第一节合金的铸造性能.ppt

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1、西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造一一一一.铸造的定义（实质）和铸造方法的分类铸造的定义（实质）和铸造方法的分类铸造的定义（实质）和铸造方法的分类铸造的定义（实质）和铸造方法的分类定义：定义：定义：定义：将液态金属浇注到与将液态金属浇注到与将液态金属浇注到与将液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的零件形状、尺寸相适应的零件形状、尺寸相适应的零件形状、尺寸相适应的铸铸铸铸型型腔型型腔型型腔型型腔中中中中,待其冷却凝固

2、后待其冷却凝固后待其冷却凝固后待其冷却凝固后,以获得零件或毛坯的方法。以获得零件或毛坯的方法。以获得零件或毛坯的方法。以获得零件或毛坯的方法。砂型铸造砂型铸造砂型铸造砂型铸造砂型铸造砂型铸造 产量产量产量产量90%90%90%90%以上；以上；以上；以上；特种铸造特种铸造特种铸造特种铸造熔模铸造熔模铸造熔模铸造熔模铸造金属型铸造金属型铸造压力铸造压力铸造离心铸造离心铸造分类：分类：分类：分类：西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八

3、章 铸造铸造西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造适于做复杂外形，特别适于做复杂外形，特别是复杂内腔的毛坯；是复杂内腔的毛坯；对材料的适应性广，铸对材料的适应性广，铸件大小几乎不受限制；件大小几乎不受限制；成本低，原材料来源广成本低，原材料来源广泛，价格低廉泛，价格低廉,一般不需一般不需要昂贵的设备；要昂贵的设备；是某些塑性很差的材料是某些塑性很差的材料制造其毛坯或零件的唯制造其毛坯或零件的唯一成型工艺。一成型工艺。液

4、态成形液态成形优优 点点铸造（液态成形）的优缺点西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造工艺过程比较复杂，一些工艺过程比较复杂，一些工艺过程还难以控制；工艺过程还难以控制；铸件内部组织的均匀性、铸件内部组织的均匀性、致密性一般较差；致密性一般较差；铸件易出现缺陷，产品铸件易出现缺陷，产品 质量不够稳定；质量不够稳定；铸件力学性能比同类材料铸件力学性能比同类材料的锻件低。的锻件低。液态成形液态成形缺缺 点点铸造（液态成形）

5、的优缺点西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造高档6缸小轿车的内部结构西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造高档高档高档高档6 6 6 6缸小轿车的发动机壳体缸小轿车的发动机壳体缸小轿车的发动机壳体缸小轿车的发动机壳体西安理工大学材料科学与工程

6、学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造不需加工或少加工的精密铸件西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造不需加工开式叶轮精密铸件西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineerin

7、g of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造第一节第一节 合金的铸造性能合金的铸造性能一、合金的流动性二、影响合金流动性的因素三、合金的凝固四、合金的收缩西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造铸造性能铸造性能是合金在铸造成形的过程中，容易获得外形是合金在铸造成形的过程中，容易获得外形正确，内部无缺陷铸件的性能。正确，内部无缺陷铸件的性能。通常用合金的通常用合金的流动性、收缩性流动性、收缩性等

8、来衡量。等来衡量。1 1、合金的流动性愈好：、合金的流动性愈好：u容易浇注出轮廓清容易浇注出轮廓清晰、薄而复杂的零件；晰、薄而复杂的零件；有利于夹杂物和气体有利于夹杂物和气体的上浮与排除；有利的上浮与排除；有利于补缩。于补缩。2 2、合金的流动性不好：容易产生浇不足与冷隔现象。、合金的流动性不好：容易产生浇不足与冷隔现象。浇不足浇不足 冷隔现象冷隔现象一、合金的流动性一、合金的流动性:是指液态合金本身的流动能力是指液态合金本身的流动能力西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAU

9、T材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造3 3、合金流动性的测定、合金流动性的测定通常用浇注的通常用浇注的螺旋形螺旋形试样试样的长度来衡量合的长度来衡量合金的流动性。其截面金的流动性。其截面为等截面的梯形，试为等截面的梯形，试样上隔样上隔50mm50mm长度有一长度有一个凸点，以便于计量个凸点，以便于计量其长度。其长度。合金的流动性愈好，合金的流动性愈好，其长度就愈长。其长度就愈长。西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八

