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1、2006-9-7第1页/共137页2006-9-7液态金属的结构l纯金属的液态结构 原子集团、游离原子、空穴或裂纹组成l实际的液态金属（合金）结构 各种成分的原子集团、游离原子、空穴、裂纹、杂质及气泡组成l液态金属的特点 能量起伏、成分起伏、结构（相）起伏第2页/共137页2006-9-7液态金属的热物理性质第3页/共137页2006-9-7间接说明液态金属的结构接近固态间接说明液态金属的结构接近固态而远离气态金属而远离气态金属第4页/共137页2006-9-7第5页/共137页2006-9-7近程有序、远程无序近程有序、远程无序第6页/共137页2006-9-7液态金属的性质l液态金属的粘滞
2、性（粘度）1.粘度的实质及影响因素牛顿液体粘质定律牛顿液体粘质定律第7页/共137页2006-9-7l粘度的本质 原子间的结合力l影响粘度的因素 原子离位激活能 原子间的距离 温度 夹杂物及合金元素第8页/共137页2006-9-7粘度在材料成形过程中的意义l对液态金属净化的影响u夹杂物和气泡斯托克斯公式斯托克斯公式第9页/共137页2006-9-7l对液态合金流动阻力的影响 流体的流动分层流和紊流 雷诺数Re的大小决定 Re2300为紊流，ReTm GSGL 熔化熔化 TTm GST。第45页/共137页2006-9-7二、自发形核二、自发形核 液相液相固态：能垒固态：能垒G Gd d 能垒
3、能垒G Gd d的克服，是通过液态内部的温度起伏，即能量的克服，是通过液态内部的温度起伏，即能量起伏来实现的。起伏来实现的。形形核核：稳稳定定的的液液相相通通过过温温度度起起伏伏在在一一些些微微小小区区域域内内部部形成稳定存在的晶质质点的过程。形成稳定存在的晶质质点的过程。两种形核方式两种形核方式：自发形核和非自发形核。：自发形核和非自发形核。非非自自发发形形核核是是指指在在不不均均匀匀熔熔体体中中依依靠靠外外来来杂杂质质界界面面或或各各种种衬衬底底形形核核的的过过程程，而而自自发发形形核核则则是是指指在在不不借借助助任任何何外外来界面来界面的均匀熔体中形核的过程。的均匀熔体中形核的过程。第4
4、6页/共137页2006-9-7 自自发发形形核核的的物物理理化化学学实实质质是是，液液体体内内部部出出现现晶晶核核时时，系系统统的的吉吉布布斯斯自自由由能能变变化化由由固固、液液两两相相能能差差和和固固、液液界界面面能能差差组组成成。前前者者是是相相变变的的驱驱动动力力，后者则是相变的阻力。后者则是相变的阻力。仅仅靠靠液液相相内内部部自自发发形形核核的的过过程程，需需要要较较大大的的过过冷度才得以完成。冷度才得以完成。第47页/共137页2006-9-7均质形核热力学均质形核热力学 单位体积的液态金属（合单位体积的液态金属（合金）在一定的过冷度金）在一定的过冷度T T下，下，其内部产生其内部
5、产生1个晶核，并假设个晶核，并假设晶核为球形，则体系的吉布晶核为球形，则体系的吉布斯自由能的变化为斯自由能的变化为第48页/共137页2006-9-7r*称为晶核临界半径称为晶核临界半径第49页/共137页2006-9-7均质形核速率均质形核速率形核率为单位时间、单位体积生成晶核的数目形核率为单位时间、单位体积生成晶核的数目第50页/共137页2006-9-7第51页/共137页2006-9-7均质形核理论的局限性均质形核理论的局限性均质形核是对纯金属而言的，其过冷度很大，均质形核是对纯金属而言的，其过冷度很大，约为约为0.2Tm纯液态铁的纯液态铁的T=1590*0.2=318T=1590*0
