合金的铸造性能#严选内容

1、合金的铸造特性合金的铸造特性-表示特定合金在特定铸造工艺条件下获得优良铸件的能力，即充填能力、收缩、分离倾向、氧化和吸入等铸造生产中出现的工艺特性。研究的本质-合金铸造性能的好坏对铸造工艺、铸造质量和铸造结构设计有重要影响。因此，选择铸件的材料时，必须尽可能使用铸件性能好的材料，同时确保使用性能。但是在实际生产中，为了保证使用性能，经常使用铸造性能差的合金。此时，必须更加注意铸件结构的设计，并提供获得良好质量铸件的适当铸造工艺条件。因此，必须充分理解合金的铸造特性。合金的铸造特性如下：1.填充能力2。凝固和收缩3。分离4。吸入合金铸造特性合金填充能力1合金填充能力定义正义-液态合金充满模子，获

2、得大小正确、轮廓鲜明的铸件的能力称为液态合金的填充能力。液态合金充填过程是铸造成型的第一步。之间有液体合金的流动和与铸型的热交换等一系列物理和化学变化，并伴随着合金的结晶现象。因此，充填能力不仅受合金本身流动性的影响，还受铸件、浇注条件、铸件结构等外部条件的影响。2对铸件质量的影响对铸件质量的影响-液态合金的填充能力强，容易得到薄壁和复杂的铸件，不易出现轮廓模糊、肿胀不足、冷分离等缺陷。有利于金属液中气体和非金属夹杂物的浮动和排放，减少气孔和残渣等缺陷。可以提高收缩能力，减少收缩、收缩的倾向。影响3合金填充能力的因素及工艺对策(1)合金的流动性定义-流动性表示液态合金的流动能力。这属于合金的固

3、有特性，具体取决于合金的种类、结晶特性和其他物理特性(例如，粘度越小，热容量越大)。热导率越小，连接潜热越大。表面张力越小，流动性越好。）测量方法-为了比较不同合金的流动性，常用标准螺旋样品浇注测量的方法。在相同铸件(通常用作沙子)和相同浇注温度或相同过热温度等浇注条件下获得的流动性试样的长度可能表示被测试合金的流动性。在铸造合金中，灰铸铁、硅黄铜流动性最好，铸钢最差。对于同一合金，还可以使用流动性样品研究不同铸造工艺元素的变化对填充能力的影响。结果流动性试样的长度是从浇注开始到停止的液态金属的时间和流动速度的乘积。因此，影响上述两个因素的所有因素都会影响流动性(或填充能力)。合金的化学成分决

4、定其结晶特性，而结晶特性对流动性的影响占主导地位。具有共晶成分的合金(如碳质量分数为4.3%的铁-碳合金等)在恒温温度下凝固，凝固层内部表面相对光滑，对后续金属液的流动阻力小，共晶-粉末合金凝固温度低，容易获得更大的过热，流动性好；除共晶合金和纯金属外，其他成分合金的凝固在一定的温度范围内进行，铸件截面存在液体，固体共存的两相区首先生成的树脂对后续金属液的流动阻力大，流动性稍差。合金成分越偏离共晶成分，凝固温度范围越大，流动性也就越低。因此，使用与共晶成分接近的合金作为铸件材料也是因为这个原因。(2)模具特性铸件的蓄热系数表示铸件从其中的金属液中抽出热量储存的能力。铸件材料的热导率、比热容和密

5、度越大，蓄热能力越强，金属液的冷却能量越强，金属液保持流动的时间越短，填充能力越差。例如，金属铸造比砂型铸造更容易产生浇注不足、冷间隔等缺陷。铸件温度预热铸造降低了与金属液的温差，降低了传热强度，提高了金属液的填充能力。例如，对于金属铸造铝合金铸件，将铸造温度从340 提高到520 ，在相同的铸造温度(760)下，将螺旋试样长度从525毫米增加到950毫米。因此预热铸造是金属型铸造必须采取的工艺措施之一。模板的气体模板具有一定的勃起能力，可以在金属液和模板之间形成基膜，减少流动阻力，有助于充电。但是，如果过多的气体发生导致模具排气不畅，并在空腔中产生气体的逆压力，则会阻碍金属液的流动。因此，为

