第一章(1)液态金属的结构和性质.ppt

材料成形原理 林晓娉 教授 一、前言 一、铸造的概念和特点 铸造是一种用液态金属生产制品的工艺方法。将金属熔化，成为具有良好流动性的液态，在重力场或其它力(压力、离心力、电磁力等)作用下充满铸型，经凝固和冷却成为具有铸型型腔形状的制品，所铸出的金属制品称为铸件。绝大多数铸件用作毛坯，需经机械加工才能成为各种机器零件。但是，随着少余量和无余量铸造方法的发展，有许多铸件无需机械加工即可满足使用精度和粗极度的要求而直接应用。如失蜡铸造（精密铸造）、消失模铸造、压力铸造等 铸造过程流程示意图 一、铸造的概念和特点 铸造的特点 一、铸造的概念和特点 3 尺寸精度高 一般情况下，铸件比锻件、焊接件的尺寸精确，更接近于零件的尺寸，可节约大量的金属材料和机械加工工时。 2、我国铸造技术的发展 我国铸造技术已有5000年的悠久历史 铸造技术的成就推动了农业、兵器制造、天文、医药、音乐、艺术等方面的进步 人类进化的过程分三个阶段：石器时代（经历300万年）、青铜器时代、铁器时代 5000年的铸造技术史大致可分两个大的发展阶段：前2000余年以青铜铸造为主，发展冶铸技术；后2000余年以铸铁为主，推动了铸造技术的发展 沧州铁狮的历史照片 3、铸造在金属加工领域中的地位 铸造生产是获得机械产品毛坯的主要方法之一，是机械制造工业的重要基础，在国民经济中占着相当重要的位置。在许多机械中，铸件重量占整机重量的比例很高，内燃机80%，拖拉机65%-80%，液压件、泵类机械50%-60%。作为我国支柱产业正在大力发展的汽车工业，其心脏部分——发动机的关键零件，如缸体、缸盖、曲轴、缸套、活塞、进气管、排气管等八大件几乎全部由铸造成而成；冶金、矿山、电站等重大关键设备需求优质的重大型铸件；另外国民经济的基础设施和人民生活也需要大量铸件，输水（气）管道则需要各种尺寸的高韧性球墨铸铁管。 中国和美国1996～2001年铸件产量（万吨） 4、发展趋势 （1）铸造合金结构进一步优化，增加高附加值产品 球墨铸铁、等温淬火球墨铸铁和蠕墨铸铁在机械产品中广泛应用，不断提高高性能铝合金铸件、镁合金铸件、镍合金铸件，钛合金铸件的用量（2009年，我国有色金属铸件总产量达到335万t，占当年铸件总产量的9.5%）。 中国铸造模具之乡——浙江象山 　　模具是象山县的传统优势行业，全县有模具生产企业271家，从业人员8000余人。经过30年的艰苦创业，已经成为名副其实的铸造模具的生产基地。据统计，象山的铸造模具已经占据了全国60%以上的市场份额，年总产值超过11.5亿元，利税2.4亿元。 中国压铸产业基地——浙江宁海县 宁海县有压铸生产企业有300多家，呈现以下四大特点：一是产业配套　　一条龙；二是机械修理有特色；三是检测设备上档次；四是企业管理上台阶；宁海致力将自身打造成为一流的中国压铸产业基地，计划建设检测中心、物流中心、技术研发中心等三大中心，形成新的现代化压铸产业园，到2015年，力争压铸行业总产值达到150亿元。 中国铸造之乡——章丘 章丘共有铸造企业126家，资产总额已超过50亿元，年生产能力90万t，主要生产重型汽车发动机和底盘、汽车排气管、摩托车发动机壳、罗茨鼓风机壳、铁路配件、炊具、铸造材料等产品。其中，重卡发动机铸件产量占全国总产量的30%，重卡排气管铸件产量占全国的40%。经过近几年的优化提升，已发展成为全省重要的铸造基地。 　　 耐磨铸件生产、研发和出口基地 ——安徽宁国 宁国耐磨铸件年生产能力达到80万t，从业人员近万人， 2009年全市耐磨铸件产值达到41亿元，耐磨铸件产量占全国份额近21%。 第一章 液态金属的结构和性质 本章主要内容： 1、液态金属的结构 2、液态金属的性质 3、液态金属的流动性与充型能力 1.1固态金属的加热、膨胀及熔化 1.1.2 金属的加热膨胀 1.1固态金属的加热、膨胀及熔化 1.1.2 金属的加热膨胀 1.1固态金属的加热、膨胀及熔化 1.1.3 金属的熔化 若对晶体进一步加热，达到激活能值的原子数量进一步增加。首先，在晶界处的原子跨越势垒而处于激活状态；当这些原子的数量达到某一数量值时，以致一些原子能脱离晶粒的表面，向邻近的晶粒跳跃，导致原有晶粒失去固定的形状与尺寸。晶粒间可出现相对流动，称为晶界流动。此时，金属处于熔化状态。 金属被进一步加热，其温度不会进一步升高，而是晶粒表面原子跳跃更频繁。晶粒进一步瓦解成小的原子集团和游离原子，形成时而集中、时而分散的原子集团、游离原子和空穴。此时，金属从固态转变为液态。金属由固态