成型专业英语

1、第一章材料及其性能1.1 金属和非金属在一些主要应用场合，机械性能是材料的各种性能中最重要的性能，因此，本书中将重点讨论。由于各种关键零部件的可靠性要求高，均用金属而不是玻璃、塑料或石头制造。正如Sec1-1中所说，金属主要由金属键组成（其特征主要,）。金属键就是正离子占有晶格位置，周围包围着电子云。非金属主要由离子键或者共价键组成。这些类型的化学键不是通过电荷间，而是离子间的静电吸引连接在一起的。这种连接是刚性的。由于具有金属键，金属在（塑性）变形时具有塑性以及在塑性变形基础上产生的加工硬化的象。因此，如果材料或者其某部分中有缺陷，会导致应力集中，在这些点的应力会达到很大甚至产生裂纹。但是由

2、于材料的塑性好，金属可以在这些位置产生塑性变形，即：裂纹尖端产生硬化，会推迟断裂过程的产生。这一现象则不会在非金属中出现。非金属不能进行塑性变形和发生加工硬化现象。因此，一旦某处缺陷的应力超过某一定值后，就会产生断裂。这些现象可以解释为什么金属可以作为可靠的结构材料而非金属却不能（的原因）。1.2 铁合金人类所用的金属材料中90%的都为铁合金。这则说明功能材料种类繁多，其组织和性能也各种各样。工程设计中主要要求铁合金能够承受结构载荷或进行能量传输。实际应用时，根据（铁）合金中碳含量将其分为两大类：钢铁一般含有0.05-2.0wt%的碳，铸铁一般含有2.0-4.5%wt的碳。在钢的分类中，我们还

3、需明确是否使用了大量的合金中非碳合金元素。高合金钢和低合金钢的严格界限在于非碳合金元素的含量是否超过了5%wt.因为合金元素的加入会导致材料成本的明显上升，所以，选择加入合金元素时需谨慎。只有加入合金元素能改善材料性能，比如提高强度或改善抗腐蚀性时，合金的添加才比较合理。1.2.1 普通碳钢钢铁制造车间供给的热轧钢主要为棒材、柱材、板材、管材等，热轧钢是制造各种机械、机器工具、建筑结构和消费品中应用最广泛的材料。所供给的钢应具有国家标准规定的各种性能。在RSSU中，普通碳钢根据其用途分为A、B、C三类。A:如果钢在制造产品的过程中没有进行热加工（焊接、锻造等），则最终产品的组织和性能将与轧厂提

4、供的相同。这种情况下，用户只需要求材料应有的机械性能，而不必保证其成分。B.如果钢要进行热加工（锻造、冲压等），则其初始组织和机械性能将会改变。此时/在这种情况下，钢的成分对用户来讲是最重要的，因为它（成分）决定了热加工的条件，钢制品的最终机械性能。因此，提供给用户的钢应保证其成分含量。C.如果钢要进行焊接，则用户需要知道钢的成分，因为成分决定钢焊接时热影响区的性能。用户也会对钢材的原始机械性能感兴趣，因为未焊接的部分的性能是原始性能。这种情况下，供给用户的钢应具有规定的成分和机械性能。非特殊用途/一般用途的普通钢不是合金钢。一些合金元素偶尔会出现，其含量受限制。在钢冶炼过程中由于脱氧的需要，

5、会出现硅和镒。硫、磷是钢中有害的杂质，应尽可能减少其含量，它们会影响钢的质量。影响钢性能最主要的元素是碳。1.2.2 低合金钢大多数铁合金属于低合金钢，其中的原因是显而易见的，低合金钢中缺乏大量的合金元素，使其价格适中，并具有足够的塑性/延展性以满足成形的要求。最终产品结实耐用。这些不同寻常的材料实际运用涉及球轴承以及金属板材制成的汽车车身。铁合金的（设计）牌号主要用阿拉伯数字表示为10XX,11XX,12XX,15XX等。（AISI标准中，前两个数字用来表明添加合金的规定牌号，后两个数字表示碳的重量百分比。）例如，含0.40%C的普通碳钢，其牌号为1040钢，而含1.45%Cr和1.50C则

