铸造技术及复合铸造
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现代材料制备技术
浇注条件－铸型条件
铸型的温度越高、导热系数越小、蓄热系数越小则液态金 属的充型能力越好。但是对凝固速度和合金的组织和性能 会产生不利的影响。
此外，充型能力还受到铸件结构（如铸件的薄厚、大小和 复杂程度等）的影响。
现代材料制备技术
凝固过程
现代材料制备技术
金属液注入铸型后，按照传热学 基本规律，与铸型型腔表面相接 触的金属液将首先冷却结晶转变 为固态。此时，金属形态由已结 晶的外层固相区、未结晶的心部 液相区以及两者之间的两相区(即 凝固区)组成。
析两类。前者指晶粒范围内的化学成分不均匀现象，有枝晶偏
析、胞状偏析和晶界偏析，可通过高温扩散退火和晶粒化孕育
处理而消除，后者是铸件各部位之间化学成分的差异，有正偏
析、反（逆）偏析、重力偏析等，加快冷却速度或调整铸件各
处的温度差及降低有害侵元入素性的气含孔量。等浇措注施过能程防中止铸产型生和宏型观芯偏受析。
现代材料制备技术
凝固方式之糊状凝固
如果合金的结晶温度范围很 宽，且铸件截面上温度变化 小，则在凝固的某段时间内 铸件表面不存在固相层，液、 固共存的凝固区贯穿整个断 面，这种凝固方式称为糊状 凝固（或同时凝固）。
现代材料制备技术
凝固方式之中间凝固
大多数合金的凝固介 于逐层凝固和糊状凝 固之间，称为中间凝 固方式。
现代材料制备技术源自文库
为了实现顺序凝固，在安放冒口的同时，还可以在铸件的某些厚大部位 放置冷铁，以加大局部区域的凝固速度。
现代材料制备技术
铸造应力、裂纹和变形。在铸件的固态收缩阶段会引起铸 造应力。按其形成原因，可分为机械应力、热应力和相变 应力。
现代材料制备技术
化学成分不均匀的现象称为偏析。偏析分为微观偏析和宏观偏
现代材料制备技术
收缩对铸件质量的影响
缩孔和疏松。金属液在铸型中冷却和凝固时，若液态收缩和凝固收缩 所缩减的容积得不到补充，则在铸件的厚大部位等最后凝固部位将形 成一些孔洞。其中，在铸件中集中分布且尺寸较大的孔洞称为缩孔， 分散且尺寸较小的孔洞称为疏松（缩松）。
现代材料制备技术
在实际铸件的生产中，通常采用顺序凝固的原则来避免铸 件产生缩孔、疏松缺陷。
凝固过程 凝固方式 铸件的收缩 收缩对铸件质量的影响 合金的偏析及吸气性
现代材料制备技术
金属的流动性
指液态金属本身的流动能力。金属的流动性越好，充型能 力就越强，越易于获得轮廓清晰、薄壁复杂的铸件。流动 性好还有利于非金属夹杂物和气体的上浮与排除，有利于 对金属冷凝过程所产生的收缩进行补缩。
金属的流动性主要与化学成分有关。纯金属和共晶成分的 合金在恒定温度下结晶时，固相界面光滑，对液态金属流 动的阻力小，流动性好。其他成分的合金均在一定温度范 围内逐步凝固。由于有初生树枝状晶体使固液界面粗糙， 阻碍合金液的继续流动，因此，具有一定结晶温度范围的 合金流动性较差，且结晶温度范围越大，流动性越差。
现代材料制备技术
浇注条件－浇铸温度
浇注温度对充型能力有决定性的影响。浇注温度越高，液 态金属的黏度就越小，液态金属在铸型中保持流动能力的 时间就越长，故充型能力也越强。反之，则充型能力越差。 所以，液态金属在浇注时一般都要求一定的过热度。
现代材料制备技术
浇注条件－浇铸压力
液态金属在流动方向上所受的压力愈大，充型速度越快， 充型能力就愈好。压力铸造、挤压铸造和半固态铸造就是 利用这一原理。
第二讲 铸造技术及复合铸造
现代材料制备技术
铸造是指将金属、合金或复合材料熔化成为液体(熔体)， 浇注于具有特定型腔的铸型中凝固成形的一种金属材料液 态成形方法。
铸造法是制备金属及合金的锭坯和铸件的主要方法之一。 几乎所有的合金锭坯都是通过铸造制备的。
机械产品中，铸件占整机质量的比例很高，例如内燃机占 80%，拖拉机占65%~80%，液压、泵类机械占 50%~60%。一般来讲，铸造占包括锻压、焊接、粉末冶 金和注塑成形等坯件工业产值的60%。
热产生的气体及型腔中的空气侵入金属
合金的偏析及吸气性 合金的偏析 合金的吸气性
