铸件的收缩专题知识专业知识讲座

3.固态收缩
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1）珠光体转变前收缩，发生在凝固终了到 相变前的温度 范围，以 V珠前 表示。
2）共析转变期的膨胀，发生在 相变的温度范围内，以 V 表示。
3）珠光体转变后收缩，发生在 相变终了到室温的温度
范围内，以 V珠后 表示。
V 固 ＝ V 珠 前V ＋ V 珠后
W(C)% εｖ珠前 εVγ→α
εｖ珠后 εl
0.08 1.42 －0.11 1.16 2.47
0.14 1.51 －0.11 1.06 2.46
0.35 1.47 －0.11 1.04 2.40
0.45 1.39 －0.11 1.07 2.35
0.55 1.35 －0.09 1.05 2.31
0.60 1.21 －0.01 0.98 2.18
V V 液 t浇 tL 1% 00
由合金相图可知，增加碳含量，液相温度下降，t浇tL 增大
W（C）每增大1％， V液 增大20％
钢液温度每下降100℃，收缩率减少1.5％－1.75％
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2.凝固收缩
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一、概述
缩孔：在凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩的产生，往往 在铸件最后凝固的部位出现孔洞，称为缩孔，尺寸较大而且集 中的孔洞称为集中缩孔，简称缩孔。
缩松：尺寸细小而且分散的孔洞称为分散性缩孔，简称缩松。
缩孔特点：缩孔形状不规则，表面不光滑，可以看到发达的树 枝晶末梢（与气孔的区别）。
缩孔与缩松对铸件性能的影响：降低铸件的强度；减少受力的 有效面积，容易产生应力集中，出现裂纹，降低铸件的气密性和 物理化学性能。
对于灰铸铁，由于石墨化的膨胀作用而减小凝固体收缩，在所有 的情况下（浇注温度固定或者过热度固定）都是主要的。所以体 收缩率随碳含量增加而降低。当铁液过热度固定时，这种作用就 更明显。只有在低的浇注温度和碳量高的条件下，体收缩才可是 负值。
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V凝 凝固收缩率
V（ LS）因状态改变其 的平 体均 收 3.0值 缩 ％为 ， V （ L S ） 凝 固 温 度 范 围 内 的 体 收 缩 系 数 ， 其 平 均 值 为 1 . 0 1 0 4 / ℃ V 凝 ＝ 3 .0 % 1 .0 1 0 4 tL tS 1 0 0 % tL tS 94 0 .3 C C每增大1％，液相线温度降低90℃ V 凝 ＝ 3 .0 % 0 .9 4 .3 C % CW （ c） 100 V 凝 ＝ 6.90.9C %
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纯金属和共晶合金：金属完全凝固后开始
线收缩的开始温度
具有结晶温度范围的合金：其线收缩不是 从完全凝固开始，而是在结晶温度范围中 的某一温度开始。
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三、铸钢的收缩当之处，请联系本人或网站删除。 1.液态收缩
l＝ 珠前 ＋ 珠后
总 ＝ V 液 ＋ V 凝 ＋ V 固 ＝ V 液 ＋ V 凝 ＋ V 珠 V ＋ 前 V 珠
本文档所提供的信息碳仅钢当供的之参线处考，之收请用缩联，率系不与能本碳作人为或含科网量学站的依删关据除系，。请勿模仿。文档如有不
考虑从液态到凝固整个过程，对于白口铸铁，当浇注温度固定 时，提高碳量对增大液态收缩率起主导作用。因此，收缩率随碳 含量增大而增大。但是当铁液过热度固定时，提高碳量而减小 凝固收缩率比较突出，所以收缩率随碳含量增大而降低。
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2）灰铸铁
计算方法省略
影响缩孔容积的因素：
1.液态收缩系数越大，则缩孔容积越大。 2.合金的凝固收缩系数越大，缩孔容积越大。灰铸铁在凝固期间 由于有石墨化膨胀，使缩孔容积显著减小。
3.固态收缩系数越大，铸件的缩孔容积愈小。相对液态收缩和 凝固收缩，其影响比较小。