6、表示为52150钢。我们应该记住，合金牌号中的化学成分是近似值，在工业质量控制可接受的范围内，产品之间的（成分）范围有细微差别。为了满足汽车减重要求而出现了高级高强度低合金钢。许多商用HSLA钢是根据其性能尤其是机械性能而不是成分来确定的。但是典型的HSLA钢包含0.2wt%C,Mn、Si、Cr、W、Ni.Mn等含量不超过1.0wt%。通过选择最合适的合金并谨慎控制的热轧成形等工艺，来获得HSLA钢的强度。（热轧是在温度充分提高的条件下钢板进行变形，使其一部分应力得以释放。）1.1.3 高合金钢如上所说，因为其价格昂贵，添加合金必须适当。现在，我们看三个例子，这些例子是关于工程设计中所要求的合

7、适的高合金成分。（即，添加的非碳合金含量不超过5wt%）。不锈钢中添加的合金元素用来阻止腐蚀性气氛的破坏。工具钢中添加的合金元素主要是为了获得机械加工中所需的硬度。因此它也叫“超合金”，这需要添加的合金可以提供高温工作时的稳定性，比如涡轮机叶片。不锈钢比碳钢和低合金钢更不易产生铁锈和锈蚀，这主要归功于铭的加入。铭含量至少4wt%,一般在10wt%以上。有时也高达30wt%。奥氏体不锈钢在室温下含有奥氏体组织。奥氏体为面心立方结构，在910c时依然稳定。通过加入Ni,奥氏体稳定性提高，室温下就可产生。不加入Ni,体心立方结构稳定，此时为铁素体不锈钢。由于很多应用场合不要求奥氏体不锈钢那样的抗腐蚀

8、性能，那些低合金（或低价格的）铁素体不锈钢就可满足要求。热处理时快速淬火可形成更复杂的体心四角晶格结构的马氏体组织，该晶格结构强度高塑性差。因此马氏体不锈钢用于刀具和弹簧时非常好。沉淀强化是另外一种热处理，实际上，它主要是从单一相生成多相组织。这会增加位错运动时的抗力，继而提高强度和硬度。沉淀强化不锈钢主要应用于抗腐蚀的结构件。工具钢主要应用于切削、成形或使其他材料成型（的场合）。普通碳钢也可作为工具钢。因为成型操作过程中没有太多要求，这一材料是足够（应用）的。事实上，直到19世纪中叶，工具钢都是各种普通碳钢。现在，工具钢中加入高合金也很普通。加入合金可以通过简单热处理提供所需硬度，获得高温工

9、作时的硬度。这些材料中加入的主要元素为鸨、铝、铭。超合金一词特指高温（至少1000c以上）下具有高强度的一大类钢。许多不锈钢也是耐热钢。除了铁基超合金，还有钻基和馍基合金。大多数超合金含有铭以抗氧化和抗腐蚀。这些材料比较贵，有时特别贵。但是现代技术要求越来越严格，这样的价格也比较合理。在1950到1980的30年间，飞机涡轮喷气发动机中所用的超合金从10%上升到50%（重量百分比）。合金含量达50%时，我们的讨论就接近非铁合金了。但在对非铁合金有个大致了解前，我们必须了解另一种传统且重要的铁一一铸铁。1.1.4 铸铁如前所述，铸铁的定义为：碳含量大于2wt%的铁合金。为了控制碳化物形成动力，通

10、常还含有3wt%的Si。铸铁的融化温度和液相粘度相对较低，浇注时不能形成所需的表面薄板，在凝固和冷却时会产生中等程度的收缩。针对复杂形状，铸铁要有好的成形性，相对于锻造合金它的机械性能较差，铸铁必须在成形性和机械性能间寻找平衡点。将铸铁浇注在模具里形成最终形状。用已凝固的金属形成模具形状，铸铁机械性能差主要是因为组织不均匀，含有气孔。锻造合金是先铸造而后轧薄或锻造成最终的简单形状。（实际上，wrought意味着力口工。）通常，铸铁有4种类型。白口铁的特征是白色晶体断裂面。在铸造时会形成大量Fe3C,使材料坚硬、易脆的.灰铸铁断裂面是灰色的，有细小的面结构。加入2-3%的硅会促进石墨析出而不是F

