铸造成型总复习知识点

1、1可以通过哪些途径来研究 液态金属的结构？间接：通过固液、固气转变 后，一些物理性质的变化判 断液态的原子结合情况。 直 接：通过液态金属的X射线 或中子线的结构分析研究 液体的原子排列情况。2、如何理解液态金属的"远 程有序” “进程无序”结构？ 液态金属中的原子排列在 几个原子间的小范围内， 与 其固态原子的排列基本一 致，呈现一定的规则排列， 而距离远的原子排列就不 同于固态了表现为无序状 态，称为“远程有序”“进 程无序”结构。3试阐释实际液态金属的结 构及能量结构及浓度等三 种起伏特征处于热运动的原子能量有 高有低，同一原子的能量也 随时间不停变化，时高时 低，这种现象称为

2、“能量起 伏”。另外，液态金属中存 在由大量不停“游动”着原 子团组成，原子集团不断分 化组合，这种现象称为“结 构起伏”。游动集团之间存 在着成分不均匀性，称之为“浓度起伏”。4液态金属黏涝性的本质及 影响因素有哪些方面？ 本质：是质点间结合力的大 小。枷熔耳弋.夹杂匸6、你认为可以采用哪些工 艺措施来提高铸件的成品 率？提前预热。适当提高 浇筑温度。增大充型压力调节砂型成分5、影响充型能力的因素及 提高充型能力的措施都有 哪些？（1）金属性能方面的因素： 合金的化学成分、结晶潜 热、金属的热处理性能黏度。表面张力。（2） 铸型性质方面的因素： 铸型 的蓄热系数。铸型的温度。 铸型中的气体。

3、（3）浇筑 方面的因素：浇筑的温度。 充型压头。浇筑系统的结 构。措施：在一定范围内提 高温度。增加液态金属在流 动方向上所受的压力。 正确 选择合金成分。合理的熔炼 工艺。适当降低型砂中的含 水量。7、铸件的凝固方式及其影 响的因素？铸件凝固方式：逐层凝固方 式。体积凝固方式。中间凝 固方式。影响因素：凝固区 域的宽度，即铸件的凝固方 式是由合金的结晶温度范 围厶T与温度降低E t的比 值确定8论述均质形核与非均质形 核之间的区别与联系 相同点1 ）形核的驱动力和 阻力相同；2）临界晶核半 径相等；3）形成临界晶核 需要临界功；4）结构起伏和 能量起伏是形核的基础；5） 形核需要一个临界过冷

4、度； 6）形核率在达到极大值之 前，随过冷度增大而增加； 与均质性和相比，非均质性 和的特点：1）非均质形核 与固体杂质接触，减少了表 面自由能的增加；2）非均 质形核的晶核体积小， 形核 功小，形核所需结构起伏和 能量起伏就小，形核容易，临界度过小；3 ）非均质形 核时晶核形状和体积由临 界晶核半径和接触角共同 决定，临界晶核半径相同 时，接触角越小，晶核体积 越小，形核越容易；4 ）非均质形核的形核率随过冷 度增加而增大，当超过极大 值后下降。9从原子角度看，决定固一 液界面微观结构的条件 是什么？a<2形成粗糙界面 a>2半整界面动力 学因素Tk大f连续生长一 粗糙平面结构T

5、k 小f平整界面生长。10阐述各种界面微观结构与其生 长机理和生长速度之间的 联系，并指出它们的生长表 面和生长方向各有的特点。（1）粗糙界面是连续生长 方式热力学能障易为较小 的动力学过冷所驱动（2） 完整平整界面的生长是二 维形核生长方式 动力学能 障 大需较大的动力学过冷 驱动（3）非完整界面的生 长是从缺陷处生长方式，螺 旋式的台阶在生长过程中 不会消失，大大减少热力学 能障加快生长速度。11论述成分过冷对单相合 金结晶的影响1）在传质过程的无成分过冷 或负温度梯度时合金同纯 金属一样，界面为平面和树 枝状形态：2）在正的温度梯 度时，晶体的生长方式产生 多样性：当稍有成分过冷时 为胞

6、状生长；随着成分过冷 的增加（即温度梯度下降）， 晶体由胞状晶变为柱状晶、 柱状枝晶和自由树枝晶（等 轴晶）。12典型铸件的宏观组织包 含那几个部分？他们形成 的机理如何？典型铸件的宏观组织包 含：表面细晶粒区、柱状晶 区、内部等轴晶区表面细 等轴的形成机理：非均质形 核和大量游离晶粒提供了 表面细等轴晶区的晶核，型 壁附近产生较大过冷面大 量生核，这些晶核迅速长大 并且无相接触，从而形成无 方向性的表面细等轴晶区。 中间柱状晶的形成机理： 柱 状晶主要从表面细等轴晶 区形成并发展而来，稳定的 凝固壳层一旦形成处于在 凝固界面前沿的晶粒在垂 直于型壁的单向热流的作 用下，便转而以枝晶狀延伸 生