液中所形成的气孔，其数量少、体积大， 常析出出现性于气铸孔件。上溶表 解面 的或 气靠 体近 在型 冷芯 凝的 过表 程面 析 处出。产减生少的铸气型孔、，主芯子要是的发氢气气性孔和，氮提高气孔其。 透它金反气的液应性直进性等径行气一防除孔般止气。小。处浇于理 入1， 铸m提 型m高 的，冷 金多却 属而速 液分度 与散或 铸。在 型合 压材力料下、凝冷固铁都和能熔减 渣少 反析 应出 以性 及气 金孔 属的 液产 内生 部。 某些成分之间进行化学反应所产生的气
通过在铸件上可能出现缩孔的厚大部位安置冒口等工艺措施，使铸件上远离冒口的部位先凝 固，而后是靠近冒口的部位凝固，最后是冒口本身凝固。按照这样的凝固方式，先凝固区域 的收缩由后凝固部位的金属液来补充，后凝固部位的收缩由冒口中的金属液来补充，从而使 铸件各个部位的收缩都能得到补充，而将缩孔移至冒口之中。冒口为铸件上多余的部分，在 铸件清理时应将其去除。
随着热量不断从铸件中心向铸型 传递，铸件内部温度不断降低， 凝固区不断向液相区延伸，固相 区不断扩大，直至液相全部消失 为止。
凝固方式之逐层凝固
纯金属或共晶成分合金在凝固中 因不存在液、固两相并存的凝固 区，故断面上外层的固体和内层 的液体由一条界线(凝固前沿)清 楚地分开。
随着温度的下降，固体层不断加 厚，液体层不断减少，直到铸件 的中心。这种凝固方式称为逐层 凝固。
现代材料制备技术
铸件的收缩
合金从浇注、凝固到冷却至室温的过程中，其体积或尺寸 缩减的现象称为收缩。收缩是金属的物理本性。合金的收 缩为铸造生产带来许多困难，是多种铸造缺陷产生的根源。
在铸件形成的过程中，通常要经历如下3个阶段的收缩： (1)液态收缩:从浇注温度到凝固开始温度间产生的收缩。 (2)凝固收缩:从凝固开始温度到凝固终止温度间产生的收缩 (3)固态收缩:从凝固终止到室温间产生的收缩。
现代材料制备技术
１.铸件成形基本原理
金属的充型能力 金属的流动性 浇注条件
铸造是液态金属充填铸型型腔并在其中凝 固和冷却的过程。液态金属的流动特性和 凝固收缩特性直接影响着铸件的形成。同 时，液态金属的流动特性和凝固收缩特性 也是衡量其铸造性能的重要依据。
浇铸温度
铸件的凝固与收缩
浇铸压力 铸型条件
浇注条件－铸型条件
铸型的温度越高、导热系数越小、蓄热系数越小则液态金 属的充型能力越好。但是对凝固速度和合金的组织和性能 会产生不利的影响。
此外，充型能力还受到铸件结构（如铸件的薄厚、大小和 复杂程度等）的影响。
现代材料制备技术
凝固过程
现代材料制备技术
金属液注入铸型后，按照传热学 基本规律，与铸型型腔表面相接 触的金属液将首先冷却结晶转变 为固态。此时，金属形态由已结 晶的外层固相区、未结晶的心部 液相区以及两者之间的两相区(即 凝固区)组成。
析两类。前者指晶粒范围内的化学成分不均匀现象，有枝晶偏
析、胞状偏析和晶界偏析，可通过高温扩散退火和晶粒化孕育
处理而消除，后者是铸件各部位之间化学成分的差异，有正偏
析、反（逆）偏析、重力偏析等，加快冷却速度或调整铸件各
处的温度差及降低有害侵元入素性的气含孔量。等浇措注施过能程防中止铸产型生和宏型观芯偏受析。
现代材料制备技术
凝固方式之糊状凝固
如果合金的结晶温度范围很 宽，且铸件截面上温度变化 小，则在凝固的某段时间内 铸件表面不存在固相层，液、 固共存的凝固区贯穿整个断 面，这种凝固方式称为糊状 凝固（或同时凝固）。
现代材料制备技术
凝固方式之中间凝固
大多数合金的凝固介 于逐层凝固和糊状凝 固之间，称为中间凝 固方式。
现代材料制备技术源自文库
为了实现顺序凝固，在安放冒口的同时，还可以在铸件的某些厚大部位 放置冷铁，以加大局部区域的凝固速度。
现代材料制备技术
铸造应力、裂纹和变形。在铸件的固态收缩阶段会引起铸 造应力。按其形成原因，可分为机械应力、热应力和相变 应力。
现代材料制备技术
化学成分不均匀的现象称为偏析。偏析分为微观偏析和宏观偏
现代材料制备技术
收缩对铸件质量的影响
缩孔和疏松。金属液在铸型中冷却和凝固时，若液态收缩和凝固收缩 所缩减的容积得不到补充，则在铸件的厚大部位等最后凝固部位将形 成一些孔洞。其中，在铸件中集中分布且尺寸较大的孔洞称为缩孔， 分散且尺寸较小的孔洞称为疏松（缩松）。