11、e3C。尖锐的石墨薄片会导致灰铸铁的脆性。通过添加少量的Mn（0.05wt%）至U熔化的灰铸铁里，则析出球状而不是片状石墨。延展性增加，强度增倍。延展性增加20,强度翻倍。可锻铁是一种更普通并就有一定延展性的铁，它是经过一次性铸铁，例如白口铁，再通过热处理产生针状的石墨析出物。1.3 非铁合金尽管现代工业设计中，铁合金是主要应用的金属，但是非铁合金在当前科技中也起着很大并不可替代的作用。当然，与铁合金相比，非铁合金的种类多且复杂。我们将简要介绍几种非铁合金及其主要特征。铝合金以其低密度和腐蚀抗力而闻名。电导率、易加工以及好的外观也是其具有吸引力的特征。基于以上特点，近10年来铝合金的产量几乎翻

12、了一番。铝矿石的产量很大（占地壳的8%）,并且铝是可以回收的。镁合金的密度比铝合金的还低，因此，设计航空飞行器时大量的结构件用镁合金。铝合金是面心立方结构金属，因此，有12个滑移系，使其延展性好。相反，镁合金是密排六方结构，仅有3个滑移系，易脆断（具有脆性）。二战以后钛合金被广泛应用，在此之前，还没有通过活性氧和硝酸盐分离钛金属的工艺。一旦形成钛合金，钛的活性显现出其优点。其表面形成致密的氧化膜，使其就有优良的抗腐蚀性。“钝化性”将在后面详细讨论。与Al、Mg一样，钛合金密度比铁低。尽管密度要比Al、Mg高，钛合金的显著特点之一是在中等服役温度下能保持其强度，因此航天中应用多。与镁合金一样，钛

13、合金也是Hcp晶格结构，延展性低。然而，通过添加锂等合金，其高温下bcc晶格结构可以在室温下保存。铜合金也拥有许多优良的性能。优良的电导率使铜合金成为电线的首选材料。优良的热导率使其应用于散热器和热交换器上。超级抗腐蚀性使其用于船舶及其它腐蚀性环境中。Fcc晶格结构使其具有高延展性和成形性。其颜色经常用于建筑装饰中。铜合金的广泛应用使其描述词语选择时经常混淆。优良的机械性能使其应用上很具有竞争性。纯铜非常软。热处理时添加2wt%的皱元素，产生的CuBe沉淀相使其拉伸强度可超过1000MPa。馍合金比铜合金更普通。Cu-Ni合金已是典型的完全固溶例子。比例接近2：1的NiCu商业合金称之为蒙乃尔

14、合金。这是很好的固溶硬化的例子。Ni比铜硬，但是蒙乃尔合金比Ni硬。馍有优良的腐蚀性和高温强度。由于熔点低不与铁质增锅和模具材料发生腐蚀反应，锌合金是模具铸造的理想材料。其（锌合金）应用于典型的汽车结构零件及硬度高的零件。铁合金上镀锌层是重要的防腐蚀措施，该方法称之为镀锌。铅合金是耐用的多功能材料。2000年前罗马人安装在英国公共浴室的铅管至今仍然在用。铅的高密度、高成形性和低熔点使其具有多种用途。铅合金用于电池铅版（与钙、睇混合卜焊料（与锡混合）、辐射屏蔽及进行有效的组织控制。铅的毒性限制了其设计应用和合金处理。难熔金属包括铝、铝、铝、鸨，它们不仅仅是超合金，还特别耐高温。然而，它们一般与氧

15、反应，高温服役时需控制气氛，或带有保护层。贵重金属包括金、钺、钺、铝、钳、铐、钉和银。优秀的防腐性能以及其他各种性能使这些金属及其合金应用非常昂贵。金线用于电子工业、各种假牙合金，催化转炉中的钳金层是少数众所周知的例子。1.4 多聚物1.多聚物是由长的，多种多样重复单元的链状分子组成的化学复合物。多聚物的术语是由瑞士的化学家JinsBerzelius在1832年从theGreekpolys中创造而来。多聚物也指的是大分子或者“巨大的分子"这是一个由德国化学家HermannStaudinger在1922年提出的术语。.作为一种重要的材料，多聚物可从多种多样的商业形式中获得，例如：光纤、

