反应性气孔 2）气体在金属液中以三种方式存在：固溶、形成化合物和气泡（气孔）。 铸件凝固的三种典型组织 1）表面细晶区：当液体金属浇入铸型型腔时，铸件表面温度较低，铸件凝 固的温度梯度较大，有利于液态金属原子集团的形核与长 大，形成表面细晶区。 柱状晶区：表面细晶区形成以后，型腔表面温度升高，只有垂直于型壁 方向的温度梯度较大，便于液态金属原子的形核与长大，垂