6、.2=318实际上，金属结晶时的过冷度一般为几实际上，金属结晶时的过冷度一般为几分之一摄氏度到几十摄氏度分之一摄氏度到几十摄氏度第52页/共137页2006-9-7异质形核热力学异质形核热力学第53页/共137页2006-9-7第54页/共137页2006-9-7第55页/共137页2006-9-7第56页/共137页2006-9-7第57页/共137页2006-9-7第58页/共137页2006-9-7异质形核速率及其影响因素异质形核速率及其影响因素n过冷度过冷度n界面界面n液体的过热液体的过热及持续时间及持续时间第59页/共137页2006-9-7 原子数：原子数：n n凸凸 n n平平
7、n n凹凹形核能力形核能力:弱弱 中中 强强第60页/共137页2006-9-7在一定范围内增加过冷度，无论是非自发形核还是自发形核的形核率都会得到显著提高。其中非自发形核比自发形核需要小得多的过冷度。T第61页/共137页2006-9-7形核剂应该具备下述特点：形核剂应该具备下述特点：1.失配度小失配度小 衬衬底底晶晶面面总总是是力力图图与与最最相相近近的的晶晶格格常常数数与与键键型型的的晶晶面面相相结结合合，有有完完全全共共格格对对应应与与半半共共格格对对应应界面。界面。界界面面原原子子间间距距对对应应程程度度可可由由点点阵阵失失配配度度来来衡衡量。量。三、形核剂 细化金属晶粒，改善材料性
8、能。第62页/共137页2006-9-7第63页/共137页2006-9-7 当当55时时，通通过过点点阵阵畸畸变变，可可以以实实现现晶晶面面两两侧侧的的原原子子对对应应，这这种种界界面面就就是是完完全全共共格格界界面面。其其界界面能最低，促进非白发形核能力最强，形核率最高。面能最低，促进非白发形核能力最强，形核率最高。当当5 5 25x0.95)第72页/共137页2006-9-7 从从固固液液界界面面微微观观尺尺度度考考虑虑，可可将将其其自自然然划划分分成成粗粗糙糙界界面面和和光光滑滑界界面面，光光滑滑界界面面也也称称为为小小晶晶面面，而把粗糙界面又称为非小晶面。而把粗糙界面又称为非小晶面
9、。光光滑滑界界面面：界界面面上上有有很很多多空空位位被被原原子子占占据据，或或几几乎乎所所有有空空位位被被原原子子占占有有。光光滑滑界界面面上上仍仍允允许许有有一一些小的台阶存在。些小的台阶存在。粗粗糙糙界界面面：从从原原子子尺尺度度上上看看是是粗粗糙糙的的，但但从从宏宏观观上看却是上看却是“光滑光滑”的。的。固液界面的结构第73页/共137页2006-9-7第74页/共137页2006-9-7第75页/共137页2006-9-7 晶晶体体生生长长方方式式由由固固液液界界面面结结构构所所确确定定，一一般般粗粗糙糙界面对应于连续长大，光滑界面对应于侧面长大。界面对应于连续长大，光滑界面对应于侧面
10、长大。界界面面越越粗粗糙糙，原原子子长长大大沉沉积积过过程程越越容容易易。对对于于光光滑滑界界面面，原原子子主主要要依依靠靠台台阶阶长长大大。对对这这两两种种长长大大方方式式，粗粗糙糙界界面面的的连连续续长长大大要要比比光光滑滑界界面面的的侧侧向向长长大大容易得多。容易得多。连续长大的含义是长大过程可以连续不断地进连续长大的含义是长大过程可以连续不断地进行；而侧面长大，在长大台阶消耗殆尽后，只有依行；而侧面长大，在长大台阶消耗殆尽后，只有依靠在界面形成新的台阶，才能使长大过程持续进行。靠在界面形成新的台阶，才能使长大过程持续进行。生长方式第76页/共137页2006-9-7l连续生长连续生长第