16、薄膜塑料和纸、块状泡沫塑料。多聚物同义词是“塑料”，这一名称源于多聚物产品在制作过程中的可变形性。多聚物是不同于我们以前通过化学方法获得的各种材料。金属，陶瓷和玻璃是无机材料。这里说的多聚物是有机的。我们关于多聚物的讨论从研究聚合反应开始，聚合反应是长的链状或网状分子由比较小的有机分子制作而成的过程。多聚物的结构特征是它和其他无机材料相比独一无二的地方。多聚物的熔点和刚度随着聚合反应的程度和分子结构的复杂程度的增加而增加。我们可以发现多聚物分成一到两个主要种类。热塑性多聚物在加热时刚性会降低，热固性多聚物在加热时刚性会提高。对这两种多聚物而言，鉴别添加剂扮演的角色很重要，添加剂可以为多聚物提供

17、重要的特征如颜色和燃烧阻力。就陶瓷和玻璃而言，我们论述多聚物的机械性能和光学性能。多聚物在机械方面表现的性能和它们长分子结构有关。实例包括粘弹性人造橡胶的变形。光学性能如透明度和颜色，在陶瓷工艺学中很重要，在多聚物的选择中也同样重要。第五章塑料成型与模具5.1 InjectionMolds注塑模具5.1.1 简介注射成型技术的持续发展要求越来越多的加工机械。注射成型工艺中最重要的问题无疑是注塑模具的正确设计，因为成型车间对机器结构本身即使有影响，也很小。各种注射模零件的高效生产，最主要还是取决于注塑模具。模具的耐用程度取决于他们维护和处理。可移动（可拆装）组件和模具的型腔往往是经过淬硬和研磨的

18、，所以它们的寿命应该在50万至10亿注射次数之间。为使简化结构和降低制造成本，注射模逐渐标准化。有些公司提供已经做好的方形或圆形标准化底座，或即刻可用的脱模板塑模。仅仅需要把镶嵌件装进底座即可使用。5.1.2 BasicMoldConstruction基本模具结构5.1.2.1 OperatingPrinciple工作原理基本上，注塑模包括两个部分。一半模具包含浇口套和浇注系统，另一半模具装有推出系统。模具零件安装在分型面。5.2 .2.2Single-orMulti-cavityMolds单或多型腔模具若要进行有关注射模型腔的计算，需要精确懂得注射生产所用的材料，注射成型机和模具。模具成本随

19、型腔数目增多而增加，但相对来说机器花费降低了。注射成型所需时间取决于壁厚、注射速度、回复率、冷却注射材料所需要的时间、模具的冷却能力、以及必须的持压时间、注射时间、及延时等。因此型腔数模取决于：（1）订单规模（交付时间内注塑件的数量）（2）注射件的形状（尺寸及质量要求）（3）注射成型机（夹紧力、塑化和注射容量）（4）模具成本有几个已知的计算合理型腔的数目公式。不幸的是它们如此不同以至于不可能简化。例如：理论最大型腔数目如下：F1=注射机的最大注射体积（单位立方厘米）模制的部件、浇口和流道的体积（单位立方厘米）F2=塑化能力（单位立方厘米每分钟）每分钟的注射次数3（零件、浇口和流道的体积（单位立

20、方厘米）F2一定等于或小于Fl。Fl是能够获得的最大型腔数量。5.1.3Three-plateMolds三板式注射模具三板式注塑模是一种有两个分型面，具有打浇口的注塑模具。这意味着该模具中浇道与零件是分离的。在注射结束时，模具在第一分型面打开，其中含有浇口和浇道，并将针孔型浇注系统与零件分开。只有这样，才能打开第二分型面，取出工件。为实现这一点，可以采取若干种方式。图5.1:板1行程较短，压缩弹簧3或弹簧垫圈可以插入板4和1之间，它向前推进板1。限位器2限制行程。如图5.2所示的板4的滞留系统经常采用。定位销1上设置有一环形槽3,门碰球2可以被推动其中。只要不太厚的板都可以通过装置产生的粘合作

