北京科技大学液态成形理论与工艺复习题答案10-19

第10讲铸件的宏观组织

1、简述铸件典型晶粒组织包括哪几部分？各部分的形成机理各是什么？

2、固相无扩散、液相均匀混合。假设右图PQ线是C S’（T1时固相成分）与界面处固相成分C S*的算术平均值，试证：C S＂= C0(2-k0）

3、如何在铸件中获得细等轴晶组织？

第11讲砂型铸造

1、试述砂型铸造的特点和应用范围。

第12讲、第13讲特种铸造

1、金属型铸造有何优点？

2、熔模铸造的主要工艺过程包括哪些工序？该方法有何特点？

3、试述压力铸造、低压铸造与差压铸造各自的特点。试分析三者的异同。

4、什么是离心铸造？它有何优缺点？它应用在什么场合？

5、什么是实型铸造？该方法有何特点？

第14讲常用铸造合金与液态成形新工艺

1、为什么球墨铸铁的强度和塑性比灰铸铁高，而铸造性能比灰铸铁差？

答：①灰铸铁中的片状石墨的强度、硬度极低（Rm≤20MPa），塑性接近于零，因此灰铸铁的组织如同在钢的基体中分布着大量裂纹，同时石墨尖角处容易造成应力集中，容易导致铸件断裂。所以灰铸铁的强度和塑韧性较差。球墨铸铁通过球化处理使石墨呈球状，它对基体的缩减和割裂作用减至最低限度，基体强度的利用率可达70~90%，因此球墨铸铁具有比灰铸铁高得多的力学性能。②因为灰铸铁的碳当量接近共晶成分，结晶温度范围小，并呈逐层凝固方式结晶，因而其流动性好，铸造性能好；而球墨铸铁的碳当量较高，一般是过共晶成分，结晶温度范围较宽，倾向于糊状凝固，在结晶后期外壳不坚固，不足以承受本身石墨化的膨胀压力，促使型腔扩大，故它比灰铸铁易于产生缩孔、缩松、皮下气孔、夹渣等缺陷，因而铸造性能比灰铸铁差。

2、铸钢与球墨铸铁的力学性能和铸造性能有哪些不同？为什么？

答：①一般而言，铸钢具有较高的强度与塑韧性，其力学性能比铸铁好。而球墨铸铁中的石墨呈球状，它对基体的缩减和割裂作用减至最低限度，基体强度的利用率可达70~90%，抗拉强度可以和钢媲美（Rm=400-900MPa），塑韧性较好（A=2%~18%）。②铸钢的铸造性能比球墨铸铁差，因为：其熔点高，钢液易氧化；流动性不好；收缩较大，体收缩率为10~14%，线收缩率为2.2~2.5%。球墨铸铁结晶时由于石墨析出发生体积膨胀而可以抵消部分收缩，使总收缩较小。

3、为什么可锻铸铁只适宜生产薄壁小铸件？壁厚过大易出现什么问题？

答：可锻铸铁具有较高的力学性能，其碳、硅含量低（W C=2.4~2.8%，W Si=0.4~1.4%），熔点较高，流动性差、收缩大，因为其铸态组织为白口（碳以化合态Fe3C存在），没有石墨化

膨胀，极易形成缩孔和缩松缺陷，只适宜生产薄壁小铸件。如果壁厚过大，易产生冷隔、浇不足、缩孔、缩松、裂纹等缺陷。

4、铸造铝合金和铜合金的熔炼工艺特点是什么？各采取什么方法除气？

答：（1）铸造铝合金的熔炼工艺特点：铝液在高温下极易吸气和氧化，熔炼时关键是除气去杂，以提高铝液的纯净度。氢是铝合金中气体的主要来源。在铝液出炉前要进行精炼。在熔炼铝合金时，为改变其中共晶硅和初晶硅的形貌，提高铸件的力学性能，通常要对其进行变质处理。常用钠或锶（亚共晶铝硅合金和共晶铝硅合金）或者磷（过共晶铝硅合金）作为变质剂。铝合金熔炼一般多用坩埚炉。

铝合金熔炼时，除气的方法是向铝液中通入氯气或加入氯化锌、六氯乙烷等，形成大量Cl2、AlCl3等气泡，使铝液中的氢气扩散到气泡内，在其上浮过程中将铝液中的气体H2即吸附的Al2O3夹杂一起带出液面。

（2）铸造铜合金的熔炼工艺特点：铜合金熔炼时的突出问题也是容易氧化和吸气。熔炼时常采用熔剂（如木炭、碎玻璃、苏打和硼砂等）覆盖在铜合金液面上以隔离空气；一般铜合金熔炼时还需加入0.3~0.6%的磷铜脱氧。铜合金熔炼也可以采用坩埚炉。

铜合金中的气体主要是氢。锡青铜常用吹氮除气法；铝青铜除可用吹氮除气法外，还可加氯盐（ZnCl2）或氯化物（CCl4）除气。对于黄铜，可采用沸腾法除气。

5、各举三种定向凝固与快速凝固工艺。

6、影响枝晶间距的主要因素是什么？

（1）纯金属的枝晶间距决定于界面处结晶潜热的散失条件，而一般单相合金与潜热的扩散和溶质元素在枝晶间的行为有关。（2）枝晶间距越小，材质的质量越高（因为消除枝晶偏析越容易）。

第16讲

1、铸件缺陷分为哪五类？每类各举1～2例。

2、简述枝晶偏析的影响因素、消除措施。

3、判别宏观偏析的条件是什么？

4、试举出五种常见的宏观偏析并解释之。

第17讲

1、铸造合金中的气体主要有哪些、以什么形式存在？

2、根据气体来源不同，气孔可分为哪几类？其概念各是什么？

3、简述析出性气孔的形成机理、影响因素与防止途径。

4、试述减少和排除铸件中夹杂物的措施。

第18讲

1、什么是铸造合金的收缩？合金液收缩过程分为哪些阶段？各有何特点？

答：收缩是指铸件在液态、凝固态和固态的冷却过程中所发生的体积减小现象。收缩分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩。液态收缩阶段，液态金属从浇注温度降至液相线温度，金属处于液态，体积的缩小仅表现为型腔内的液面的降低。凝固收缩阶段，合金的收缩与状态改变时的体积变化（纯金属和共晶合金）和结晶温度范围（有结晶温度范围的合金）有关。固态收缩阶段，铸件温度由固相线温度降至室温，铸件各个方向上都表现出线尺寸的缩小。因此，这个阶段对铸件的形状和尺寸的精度影响最大。

2、试解释缩孔、集中性缩孔和缩松。

3、简述缩孔和缩松的形成机理、原因和条件。

第19讲

1、试从铸造合金、铸型条件及浇注工艺方面阐述防止或减小铸造应力和变形的措施。

2、试述液膜理论与强度理论，并分析二者的内在联系。