几种不同合金流动性的比较
比较下面几种合金流动性能 *铸钢的流动性
*铸铁的流动性
实验证明铸铁的流动性好，铸钢的流动性差。
合金流动性对充型能力的影响
合金流动性的决定因数 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.
铸铁的石墨化
碳以石墨的形式析出的过程。 通常视石墨化过 程充分与否，会得到不同基体的铸铁组织。
铸铁的基体通常有： *铁素体灰口铸铁 *铁素体—珠光体灰口铸铁 *珠光体灰口铸铁
影响石墨化的因素化学成分
化学成分：C是形成石墨的元素Si是促进形成石 墨的元素通常C%、 Si%越高，越容易石墨化。
影响石墨化的因素冷却速度
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
充型能力不足
浇不足
冷隔
夹砂
气孔
夹渣
充型能力的决定因数
合金的流动性 铸型性质 浇注条件 铸件结构等
合金的充型能力
测试合金充型 能力的方法:
如右图,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.
影响收缩的因素
化学成分(c含量)
铸型条件 铸件结构
浇注温度
合金收缩
缩孔与缩松的形成
缩孔的形成: 纯金属、共晶成分和凝固温度范围窄的 合金,浇注后在型
腔内是由表及里的逐层凝固。在凝固过程中，如得不到合金 液的补充， 在铸件最后凝固的地方就会产生缩孔.
缩松的形成原因:
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。
裂纹
当热应力大到一定程度会导致出现裂纹。
热应力的形成过程演示
热应力的消除方法
铸件的结构：铸件各部分能自由收缩
铸件的结构尽可能对称 铸件的壁厚尽可能均匀
工艺方面：采用同时凝固原则 时效处理：人工时效；自然时效
铸件的变形原因
结论： 厚部、心部受拉应力， 出现内凹变形。 薄部、表面受压应力， 出现外凸变形。
球墨铸铁件的生产
向高温铁水中加入一 定量的球化剂和孕育剂， 直接得到球状石墨的铸造 合金。
球化剂：金属镁或稀土镁 孕育剂：含Si量为75%或95%的硅铁
球墨铸铁件主要特点：
球墨铸铁件 生产中应注意的问题：
石墨成球状，对基体的割裂作用已降到最低， 力学性能比灰铸铁有显著提高。
可通过热处理改善金属基体，进一步提高性能。 这一点与灰铸铁不同。
适用于制造承受震动和冲击、形 状复杂的薄壁小件。
铸钢
按化学成分：
铸造碳钢：以铸造中碳钢用的最多； 而铸造低碳钢和铸造高碳钢用的少。
铸造合金钢：在碳钢的基础上加入少量的合金元素， 如锰、铬、钼、钒等。ZGMn13为铸造耐磨钢； ZG1Cr18Ni9为铸造不锈钢。
不锈钢
按用途分类： 耐磨钢
……
铸钢件的铸造工艺
浇注条件对充型能力的影响
浇注 条件
浇注温度
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。
充型压力 浇注系统
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，则流动 阻力越大，充型能力越差。
铸型充填条件对充型能力的影响
铸件的变形的消除方法
防止变形的方法：与防止应力的方法基本相同。带有
残余应力的铸件，变形使残余应力减小而趋于稳定。
问题 铸造时所受的应力与变形情况。 分析有长、短不一的两根弹簧，将
其固定，使其达到同等长度，即其中一 弹簧被拉长，另一弹簧被压缩，此时所 受的应力状态？然后将其固定约束去掉， 试分析其变形趋势？
铸钢的熔点高，钢液易氧化，吸气，流动性 差，收缩大。因此，铸造困难，易产生浇不足、 气孔、缩松缩孔、夹渣和粘砂等缺陷。 * 要求型砂的耐火度高，有良好的透气性和退让性。 * 应严格控制浇注温度，防止过高或过低。 * 铸钢件须热处理。
热加工工艺基础
热加工工艺
4金属连接成形 3金属塑性成形
2金属液态成形
1金属材料导论
2.1 金属液态成形基础概述
知识点:
常用金属材料
黑
有
粉
色
色
末
金
金
冶
属
属
金
钢
铸 钢 和 铸 铁
铜 及 铜 合 金
铝 及 铝 合 金
硬 质 合 金
粉 末 高 速 钢
金属液态成形基础概述
什么是金属的液态成形:
即将液态金属浇入与零件形状相适应的铸型空腔中，待其冷却凝 固，以获得毛坯或零件的工艺方法,亦称铸造.
