热加工工艺基础答案

《工程材料及机械制造基
础》
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机械工业出版社
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第一章 铸 造
• 1、何为铸造？
• 熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸
型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方 法，称为铸造。
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第一节 合金的铸造性能
• 一、流动性和充型能力
• （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。 •
• （二） 铸造合金的收缩 • 1.液态收缩 金属在液态时由于温度降低而发生的体
积收缩。 • 2.凝固收缩 熔融金属在凝固阶段的体积收缩。液
态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的基本原 因。 • 3.固态收缩 金属在固态时由于温度降低而发生的 体积收缩。固态收缩是铸造应力、变形和裂纹等缺 陷产生的基本原因。
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• （三） 影响合金收缩的因素
• 1. 化学成分 不同成分的合金其收缩率一般 也不相同。在常用铸造合金中铸刚的收缩最 大，灰铸铁最小。
• 2. 浇注温度 合金浇注温度越高，过热度越 大，液体收缩越大。
• 3. 铸件结构与铸型条件 铸件冷却收缩时，因 其形状、尺寸的不同，各部分的冷却速度不 同，导致收缩不一致。
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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。
对于铁碳合金，纯铁和共晶铸铁的流动 性最好，亚共晶铸铁和碳素钢随凝固温 度范围的增加，其流动性变差。
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• （3）铸件的变形和防止 • 防止铸件变形有以下几种方法： • a）采用反变形法 • b) 进行去应力退火 • c) 设置工艺肋
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• （4）铸件的裂纹及防止
• a) 铸件裂纹的分类 • 铸件一般有热裂和冷裂两种开裂方式。 • b）铸件裂纹的防止 • 为有效地防止铸件裂纹的发生，应尽可
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• 2. 流动性的影响因素
• 1）合金的种类 不同种类的合金，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。
• 2. 铸造应力、变形和裂纹
• （1） 铸造应力的产生 • 铸造应力主要是由于固态收缩而引起的，
按其产生的原因可分为以下三种形式： • a）热应力 铸件在凝固和冷却过程中，
不同部位由于不均衡的收缩而引起的应力。 • b）固态相变应力 铸件由于固态相变，
各部分体积发生不均衡变化而引起的应力。 • c）收缩应力 铸件在固态收缩时，因受
能采取措施减小铸造应力；同时金属在熔 炼过程中，应严格控制有可能扩大金属凝 固温度范围元素的加入量及钢铁中的硫、 磷含量。
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三、铸造合金的偏析和吸气性
• 1. 偏析
• 铸件中出现化学成分不均匀的现象称为偏析。 铸件的偏析可分为晶内偏析、区域偏析和体积 质量偏析三类。
• 晶内偏析（又称枝晶偏析）是指晶粒内各部 分化学成分不均匀的现象。
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• （四）收缩对铸件质量的影响 • 1. 缩孔和缩松 • 铸件在凝固过程中，其液态收缩和凝固收缩所减
少的体积如果得不到及时的补充，则会在铸件最 后凝固的部位形成一些孔洞，其中大而集中的孔 洞叫缩孔，小而分散的孔洞叫缩松。 • 缩孔总是出现在铸件上部或最后凝固的部位 宏 观缩松多分布在铸件最后凝固的部位，显微缩松 则是存在于在晶粒之间的微小孔洞。
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• （3）缩孔、缩松的防止措施 • a）采用定向凝固的原则
• 所谓定向凝固，是使铸件按规定方向从一 部分到另一部分逐渐凝固的过程。冒口和冷 铁的合理使用，可造成铸件的定向凝固，有 效地消除铸件上的缩孔和缩松。
• b）合理确定铸件的浇注位置、内浇道位置及浇注工 艺
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•热加工工艺基础
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《热加工工艺基础》复习大纲
•英文名称：High Temperature Process •学分：2 •学时：40 •适用专业： 机电工程、车辆工 程
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教材及参考书：
• 教材：王俊昌、王荣声
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• a）铸型的蓄热能力、b）铸型温度 • c）铸型中的气体
• （2）浇注条件
• a）浇注温度、b）充型压力 • c）铸件结构
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二 合金的凝固与收缩
• （一）铸件的凝固方式及影响因素
• 1. 铸件的凝固方式 • （1）逐层凝固方式 • （2）糊状凝固方式 • （3）中间凝固方式
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• 区域偏析是指铸件截面的整体上化学成分和 组织的不均匀。
• 铸件上、下部分化学成分不均匀的现象称为 体积质量偏析。
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• 2. 铸件中的气孔和合金的吸气
• （1）侵入性气孔 侵入性气孔是由于铸型 表面聚集的气体侵入金属液中而形成的孔洞。
• （2）析出性气孔 析出性气孔是溶解在金 属液中的气体，在凝固时由金属液中析出而 未能逸出铸件所产生的气孔。
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• （二）合金的充型能力 • 1. 充型能力 • 考虑铸型及工艺因素影响的熔融金属流动性叫合
金的充型能力。合金的流动性是金属本身的属性， 不随外界条件的改变而变化，而合金的充型能力不 仅和金属的流动性相关，而且也受外界因素的影响。
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• 2. 充型能力的影响因素 • （1）铸型填充条件
• （3）反应性气孔 浇入铸型中的金属液与 铸型材料、型芯撑、冷铁或溶渣之间，因化 学反应产生气体而形成的气孔，统称反应性 气孔。
到铸型、型芯、浇冒口等外力的阻碍而产生 的应力。
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• （2）铸造应力的防止和消除措施 • a）采用同时凝固的原则 • 同时凝固是指通过设置冷铁、布置浇口位置等
工艺措施，使铸件温差尽量变小，基本实现铸件 各部分在同一时间凝固。 • b）提高铸型温度 • c）改善铸型和型芯的退让性 • d）进行去应力退火