7、长，由于择优生长，在逐 渐淘汰掉取向不利的晶粒 过程中发展成柱状晶组织。 内部等轴晶的形成是由于 剩余熔体内部晶核自由生 长的结果。13产生晶粒游离的途径有 哪些？在实际应用中， 如何 采取工艺措施来强化晶粒 游离作用？液态金属流动的作用直接来自过 冷熔体的非均质生核型 壁晶粒的脱落枝晶熔断 和增值液面晶粒沉积一，合理控制热学条件低 的浇注温度及合适的浇注 工艺合理控制冷却条件 二，孕育处理孕育剂的作 用机理合理选用合理确 定孕育工艺动态晶粒细 化14解释枝晶缩颈现象产生 的原因及对晶粒游离作用 的影响晶粒生长过程中界面 前沿液态金属凝固点降低 从而使其实际过冷度减小， 生长速度减慢，又由于晶

8、体 根部紧靠型壁，富集的溶质 不易排出，生长受到抑制 远离根部的其他部位面临 较大过冷，生长速度快缩 颈极易断开，晶粒自型壁脱 落而导致晶粒游离15等轴晶组织有何特点？ 在应用过程中，可从哪些方 面来获得及细化完全等轴 晶组织？特点：等轴晶区的晶界面 积大，杂质和缺陷分布比较 分散，呈各向同性，故性能 均匀又稳定，缺点是枝晶比 较发达，显微缩松较多，凝 固后组织不够致密。向熔体加入强生核剂 孕育处理；控制浇注条 件：采用较低的浇注温度和 合适的浇注工艺；采用金 属型铸造，提高铸型的激冷 能力；增大液态金属与铸 型表面的湿润角，提高铸型 表面的粗糙度；采用物理 方法动态结晶细化等轴晶， 有效减少

9、消除柱状晶区，细 化等轴晶。16何谓偏析现象？它对铸 件质量有何影响？ 合金在凝固过程中发生化 学成分不均匀的现象称为 偏析。偏析会对铸件的力学 性能、切削性能、耐腐蚀性 能产生不同程度的不利影 响。偏析的有利方面，可以 用它净化提纯金属。17微观偏析有哪些表现形 式？并解释共形成机理及 消除措施？枝晶偏析：因冷却速度过 快，扩散过程难以充分进 行，使凝固过程偏离平衡条 件，形成不平衡结晶。胞状 偏析：胞壁处的溶质的量过 多或过少，这种化学不均匀 性称为胞状偏析。晶界偏 析：第一种，两个晶粒并排 生长，在晶界与液相交界的 地方出现一个凹槽有利于 原子的富集，凝固后就形成 晶界偏析。第二种，两个

10、晶 粒面对面生长，溶质被排 出，晶界再相遇时他们之间 富集大量溶质造成晶界偏 析。消除措施：对晶界偏 析用均匀化退火方法， 对氧 化物和硫化物引起的晶界 偏析采用减少合金的氧、 硫 含量。18举例说明常见的宏观偏 析及其形成机理，并进一步 说明在生产中如何采取措 施防止。正常偏析：由于溶 质再分配，当合金的溶质分 配系数K<1时，温度降低则 溶质的浓度增加，后结晶的 固相溶质浓度高于先结晶 部分，当K>1时与此相反， 这种符合溶质再分配规律 的偏析称为正常偏析。逆偏 析：与正常偏析相反的溶质 分布情况，当K<1时，表面 或底部含溶质元素多，面中 心部分或上部含溶质较少， 这种

11、现象称为逆偏析。防治措施：在合金中加入细化 一次分枝的元素，采用细化 晶粒的措施，减少合金液的 含气量。 带状偏析：当固 界面过冷度降低，固液界面 推进收到溶质偏析的阻碍 时，由于界面前方的冷却， 从侧壁上可能产生新的晶 粒并继续长大，从前方横切 溶质浓化带。防治措施：减少溶质的含 量，采取孕育措施细化晶 粒，加强固液界面前的对流 和搅拌。密度偏析：密度 偏析时金属凝固前或刚开 始凝固时，当液体和固体共 存或者是互相不混合的液 相之间存在着密度差产生 的偏析。防治措施：增加 铸件冷却速度，加入第三种 合金元素，尽量降低合金的 浇注温度和浇筑速度。19简述析出性气孔的特征， 形成机制及主要的防治

12、措 施特征：析出性气孔数量多， 尺寸小，形状呈圆形、椭圆 形或针状，在铸件断面呈大 面积均匀分布，主要是氢气 孔和氮气孔。形成机制：金 属在凝固过程中，结晶前 沿，被枝晶封闭的液相内气 体的饱和浓度值更大， 有大 的析出压力，而液固面气体 的浓度最高，易产生金属夹 杂物，所以液固界面更容易 析出气泡，凝固后形成气孔 防止措施：减少金属液的 吸气量对金属液进行除 气处理阻止金属液中气 体析出，提高铸件冷却速度 型（芯）砂处理，减少砂（芯）型在浇注时的发气量20说明反应性气孔的形成 过程及特征氢气说：金属液浇入铸 型后，由于金属液一铸型界 面处气相中含氢量较高， 在 凝固过程中，金属液表面的 各种