11、77页/共137页2006-9-7侧面生长侧面生长二维晶核台阶生长二维晶核台阶生长缺陷形成台阶生长缺陷形成台阶生长螺旋位错生长螺旋位错生长第78页/共137页2006-9-7第79页/共137页2006-9-7旋转孪晶生长旋转孪晶生长反射孪晶生长反射孪晶生长第80页/共137页2006-9-7 与与形形核核过过程程类类似似，生生长长过过程程也也需需要要克克服服能能垒垒。即即需需要要一一定定的的过过冷冷度度，生生长长所所需需过过冷冷度度与与晶晶体体生生长方式有很大关系。长方式有很大关系。当过冷度较小时，光滑界面趋向于螺型位错当过冷度较小时，光滑界面趋向于螺型位错方式生长；过冷度较大时，则转为连续
12、生长。二方式生长；过冷度较大时，则转为连续生长。二维生长方式对于光滑界面的晶体几乎是不可能的。维生长方式对于光滑界面的晶体几乎是不可能的。在所有生长方式中，连续生长的速度始终是最快在所有生长方式中，连续生长的速度始终是最快的。的。生长速度第81页/共137页2006-9-7T第82页/共137页2006-9-7作业P51：3、5第83页/共137页2006-9-7单相合金的凝固单相合金的凝固 什么是平衡分配系数？什么是平衡分配系数？非非平平衡衡凝凝固固的的Scheil方方程程与与平平衡衡凝凝固固杠杠杆杆定定律有何差别？律有何差别？什什么么是是成成分分过过冷冷?它它是是怎怎么么产产生生的的?怎怎
13、么么判判断断成分过冷？成分过冷？成分过冷与晶体生长形态有何关系？成分过冷与晶体生长形态有何关系？第84页/共137页2006-9-7一、溶质再分配与平衡分配系数一、溶质再分配与平衡分配系数 在平衡凝固过程中，固液共存温度区间是从在平衡凝固过程中，固液共存温度区间是从平衡相图中平衡相图中液相线液相线温度开始，至温度开始，至固相线固相线温度结束。温度结束。随温度的下降，固相成分沿固相线变化，液相成随温度的下降，固相成分沿固相线变化，液相成分沿液相线变化。可见，凝固过程中必有传质过分沿液相线变化。可见，凝固过程中必有传质过程发生，固液界面两侧都将不断地发生溶质再分程发生，固液界面两侧都将不断地发生溶
14、质再分配现象，其原因在于各组元在不同相中化学位不配现象，其原因在于各组元在不同相中化学位不同。同。单相合金：凝固时只析出一个固相的合金。多相合金：凝固同时析出两个以上相的合金。第85页/共137页2006-9-7 设界面的温度为设界面的温度为T T*，则固相侧薄层中的溶质则固相侧薄层中的溶质含量为含量为CS*，液相侧薄层中溶质的含量为液相侧薄层中溶质的含量为CL*，将两者之比定义为平衡分配系数将两者之比定义为平衡分配系数 K0：K0=CS*/CL*对大多数单相合金，对大多数单相合金，K01 第86页/共137页2006-9-7 溶质在固相中的扩散率比在液相中要溶质在固相中的扩散率比在液相中要小
15、小3个数个数量级量级。单单位位等等截截面面的的单单元元体体质质量量为为1，固固相相质质量量分分数数ws与与液液相相质质量量分分数数wL，在在任任何何时时刻刻都都满满足足关关系系：ws+wL=1 此此外外，不不计计溶溶质质在在固固相相中中的的扩扩散散。在在液液相相均均匀匀混混合合的的条条件件下下，可可以以得得到到下下面面的的非非平平衡衡杠杠杆杆定定律律(也称为也称为Scheil方程方程)：CS*=K0C0(1-ws)k0-1 二、非平衡凝固时的溶质再分配第87页/共137页2006-9-7 如果液相中溶质并不如果液相中溶质并不能均匀混合，固液界面前方能均匀混合，固液界面前方将存在一个溶质边界层将
16、存在一个溶质边界层(如图如图224所示所示)，此时，此时Scheil方程仍适用，但需对方程仍适用，但需对平衡分配系数平衡分配系数K0加以修正，加以修正，用有效平衡分配系数用有效平衡分配系数Ke代代替替K0即可。系数即可。系数Ke与固液与固液界面推进速度、溶质边界层界面推进速度、溶质边界层厚度和溶质液相扩散系数有厚度和溶质液相扩散系数有关。关。一般凝固条件下固液界面液相侧形成溶质边界层 第88页/共137页2006-9-7 一般凝固条件下，固液界面前沿液相溶质一般凝固条件下，固液界面前沿液相溶质将形成一个溶质富集的边界层将形成一个溶质富集的边界层(对对K01的合金的合金)。这种溶质富集，导致液相
