第六章铸件与焊缝宏观组织及其控制

《第六章铸件与焊缝宏观组织及其控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、金陵科技学院教案【封面】任课系部：材料工程学院材料系课程名称金属材料成型原理课程编号0802407007授课对象专业材料科学与工程必修课公共基础课口；学科基础课口;专业核心课口课程类别选修课专业方向课口；专业拓展课口;公选课口总学时数48学分数3学时分配课堂讲授32学吋；实践课16学时《材料成形基本原作刘全机械工业出版社教材名称出版社及出版时间理》者坤指定参考书作者出版社及出版时间材料成形原理陈平昌机械工业出版社，2001材料成型原理陈玉喜中国铁道出版社，2002副授课教师杨晓莉职称教单位材料工程学院授金陵科技学院教案【教学单元首页】章、节第六章主要內容笫

2、六章铸件与焊缝宏观组织及其控制§第一节铸件的宏观组织§第二节表面激冷区及柱状晶区的形成§第三节内部等轴晶的形成机理§第四节铸件宏观结晶组织的控制§第五节焊接熔池凝固及控制的与要求了解本课程的性质、目的及要求，对材料测试与研究方法有一个全而、系统的认识，熟悉材料现代分析的一般原理和主要方法，对各种材料分析方法的基木原理和基木应用有概略行的认识。重点与难点重点：铸件宏观组织的控制（孕育处理）难点：焊接速度对晶粒生长形态的影响。教学方法与手段PPT多媒体教学结合板书。笫I次课授课学时2教案完成时间:授课内容备注内容1铸件的宏观组织1.1引言：铸件的宏观组织指的是

3、铸态晶粒的形态、大小、取向和分布等情况。铸件的微观结构的概念钮括晶粒内部的结构形态，如树枝晶、胞状晶等亚结构形态，共晶团内部的W相结构形态已经这些形态的细化程度等。两者表现形式不同，但其形成过程密切相关，并对铸件的各项性能产生强烈的影响。本章侧重分析铸件宏观组织的成因及苏影响因素，并在此基础上总结出生产中控制铸件结晶组织的有效方法。1.2.1通常，铸件的宏观结晶组织可能包含三个不同的晶区：表而细晶粒区；柱状晶区；内部等轴晶区1.2.2几种不同类型的铸件宏观组织：(a)只右柱状晶;(b)表面细等轴晶加柱状晶(c)三个晶区都有；(d)只有等轴晶1.2.3不同浇

4、注条件对铝锭结晶过程及组织影响试样编号铸型材料铸型温度(°C)浇注温度CC)组织形貌特征1砂模500700多边形的粗大等轴晶2砂模室温700粗人柱状晶，中心处存等轴晶3铁模室温700较粗大柱状晶4铁模500700较粗大柱状晶，中心少量等轴晶5铁模室温800细小等轴品1.2.4柱状晶的特点是各向异性，对于诸如磁性材料、发动机和螺旋浆叶片等这些强调单方向性能的情况，采用定向凝固获得全部柱状晶的零件反而更具优点。如何在技术上冇效地控制铸件的宏观组织十分重要。因此冇必要学习各晶区组织的形成机理。2表面激冷区及柱状晶区的形成2.1表面激冷区的形成：一旦型壁附近的晶粒

5、互相迮结而构成稳定的凝固壳层，凝固将转为柱状晶区由外向内的生长，表面激冷细晶粒区将不再发展。因此稳定的凝固壳层形成得越早，表面细晶粒区向柱状晶区转变得也就越快，表面激冷区也就越窄。2.2柱状品区的形成：柱状晶区开始于稳定凝固壳层的产生，而结束于内部等轴晶区的形成。因此柱状晶区的存在与否及宽窄程度取决于上述两个因素综合作用的结果。如果在凝固初期就使得内部产生等轴晶的晶核，将会有效地抑制柱状晶的形成。3内部等轴晶的形成机理3.1“成分过冷”理论：该理论认为，随着凝固层向内推移，固和散热能力逐渐削弱，内部温度梯度趋于平缓，且液相中的溶质原子越来越富集，从而使界面

6、前方成分过冷逐渐增大。当成分过冷大到足以发生非均质生核时，便导致内部等轴品的形成。3.2激冷等轴晶型壁脱落与游离理论：在浇注的过程中及凝固的初期激冷，小等轴晶自型壁脱落与游离促使等轴晶形成，浇注温度低可以使柱状晶区变窄而扩大等轴晶区。3.3枝品熔断及结品雨理论：0前比较统一的看法是内部等轴晶区的形成很可能是多种途径起作用。在一种情况下，可能是这种机理起主导作用，在另一种情况下，可能是另一种机理在起作用，或者是儿种机理的综合作用，而各自作用的大小当由具体的凝固条件所决定。4铸件宏观结晶组织的控制：柱状晶区开始于稳定凝同壳层的产生，而结束于内部等轴晶区的形成。

7、本质上是：晶区的形成和转变乃是过冷熔体独立生核的能力和各种形式晶粒游离、增殖或重熔的程度这两个基本条件综合作用的结果。①铸件宏观结晶组织的影响因素：A金属性质方面：1）强生核剂在过冷熔体中的存在；2）宽结品温度范围的合金和小的温度梯度G。3）合金溶质元素含量较高、平衡分配系数偏离1较远。4）熔体在凝固过程中存在长时间的激烈的对流。B浇注条件方面：1）低的浇注温度。有利等轴晶的形成和晶粒细化。2）合适的浇注工艺。强化液流对型壁的冲刷有利等轴品的形成和品粒细化。C铸件性质和铸件结构方面②合理地控制浇注工艺和冷却条件浇注温度:合理降低浇注温度是减少柱状晶、获得及

8、细化等轴晶的有效措施。但过低的浇注温度将降低液态金属的流动性，导致