6、了提高铸型(芯)砂的透气性，在铸造上制造通风孔是非常必要和经常使用的工序。(3)注入条件浇注温度铸造温度对金属液体的填充能力有决定性影响。随着铸造温度的提高，合金粘度降低，流动时间增加，填充能力提高。反而填充能力下降。对于薄壁铸件或流动性低的合金，利用提高浇注温度提高填充能力的措施，生产中经常使用很方便。但是，浇注温度升高，合金的吸入、氧化现象严重，总收缩量增加，反而容易出现气孔、收缩、粘砂等缺陷，铸造结晶组织也变粗。因此，原则上要在确保足够流动性的前提下，尽量降低浇注温度。充电压力金属液体在流动方向施加的压力越大，流速越大，充填能力越好。因此，通过增加直接流道的高度或手动压力(例如压力铸造、

7、低压铸造等)，提高液态合金的填充能力是很常见的。(4)铸件结构如果铸件的壁厚太小或壁厚急剧变化，或具有更大的水平面等结构，则合金液体难以充填。因此，设计铸件结构时，铸件的壁厚必须大于最小允许值。有些铸件需要设计流动通道。在大平面上设置加强筋条。这不仅防止了合金液体的顺利充电，还防止了朱砂缺陷的发生。合金铸造特性合金分离合金的分离在铸件中化学成分不均匀的现象。分离使铸件的性能不稳定，严重时会导致废品。分离可分为微观分离和宏观分离两类。晶体内的分离(也称为树突分离)是微观分离的一种，指晶粒内不同部分化学成分不统一的现象。形成固溶体的无合金，在结晶过程中，只有在极慢的冷却条件下，原子才能充分扩散，从

8、而得到化学成分均匀的晶粒。在实际铸造条件下，合金的凝固速度更快，原子充分扩散太晚，像树枝一样生长的晶粒内部的化学成分不一定恒定。为了消除晶体的分离，可以将铸件重新加热到高温，长期绝热，使原子充分扩散。这种热处理方法称为扩散退火。密度分离(以前的比重分离)是宏观分离的一种，是铸件上下部分化学成分不均匀的现象。铸件完全凝固后，密度小的元素大部分集中在上部，密度大的元素更多集中在下部。为了防止密度分离，浇注时必须充分弯曲或加速金属液体冷却，以使密度不同的元素分离太晚。宏观分离有密度分离，也有正分离、逆分离、v形分离和带状分离。合金铸造特性合金吸气合金的吸力合金的吸力合金吸收冶炼和浇注时气体的特性。合

9、金的吸力随温度的增加而增加。气体在合金溶液中的溶解度比固体大得多。合金过热越高，气体含量越高。铸件内有固溶体、化合物、气孔三种形式。1)铸件的气孔根据合金的气体来源，气孔可分为以下三类：(1)析出性气孔溶于合金液体的气体在冷凝过程中气体溶解度低，析出太迟，因此由铸件形成的气孔称为析出性气孔。析出性气孔是铝合金中最常见的，直径小于1 mm。它不仅影响合金的机械性能，还严重影响铸件的机密性。(2)侵入性气孔侵入性气孔是聚集在沙型表层的气体渗透合金液体而形成的气孔。(3)反应性气孔浇在铸件上的合金液体和铸件材料、芯支撑、冷铁中，水分、腐蚀等或炉渣化学反应生成气体，在铸件内形成的气孔称为反应性气孔。反

10、应性气孔种类很多，形状不同。合金液体和沙子之间的界面是化学反应生成的气孔，多分布在铸造表面下1 2毫米处，加工或清洁表面后，暴露出很多小孔，称为皮下气孔。气孔破坏合金的连续性，减少运输的有效面积，在气孔附近产生应力集中，显着降低铸件的机械性能，尤其是冲击韧性和疲劳强度。散布气孔也能促进微收缩的形成，减少铸件的气密性。2)气孔预防措施减少沙子的风量，增加模子的排气能力。调节合金液体的温度，减少不必要的过热，降低合金液体原来的气体含量。加压冷凝，防止气体沉淀。因为压力的变化直接影响气体的析出。例如，在405 608kpa(大气压4 6个)的压力室中结晶液态铝合金，就可以得到没有气孔的铸件。想减少冶

11、炼及浇注时合金液体与气体接触的机会。在合金液体表面添加涂层以保护或开采真空熔炼技术的情况。合金液体脱气处理。如果将氯通过铝合金溶液，不溶解的氯气泡上升时，溶解在铝合金溶液中的氢原子继续扩散到氯气泡中，来自合金液体。冷铁、核心支柱及其他表面应没有腐蚀、油污染、干燥等。合金铸造特性合金凝固和收缩1合金凝固和收缩(1)凝固和收缩的定义凝固-物质从液体变成固体的过程。收缩-铸件凝固，冷却过程中发生的体积减少现象。(2)对铸件质量的影响浇注在模板上的液态金属在冷凝过程中如果不合理控制收缩，铸件内部可能会出现收缩、收缩、铸造应力、变形、裂纹等缺陷。2铸造凝固方法及影响因素(1)铸件的凝固方法在凝固过程中，

