材料成型技术基础复习提纲整理

第一章绪论

1、现代制造过程的分类（质量增加、质量不变、质量减少）。

2、那几种机械制造过程属于质量增加（不变、减少）过程。

（1）质量不变的基本过程主要包括加热、熔化、凝固、铸造、锻压（弹性变形、塑性变形、塑性流动）、浇灌、运输等。

（2）质量减少过程材料的 4 种基本去除方法：切削过程；磨料切割、喷液切割、热力切割与激光切割、化学腐蚀等；超声波加工、电火花加工和电解加工；落料、冲孔、剪切等金属成形过程。

（3）材料经过渗碳、渗氮、氰化处理、气相沉积、喷涂、电镀、刷镀等表面处理及快速原型制造方法属于质量增加过程。

第二章液态金属材料铸造成形技术过程

1、液态金属冲型能力和流动性的定义及其衡量方法液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，称为液态金属充填铸型的能力，简称液态金属的充型能力。

液态金属的充型能力通常用铸件的最小壁厚来表示。液态金属自身的流动能力称为“流动性”。液态金属流动性用浇注流动性试样的方法来衡量。在生产和科学研究中应用最多的是螺旋形试样。

2、影响液态金属冲型能力的因素（金属性质、铸型性质、浇注条件、铸件结构）

（1）金属的流动性：流动性好的液态金属，充型能力强，易于充满薄而复杂的型腔，有利于金属液中气体、杂质的上浮并排除，有利于对铸件凝固时的收缩进行补缩。流动性不好的液态金属，充型能力弱，铸件易产生浇不足、冷隔、气孔、夹杂、缩孔、热裂等缺陷。

（2）铸型性质：铸型的蓄热系数b（表示铸型从其中的金属液吸取并储存在本身中热量的能力）愈大，铸型的激冷能力就愈强，金属液于其中保持液态的时间就愈短，充型能力下降。

（3）浇注条件：浇注温度对液态金属的充型能力有决定性的影响。浇注温度越高，充型能力越好。在一定温度范围内，充型能力随浇注温度的提高而直线上升，超过某界限后，由于吸气，氧化严重，充型能力的提高幅度减小。

液态金属在流动方向上所受压力（充型压头）越大，充型能力就越好。但金属液的静压头过大或充型速度过高时，不仅发生喷射和飞溅现象，使金属氧化和产生”铁豆”缺陷，而且型腔中气体来不及排出，反压力增加，造成“浇不足”或“冷隔”缺陷。浇注系统结构越复杂，流动阻力越大，液态金属充型能力越低。

（4）铸件结构：衡量铸件结构的因素是铸件的折算厚度R（R=铸件体积/铸件散热表面积=

V/ S）和复杂程度，它们决定着铸型型腔的结构特点。

R大的铸件，则充型能力较高。R越小，则充型能力较弱。

铸件结构复杂，厚薄部分过渡面多，则型腔结构复杂，流动阻力大，充型能力弱。铸件壁厚相同时，铸型中的垂直壁比水平壁更容易充满。

3、收缩的定义及铸造合金收缩过程（液态、凝固、固态）

铸件在液态、凝固和固态冷却过程中所产生的体积减小现象称为收缩，是液态金属自身的物

理性质。

液态收缩阶段(I)表现为型腔内液面的降低。

凝固收缩阶段(n)由状态改变和温度下降两部分产生。一般用体收缩率表示。

固态收缩阶段(川)通常表现为铸件外形尺寸的减少，故一般用线收缩率表示。

4、缩孔、缩松的定义，形成条件、产生的基本原因，形成部位及防止方法。

液态金属在凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩，往往在铸件最后凝固的部位出现大而集中的孔洞，称缩孔；细小而分散的孔洞称为缩松。