10、章第八章 铸造铸造通常灰铸铁、硅黄铜流动性最好，铸钢流动性最差。通常灰铸铁、硅黄铜流动性最好，铸钢流动性最差。西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造二、影响合金流动性的因素二、影响合金流动性的因素合金的种类、成分，浇注温度和以及铸型填充条件合金的种类、成分，浇注温度和以及铸型填充条件1 1）合金的）合金的种类种类不同，其流动性不同不同，其流动性不同;西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 scho

11、ol of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造合金的成分和合金的成分和结晶特征结晶特征对流动性的影响最为显著。对流动性的影响最为显著。图：不同结晶特征合金的流动性图：不同结晶特征合金的流动性 u亚共晶铸铁随含碳量亚共晶铸铁随含碳量的增加，结晶温度范围的增加，结晶温度范围减小，流动性提高。减小，流动性提高。西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺

12、第八章第八章 铸造铸造2 2）、）、浇注温度浇注温度对流动性的影响对流动性的影响u浇注温度高，液态金属在铸型中保持液态的时间浇注温度高，液态金属在铸型中保持液态的时间增长，可改善合金的流动性（薄壁铸件增长，可改善合金的流动性（薄壁铸件 ）；但是浇）；但是浇注温度过高，使铸件产生气孔、缩孔、缩松、粘砂注温度过高，使铸件产生气孔、缩孔、缩松、粘砂等缺陷。等缺陷。在生产中采用：高温出炉，低温浇注的原则。在生产中采用：高温出炉，低温浇注的原则。灰铸铁浇注温度为灰铸铁浇注温度为1200120013801380；铸钢为；铸钢为1520152016201620；铝合金为；铝合金为680680780780。薄

13、壁复杂件取上限。薄壁复杂件取上限温度值，厚件则取下限。温度值，厚件则取下限。西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造3 3）、）、铸型条件铸型条件对流动性的影响对流动性的影响常采取加高直浇道，扩大内浇道截面，增设出气常采取加高直浇道，扩大内浇道截面，增设出气孔，烘干铸型等工艺，以延长液态合金的流动时孔，烘干铸型等工艺，以延长液态合金的流动时间，以改善铸型的填充条件。间，以改善铸型的填充条件。西安理工大学材料科学与工程学院

14、西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造三、合金的凝固三、合金的凝固逐层凝固逐层凝固：纯金属和共晶成分合金，不存在凝固区；纯金属和共晶成分合金，不存在凝固区；糊状凝固糊状凝固：结晶温度范围很宽的合金，不存在固体区；结晶温度范围很宽的合金，不存在固体区；u存在三个区域：存在三个区域：固相区、液固两固相区、液固两相并存的凝固区相并存的凝固区和未开始凝固的和未开始凝固的液相区。液相区。中间凝固中间凝固：大多数合金的凝固方式。大多数合金的凝固方式。西安理工大

15、学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造铸件的质量与其凝固方式密切相关。铸件的质量与其凝固方式密切相关。铸件的质量与其凝固方式密切相关。铸件的质量与其凝固方式密切相关。糊状凝固糊状凝固时，难以获得致密的铸件，如：球铁、时，难以获得致密的铸件，如：球铁、锡青铜、铝铜合金的凝固，需采取适当工艺进行锡青铜、铝铜合金的凝固，需采取适当工艺进行补缩。补缩。逐层凝固逐层凝固逐层凝固逐层凝固时，合金的充型能力强，便于防止缩孔时，合金的充型能力强

16、，便于防止缩孔时，合金的充型能力强，便于防止缩孔时，合金的充型能力强，便于防止缩孔和缩松，可获得致密的铸件。如：和缩松，可获得致密的铸件。如：和缩松，可获得致密的铸件。如：和缩松，可获得致密的铸件。如：灰铸铁、铝硅灰铸铁、铝硅合金。合金。西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造四、铸造合金的收缩四、铸造合金的收缩u定义：铸造合金从液态定义：铸造合金从液态冷却到室温的过程中，其冷却到室温的过程中，其体积和尺寸缩减的现象称体