现代材料制备技术
在实际铸件的生产中，通常采用顺序凝固的原则来避免铸 件产生缩孔、疏松缺陷。
凝固过程 凝固方式 铸件的收缩 收缩对铸件质量的影响 合金的偏析及吸气性
现代材料制备技术
金属的流动性
指液态金属本身的流动能力。金属的流动性越好，充型能 力就越强，越易于获得轮廓清晰、薄壁复杂的铸件。流动 性好还有利于非金属夹杂物和气体的上浮与排除，有利于 对金属冷凝过程所产生的收缩进行补缩。
金属的流动性主要与化学成分有关。纯金属和共晶成分的 合金在恒定温度下结晶时，固相界面光滑，对液态金属流 动的阻力小，流动性好。其他成分的合金均在一定温度范 围内逐步凝固。由于有初生树枝状晶体使固液界面粗糙， 阻碍合金液的继续流动，因此，具有一定结晶温度范围的 合金流动性较差，且结晶温度范围越大，流动性越差。
现代材料制备技术
浇注条件－浇铸温度
浇注温度对充型能力有决定性的影响。浇注温度越高，液 态金属的黏度就越小，液态金属在铸型中保持流动能力的 时间就越长，故充型能力也越强。反之，则充型能力越差。 所以，液态金属在浇注时一般都要求一定的过热度。
现代材料制备技术
浇注条件－浇铸压力
液态金属在流动方向上所受的压力愈大，充型速度越快， 充型能力就愈好。压力铸造、挤压铸造和半固态铸造就是 利用这一原理。
第二讲 铸造技术及复合铸造
现代材料制备技术
铸造是指将金属、合金或复合材料熔化成为液体(熔体)， 浇注于具有特定型腔的铸型中凝固成形的一种金属材料液 态成形方法。
铸造法是制备金属及合金的锭坯和铸件的主要方法之一。 几乎所有的合金锭坯都是通过铸造制备的。
机械产品中，铸件占整机质量的比例很高，例如内燃机占 80%，拖拉机占65%~80%，液压、泵类机械占 50%~60%。一般来讲，铸造占包括锻压、焊接、粉末冶 金和注塑成形等坯件工业产值的60%。
热产生的气体及型腔中的空气侵入金属
合金的偏析及吸气性 合金的偏析 合金的吸气性
液中所形成的气孔，其数量少、体积大， 常析出出现性于气铸孔件。上溶表 解面 的或 气靠 体近 在型 冷芯 凝的 过表 程面 析 处出。产减生少的铸气型孔、，主芯子要是的发氢气气性孔和，氮提高气孔其。 透它金反气的液应性直进性等径行气一防除孔般止气。小。处浇于理 入1， 铸m提 型m高 的，冷 金多却 属而速 液分度 与散或 铸。在 型合 压材力料下、凝冷固铁都和能熔减 渣少 反析 应出 以性 及气 金孔 属的 液产 内生 部。 某些成分之间进行化学反应所产生的气
通过在铸件上可能出现缩孔的厚大部位安置冒口等工艺措施，使铸件上远离冒口的部位先凝 固，而后是靠近冒口的部位凝固，最后是冒口本身凝固。按照这样的凝固方式，先凝固区域 的收缩由后凝固部位的金属液来补充，后凝固部位的收缩由冒口中的金属液来补充，从而使 铸件各个部位的收缩都能得到补充，而将缩孔移至冒口之中。冒口为铸件上多余的部分，在 铸件清理时应将其去除。
随着热量不断从铸件中心向铸型 传递，铸件内部温度不断降低， 凝固区不断向液相区延伸，固相 区不断扩大，直至液相全部消失 为止。
凝固方式之逐层凝固
纯金属或共晶成分合金在凝固中 因不存在液、固两相并存的凝固 区，故断面上外层的固体和内层 的液体由一条界线(凝固前沿)清 楚地分开。
随着温度的下降，固体层不断加 厚，液体层不断减少，直到铸件 的中心。这种凝固方式称为逐层 凝固。
现代材料制备技术
铸件的收缩
合金从浇注、凝固到冷却至室温的过程中，其体积或尺寸 缩减的现象称为收缩。收缩是金属的物理本性。合金的收 缩为铸造生产带来许多困难，是多种铸造缺陷产生的根源。
在铸件形成的过程中，通常要经历如下3个阶段的收缩： (1)液态收缩:从浇注温度到凝固开始温度间产生的收缩。 (2)凝固收缩:从凝固开始温度到凝固终止温度间产生的收缩 (3)固态收缩:从凝固终止到室温间产生的收缩。
现代材料制备技术
１.铸件成形基本原理
金属的充型能力 金属的流动性 浇注条件
铸造是液态金属充填铸型型腔并在其中凝 固和冷却的过程。液态金属的流动特性和 凝固收缩特性直接影响着铸件的形成。同 时，液态金属的流动特性和凝固收缩特性 也是衡量其铸造性能的重要依据。
浇铸温度
铸件的凝固与收缩
浇铸压力 铸型条件