21、用移动。2J1I动销;4压缩弹簧一模板;2定位销；3一环形凹槽;4一球掣图5.2滞留系统flI，、丁日匕空间的时图5.3所示，板4的移动是通过顶料杆与顶料板相连，依次通过强弹簧3被固定在各自的基本位置上。板4向下运到顶板碰到机器的顶块运行停止。这时只有完整的模具总体以通常的方式移动。但必须小心使用这种设计，因为顶杆1延迟。它们不能是刚性地连接到顶料板，否则塑件会有被重入模板4的空腔中的趋势。这种设计板4的行程可以是任意外，当顶料杆2经过淬火处理并被导入衬套中时，这些顶料典I销的作用。因此板5和板4之间的口簧所充满。如果流道的设计较为复杂遂式拄射模具图5.4所示的是板运动的机械类型。虽然较为复杂

22、，但它仍然是最安全的方法，特别是如果大型、重型板移动的时候。插销9钩住板5,带动其一起运动。这一运动一直持续，直到在吊钩上的销钉8被导板7的升高而抬高。销钉8不得不向上运动，所以就会从板5上释放吊钩。这时板5就会向上运动碰到止动销，在这种情况下，止动销安装在导板开。吊钩被片弹簧4再次向推下。图5.4模板运动1一模板；2一销；3插销；4导轨；5一片弹簧；6一冷却水道图5.5典型注塑模具1浇道分离面；122、10插销；133一直浇道；144固定销；155、10插销头；6注料口分模板；7一销；8导轨；3的下面，模具继续打一预料杆；一分型（模）套一模板装置；一模具型芯9一冷却水道；11主要分型线15模

23、具型芯图5.5所示的是一个打浇口方式。与通常的模具设计相反，这个方式为了星形的浇注系统有一个辅助的分型面。在这种规则下设计的模具是优先选用的，这是因为脉冲选通技术的简易性。但也应考虑到大流道在分型面上不易脱落的情况。往往设置足够大的间隙是非常重要的。当注塑完成，机器打开的时候，模具首先在12位置（直浇道位置）分开。除定模外，所有模具组块被弹簧锁2锁在它的内部。当直浇道7被开口销8顶端的凹陷拉住后，零件就与直浇道7分离，而直浇道7则留在了定模部分。当螺柱9的头部碰到注料口分模板11的时候，板11就向前运动，把直浇道东开口销8上脱离。当工序结束时，弹簧锁2上的销钉5已经到达位置4处的导板6的倾斜面

24、。强制抬起弹簧锁，结束自锁。螺栓的头部固定板能达到的位置。接下来的开模运动包括分型面13的打开，所以就会产生注塑件的脱落。随着模具的打开，顶料杆16就推动注塑机的顶块，并使板组合（动模座板）15和分型套3停止运动。模芯1装在组合板15里，与注塑件分离，整个注塑过程结束。第八章CAD/CAM8.4快速原型制造法一些制造工艺可以将CAD转化为原型零件。1987年后，一些新技术开始出现。立体层叠扫描首次由3D系统公司发明。在其后的五年里，相继出现了其他几种具有竞争性的方法。快速成型制造工艺由此建立。SFE工艺有时被描述为：所需零件、从一个零件到另一个零件、桌面制造、快速原型设计。8.4.1 光固化光

25、固化装置是由3D系统公司的查尔斯2赫尔发明的。它是第一个市场上可买到的快速成型装置，也是被认为最广泛使用的成型机。使用的材料是液态感光树脂和丙烯酸脂。在光子的起始反应下，小分子聚合成大分子。在这个理论基础上，零件由一大桶树脂制造而成。SLA快速成型设备利用激光束跟踪液态光敏聚合物的表层横截面来创造模型。不像数控加工中的等高或循环走刀，光束沿平行线走，或者在现在一个方向上矢量化行进，然后在正交方向上行进。8.4.3 层压制模LOM由Helisys公司开发，SLA和SLS也由他们于19871990年期间首先提供商用（产品）。在LOM中，激光用来切割纸剁表层的纸。这些纸逐渐用胶水粘在一起。纸上每一个