17、积和尺寸缩减的现象称为收缩。为收缩。液态收缩液态收缩 （浇注温度（浇注温度-液相线）液相线）凝固收缩凝固收缩 （液相线（液相线-结晶完了）结晶完了）固态收缩固态收缩 （结晶完了（结晶完了-室温室温 ）特点：体积收缩；特点：体积收缩；浇注温度升高，液态收缩增加。浇注温度升高，液态收缩增加。特点：体积收缩；结晶温度范围增大，凝固收缩增加。特点：体积收缩；结晶温度范围增大，凝固收缩增加。特点：只引起铸件外部尺寸变化，用线收缩率表示。特点：只引起铸件外部尺寸变化，用线收缩率表示。西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and

18、engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造1、收缩对铸件质量的影响、收缩对铸件质量的影响1 1）液态收缩）液态收缩 浇注温度一般控制在高浇注温度一般控制在高于液相线温度于液相线温度50-15050-150。2 2）凝固收缩）凝固收缩 由合金状态改变和温度由合金状态改变和温度下降两部分引起。下降两部分引起。总结：总结：液态收缩和凝固收缩都使合金体积减小，一般液态收缩和凝固收缩都使合金体积减小，一般 表现为铸型内液面的降低。表现为铸型内液面的降低。这两个阶段的收缩是铸件这两个阶段的收缩是铸件中产生缩孔或缩松的基本原因。中产生缩孔或缩松的基本原因。西

19、安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造3 3）固态收缩）固态收缩 固态收缩通常直接表现为铸件外形尺寸固态收缩通常直接表现为铸件外形尺寸的减小，的减小，固态收缩是铸件中产生应力、变形和裂纹的固态收缩是铸件中产生应力、变形和裂纹的主要原因。主要原因。常用铸造合金的线收缩率常用铸造合金的线收缩率西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engin

20、eering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造2、影响收缩的因素、影响收缩的因素1 1）化学成分）化学成分 铸铁中促进石铸铁中促进石墨形成的元素增加，收缩减少墨形成的元素增加，收缩减少如：如：灰口铁灰口铁 C C、SiSi，收，收，MnMn、S S 收收。因石墨比容。因石墨比容大，体积膨胀，抵销部分凝固大，体积膨胀，抵销部分凝固收缩。收缩。2 2）浇注温度）浇注温度3 3）铸件结构与铸型条件）铸件结构与铸型条件铸件在铸型中收缩会受铸型和型芯的阻碍。实际收缩铸件在铸型中收缩会受铸型和型芯的阻碍。实际收缩小于自由收缩。小于自由收缩。铸型要有好的退让性。铸型要有好

21、的退让性。西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造 3、缩孔与缩松的形成及防止、缩孔与缩松的形成及防止 液态合金在凝固过程中，若其液态收缩和凝固收缩液态合金在凝固过程中，若其液态收缩和凝固收缩液态合金在凝固过程中，若其液态收缩和凝固收缩液态合金在凝固过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补足，则在铸件最后凝固的部所缩减的容积得不到补足，则在铸件最后凝固的部所缩减的容积得不到补足，则在铸件最后凝固的部所缩减的容积

22、得不到补足，则在铸件最后凝固的部位形成一些孔洞。按孔洞的大小和分布，可将其分位形成一些孔洞。按孔洞的大小和分布，可将其分位形成一些孔洞。按孔洞的大小和分布，可将其分位形成一些孔洞。按孔洞的大小和分布，可将其分为为为为缩孔和缩松缩孔和缩松缩孔和缩松缩孔和缩松。缩孔缩孔西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造v合金的液态收缩和凝固收缩越大，合金的液态收缩和凝固收缩越大，浇注温度越高，铸件的壁越厚，缩浇注温度越高，铸件的壁越厚