12、铸件横截面通常有三个区域：固相区域、凝固区域和液相区域。其中，对铸件质量的影响很大，主要是液体和固体共存的凝固区域范围窄。铸件的“凝固方法”按凝固区域的大宽度划分，有三类：逐层凝固纯金属或共晶成分合金(例如图B-1中的a成分)在凝固过程中没有液体，没有固体共存的凝固区域(图B-2铸件中的凝固方法(a)，因此横截面外层的固体和内层的液体明确地分离为一个边界(凝固船队)。温度越低，固体层就越厚，液体层继续减少，凝固船队继续向中心推进。这种凝固方法称为分层凝固。明胶凝固如果合金的结晶温度范围很大(例如图B-1中的C分量)，并且铸件内的温度分布曲线(图B-1中的t铸造曲线)比较平坦，则在凝固的一定时间

13、内，铸件表面没有固体层，液体和固体共存的凝固区域贯穿整个截面(图B-1(图C)。以类似水泥的方式凝结后变硬，称为明胶凝固。中度凝固大多数合金(例如图B-1中的B)在上述两者之间称为中间凝固方式。铸件凝固与铸件缺陷的关系：通常，分层凝固有助于合金充填和收缩，以防止收缩和收缩。膏状凝固后，很难得到组织的致密铸件。(2)影响铸件凝固方法的主要因素合金的结晶温度范围合金的结晶温度范围越小，凝固区域越窄，倾向于逐层凝固。例如：砂型铸造，低碳钢按层凝固。高碳钢是膏状凝固，因为结晶温度范围很大。铸造截面温度梯度如果设置了合金结晶温度范围，则凝固区域的宽度取决于铸件截面的温度梯度(请参见图B-2中的T1T2)

14、。铸件的度梯度从较小的值增大，其凝固区域变窄。图B-2铸件的凝固方法铸件的温度梯度主要取决于：A.合金特性合金的凝固温度越低，热导率越大，结晶潜热越大，铸件内部温度均匀化能力越大，温度梯度越小(例如大多数铝合金)。B.铸件的蓄热能力铸件的轴向系数越大，铸件的冷却能力越强，铸件的温度梯度越大。C.铸造温度注入温度越高，进入模具的热量越大，铸件的温度梯度就越小。D.铸件壁厚铸件壁厚越大，温度梯度越小。通过以上讨论可以获得：灰口铸铁、al-si合金等分层硬化合金易于铸造，应尽量选择。如果需要使用明胶变硬的合金(例如锡青铜、铝铜合金、球墨铸铁等)，则可以使用适当的工艺措施(例如金属铸造)减少凝固区域。

15、3合金收缩及其影响因素(1)合金收缩的原理和过程液态合金的结构由原子群和“孔”组成。原子组内的原子排列有序，但原子间距大于固体状态。将液体合金倒入模子中，温度也持续下降，孔减少，原子间距缩短，合金液体体积减少。合金液体凝固后，孔消失，原子间的距离进一步缩短。凝固后继续冷却到室温的过程中，原子间距也要缩短。合金通过浇注温度冷却到常温的收缩经历了以下三个阶段。液体收缩是合金在液体状态下收缩，从浇注温度到开始凝固的液态线温度。降低模穴的液体水平。凝固收缩是合金从凝固开始温度到凝固结束温度的凝固过程收缩。通常，凝固收缩主要表现为液体水平的降低。固体收缩是在凝固终止温度下室温之间合金在固体状态下收缩。此阶段的收缩表示为铸件线性尺寸的减小。合金的液体收缩和凝固收缩是铸件收缩和收缩的主要原因。实体收缩是铸件产生铸造应力、变形、裂纹的根本原因，直接影响铸件的尺寸精度。(2)影响合金收缩的主要因素合金的化学成分不同合金的收缩率不同。在常用合金中，铸钢的收缩率最高，灰铸铁的收缩率最低。灰铸铁的收缩率很小的原因是其中很多以石墨状态存在，石墨的成本率很大，因此在结晶过程中石墨析出所产生的体积膨胀，抵消了合金的分支收缩。表B-1其他合金的收缩率合金类型铸造碳的质量分数浇注温度/c液体收缩凝固收缩固体收缩总体积收缩铸造碳钢白口铸铁灰铸