材料工程基础-第四章.pptVIP

材料的成形与加工

第4章金属的液态成形与半固态成形

4.1液态成形

4.2半固态成形

4.3快速凝固成形〔自学、了解〕

第5章金属塑性加工

5.1金属塑性加工根本原理

5.2金属塑性加工工艺;第4章金属的液态成形与半固态成形

4.1金属的液态成形〔铸造〕

一、概述

二、液态成形合金性能〔※〕

三、液态成形方法;一、概述

1.液态成形的定义

液态成形---将液态金属浇注到具有与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中,待其冷却凝固,以获得毛坯或零件的生产方法，又称铸造。;2.液态成形的特点;曲轴;工艺过程较复杂，一些工艺过程难控制;二、液态成形合金性能〔※〕;1、合金的充型能力——流动性;浇缺乏缺陷;〔2〕测试合金充型能力的方法:

将合金液浇入铸型中，冷凝后测出充满型腔的式样长度。浇出的试样越长，合金的流动性越好,合金充型能力越好.;

;〔3〕影响充型能力的因素——合金的流动性、浇注条件、铸件性质及结构等。

①合金流动性

合金流动性——液态合金本身在铸型内的流动能力

影响合金流动性的因素

合金的种类:合金不同，流动性不同

化学成分：同种合金中成分不同的合金具有不同的结晶特点，流动性也不同。

结晶特性:恒温下结晶，流动性较好；两相区内结晶，流动性较差;②浇注条件;③铸型性质及结构;2、液态金属的凝固与收缩;1〕纯金属和共晶合金：从外向内成逐层凝固

2〕有结晶温度范围的合金：从外向内成糊状凝固

固液两相区的宽度是由结晶温度范围和温度梯度所决定的。

结晶温度是由合金的成分决定的，而温度梯度是由所采取的工艺所决定的。;恒温下凝固;按铸件壁厚分布均匀程度不同〔即冷却快慢不同〕分为：;②影响凝固的主要因素;〔2〕合金的收缩;合金收缩;1〕缩孔的形成

缩孔——集中在铸件上部或最后凝固部位较大的孔洞，其形状极不规那么，孔壁粗糙并带有树枝晶。

形成条件：合金在恒温或很窄的温度范围内结晶，铸件以逐层凝固的方式。

缩孔特征：集中性，位于上部，呈倒锥形，内外表粗糙。;2〕缩松的形成

分散在铸件某区间的细小孔称为缩??。

形成原因：铸件最后凝固的收缩未能得到补足，或者结晶温度范围宽的合金呈糊状凝固，凝固区域较宽，液、固两相共存，树枝晶兴旺，枝晶骨架将合金液分割开的小液体区难以得到补缩所致。

缩松一般出现在铸件壁的轴线区域、热节处、冒口根部和内浇口附近，也常分布在集中缩孔的下方。

缩松特征：分散性，为细小缩孔。;缩孔和缩松的危害：缩孔和缩松减小铸件有效承载面积，降低力学性能，缩松导致铸件渗漏。;3〕缩孔与缩松的防止

A选用逐层凝固的铸造合金〔趋近共晶成份〕；

B对于壁厚不匀的铸件，采用定向凝固，控制凝固次序，让薄部先凝固，厚部后凝固；

C结晶温度范围宽的合金采取同时凝固方式；

D在铸件最后凝固的部位，设置冒口，在热节处放置冷铁，把缩孔引入冒口中，最后割去冒口。;3、铸造内应力、变形与裂纹

固态收缩受到阻碍而引起。;;热应力的消除方法;机械应力：机械应力会导致形成裂纹,应适时开箱加以解决。;铸件的变形原因;变形的防止：

与防止应力的方法根本相同。;裂纹的产生与预防

裂纹的产生：内应力超过金属的抗拉强度。

热裂——高温下形成的,在铸件凝固后接近于固相线，二相区固相骨架搭接时，固相收缩液膜别离所致；

冷裂——较低温下形成，应力所致。形状复杂易形成冷裂。;热裂的形状特征：裂纹短，缝隙宽，形状曲折，缝内呈氧化色。

防止措施：

①提高铸型和型芯的退让性，减少机械应力；

②浇冒口的设计要合理；

③铸钢件和铸铁件，应严格控制硫的含量；

④选择凝固温度小，热裂倾向小的合金。

冷裂的特征：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光泽或氧化色。

预防措施：①减少铸件内应力；②降低合金的脆性；③控制铸钢中磷的含量。;4、合金的凝固偏析;利用偏析的规律可进行合金的提纯：

i〕二相区温度内挤出液相；

ii〕区域熔炼

宏观偏析：铸件各部位之间化学成分的差异

预防措施：

加快冷却速度；

调整铸件各处的温度差；

降低有害元素的含量。;5、合金的吸气性;三、液态成形方法;1、砂型铸造〔※〕

传统的液态成形，适用于各种形状大小及各类合金铸件的生产。最根本工序是造型和制芯。应用最广，工艺灵活，本钱最低，对技术要求高、质量不易控制。;手工造型

工艺装备〔模样、芯盒、砂箱等〕简单，操作灵活，生产准备时间短，适应性强等优点。

技术水平高，劳动强度大，铸件的外表质量和尺寸