工程材料与热加工PPT课件

体 积 收 缩
线 收 缩
收缩对铸件的影响
液态收缩和凝固收缩若得不到不足，会使铸件产生缩孔和 缩松缺陷；固态收缩若受到阻碍会产生铸造内应力，导致铸
件变形和开裂。 缩孔与缩松
缩孔是由于金属在液态收缩凝固收缩阶段得不到补偿时， 铸件的最后凝固处出现的较大的集中孔洞，主要出现于金属 恒温或很窄温度范围内的结晶，铸件呈逐层凝固方式的条件 下。合金的液态收缩和凝固收缩越大，浇注温度越高，铸件 的壁越厚，缩孔的容积就越大。
概述
金属成形的方法可分为五大类： 铸造、塑性成形、（或称压力加工）、切削加
工、焊接和 粉末冶金。 铸造是一种古老的制造方法，也是毛坯或零件成 形的主要方法之一，在我国有6000年的历史。
铸造的定义： 铸造是指将熔融态的金属或合金浇注于特定空腔的
铸型中凝固成形的金属材料的成形方他的原理是 将融化后的金属液浇入预制的铸型中，在一定的 工艺条件下，金属液被凝固、冷却，形成所要求 的具有一定形状和性能的铸件。
铸造的特点：
铸造能够制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的 毛坯（如内燃机汽缸体 、变速箱箱体）；铸件大 小几乎不受限制，重量可以几克到几百吨。常用 原材料广泛（各种铸铁、非合金钢、低合金钢、 合金钢有色金属等），价格较低，所以铸造成本 也较低。但铸造工序多，工艺复杂，易出现组织 疏松、晶粒粗大、缩孔、缩松和气孔等缺陷导致 铸件的力学性能较差。同时铸型材料、模具、铸 造合金、合金的熔炼与浇注等因素也会铸件的质 量，所以铸件质量够不稳定，废品率一般较高。
第九章 铸造
了解铸造的分类、特点、应用； 理解合金的铸造的性能及对铸件质量的影响，常
用铸造合金的铸造性能； 了解砂型铸造的工艺过程及工艺要点，绘画简单
铸件的铸造工艺简图； 了解其他常用特种铸造方法的特点及应用、铸造
技术发展趋势； 初步具备合理选择典型铸件的铸造的方法、分析
铸件结构工艺性，具有铸件质量与成本分析的初 步能力。
缩松是分散在铸件里的细小缩孔，是被树枝状的晶体分 隔开的液体区难以得到补偿所致。一般分布在铸件中心轴线 处或缩孔的下方。缩孔和缩松会降低铸件的力学性能
变形与开裂
铸件凝固后继续冷却过程中，若固态收缩受到阻碍就会产生 铸造内应力，当应力达到一定数值时，铸件班产生变形甚 至开裂。
铸件收缩受阻
机械应力
铸
铁碳合金的流动性和碳的质量分数的关系，亚共晶铸铁 随碳的质量分数增加，结晶温度区间减小。流动性逐渐 提高，愈接近共晶成分，合金的流动性愈好。
收缩率
收缩是铸造合金从液态凝固和冷却至室温过程中产生体
积尺寸的缩减现象，包括液态收缩、凝固收缩、固态收缩
三个阶段。
液态收缩
铸
件
温
凝固收缩
度
降
低
固态收缩
浇注温度 开始凝固温度 终止凝固温度 室温
9.1造材料的铸造性能
定义：
金属的铸造性能是指铸造成形过程中获得外形准确、 内部健全铸件的能力。铸造性能包括流动性、收缩率、吸 气性、氧化性等。
流动 性
性能 收缩
率
流动性
流动性是指金属液本身的流动性。可用螺旋长度来测定。螺 旋线长度越长，流动性越好。
螺旋试样Fra Baidu bibliotek
流动性对铸件质量的影响
流动性好的熔融金属，浇注时金属容易充满铸型的型腔，获 得轮廓清晰、尺寸精确、薄而形状复杂的铸件；还有利于夹杂 物和气体的上浮排除。反之，流动性差的熔融金属，浇注时铸 件一出现冷隔、浇不到、气孔、夹渣等缺陷。
个人观点供参考，欢迎讨论！
影响收缩率的因素：
合金的种类和成分 合金的种类和成分不同，起收缩率 不同，灰铸铁比铸钢的收缩率小。化学成分不同，收缩率 略有差别。如铁素铸钢随碳的质量分数的增加，其结晶温 度范围变宽，凝固收缩率增大。
工艺条件 浇注温度越高，液态收缩率越大；形腔形状 复杂、铸型材料的退让性越差，对收缩的阻碍就越大，进 而产生铸造应力，铸件容易产生裂纹。
铸件因冷却速度、温度不
造
同，各部位收缩不一致所
应
致
力
热应力
铸造组织发生相变是时，
因温度差异出现体积变化
不一致
相变应力
铸造应力类型及成因
铸造内应力影响铸件的质量，生产中需要减小铸造内应 力，可以从铸件的机构和优化铸造工艺入手，如铸件的壁 厚应均匀，或合理的设置冷铁等工艺措施，是铸件各部位 冷却均匀，同时凝固从而减小热应力；铸件结构尽量简单、 对称。这样可以减小金属的收缩受阻。从而减小机械应力， 防止铸件变形和开裂。
影响流动性的因素
铸型
铸型的 材料，浇注系统结构和尺寸，形腔表面的粗糙
等均
影 响金属的流动性。
浇注温度和合金成分 在同等冷却条件下，浇注温度越高，金属的流动性越好，
但浇注温度过高，铸件容易产生缩孔、缩松等缺陷。常用铸造 金属中灰铸铁流动性较好，浇注温度一般为1250—1350℃，而 铸钢的流动性较差，浇注温度1500——1550℃。不同种类的合 金具有不同的流动性；同类合金中，化学成分不同，其流动性 也不一样。