23、，缩孔的容积就越大；孔的容积就越大；v缩孔多集中在铸缩孔多集中在铸件最后凝固的部位；件最后凝固的部位；特征是形状不规则，特征是形状不规则，多数呈倒锥形，内多数呈倒锥形，内表面粗糙。表面粗糙。v纯金属和共晶成分的合金易形纯金属和共晶成分的合金易形成缩孔；成缩孔；（1 1）缩孔）缩孔西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造（2 2）缩松）缩松铸件最后凝固的收缩未能得到补足，或者结晶温度范围铸件最后凝固的收缩未能得到补足，或者

24、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，宽的合金呈糊状凝固，凝固区域较宽，液、固两相共存，树枝晶发达树枝晶发达，枝晶骨架将合金液分割开的小液体区难以，枝晶骨架将合金液分割开的小液体区难以得到补缩所致。得到补缩所致。西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造v缩孔与缩松缩孔与缩松减小铸件受力的有效面积减小铸件受力的有效面积，且缩孔部位，且缩孔部位容易容易产生应力集中产生应力集中，使铸件的力学性能下降，要

25、予，使铸件的力学性能下降，要予以防止。以防止。西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造（3 3）缩孔、缩松的防止措施）缩孔、缩松的防止措施采用冒口、冷铁的顺序凝固采用冒口、冷铁的顺序凝固 所谓顺序凝固，是使铸件按规定方向从一部分到另一所谓顺序凝固，是使铸件按规定方向从一部分到另一部分逐渐凝固的过程。部分逐渐凝固的过程。冒口和冷铁的合理使用冒口和冷铁的合理使用，可造，可造成铸件的顺序凝固，有效地消除缩孔、缩松。成铸件的顺序

26、凝固，有效地消除缩孔、缩松。西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造 冒口、冷铁共用法冒口、冷铁共用法 设置冒口法设置冒口法西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造对于一些壁厚均匀的铸件，采用对于一些壁厚均匀的铸件，采用顶部设冒口和底部安顶部设冒口

27、和底部安放冷铁放冷铁的工艺措施后，也难以保证其垂直壁上不出现的工艺措施后，也难以保证其垂直壁上不出现缩孔和缩松。因此，需在其缩孔和缩松。因此，需在其立壁上增加补贴立壁上增加补贴即一个楔即一个楔形厚度，才能实现该铸件的顺序凝固。形厚度，才能实现该铸件的顺序凝固。冷铁作用：冷铁作用：加快铸件加快铸件某处的冷却速度，以某处的冷却速度，以控制或改变铸件的凝控制或改变铸件的凝固顺序，本身固顺序，本身不起不不起不缩作用缩作用。通常采用钢。通常采用钢铸铁或铜制成。铸铁或铜制成。西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engi

28、neering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造内应力内应力热热 应应 力力机械应力机械应力由于铸件的壁厚不均匀，由于铸件的壁厚不均匀，导致不同部位不均衡的收导致不同部位不均衡的收缩而引起的应力。缩而引起的应力。铸件在固态收缩时，因受铸件在固态收缩时，因受到铸型、型芯、砂箱等外到铸型、型芯、砂箱等外力阻碍而产生的应力。力阻碍而产生的应力。残余热应力的存在，使铸件处在一种非稳残余热应力的存在，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。其应力，以回到稳定的平衡状态。当应力大到一定程度会

29、导致出现裂纹。当应力大到一定程度会导致出现裂纹。变变 形形裂裂 纹纹五、铸造内应力、变形及裂纹五、铸造内应力、变形及裂纹西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造v机械应力是暂存的应力，铸件落砂后应力自行消失。机械应力是暂存的应力，铸件落砂后应力自行消失。v防止产生机械应力的防止产生机械应力的措施措施：提高铸型和型芯的退让性。提高铸型和型芯的退让性。L L1 1）机械应力）机械应力2 2）热应力）热应力v热应力是由于铸件壁

30、厚不热应力是由于铸件壁厚不均或各部分冷却速度不同，均或各部分冷却速度不同，使铸件各部分的收缩不同使铸件各部分的收缩不同步而引起的。它在铸件落步而引起的。它在铸件落砂后仍然存在于铸件内部，砂后仍然存在于铸件内部，是一种残留应力。是一种残留应力。西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造2 2）热应力）热应力u固态金属在再结晶温度以上为固态金属在再结晶温度以上为塑性状态塑性状态，应力，应力产生塑性变形后自行消失。产生塑性变形后