1)金属的成分

结晶温度范围越小的金属，产生缩孔的倾向越大；结晶温度范围越大的金属，产生缩松的倾向越大。

(2)浇注条件和铸型性质

提高浇注温度时，金属的总体积收缩和缩孔倾向大，浇注速度很慢缩孔容积减少，

铸型材料对铸件冷却速度影响很大。

缩松：金属型＜湿型＜干型。

(3)补缩压力和铸件结构

在凝固过程中增加补缩压力，可增大缩孔而减小缩松的容积。若金属在很高的压力下浇注和凝固，则可以得到无缩孔和缩松的致密铸件。

缩孔和缩松的防止方法

(1 )针对金属的收缩和凝固特点制定正确的技术方法控制铸件的凝固方向使之符合顺序凝

固方式或同时凝固方式；

(2)合理确定内浇口位置及浇注方法；

(3)合理应用冒口、冷铁和补贴等技术措施。

5、铸造应力的定义及分类，产生的缺陷(热裂、冷裂、变形) ，防止和减少的措施。

铸件在凝固和随后的冷却过程中，收缩受到阻碍而引起的内应力，称为铸造应力。

分类

按形成的原因不同铸造应力分为热应力、相变应力和机械阻碍应力。

按应力存在的状况可分为临时应力和残余应力

临时应力是暂时的，当引起应力的原因消除以后，应力随之消失。

残余应力是长期存在的，当引起应力的原因消除后，仍存在铸件中。

当铸造应力的总合超过金属的强度极限时，铸件便产生裂纹。按裂纹形成的温度范围可分为

热裂和冷裂。

热裂是在凝固末期高温下形成的裂纹。裂纹沿晶粒边界产生和发展，外观形状曲折而不规则, 表面与空气接触而被氧化并呈氧化色。

冷裂是铸件在低温时形成的裂纹。冷裂纹常穿过晶粒，外形规则，呈圆滑曲线或直线状，表

面光滑而具有金属光泽或显微氧化色。

防止和减小铸造应力的措施：

在零件能满足工作条件的前提下，选据弹性模量和收缩系数小的材料；采用同时凝固方式；

合理设置浇冒口，缓慢冷却，以减小铸件各部分温差；采用退让性好的型、芯砂。

若铸件已存在残余应力，可采用人工时效、自然时效或振动时效等方法消除。

6、金属的吸气性及金属吸收气体的过程，主要气体（H2、N2、02）

金属在熔炼过程中溶解气体；在浇注过程中因浇包未烘干、铸型浇注系统设计不当、铸型透气性差以及浇注速度控制不当、或型腔内气体不能及时排出，都会使气体进入金属液，增加金属中气体的含量。这就构成了金属的吸气性。（氢、氮、氧）。

（1 ）气体分子撞击到金属液表面；

（2）在高温金属液表面上气体分于离解为原子状态；

（3 ）气体原子根据与金属元素之间的亲和力大小，以物理吸附方式或化学吸附方式吸附在

金属表面；

（4）气体原子扩散进入金属液内部。

7、偏析、宏观偏析、微观偏析、正偏析、逆偏析的定义及其消除方法。

铸件凝固后，截面上不同部位，以至晶粒内部，产生化学成分不均匀的现象，称为偏析。

微观偏析是指微小（晶粒）尺寸范围内各部分的化学成分不均匀现象。

在铸件较大尺寸范围内化学成分不均匀的现象叫宏观偏析。主要包括正偏析和逆偏析。

正偏析：k>1，杂质的分布从外部到中心逐渐增多；

逆偏析：k<1，易熔物质富集在铸件表面上。

8、铸件可能出现那几种气孔（析出性、反应性、侵入性）及其定义

（1）析出性气孔当金属液冷却速度较快时，由于铸件凝固，气泡来不及排出而保留在铸件中形成的气孔，称为析出性气孔。

（2）反应性气孔金属液与铸型、熔渣之间相互作用或金属液内部某些组元发生化学反应产生的气体所形成的气孔，则称为反应性气孔。

（3）侵入性气孔砂型铸造时，由于砂型透气率低或排气通道不畅，砂型受热产生的气体，在界面上超过一定临界值时，气体就会侵入金属液而未上浮排出，则产生侵入性气孔。

9、熔炼的分类（按合金和熔炼特点）及熔炼的基本要求

根据所熔炼合金的特点，熔炼大概可分为铸铁熔炼、铸钢熔炼和有色金属熔炼。

根据熔炉的特点又可分为冲天炉熔炼、电弧炉熔炼、感应电炉熔炼和坩锅熔炼等。

依据炉衬的种类，熔化技术可分为酸性或碱性。

10、浇注系统的组成及主要功能

浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道

浇注系统的主要功能

连接铸型与浇包，导入液态金属；

挡渣及排气；