13、氧化物以及铸铁中的 石墨固相能使气体附着形 成气泡，液相中的氢向气泡 扩散，随着金属结晶沿枝晶 间长大，形成皮下气泡氮 气说：铸型或铸芯的含氮粘 结剂分解造成界面处氮气 浓度增加，当含氮量达到一 定浓度，就会产生皮下气泡 CO说：CO气泡可依附晶 体中的非金属夹杂物形成。 这是氢、氮均可扩散进入气 泡，气泡沿枝晶生长方向长 大形成皮下气孔21简述夹杂物的来源及其 分类。来源：原材料本身所含有的 夹杂物。金属熔炼时，脱氧， 脱硫，孕育，球化等处理过 程。液态金属与耐火材料以 及熔渣接触。精炼后转包 及浇筑过程形成二次氧化 夹杂物。金属凝固过程中 的物理化学反应。 分类：（1） 按来源：内在夹杂物

14、和外在 夹杂物。（2）按化学成分： 氧化物。硫化物。硅酸盐。（3）按形成时间：初生和 二次氧化物以及偏析夹杂 物。22分析缩孔的形成过 程，说明缩孔与缩松的形成 条件及形成原因的异同点。纯金属共晶成分合金和结 晶温度范围窄的合金，在一 般铸造条件下按由表及里 逐层凝固的方式凝固，由于 金属和合金在冷却过程中 发生的液态收缩和凝固收 缩大于固态收缩，从而在铸 件最后凝固的部位形成尺 寸较大的集中缩孔。形成缩 松和缩孔的基本原理是相 同的，即金属的液态收缩和 凝固收缩之和大于固态收 缩。但形成条件是不同的： 产生缩孔的条件时铸件由 表及里逐层凝固，形成缩松 的条件是金属的结晶温度 范围较宽，倾向于

15、体积凝固 和同时凝固方式。名词解释1、液态金属成型是将熔融 的金属或合金在重力场或 其他外力场的作用下注入 铸型型腔中，待其冷却凝固 后获得与型腔形状相似的 一种方法，这种成型方法叫 做铸造3、金属塑性成形又称塑性 加工，是利用金属的塑形， 通过外力获得所需形状，尺 寸与内部性能制品的一种 加工方法。4、表面张力：是表面上存 在的一个平行于表面且各 个方向大小相等的力。5、表面自由能；是产生新 的单位面积表面时自由能 的增量。6、液态金属充填铸型的能 力：液态金属充满铸型型 腔，获得完整、轮廓清晰的 铸件的能力。7、流动性；液态金属本身的 流动性。与金属的成分、温 度、杂质含量、铸件结构有 关

16、。8、强迫对流：在凝固过程 中可以外在激励使液相产 生的流动9、液态金属结晶：液态金 属转变成晶体的过程称为 液态金属结晶或金属一次 结晶。10、相变驱动力：只有当 T<TO, GI>Gs时，结晶才可 能自发进行，此时液固两自 由能只差称为相变驱动力。11、过冷度：t=t-tO称之为 过冷度12:、热力学能障：由界面原 子所产生，能直接影响体系 自由能的大小。13、动力学能障：由原子穿 越界面的过程中所引起的， 其大小与相变驱动力无关， 而决定于界面的结构和性 质，前者对形核有影响，后 者则在晶体生长过程中起 关键作用。14、均质形核：是在没有任 何外来界面的均匀熔体中 的形核过程

17、。也成自发形 核。15、非均质形核：指在不均 匀的熔体中依靠外来杂质 或型壁界面的衬底进行形 核的过程，也称非自发形核，异质形核 G非=G均f（o），当 0<0<180 时，0<f （o）<1，0=180，f（ o）=1 时，G非=G均。16、晶体生长驱动力：固液 界面处，固液两项体积自由 能之差。晶体生长主要受界 面生长动力学过程，传热过 程，传质过程三方面的影响17、原子角度看微观界面的 结构可分为两大类粗糙界面（非小面界面）、平整界面（小面界面）18、溶质再分配：从形核开 始到结晶结束，整个过程 中，固液两项内部进行着溶 质元素的重新分布的过程。19平衡结晶：对于

18、结晶过程 中，固液相都能通过充分传 质而使成分完全均匀并达 到平衡相图所对应的温度 的平衡成分。20、铸件的结晶组织，仅宏 观状态而言，指的是铸态晶 粒的状态、大小、取向喝和 分布等情况。21、游离晶：铸件结晶过程 中，由于各种因素的影响， 除直接借助于独立生核以 外，还会通过其他方式在熔 体内形成大量处于游离状 态的自由小晶体，即游离 晶。22、晶体的择优生长：各个枝晶主干方向不同， 主干于 热流方向相同的枝晶生长 更为迅速，他们优先生长并 抑制其他方向枝晶生长，这个互相竞争淘汰的晶体生 长过程称为晶体的择优生长。23、通过强化非均质生核和 促进晶粒游离以抑制凝固 过程中柱状晶区的形成和 发展，就能获得等轴晶区。24、孕育处理；是向液态金属