31、自行消失。u金属在再结晶温度以下为金属在再结晶温度以下为弹性状态弹性状态，内应力产，内应力产生弹性变形后继续存在。生弹性变形后继续存在。q区分区分固态金属自高温冷却到室温时状态的变化固态金属自高温冷却到室温时状态的变化西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造t0-t1:t0-t1:粗、细杆均处在粗、细杆均处在塑性状态塑性状态，无应力；，无应力；t1-t2:t1-t2:细杆进入弹性状态，粗杆仍处在塑性状态；两细杆进入弹性状

32、态，粗杆仍处在塑性状态；两杆收缩不同，形成暂时应力；随温度降低，应力消失；杆收缩不同，形成暂时应力；随温度降低，应力消失；t2-t3:t2-t3:两杆均处在弹性状态，但两杆均处在弹性状态，但T T粗粗TT细，导致粗杆收细，导致粗杆收缩缩 细杆。所以，粗杆受拉伸，细杆受压缩。细杆。所以，粗杆受拉伸，细杆受压缩。结论结论 产生热应力的规律：冷却较慢的厚部或心部存产生热应力的规律：冷却较慢的厚部或心部存在在拉应力拉应力；冷却较快的薄壁或表层存在；冷却较快的薄壁或表层存在压应力压应力。西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science a

33、nd engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造框形铸件热应力的形成过程框形铸件热应力的形成过程 西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造预防预防铸件产生热应力的铸件产生热应力的基本措施基本措施是减小铸件各部是减小铸件各部分之间的温度差，使其均匀冷却。分之间的温度差，使其均匀冷却。设计：壁厚尽量均匀一致；设计：壁厚尽量均匀一致；工艺：采取工艺：采取同时凝固同时凝固原则原则

34、具体方法：具体方法：将内浇口开在铸件将内浇口开在铸件的薄壁处，以减缓其冷却速度；的薄壁处，以减缓其冷却速度；而在铸件的厚壁处放置冷铁，而在铸件的厚壁处放置冷铁，以加快其冷却速度。以加快其冷却速度。西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造优点优点：可减小其产生应力、可减小其产生应力、变形和裂纹的倾向；且不必变形和裂纹的倾向；且不必设置冒口，使工艺简化，并设置冒口，使工艺简化，并节约了金属材料。节约了金属材料。缺点：缺点：铸

35、件的心部会产生缩孔或缩松缺陷，所以一铸件的心部会产生缩孔或缩松缺陷，所以一般只用于普通灰铸铁和锡青铜铸件的生产。般只用于普通灰铸铁和锡青铜铸件的生产。u灰铸铁产生缩孔和缩松的倾向小；而锡青铜倾向于灰铸铁产生缩孔和缩松的倾向小；而锡青铜倾向于糊状凝固，采用顺序凝固也难于避免缩松缺陷。糊状凝固，采用顺序凝固也难于避免缩松缺陷。采用同时凝固的优、缺点采用同时凝固的优、缺点 ：西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造2 2、铸件

36、的变形与防止、铸件的变形与防止 当铸件产生内应力后，铸件通过自由的变形释放应力。当铸件产生内应力后，铸件通过自由的变形释放应力。心部散热慢，受拉心部散热慢，受拉应力，边缘处受压应力，边缘处受压应力；且上表面比应力；且上表面比下表面冷却得快。下表面冷却得快。导轨部分厚受拉应力；床壁导轨部分厚受拉应力；床壁部分较薄受压应力，床身发部分较薄受压应力，床身发生朝着导轨方向的弯曲，使生朝着导轨方向的弯曲，使导轨下凹。导轨下凹。西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材

37、料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造铸件壁厚尽量均匀、对称；铸件壁厚尽量均匀、对称；图图c c由于其截面对称、铸造由于其截面对称、铸造应力平衡，不产生变形应力平衡，不产生变形。v防止铸件变形的措施：防止铸件变形的措施：采用同时凝固工艺，采用同时凝固工艺，降低热应力；降低热应力；反变形反变形 适用于细长易变形铸件适用于细长易变形铸件 床身导轨面的挠曲变形及反变形床身导轨面的挠曲变形及反变形 西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章

