材料工程基础-第四章答辩ppt课件.ppt

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1、材料的成形与加工第4章金属的液态成形与半固态成形4.1液态成形4.2半固态成形4.3快速凝固成形（自学、了解）第5章金属塑性加工5.1金属塑性加工基本原理5.2金属塑性加工工艺第4章金属的液态成形与半固态成形4.1金属的液态成形（铸造）一、概述二、液态成形合金性能（※）三、液态成形方法一、概述1.液态成形的定义液态成形---将液态金属浇注到具有与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中,待其冷却凝固,以获得毛坯或零件的生产方法，又称铸造。液态成形基本工艺流程2.液态成形的特点适于做形状复杂，特别是具有复杂内腔的毛坯或零件

2、。对材料的适应性广，铸件的大小几乎不受限制成本低，原材料来源广泛，价格低廉,一般不需昂贵的设备是某些塑性很差的材料(如铸铁等)制造其毛坯或零件的唯一成型工艺液态成形优点曲轴普通车床床身飞机叶轮航天器工艺过程较复杂，一些工艺过程难控制液态成形零件内部组织的均匀性、致密性一般较差液态成形零件易出现缩孔、缩松、气孔、砂眼、夹渣、夹砂、裂纹等缺陷，产品质量不够稳定铸件内部晶粒粗大，组织不均匀，且常伴有缺陷，其力学性能比同类材料的塑性成形低液态成形缺点二、液态成形合金性能（※）液态合金的工艺性能表征为液态合金的铸造性能通常

3、是指合金的充型能力(流动性)、收缩性、吸气性及偏析等性能合金铸造性能是选择铸造金属材料，确定铸件的铸造工艺方案及进行铸件结构设计的依据。1、合金的充型能力——流动性液态金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成型件的能力。（1）充型能力的概念:充型能力不足浇不足冷隔夹砂气孔夹渣浇不足缺陷（2）测试合金充型能力的方法:将合金液浇入铸型中，冷凝后测出充满型腔的式样长度。浇出的试样越长，合金的流动性越好,合金充型能力越好.*铸铁的流动性*铸钢的流动性实验证明灰口铸铁、硅黄铜流动性最好，铸钢流动性最差（3）影响充型能力

4、的因素——合金的流动性、浇注条件、铸件性质及结构等。①合金流动性合金流动性——液态合金本身在铸型内的流动能力影响合金流动性的因素合金的种类:合金不同，流动性不同化学成分：同种合金中成分不同的合金具有不同的结晶特点，流动性也不同。结晶特性:恒温下结晶，流动性较好；两相区内结晶，流动性较差②浇注条件浇注条件浇注温度充型压力浇注系统浇注温度越高，液态金属的粘度越小，过热度高，金属液内含热量多，保持液态的时间长，充型能力强。液态金属在流动方向上所受的压力称为充型压力。充型压力越大,充型能力越强。浇注系统的结构越复杂，则流

5、动阻力越大，充型能力越差。③铸型性质及结构铸型性质：铸型的蓄热能力越大，充型能力越差；铸型的排气能力差，阻碍充型。铸件结构：越复杂，流动阻力就越大，铸型的充填就越困难。2、液态金属的凝固与收缩（1）铸件的凝固在铸件的凝固过程中，存在液相区、凝固区、固相区。对铸件质量影响较大的主要是凝固区的宽窄。铸件的凝固方式就是依据凝固区的宽窄来划分的。1）纯金属和共晶合金：从外向内成逐层凝固2）有结晶温度范围的合金：从外向内成糊状凝固固液两相区的宽度是由结晶温度范围和温度梯度所决定的。结晶温度是由合金的成分决定的，而温度梯度是

6、由所采取的工艺所决定的。①凝固方式恒温下凝固在一定的温度范围内凝固按铸件壁厚分布均匀程度不同（即冷却快慢不同）分为：123顺序凝固同时凝固同时凝固（厚薄不同部位趋近同时凝固，金属液从薄部引入）。顺序凝固（或称定向凝固)；薄部先凝固，厚部后凝固，冒口最后凝固。②影响凝固的主要因素*合金的结晶温度范围：合金的结晶温度范围越小，凝固区域越窄，越趋向于逐层凝固。在铁碳合金中普通灰铸铁为逐层凝固，高碳钢为糊状凝固。*铸件的温度梯度：在合金结晶温度范围已定的前提下，凝固区的宽窄取决于铸件内外层之间的温度差。若铸件内外层之间的

7、温度差由小变大，则其凝固区相应由宽变窄。（2）合金的收缩①合金的收缩过程合金从液态冷却至室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象。合金收缩的三个阶段合金的收缩性及其对铸件质量的影响取决于铸件的凝固方式。合金收缩固态合金冷却液态合金冷却液态收缩凝固收缩缩孔:恒温下结晶缩松:两相区结晶线形收缩裂纹变形应力（体积缩减）1）缩孔的形成缩孔——集中在铸件上部或最后凝固部位较大的孔洞，其形状极不规则，孔壁粗糙并带有树枝晶。形成条件：合金在恒温或很窄的温度范围内结晶，铸件以逐层凝固的方式。缩孔特征：集中性，位于上部，呈倒锥形，内表

8、面粗糙。②缩孔与缩松的形成2）缩松的形成分散在铸件某区间的细小孔称为缩松。形成原因：铸件最后凝固的收缩未能得到补足，或者结晶温度范围宽的合金呈糊状凝固，凝固区域较宽，液、固两相共存，树枝晶发达，枝晶骨架将合金液分割开的小液体区难以得到补缩所致。缩松一般出现在铸件壁的轴线区域、热节处、冒口根部和内浇口附近，也常分布在集中缩孔的下方。缩松特征：分散性，为细小缩孔。缩孔和缩松的