26、轮廓被激光切割出后，纸轴向前滚动，新一层的纸有粘在纸剁上，重复这一过程。制造好后，需要进行部分修剪、手工抛光和固化。对于大些的零件，特别是汽车工业中的零件，LOM经常优于SLA或SLS工艺。CHAPTER11CASTING11.1 variouscastingprocess主要的铸造工艺是根据使用的模具种类来分类的。模具类型是砂型，塑性粘结壳型，永久和半永久性的金属型，压铸金属模型，石膏模具，熔模铸型。砂型铸造生产的第一步是制造一副金属或木质模型。该模型是所铸零件的复制品，但是考虑到铸件凝固和冷却过程中产生收缩，这个模型尺寸有些许放大。木模往往被做成两部分或更多部分，所以他们能够很容易地从模具

27、中（这个模具其实就是沙子制成的）取出。为做出这个模具，砂子在木模周围要压紧、夯实，砂子被放在称为铸型砂箱的盒子形状的容器内。当砂箱充满砂子后，木模被抽回，剩下具有与成型铸件一模一样的模具型腔。如果铸件有中空部分，例如轮零件的中间轴孔，在这种模具型腔中，需要放置被制成中空形状的型砂。那些能形成中空形状的型砂被称为型芯。用于模型和型芯的砂子是用粘土和谷物粘结剂粘结在一起的。如果模型进行烘干，他们就被称作干砂铸造。如果在潮湿的条件下使用，他们就被称作湿砂铸造。干砂模型比湿砂模型要坚固，而且表现出较强的耐侵蚀和抗压碎能力。在对砂子进行均匀紧实之前，通过对砂型表面覆盖被称为面砂的细砂，能使砂型铸件的表面

28、质量得到了提高。塑性粘结壳型铸造是砂型铸造的改良。先把金属模型加热到175度，然后固定在装满细砂和热固树脂的盒子的顶部。当盒子倒置过来时，盒子里的砂子会落在热的模型上，树脂就会被热软化。这样就在模型周围形成了一个薄薄的模具的壳。然后盒子返回原位，没有起作用的树脂和砂子就会落下离开模型。当树脂经过一定的时间重复硬化后，这层壳就被剥离。一副完成的模具包含两个紧紧地固定在一起的匹配的壳，并环绕着模具包裹着的铁丸（或者一些其他的基底材料），运用金属喷丸会提高冷却和固化的时间。永久或半永久型模具由金属制成。如果需要型芯永，那么久性模具使用金属芯。半永久性模具运用的是砂芯。两半模具频繁地被钱链在一起并被螺

29、旋装置固定。模具涂料或薄涂浆中包含有耐火材料，石墨或过氧化铁粉的润滑剂，粘结剂，涂料用来帮助从模具中取出铸件。模具材料的运用依赖于铸造的金属不同。离心铸造是永久性模具铸造的特殊形式，它运用旋转的模具把金属向外正对着抛向模具四壁。常用于具有对称性旋转轴的铸件，像管状铸件、炮管、齿轮装置。压铸是永久型金属模铸造的改进的形式。图11.1表示了压铸模的基本特征。在压铸模铸造中，熔融的金属在压力的作用下进入型腔。一半模具被刚性地固定在压铸机的框架上，另一半模具能够运动的。模具如此设计，能使铸件依附于模具的动模部分。随着模具的打开，铸件跟随动模部分运动直到由推杆把铸件完全推离模具，如图11.1。为了快速生

30、产，模具用水路或者油路冷却。当热的金属液进入模具，金属液就会把模具型腔内的气体通过分型面的浅槽排出去。一些压铸机也安装有装置，能在热的金属液充填型腔之前就抽空模具型腔中的气体。这样就减少了铸件中的含气量，生产出更致密更光洁的金属铸件。石膏型模具铸造与砂型铸造像类似，除了熟石膏和水的混合物是浇注进装有模型型腔的砂箱。当石膏模制成之后，模型被撤走。如果需要型芯，它们也被做成石膏型芯。烘烤模具和型芯排除水分，并生产出透气的模具，通过它能够使空气或其他气体排出。熔模铸造用来制造精磨铸件。这种铸造技术也被叫做“失蜡铸造”这个名字。每制造一个铸件，都需要新模型和新模具，只有熔模铸造有这一特点。热塑性或热固

