液态金属的结构和性质

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1、材料成形原理林晓娉教授东北大学秦皇岛分校☆材料科学与工程系☆一、前言一、铸造的概念和特点铸造是一种用液态金属生产制品的工艺方法。将金属熔化，成为具有良好流动性的液态，在重力场或其它力(压力、离心力、电磁力等)作用下充满铸型，经凝固和冷却成为具有铸型型腔形状的制品，所铸出的金属制品称为铸件。绝大多数铸件用作毛坯，需经机械加工才能成为各种机器零件。但是，随着少余量和无余量铸造方法的发展，有许多铸件无需机械加工即可满足使用精度和粗极度的要求而直接应用。如失蜡铸造（精密铸造）、消失模铸造、压力铸造等配料（固态金属原料）熔炼液态金

2、属浇入铸型冷却脱模、清理合格的毛坯或铸件（固态金属）冲天炉感应电炉电弧炉满足成分、温度等砂型金属型消失模模壳零件材质零件图铸件图铸造工艺设计制模、制芯铸型准备铸造过程流程示意图一、铸造的概念和特点铸造的特点1适应性强能铸造小至几克，大至数百吨；壁厚从0.2mm至1m；长度从几毫米至十几米；形状从简单至任意复杂的铸件。也就是说，铸造不受尺寸大小、形状复杂程度的限制。就金属种类而言它适用于各种合金，如常用的铁碳合金(铸铁、铸钢)、铝合金、镁合金、铜合金、锌合金、钛合金以及各种难熔合金等2可以利用某些合金的特性对于脆性金属或合

3、金，铸造是唯一可行的加工方法。因此，可以利用某些合金的特性，如铸铁的切削性、振动吸收性、耐热性、耐磨性；高锰钢的耐磨性等，生产铸件满足使用要求。一、铸造的概念和特点3尺寸精度高一般情况下，铸件比锻件、焊接件的尺寸精确，更接近于零件的尺寸，可节约大量的金属材料和机械加工工时。4成本低铸件在一般机器中占40－80％的重量，而成本只占机器总成本的25－30％。成本低的原因是：1)容易实现机械化生产；2)可大量使用废旧金属料；3)与锻造相比动力消耗少；4)尺寸精度高，加工余量小，节约加工工时。5、缺点（1）铸件尺寸均一性差；（2

4、）与压力加工和粉末冶金相比金属的利用率低；（3）内在质量比锻件差；（4）工作环境粉尘多、温度高、劳动强度大、生产效率低等2、我国铸造技术的发展我国铸造技术已有5000年的悠久历史铸造技术的成就推动了农业、兵器制造、天文、医药、音乐、艺术等方面的进步人类进化的过程分三个阶段：石器时代（经历300万年）、青铜器时代、铁器时代5000年的铸造技术史大致可分两个大的发展阶段：前2000余年以青铜铸造为主，发展冶铸技术；后2000余年以铸铁为主，推动了铸造技术的发展曾侯乙编钟（战国时期，距今2400余年），钟架长7.48米，宽3.

5、35米，高2.73米，1978年湖北省随县擂鼓墩出土，现藏湖北省博物馆。右图为出土现场。巧夺天工的曾侯乙尊盘。是一件外形美丽、工艺复杂的铸件。远处望去似象牙雕刻楼空的丛花，边缘许多层次和变化近看又是细长的盘龙上下游弋，各不相连，堪称稀世珍品。战国时代的“冰箱”——曾侯乙冰鉴明永乐大钟，铸于永乐18年前后（公元1418～1422年），中国现存最大的青铜钟。铜钟通高6.75米，钟壁厚度不等，最厚处185毫米，最薄处94毫米，重约46吨。钟体内外遍铸经文，共22.7万字。铜钟合金成分为：铜80.54％、锡16.40％、铝1.1

6、2％，为泥范铸造。现存北京大钟寺。中国五代后周大型铸件。在今河北省沧州市东南20千米的沧州故城开元寺前。五代后周广顺三年（953）铸，狮身左肋铸有“山东李云造”五字。铁狮身长5.3米，高5.4米，宽3米，重约40吨，采用泥范明注式整体铸成。狮身铸有“狮子王”字样，背驮莲座，前胸及臀部饰束带，发鬈曲呈波浪形，形态威武，作奔走状。沧州铁狮的历史照片湖北当阳铁塔，铸造于北宋嘉佑六年（公元1061年），八面十三层，高16.945米,据铭文记载的铁塔重七万六千六百斤,当时是就地设炉分层铸造,采用堆土法而建起来,各层之间重叠摆放,没

7、有焊接,整个塔身玲珑隽秀,从上到下,自里而外全生铁浇铸,仅塔刹在清代以青铜重铸.江苏吉鑫风能科技有限公司的展品是目前最大发电功率的3MW轮毂铸件，该产品采用无冒口铸造工艺，可耐-40℃低温，工艺水平和产品质量均达到了世界领先水平。三峡700MW水轮机组配套的大型水轮机叶片在力学性能、表面质量等方面均达世界一流水平3、铸造在金属加工领域中的地位铸造生产是获得机械产品毛坯的主要方法之一，是机械制造工业的重要基础，在国民经济中占着相当重要的位置。在许多机械中，铸件重量占整机重量的比例很高，内燃机80%，拖拉机65%-80%，液

8、压件、泵类机械50%-60%。作为我国支柱产业正在大力发展的汽车工业，其心脏部分——发动机的关键零件，如缸体、缸盖、曲轴、缸套、活塞、进气管、排气管等八大件几乎全部由铸造成而成；冶金、矿山、电站等重大关键设备需求优质的重大型铸件；另外国民经济的基础设施和人民生活也需要大量铸件，输水（气）管道则需要各种尺寸的高韧性球墨