第三节 金属的铸造性能-流动性

一、流动性

流动性是指熔融金属的流动能力。

在实际生产中，为了评定金属的流动性，通常将金属浇注成螺旋形试样，如下图所示。浇注的试样越长，则其流动性越好。

1、影响流动性的因素

(1)化学成分

化学成分是影响合金流动性的本质因素。实践证明，凝固温度范围小的合金流动性较好，凝固温度范围大的合金流动性较差。

在常用的铸造合金中，铸铁的流动性较好，铸钢的流动性较差。常用合金的流动性见下表。

表14－1常用合金的流动性

一、合金的流动性

1. 流动性流动性是指熔融金属的流动能力。合金流动性的好坏，通常以“螺旋形流动性试样”的长度来衡量，将金属液体浇入螺旋形试样铸型中，在相同的浇注条件下，合金的流动性愈好，所浇出的试样愈长。

2. 流动性的影响因素1）合金的种类不同种类的合金，具有不同的螺

旋线长度，即具有不同的流动性。其中灰铸铁的流动性最好，硅黄铜、铝硅合金次之，而铸钢的流动性最差。 2）化学成分和结晶特征纯金属和共晶成分的合金，凝固是由铸件壁表面向中心逐渐推进，凝固后的表面比较光滑，对未凝固液体的流动阻力较小，所以流动性好。在一定凝固温度范围内结晶的亚共晶合金，凝固时铸件内存在一个较宽的既有液体又有树枝状晶体的两相区。凝固温度范围越宽，则枝状晶越发达，对金属流动的阻力越大，金属的流动性就越差。

(2)工艺条件

较高的浇注温度能使金属保持液态的时间延长，并且能降低金属液的粘度,从而提高流动性；浇注时浇注压力越大，流速就越大，也可以达到提高流动性的目的；铸型对液态金属的流动性也有一定的影响，金属在干砂型中的流动性优于湿砂型，在湿砂型中的流动性优于金属型。

2、流动性对铸件质量的影响

金属液的流动性好，充型能力就强，容易获得尺寸准确、外形完整和轮廓清晰的铸件；若流动性不好将出现铸件缺陷。

(1) 浇不到与冷隔

浇不到是指铸件残缺或可能轮廓不完整，或可能铸件完整，但边角圆且光亮，这种缺陷常出现在远离浇口的部位以及薄壁处，如图a所示。

冷隔是指在铸件上穿透或不穿透，边沿成圆角状缝隙的一类缺陷。冷隔多出现在薄壁处、金属流汇合处、激冷部位等。

(2) 气孔与夹杂物

合金的流动性差，则粘度大，熔融金属中的气体和夹杂物不便上浮和排除，容易形成气孔、夹杂物一类铸件缺陷.气孔是指内表面比较光滑，一般为圆形、椭圆形的孔洞。通常不露出铸件表面。夹杂物是指在铸件内或表面上存在的与基体金属成分不同的质点类缺陷，常见的有砂、渣、氧化物、硫化物等。

二、金属的收缩性

收缩性是指液态金属在凝固并冷却到室温过程中，产生的体积和尺寸减小的特性。金属的收缩性可分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个阶段。液态收缩是指金属在液态时由于温度降低而产生的体积收缩；凝固收缩是指熔融金属在凝固阶段所产生的体积收缩；固态收缩是指金属在固态由于温度降低而产生的体积收缩。液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔的根本原因，固态收缩是产生变形和裂纹的根本原因。

1、影响收缩性的因素

(1)化学成分

化学成分是影响收缩性的根本原因，几种常见合金的收缩率，见下表。可以看出，灰铸铁的收缩率最小。这是因为合金在冷却过程中结晶出密度较小的石墨相时，产生的体积膨胀抵消了部分收缩。

表14－2几种常见合金的收缩率

(2) 工艺条件

合金的浇注温度超高，液态收缩越大，为减少收缩，浇注温度不宜过高。合金在铸型中冷却时的收缩会受到铸型甚至铸件本身的影响，使实际收缩量小于自由收缩量，铸型的强度越高，铸件的结构越复杂，则对自由收缩的影响越大。

2、收缩性对铸件质量的影响

(1)缩孔和缩松

缩孔是指铸件在凝固过程中，由于补缩不良产生的孔洞。缩孔的形成过程如图14－12所示.熔融金属填满型腔后沿内壁形成一层硬壳，在进一步冷却的过程中，由于硬壳内金属液态收缩和凝固收缩的结果导致液面下降，随着温度的降低，凝固硬壳不断加厚，最后凝固的

教学内容及步骤：

金属由于得不到液态金属的补缩，凝固结束时,在铸件上部形成缩孔.

缩松是指铸件断面上出现的分散而细小的缩孔。缩松的形成过程如下图所示。铸件有缩松的部位，在气密性试验时可能渗漏。

缩孔和缩松降低了铸件的力学性能。因此，应合理设计铸件的结构,尽量避免铸件上的局部金属积聚；让缩孔转移到冒口中去。冒口是指铸型内储存供补缩铸件用熔融金属的空腔，防止铸件内产生缩孔的根本措施是顺序凝固，即使铸件按规定的方向，从一部分到另一部分逐渐凝固的过程，通常向着冒口的方向凝固，图14－14为通过设置冷铁、冒口而实现顺序凝固的示意图。冷铁本身不起补缩作用，只能增加铸件局部冷却速度。

(2) 变形和裂纹

铸件在固态收缩的过程中，由于各部分冷却速度不同，将引起不均衡收缩，不均衡收缩产生的应力称为铸造热应力。铸造热应力是铸件产生变形和裂纹的主要原因，为防止变形和裂纹的产生，可采用同时凝固的原则，如图14－15所示。将浇口设在铸件上较薄的部位，而在较厚的部位设置冷铁，使铸件冷却过程中各部分的温差较小，铸造热应力较小，从而减少了产生变形和裂纹的倾向。