《金属的凝固特点》PPT课件

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1、第二章金属的凝固成形（铸造）定义：将液态金属浇注到与零件的形状和尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却后得到坯料或零件的方法，称为液态凝固成形，或称为铸造成形方法。分类：砂型铸造（应用较广）、特种铸造铸造特点铸造优点1．具有较强的适应性重量：几克—几百吨尺寸：几毫米—十几米壁厚：0.2mm—1m结构：复杂外形、内腔材质：不限，特别是脆性材料2．铸件成本低原材料：来源广、价格低、投资少、易生产铸件：机械加工量相对较小，成本低铸造特点铸造缺点工序复杂，方法落后，铸件尺寸精度不高，表面质量难保证，铸件内部易出

2、现气孔、砂眼、缩孔、晶粒粗大等现象。§1金属的凝固特点合金的铸造性能：金属在由液态转变为固态的过程中，存在的一些与铸件质量相关的性能特点。一般指铸造过程中的流动性、收缩性、吸气性等工艺性能。几个准备概念充型：液态合金填充铸型的过程.充型能力：液态合金充满铸型型腔,获得形状完整,轮廓清晰的铸件的能力浇不足：因液态金属充型能力不足而不能得到完整形状的铸件.冷隔：指铸件虽可获得完整的外形，但因存有未完全熔合的垂直接缝，铸件的力学性能严重受损。本节三大内容一、液态金属的流动特点二、合金的凝固特点三、合金的

3、收缩特点一、液态金属的流动特点1.流动性流动性:是描述液态金属流动能力的一个术语。流动性的高低主要取决于金属的结晶特点和物理性能。物质由液态转变为固态晶体时，称为“结晶”。粘度的大小表示液体中发生相对运动的难易程度，粘度大，液体粘稠，相对运动困难，就很难形成晶体。一、液态金属的流动特点1.流动性流动性对铸件质量影响：液态金属流动性越好，越有利于液态金属中的非金属夹杂物和气体上浮,排除；易于对液态金属在凝固中产生的收缩进行及时补缩；越容易充满铸型的型腔、得到轮廓清晰、健全完整的铸件；否则，铸件越

4、容易出现冷隔或浇注不足的缺陷。一、液态金属的流动特点2.影响流动性的因素合金成分的影响浇注温度和压力的影响铸型条件的影响合金成分的影响a.纯金属流动性好：一定温度下结晶，凝固层表面平滑，对液流阻力小。b.共晶成分流动性好：共晶成分的合金恒温凝固，固体层表面光滑,且熔点低，过热度大。c.非共晶成分流动性差：结晶在一定温度范围内进行，非共晶成分的合金凝固时在两相区中生长出的大量枝状晶粒阻碍液体金属的流动。浇注温度和压力的影响1.浇注温度t↑合金粘度下降,流动性↑t↑液态金属的过热度↑，充型能力↑但过

5、高,易产生缩孔,粘砂,气孔,晶粒粗大等,故不宜过高结论：要在金属液体具有足够的充型能力的前提下，尽量降低浇注温度。浇注温度和压力的影响2充型压力充型压力↑，液态合金在流动方向上所受的压力↑液体进入型腔的速度↑充型能力↑如砂形铸造---直浇道,静压力.压力铸造,离心铸造等充型压力高.铸型条件的影响①铸型结构：若不合理,如壁厚小，直浇口低,浇口小等充型能力↓②铸型导热能力：导热↑，金属降温快，充型能力↓；铸型条件的影响③铸型温度：t↑，充型能力↑，如金属型预热④铸型中气体：排气能力↑，充型能力↑，减少

6、气体来源，提高透气性，少量气体在铸型与金属液之间形成一层气膜，减少流动阻力，有利于充型。铸型条件的影响结论：可通过改善铸型型腔的结构提高金属液的流动性及充型压力。铸型条件的影响提高直浇道高度改善型腔结构采用散热慢的铸型材质原理：都是使金属流动性增强，流动时间延长，增大充型压力，从而有利于充型能力的提高。二、合金的凝固特点铸件凝固过程中其断面上的三个区固相区固液共存区（通常称为凝固区）液相区二、合金的凝固特点对凝固区影响较大的是凝固区的宽窄,依此划分凝固方式:1.逐层凝固2.体积凝固3.中间凝固1.

7、逐层凝固纯金属或共晶成分合金恒温下结晶时，凝固过程中铸件截面上的凝固区域宽度很窄，固液两相由一条界线清楚分开，随着温度下降，固相层不断增加，液相层不断减少，逐渐达到铸件中心。（图2-2a）2.体积凝固当合金的结晶温度范围很宽，或因铸件截面温度梯度很小时，在凝固某段时间内，铸件表面不存在固体层，固液共存的区域很宽，凝固区甚至贯穿整个铸件截面的凝固方式。或称为糊状凝固方式（先糊状，后固化。图2-2c）。3.中间凝固金属的结晶范围较窄，或结晶温度区间虽宽但铸件截面温度梯度大时，凝固区域的宽度介于逐层凝固

8、与体积凝固之间，称该凝固方式为中间凝固方式，图2-2b。影响凝固方式的主要因素铸造合金的结晶温度区间宽窄和铸件截面的温度梯度大小是影响凝固方式的主要因素。影响凝固方式的主要因素结晶温度区间越小，凝固区域越窄，合金越倾向于逐层凝固。当合金的成分一定时，结晶温度范围已定，凝固方式取决于铸件截面的温度梯度。温度梯度愈小，凝固区愈宽，合金越趋向于体积凝固。温度梯度越大，凝固区域越窄，合金越趋向于逐层凝固。温度梯度的影响因素合金性质铸型的蓄热能力浇铸温度等合金的凝固温度越低，热导率越高，结晶