金属工艺学 第1章.ppt

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1、金属工艺学材料科学与工程系王永东绪论一、性质：技术基础课二、研究内容铸造、锻压、焊接三、考试方式铸造：将液态金属浇注到铸型型腔中，待其凝固后，获得所需形状、尺寸和性能的毛坯或零件的金属成形方法。第二篇铸造铸造特点：优点：1．具有较强的适应性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，成本低缺点：1．废品率较高，生产过程难以控制；2．铸件力学性能较差，3．砂型铸造铸件精度较差。第一章铸造工艺基础第一节液态合金的充型1、充型：液态合金填充铸型的过程2、充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。影响

2、充型能力的主要因素一、合金流动性合金的流动性：液态合金本身的流动能力。1．合金流动性的测定：螺旋试样测定法2．影响因素：纯金属和共晶成份合金流动性好，结晶温度范围宽的合金流动性差；Si、P提高流动性，S降低流动性。二、浇注条件A浇注温度T，流动性；温度过高，易产生缩孔、缩松等缺陷。B充型压力液态合金所受的压力越大，充型能力越好。三、铸型充填条件铸型材料的导热系数和比热容愈大，合金的充型能力就愈差。铸型温度高，充型能力提高1、铸型材料2、铸型温度3、铸型中气体型腔中气体多，气压大，阻碍液态合金的充型。第二节铸件的凝固与收缩一、铸件的凝固方式逐层凝固

3、中间凝固湖状凝固二、铸造合金的收缩收缩：合金从浇注、凝固直至冷却到室温、其体积或尺寸缩减的现象合金的收缩经历三个阶段体收缩率与线收缩率三．铸件中的缩孔、缩松及防止A定义：①缩孔：在铸件的最后凝固部位因合金收缩而形成的一个倒锥形的孔洞。②缩松：铸件中分散在某一区域内的细小缩孔。宏观缩松、显微缩松铸件的实际收缩率小于自由收缩率。B缩孔与缩松的影响①液态收缩和凝固收缩大的合金，易产生缩孔和缩松；②浇注温度愈高，液态收缩愈大，缩孔的体积也愈大；③纯金属、共晶合金和结晶温度范围窄的合金，容易产生集中缩孔，但缩松倾向较小，如铸造铝青铜、铝硅合金；结晶温度范围

4、宽的合金，易于形成缩松，如锡青铜、球墨铸铁等；④显微缩松多分布在晶粒之间；结晶温度范围越宽的合金，越易形成显微缩松；它影响铸件的气密性。宏观缩松多分布在铸件的中心轴线处或缩孔的下方，在放大镜下可见密集的孔洞。C缩孔的防止----定向凝固①定向凝固是指通过控制铸件的凝固过程，使铸件上远离冒口的部位先凝固，冒口内的金属对其补缩，冒口处最后凝固的铸件凝固工艺。②设冒口对防止缩孔的效果较好，对防止缩松的效果不显著；适当提高铸型冷却速度或对铸型内的液态金属进行振动，可起到细化晶粒，减少铸件产生缩松的效果。③冒口和冷铁增加铸件的加工工时和成本，铸件

5、易产生变形和裂纹；因此冒口和冷铁通常用于必须补缩的铸件上，如铸钢件、铸造铝青铜和铝硅合金件等。第三节铸造内应力、变形和裂纹一、铸造应力及防止A定义：铸件在固态收缩时受到阻碍，在铸件内部产生的内应力。B分类：机械应力、热应力a)热应力：铸件因壁厚不均匀，或铸件中存在着较大的温差，在同一时间内铸件各部分收缩不同，先冷却的部位阻碍了后冷却部位的收缩，在其内部产生了内应力。b)铸件产生热应力与变形的规律：①薄壁、细小部位：冷得快，受压应力（凸出）；②厚壁、粗大部位：冷得慢，受拉应力（凹进）。C热应力的防止①设计铸件时，尽可能使铸件壁厚均匀；②采用“同时

6、凝固”原则，减少铸件各部分的温度差；如灰口铸铁件、锡青铜铸件或其它易裂易变形铸件。③对铸件进行自然时效处理或去应力退火处理；对一些重要的铸件，在粗加工后还要再次进行去应力退火。如机床床身、刀架、变速箱等。二、铸件的变形及防止①应力状态：厚拉薄压、后拉先压②变形方向：受拉应力的部分向材料内部凹陷，受压应力的部分向材料外部凸起。③铸件变形的防止：铸件壁厚均匀对称、同时凝固、反变形法、加拉筋、时效处理（稳定变形）等。三、铸件的裂纹与防止①热裂纹：多发生在固相线温度附近，在拉应力作用下，沿晶界开裂；冷裂纹：在较低温度下形成，具有穿晶断裂的特点。②

7、若铸件设计不合理、合金高温强度低、收缩率大或铸造工艺不合理以及钢和铸铁的含硫量高，均易产生热裂纹。③塑性低、脆性大的合金如白口铁、高碳钢和一些合金钢等易产生冷裂纹；铁碳合金中含磷较多也会引起冷裂纹；机械碰撞和结构上的缺陷也会产生冷裂纹。A产生原因：当铸件中的内应力超过合金的强度极限时，会在铸件中产生裂纹。B分类：热裂纹、冷裂纹C裂纹的防止：①设计铸件时，要求壁厚均匀，转角处采用圆角过渡；②选择收缩倾向小的合金，严格控制S、P含量；③提高铸型退让性，控制落砂或开型温度，减少机械应力。