铸造材料及热加工工艺

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1、铸造篇材料及热加工工艺概述一.铸造的定义（实质）和铸造方法的分类定义：将液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中,待其冷却凝固后,以获得零件或毛坯的方法。砂型铸造砂型铸造产量90%以上；特种铸造熔模铸造金属型铸造压力铸造离心铸造分类：适于做复杂外形，特别是复杂内腔的毛坯；对材料的适应性广，铸件大小几乎不受限制；成本低，原材料来源广泛，价格低廉,一般不需要昂贵的设备；是某些塑性很差的材料制造其毛坯或零件的唯一成型工艺。液态成形优点二、铸造生产特点：优缺点工艺过程比较复杂，一些工艺过程还难以控制；铸件内部组织的均匀性、致密性一般较差；铸件易出现缺陷，产品质量不够稳

2、定；铸件力学性能比同类材料的锻件低。液态成形缺点二、铸造生产特点：优缺点高档6缸小轿车的内部结构高档6缸小轿车的发动机壳体不需加工或少加工的精密铸件不需加工开式叶轮精密铸件第一节合金的铸造性能铸造性能是合金在铸造成形的过程中，容易获得外形正确，内部无缺陷铸件的性能。通常用合金的流动性、收缩性等来衡量。1、合金的流动性愈好：容易浇注出轮廓清晰、薄而复杂的零件；有利于夹杂物和气体的上浮与排除；有利于补缩。2、合金的流动性不好：容易产生浇不足与冷隔现象。浇不足冷隔现象一、合金的流动性:是指液态合金本身的流动能力3、合金流动性的测定通常用浇注的螺旋形试样的长度来衡量合金的流动

3、性。其截面为等截面的梯形，试样上隔50mm长度有一个凸点，以便于计量其长度。合金的流动性愈好，其长度就愈长。通常，灰铸铁、硅黄铜流动性最好，铸钢流动性最差。二、影响合金流动性的因素合金的种类、成分，浇注温度和以及铸型填充条件1）合金的种类不同，其流动性不同;合金的成分和结晶特征对流动性的影响最为显著。图：不同结晶特征合金的流动性亚共晶铸铁随含碳量的增加，结晶温度范围减小，流动性提高。2）、浇注温度对流动性的影响浇注温度高，液态金属在铸型中保持液态的时间增长，可改善合金的流动性（薄壁铸件）；但是浇注温度过高，使铸件产生气孔、缩孔、缩松、粘砂等缺陷。在生产中采用：高温出炉

4、，低温浇注的原则。灰铸铁浇注温度为1200-1380℃；铸钢为1520-1620℃；铝合金为680-780℃。薄壁复杂件取上限温度值，厚件则取下限。3）、铸型条件对流动性的影响常采取加高直浇道，扩大内浇道截面，增设出气孔，烘干铸型等工艺，以延长液态合金的流动时间，以改善铸型的填充条件。三、合金的凝固逐层凝固：纯金属和共晶成分合金，不存在凝固区；糊状凝固：结晶温度范围很宽的合金，不存在固体区；存在三个区域：固相区、液固两相并存的凝固区和未开始凝固的液相区。中间凝固：大多数合金。铸件的质量与其凝固方式密切相关。糊状凝固时，难以获得致密的铸件，如：球铁、锡青铜、铝铜合金的凝

5、固，需采取适当工艺进行补缩。逐层凝固时，合金的充型能力强，便于防止缩孔和缩松，可获得致密的铸件。如：灰铸铁、铝硅合金。四、铸造合金的收缩定义：铸造合金从液态冷却到室温的过程中，其体积和尺寸缩减的现象。收缩包括以下三个阶段：Ⅰ液态收缩（浇注温度-液相线）Ⅱ凝固收缩（液相线-结晶完了）Ⅲ固态收缩（结晶完了-室温）特点：体积收缩；浇注温度升高，液态收缩增加。特点：体积收缩；结晶温度范围增大，凝固收缩增加。特点：只引起铸件外部尺寸变化，用线收缩率表示。1、收缩对铸件质量的影响1）液态收缩浇注温度越高，使液态收缩率增加。浇注温度一般控制在高于液相线温度50-150℃。2）凝固收

6、缩大多数合金，都具有一定的结晶温度范围，使得凝固收缩由状态改变和温度下降两部分引起，结晶温度范围越大，则凝固收缩率越大。总结：液态收缩和凝固收缩都使合金体积减小，一般表现为铸型内液面的降低。这两个阶段的收缩是铸件中产生缩孔或缩松的基本原因。3）固态收缩指合金从固相线温度冷却到常温时的收缩。固态收缩通常直接表现为铸件外形尺寸的减小，固态收缩是铸件中产生应力、变形和裂纹的主要原因。2、影响收缩的因素常用铸造合金的线收缩率2）浇注温度3）铸件结构和铸型铸件在铸型中不是自由收缩而是限制收缩。1)化学成分在常用铸造合金中铸钢的收缩最大，灰铸铁最小。3、缩孔与缩松的形成及防止液态

7、合金在凝固过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补足，则在铸件最后凝固的部位形成一些孔洞。按孔洞的大小和分布，可将其分为缩孔和缩松。缩孔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；缩孔多集中在铸件最后凝固的部位；其特征是形状不规则，多数呈倒锥形，内表面粗糙。纯金属和共晶成分的合金易形成缩孔；（1）缩孔（2）缩松主要出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较大的铸件壁中，被树枝晶分隔开的液体区难以得到补缩所致。缩松大多分布在铸件中心轴线处、热节处、冒口根部、内浇口附近或缩孔下方。缩孔与缩松减小铸件受力的有效面积，且缩