38、铸造铸造去应力退火去应力退火 铸件变形后残余应力并未彻底消除。铸件经机械加工铸件变形后残余应力并未彻底消除。铸件经机械加工后，内应力将重新分布，使零件缓慢地变形。后，内应力将重新分布，使零件缓慢地变形。对不允对不允许发生变形的重要铸件，必须进行去应力退火许发生变形的重要铸件，必须进行去应力退火。v去应力退火有自然时效和人工时效两种：去应力退火有自然时效和人工时效两种：自然时效自然时效是将铸件置于露天场地，使其缓缓地是将铸件置于露天场地，使其缓缓地发生变形，从而使残余应力消除或减少；发生变形，从而使残余应力消除或减少；人工时效人工时效是将铸件加热到是将铸件加热到550-650550-650进行去

39、应进行去应力退火，应用广泛。力退火，应用广泛。西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造当铸件内应力超过金属的强度极限时，铸件便发生当铸件内应力超过金属的强度极限时，铸件便发生裂纹。裂纹是铸件的严重缺陷，多使铸件报废。裂纹。裂纹是铸件的严重缺陷，多使铸件报废。3 3、铸件的裂纹及防止、铸件的裂纹及防止u铸件一般有铸件一般有热裂和冷裂热裂和冷裂两种开裂方式。两种开裂方式。u热裂热裂是铸钢件、可锻铸铁件以及一些铝合金铸件的是铸

40、钢件、可锻铸铁件以及一些铝合金铸件的常见缺陷，一般出现在铸件的应力集中部位，如尖角、常见缺陷，一般出现在铸件的应力集中部位，如尖角、截面突变处或热节处等。截面突变处或热节处等。u脆性大、塑性差的合金，如白口铁、高碳钢及一些脆性大、塑性差的合金，如白口铁、高碳钢及一些合金钢等易产生合金钢等易产生冷裂纹冷裂纹。西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造防止热裂的措施防止热裂的措施：a a合理设计铸件结构；合理设计铸件结构；b

41、b改善铸型和型芯的退让性改善铸型和型芯的退让性 c c限制铸钢和铸铁中的限制铸钢和铸铁中的S S含量；含量；热裂纹形态热裂纹形态：裂纹短、缝隙宽、形状曲折、缝内金：裂纹短、缝隙宽、形状曲折、缝内金属呈氧化色；且裂纹沿晶界产生，外形曲折。属呈氧化色；且裂纹沿晶界产生，外形曲折。热裂纹产生原因热裂纹产生原因：在铸件凝固末期，固体的骨架已在铸件凝固末期，固体的骨架已经形成，但枝晶间仍残留少量液体，此时的强度、塑经形成，但枝晶间仍残留少量液体，此时的强度、塑性极低。当固态合金的线收缩受到铸型、芯子或其他性极低。当固态合金的线收缩受到铸型、芯子或其他因素的阻碍，产生的应力若超过该温度下合金的强度，因素的

42、阻碍，产生的应力若超过该温度下合金的强度，即产生热裂。即产生热裂。西安理工大学材料科学与工程学院西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺材料及热加工工艺第八章第八章 铸造铸造裂纹形态裂纹形态：裂纹细小，外：裂纹细小，外形呈连续直线状或圆滑曲线形呈连续直线状或圆滑曲线状，裂纹缝内干净，有时呈状，裂纹缝内干净，有时呈轻微氧化色。轻微氧化色。防止冷裂的措施防止冷裂的措施：a a减少铸造内应力；壁厚均匀、增加退让性；减少铸造内应力；壁厚均匀、增加退让性；b b降低合金的脆性；降低合金中降低合金的脆性；降低合金中P P的含量。的含量。冷裂：冷裂：铸件冷却到低温处于弹性状态时，铸造应力超铸件冷却到低温处于弹性状态时，铸造应力超过合金的强度极限而产生的；冷裂常出现在复杂铸件受过合金的强度极限而产生的；冷裂常出现在复杂铸件受拉应力的部位，特别是应力集中处。拉应力的部位，特别是应力集中处。