4.铸型的激冷能力愈大，缩孔容积就愈小。
5.浇注温度越高，液态收缩就越大，则缩孔容积愈大。 6.浇注时间越长，则缩孔容积越小。 7.铸件越厚，铸件内部温度越高，液态收缩越大，缩孔越大。
收缩图
固态收缩 从凝固终止温度到室温间的收缩。
V 固 V 固 tS t0 1% 00
llts t0 1% 00
液态收缩和凝固收缩是产生缩孔和缩松的基本原因。
线收缩是铸件中产生应力、变形和裂纹的基本原因
本文二档、所线提收供缩的信的息开仅始供温参度考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不
内切圆法： 由两个以上相交壁形成的铸件，分别画出相交壁处的 内切圆，内切圆直径最大的位置，就是铸件最后凝固 的区域。
热节：在凝固过程中，铸件凝固较慢的节点或区域。
热节的特点： 温度高、散热慢，容易发生缩孔、缩松、气孔等缺陷。
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3）缩孔的容积 当之处，请联系本人或网站删除。
p
：
s
显
微
孔
洞
补
缩
的
阻
力
pa：凝固的金属上的大压气力
：气液界面上的表面张力
r：显微孔洞半径
PH：孔洞上的金属压头
补缩阻力与晶粒有关，而晶粒与凝固区域有关。凝固区域越宽，枝晶越发达， 通道越长（阻力越大），枝间和晶间被封死的可能性就越大，产生缩松可能性 越大。
本3）文档缩所孔提和供缩的松信息的仅转当供化之参处考，之请用联，系不能本作人为或科网学站依删据除，。请勿模仿。文档如有不 a.d.合金及浇注温度的影响 b.c.d.铸型的影响
本文一档、所收提供缩的的信种息类仅当供§之参处考9-，之1请用缩联，孔系不能本与作人缩为或科网松学站的依删种据除，。类请勿模仿。文档如有不
液态收缩
V 液 V 液 t浇 tL 1% 00
从浇注温度到凝固开始温度（即液相线温度）间的收缩
凝固收缩
收缩
金属从液相线温度到固相线温度间产生的体收缩称为凝 固收缩。对于纯合金和共晶合金，凝固期间的体收缩是 由于状态的改变，与温度无关，具有一定的数值。其它 合金凝固期间的体收缩不仅与状态有关而且还与温度有 关。
W(C)%
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
白口铸铁
5.7
6.0
6.5
7.1
7.9
1400℃
灰铸铁
4.9
4.2
3.7
3.3
3.1
白口铸铁
6.6
ห้องสมุดไป่ตู้6.3
6.0
5.7
5.4
tp-tL=100℃
灰铸铁
5.8
4.5
3.2
1.9
0.6
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缩孔产生的基本原因：合金的液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值。 缩孔产生的条件：铸件由表及里逐层凝固，缩孔集中在最后凝固的地方。
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2）缩孔位置的确当定之处，请联系本人或网站删除。
采用等固相线法确定最后凝固区域，从而确定缩孔的位置。
r.e.补缩压力
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e.中心轴区域留下宏观缩松，晶间有显微缩松。 体积凝固
f.固相收缩。
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2）显微缩松产生当的之条处件，请联系本人或网站删除。
显微缩松存在于枝晶间，因而在铸件中或多或少存在。
2
pgps pa r PH
pg： 某 一 温 度 下 金 属 体中 的气 析 出 压 力
碳钢：整体收缩率随着碳含量的增加而增大。
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四、铸铁的收缩 当之处，请联系本人或网站删除。 1.液态收缩
铸铁的液态体收缩系数随碳含量的提高而增大。 对亚共晶有下式：
V 液 ＝ 9＋ 0 3w 0 C 1 4 0
由相图知：铸铁的碳质量分数每增加1％，液相线温度下降90℃。