理
铸件的生产工艺
实际生产中，由于铸铁材料(包括灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁)具有 优良的铸造性能，且资源丰富，冶炼方便，价格低廉，铸铁件占液态成形件 中相当大的份额。
铸铁通常是C%=2.5%~4.0%的铁碳合金。
碳在铁碳合金中的存在形式有：渗碳体和石墨 根据碳在铁碳合
金中的存在形式铸铁可以分为：
白口铸铁：
由于铸件内部晶粒粗大，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
液态合金的工艺性能
液态合金的工艺性能表征为液态合金的铸造性能
通常是指合金的流动性、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.
合金的充型能力
充型能力的概念:
合金的收缩
合金的收缩的过程:
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。合金的收缩给液态成形工艺带来许多困难，会造成许 多铸造缺陷。（如：缩孔、缩松、裂纹、变形等）。
合金收缩的三个阶段
合金的收缩
液态合金冷却 合金收缩
液态收缩 凝固收缩
固态合金冷却 线形收缩
缩孔:恒温下结晶
缩松:两相区结晶 应力 变形 裂纹
复杂程度：
铸件结构越复杂， 流动阻力就越大，铸 型的充填就越困难。
液态金属的凝固与收缩
铸件的凝固过程：
在铸件的凝固过程中， 其截面一般存在三个区 域，即液相区、凝固区、 固相区。对铸件质量影 响较大的主要是液相和 固相并存的凝固区的宽 窄。铸件的凝固方式就 是依据凝固区的宽窄来 划分的。
凝固方式有：
金属的液态成形的作用:
金属的液态成形是制造毛坯、零件的重要方法之一。按铸型材 料的不同，金属液态成形可分为砂型铸造和特种铸造（包括压力铸 造、金属型铸造等）.其中砂型铸造是最基本的液态成形方法，所生 产的铸件要占铸件总量的80%以上.
砂型铸造过程
液态成型的优点
液态成型 优点
适于做复杂外形，特别是 复杂内腔的毛坯
缩孔A等温线法
B内截圆法
消除缩孔和缩松的方法
原理
定向凝固原则
是铸件让远离冒口的地方先凝 固，靠近冒口的地方次凝固， 最后才是冒口本身凝固。实现 以厚补薄，将缩孔转移到冒口 中去。
方法
合理布置内浇道及确定浇铸工艺。 合理应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施。
解决缩孔的方法演示：冒口和冷铁
铸型蓄热系数: 即从金属中吸取热量 并储存的能力
铸型温度(不能过高)
铸型的发气和透气能力： 浇铸时产生气体能在金属液与铸 型间形成气膜，减小摩擦阻力， 有利于充型。但发气能力过强, 透气能力又差时,若浇铸速度太 快,则型腔中的气体压力增大， 充型能力减弱。
铸件结构对充型能力的影响
折算厚度：
折算厚度也叫当量厚度 或模数,是铸件体积与铸件 表面积之比。折算厚度越 大，热量散失越慢，充型 能力就越好。铸件壁厚相 同时，垂直壁比水平壁更 容易充填.(大平面铸件不 易成形).
定向凝固原则解决缩孔的方法演示
液态成形内应力、变形与裂纹
内应力
热应力 机械应力
铸件在凝固和冷却的过程中，由于铸件 的壁厚不均匀，导致不同部位不均衡的 收缩而引起的应力。
铸件在固态收缩时，因受到铸型、型 芯、浇冒口、砂箱等外力阻碍而产生 的应力。
变形
残余热应力的存在，使铸件处在一种非稳定 状态，将自发地通过铸件的变形来缓解其应 力，以回到稳定的平衡状态。
球墨铸铁较灰铸铁易产生缩孔、缩松、 皮下气孔、夹渣等缺陷。
石墨析出时，发生膨胀， 应适当提高铸型刚度。
控制原铁液的化学成分，与一般灰铸铁基本相同； 具有高C高Si,中Mn,低S、P特点。
较高的铁液温度，以防止球化处理、孕育处 理后铁液温度过低，产生浇不足等缺陷
球化处理、孕育处理。
球墨铸铁的牌号、性能及用途
石墨形态：片状
问题
1）灰口铸铁牌号为什么不用含碳量多少表 示，而用力学性能表示？
2）有一铸件当其强度不够时，可否通过增 大截面 解决？
灰口铸铁的孕育处理
提高和改善灰口铸铁 的性能的途径
改善基体组织
改变石墨形态、数量、 大小和分布
灰口铸铁的孕育处理是提高和改善灰口铸铁的性能的途径行之 有效的方法。常用的孕育剂是含Si量为75%的硅铁。
小结
合金工艺性能
充型能力 凝固方式
收缩性能 应力与变形
流动性 浇注条件 铸型条件
逐层凝固 糊状凝固 中间凝固 液态收缩 凝固收缩 固态收缩
铸件的生产工艺
知识点：
常用合金铸件的生产
铸铁
铸钢
灰球可
蠕
铸墨锻
墨
铁铸铸
铸
铁铁
铁
普
孕
铸
通
育
造
灰
铸
的