工程材料及制造基础第六讲合金铸造性能及铸造缺陷得产生与防止工程材料及制造基础第六讲合金铸造性能及铸造缺陷的产生与防止第六讲合金铸造性能及铸造缺陷的产生与防止一.流动性(Fluidity)二.合金的收缩(AlloysContraction)三.缩孔和缩松(PorosityCausedbyContraction)四.铸造应力、变形和裂纹(Stress,Distortion,andCrack)材料铸造性能：金属材料接受铸造、获得优质铸件的难易程度 包括流动性和收缩一.流动性(Fluidity)1.概念：金属液体充满铸型、获得形状正确、轮廓清晰铸件的能力 2.质量影响：流动性不好，易产生浇不足和冷隔、气孔、和夹渣、缩孔和热裂 3.衡量：螺旋形试样长度测试流动性试样示意图4.影响因素FactorsAffectingtheAlloysFluidity（1）合金性质1)合金种类：灰铸铁的流动性比铸钢好，铝硅合金和硅黄铜其它合金好 2）化学成分：纯金属和共晶成分合金流动性最好 铸铁的碳越接近共晶点，其流动性越好 3）结晶特征：逐层凝固的流动性好；糊状凝固的流动性差。
4）其它物理特征：粘度大的流动性差 （2）铸型：铸型导热、蓄热能力越强，流动性越差 造不同凝固方式铸合金的流动性流动性与相图的关系铸件的凝固方式（3）浇注条件ConditionsofPouringProcess1）浇注温度：太低，粘度大、流动性差；太高，由于吸气多、氧化严重，会降低流动性 铸钢浇温：15202220铸铁浇温：12301450有色合金：680780 总之，薄件取高值，厚件取低值 2）浇注压力：金属液压力越大，流动性越好 3）浇注系统：结构越复杂，流动性越低 （4）铸件结构(StructureofCasting)铸件壁越薄、壁厚变化急剧和大面积水平面等均降低流动性 5.改善流动性措施（1）选用共晶点成分或窄结晶温度范围合金铸造；（2）尽可能提高金属液纯度；（3）适当提高浇注温度和压力；（4）合理设计浇注系统；（5）改善铸件结构（以后还会讲到）二.合金的收缩(AlloysContraction)1.收缩概念：金属液在冷却过程中引起的体积缩减 用体收缩率或线收缩率表示 2.收缩的三个阶段：（1）液态收缩（2）凝固收缩（3）固态收缩注：液态收缩和凝固收缩是产生缩孔和缩松的基本原因，固态收缩是产生铸造应力、变形和裂纹的基本原因。
以上三个阶段之和为合金总收缩 三.缩孔和缩松(PorosityCausedbyContraction)1.概念：缩孔由于收缩而产生的大而集中孔洞 缩松也是由收缩引起、但是小而分散 2.形成：A）原因液态和凝固收缩得不到金属液补充而造成 B）存在部位缩孔：厚壁处、两壁相交处和内浇口附近缩松：缩孔下方、冒口根部和壁的轴线处 缩孔的位置缩孔的形成过程缩松的形成过程3.影响因素（1）合金成分结晶温度范围窄的或恒温结晶合金易形成缩孔；结晶温度范围宽，倾向于形成缩松 （2）浇注条件提高浇温、放慢浇速，有利于补缩、减小缩孔倾向 （3）铸型条件增大铸型冷却能力，可减小凝固宽度，减小缩松倾向 （4）铸件结构避免厚大壁，消除热节 （详细内容放后讲） 4.防止缩孔和缩松工艺（1）采用顺序凝固原则 （2）具体措施：A.在铸件厚大部位或经冒口开内浇口；B.使用冒口、冷铁和补贴等工艺措施；C.提高浇温和减缓浇速；铁-碳合金体收缩的关系顺序凝固原则冒口与冷铁轮缘处增加补贴缸体增加补贴冒口与冷铁冒口有效补缩距离（3）顺序凝固原则适用范围：A.收缩大合金，如：铸钢、可锻铸铁和高强度灰铸铁；B.壁厚相差大铸件。
（4）顺序凝固不足：铸件内应力大，易开裂或变形 四.铸造应力、变形和裂纹1.铸造应力概念：固态收缩受阻而产生的应力 2.分类：热应力和机械应力 热应力：由于冷却速度不一致造成，属于残留应力，厚壁处受拉，薄壁处受压 机械应力：由于受机械阻力造成，属于临时应力 机械应力热应力形成3.减小和消除应力方法1）采用同时凝固原则（1）具体措施；A.内浇口开铸件薄的部位；B.冷铁放在厚的部位 （2）适用范围：A.收缩小的合金，如灰铸铁；B.结晶温度范围宽的合金，如锡青铜；C.壁厚均匀的铸件 （3）不足之处铸件致密性差 2）改善铸型和砂芯退让性；3）合理设计铸件结构 （以后讨论）4）去应力退火 同时凝固原则框形架变形T形梁钢件变形4.变形和裂纹（1）变形A.产生原因铸造应力大于铸件屈服强度所产生的变形 B.危害因机加工余量不足而报废 C.防止措施：防止产生铸造应力；采用反变形工艺；加大机加工余量；采用早落砂和及时焖火工艺 （2）裂纹A.产生原因铸造应力大于铸件抗拉强度就会产生裂纹 B.裂纹分类热裂和冷裂。
圆柱体平板铸件变形床身翘曲C.热裂：在凝固末期产生的 1）特征裂纹有氧化色，属于沿晶开裂，呈曲折状 2）部位应力集中处、热节处等部位 3）防止合理设计铸件结构；改善铸型和砂芯退让性；减小浇口、冒口对铸件收缩的阻碍，符合同时凝固原则；提高金属液熔炼质量，以提高高温抗拉强度 D.冷裂：在完全凝固的弹性阶段产生的 1）特征裂纹有金属光泽、微氧化色，穿晶开裂，直而光滑；2）部位受拉应力处 脆性大、塑性低合金如：白口铁、高碳钢、合金钢及一些大型结构复杂铸件 3）防止合理设计铸件结构；浇口、冒口设置应符合同时凝固原则；提早落砂，消除机械应力 词汇合金铸造性能:PropertiesofAlloysCastingProcess铸件缺陷：DefectofCasting流动性：Fluidity浇注条件：ConditionsofPouringProcess铸件结构：StructureofCasting合金的收缩：AlloysContraction缩孔和缩松：PorosityCausedbyContraction结束 5Word版本。