本文三档、所提缩供松的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不
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1）缩松的形成
b.表面形成凝固层。液态区域内部也开始凝固。 缩松产生的基本原因：液态 收缩和凝固收缩值大于固相
c.凝固层增厚，内部凝固区域开始增多且长大。 收缩。
d.进一步长大，互相接触。
缩松成生的条件：合金产生
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对于亚共晶灰铸铁，在凝固后期共晶转变时，由于石墨化的 膨胀而使体收缩得到补偿。每析出1％（体积分数）的石墨， 体积增大2％，故亚共晶灰铸铁的凝固收缩为：
V 凝 ＝ 6 .9 0 .9 C 总 2 C 石 ％ 墨 CW （ c） 100
在W(C)≈２％的铁液中，奥氏体中碳含量W(C) ≈1.6%,剩余的 碳量，在慢冷和碳硅量较高的条件下将沿稳定系结晶成石墨，其 数量为:
凝固期间的收缩受状态改变和温度降低两部分所影响。
状态改变引起的体收缩为一固定值。温度的改变可改变体 收缩。
铸钢凝固收缩率
含碳量 0.1 收缩率 2.0
0.25 0.35 0.45 0.70
2.5
3.0
4.3 5.3
碳钢：液态收缩率加上凝固收缩率的总和随着碳含量的增加 而增大。
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V 液 ＝ V 液 t 浇 － 1 5 9 w c 4 0 1 % 0 00
本文２档.凝所固提供收的缩信息仅当供之参处考，之请用联，系不能本作人为或科网学站依删据除，。请勿模仿。文档如有不 1）亚共晶白口铸铁收缩
与钢一样，是状态和温度降低共同作用的结果
V 凝 ＝ V （ L S ） V （ L S ） t L t S
本二文档、所缩提孔供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不 1）缩孔的形成 当之处，请联系本人或网站删除。 a.成壳。 b.紧密接触。固态收缩率等于液态与凝固收缩率之和。 c.脱离。液态收缩与凝固收缩超过硬壳的固态收缩。 d.倒立锥孔和上面凹陷形成。倒形锥孔是由于液态金属在重力的 作用下补充了下面缩孔。凹面形成是由于外面压力大于缩孔内部 的压力或者壳的强度不够所造成。
等固相线：对在恒温下结晶或结晶温度范围很小的合金，可将 凝固前沿视为固液相的分解线，也是一条等温线，称为等固线。
等固相线法：就是在铸件断面上从冷却表面开始逐层向内绘制 等固相线，直到最窄断面上的等固相线接触为止。
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采用内切园法来确当定之热处节，请联系本人或网站删除。
C石墨 ＝C总 － 1.6
由上两式得：
V 凝 ＝ 6 . 9 0 . 9 C 总 2 C 石 ％ ( 1 墨 . 1 2 . 9 0 C 总 ＝ )%
本文由档上所面提公供的式信得息下仅表当供：之参处考，之请用联，系不能本作人为或科网学站依删据除，。请勿模仿。文档如有不
从数据来看，对于灰铸铁，碳量足够高时，在凝固后期将发生 体积膨胀现象。这种膨胀作用在铸件内部产生很大压力，使尚 未凝固的液体能对因收缩而形成的孔洞进行充填，所以灰铸铁 有“自实”或“自补缩”作用。
3.固态收缩
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缩前膨胀 珠光体前收缩
对热裂有影响
铸铁固态收缩
共析转变膨胀－－奥氏体分解为铁素体、
石墨和珠光体
对应力、变形和冷裂
珠光体后收缩
有影响
四、铸件的收缩 1.自由收缩； 2.铸件收缩所受阻力种类
铸型表面摩擦阻力 热阻力 机械阻力
本文档所提供的信息§仅9当供-2之参处考铸，之请用件联，中系不能本的作人缩为或科网孔学站依删与据除缩，。请松勿模仿。文档如有不
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由上面公式计算得当下之表处，：请联系本人或网站删除。
从数据来看，随碳含量增大，亚共晶白口铸铁的凝固收缩率减小。
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亚共晶铸铁凝固收缩率