31、性树脂，低熔点合金，水银和石蜡已经被用来做制作模型。事实上，模型是一个压铸件或注射模制作的塑料件或蜡件，这些塑件或蜡件能翻印出成品件的细节。把模型浸入水和细粒耐火材料组成的油状混合物。这样模型表面的面砂就产生一层薄层的壳。大晶粒的硅土从模型上被淘汰下来，一些微粒通过液态耐火涂料被保留。那些大粒硅土可以当作模具基体材料固定器。接下来，模型被放置在砂箱中，砂箱中充满着诸如被硅酸乙脂粘结在一起的硅砂粉这样的材料。基体材料装置和砂箱及其内容物在高温下开始熔化或烧尽，从而除去掉所有的水分。这样一个光滑的型腔就被保留下来，它与原始模型有着相同的形状。铸件经常通过被固定在倾转炉的顶部的模具来完成。11.2

32、propertiesofcasting由于铸造工艺和使用合金的不同，铸件的性能差别很大。其中，力学性能是很重要的。一般而言，相同的材料，相较于锻造金属而言，铸造金属具有较差的性能。尤其是在室温下的延展性和韧性方面，更是如此。然而，正确的设计可能会抵消这些固有的缺点。缺乏延展性可能由于铸造金属中往往存在缩孔造成的。缩孔的产生，部分是由于金属凝固过程中的气体析出和滞留造成的。在压铸过程中，还会有排气不良造成的问题。在真空下融化并浇注进真空模具中，能提高铸造金属的稳定性，降低杂质含量。这些技术带来更好的加工特性及使用性能，并适用于生产高品质合金钢及其他重要合金。金属的凝固收缩也会导致缩孔。这种类型的

33、缩孔在形式上既有微观的也有宏观的，且由于它们在形状上存在尖锐的棱角，所以比气泡所引起的圆形缩孔更容易产生应力集中。随着固态金属的冷却，金属继续收缩。由于铸件的几何形状，会导致冷却速率不均匀，这会导致产生收缩应力，并可能导致冷却裂纹。适当的设计和检验应消除这种类型的结构缺陷。铸件中残余的应力可能不足以导致立即断裂。然而，再加载一个小的外部载荷，就会发生断裂。这种类型的残余应力可以并且应该通过退火来消除。延展性也受铸件的晶粒形状和晶粒取向影响。凝固缩孔和低熔点脆性杂质倾向于集中于晶界，从而在某些铸件形成脆性和低强度的平面，如图11.2所示。屈服强度，蠕变强度和延展性往往受到受冷却和凝固速率的影响。

34、在锻压模具和永久铸模中，铸件冷却速度非常快，会形成细小的等轴晶。在精密铸造中，有时特意保持较低的冷却速度，以获得粗大的等轴晶。前面已经讨论过晶粒大小对屈服强度的影响。细小的晶粒不仅提高强度，还提高延展性。至于蠕变强度，细晶粒只是在低于等强温度时才能较好地抵御变形。在等强温度以上，粗大晶粒提高强度。因此，在高温，相对较低的应力和应变速率下服役的机件，通常需要精密铸造，缓慢冷却，粗晶粒度。最优良的高温性能是通过控制精密铸造涡轮叶片凝固来实现。在此应用中，形成的单晶叶片具有方向性，次方向是高温下最能抵抗应力的方向。表面光滑度是依赖于特定的铸造工艺。砂型铸件是所有铸件中表面光洁度最差的。在塑性粘结壳模具和石膏模的铸件具有较好的表面光洁度。如果是在状态良好的模具中制成的金属模铸件，那么它具有非常良好的表面粗糙度。精密铸造件的表面也具有较高的平滑度。在不同的工艺中，薄壁部分和精细部分的铸造效果往往不同，造成这种结果，部分是由于过程本身的性质，部分