17、凝固温度这种溶质富集，导致液相凝固温度T TL发生改变，发生改变，与界面前沿实际温度与界面前沿实际温度T Ta相比，产生差异，此差相比，产生差异，此差异可能引起过冷。异可能引起过冷。把这种由溶质再分配导致界把这种由溶质再分配导致界面前沿平衡温度发生变化而引起的过冷称为成面前沿平衡温度发生变化而引起的过冷称为成分过冷分过冷。三、成分过冷第89页/共137页2006-9-7第90页/共137页2006-9-7界面处的温度界面处的温度Ti为为界面处的过冷度界面处的过冷度Tk(动力学过冷度动力学过冷度)为为固液界面前方液体的过冷度为固液界面前方液体的过冷度为固液界面前方液相的温度为固液界面前方液相的温
18、度为第91页/共137页2006-9-7l成分过冷判据成分过冷判据第92页/共137页2006-9-7四、成分过冷与晶体生长形态的关系四、成分过冷与晶体生长形态的关系l 无成分过冷平面生长l狭窄过冷区 扰动 胞状界面l较宽成分过冷区柱状树枝晶l宽成分过冷区自由树枝晶 第93页/共137页2006-9-7第94页/共137页2006-9-7第95页/共137页2006-9-7第96页/共137页2006-9-7第97页/共137页2006-9-7第98页/共137页2006-9-7第99页/共137页2006-9-7五、偏析l偏析的定义 铸件凝固后，从微观晶粒内部到宏观上各部位化学成分不均匀的现
19、象。l偏析的类型 微观偏析和宏观偏析l偏析对铸件质量的影响及其应用物理化学性质的不均匀，降低铸件的使用寿命；热裂倾向增大；抗腐蚀性能下降。净化和提纯金属第100页/共137页2006-9-7l定义 微小范围内的化学成分不均匀的现象。l类型胞状偏析枝晶偏析（晶内偏析）晶界偏析微观偏析第101页/共137页2006-9-71、胞状偏析、胞状偏析成分过冷较小成分过冷较小晶体呈胞状方式生长晶体呈胞状方式生长溶质再分配溶质再分配胞壁处的溶质将富集或贫乏胞壁处的溶质将富集或贫乏均匀化退火可以消除第102页/共137页2006-9-72、枝晶偏析（晶内偏析）、枝晶偏析（晶内偏析）具有结晶温度范围，能具有结晶
20、温度范围，能够形成固溶体的合金够形成固溶体的合金在不平衡凝固条件下在不平衡凝固条件下析出相的固体成分不同析出相的固体成分不同晶粒内部成分不均匀晶粒内部成分不均匀溶质不能均匀扩散溶质不能均匀扩散第103页/共137页2006-9-7l影响晶内偏析程度的因素（1）冷却速度 冷却速度越大，溶质扩散越不均匀，晶内偏析越严重；随着冷却速度的增加，使晶粒细化，可以减轻晶内偏析。（2）偏析元素在固溶体中的扩散能力。（3）合金相图上液相线与固相线的水平距离扩散退火或均匀化退火来消除第104页/共137页2006-9-73、晶界偏析两个晶粒并排生长，两个晶粒并排生长，晶界平行于生长方向晶界平行于生长方向凹槽（晶
21、界与熔液）凹槽（晶界与熔液）表面张力平衡要求表面张力平衡要求晶界溶质原子的富集晶界溶质原子的富集溶质再分配溶质再分配第105页/共137页2006-9-7宏观偏析l定义 较大尺寸范围内的化学成分不均匀现象l类型正偏析、负（逆）偏析V形偏析、逆V形偏析带状偏析、密度偏析区域偏析、层状偏析第106页/共137页2006-9-71、正偏析溶质再分配溶质再分配溶质的浓度逐渐增加溶质的浓度逐渐增加K01后结晶的固相的溶质浓后结晶的固相的溶质浓度高于先结晶的部分度高于先结晶的部分凝固界面的液相中将有一部凝固界面的液相中将有一部分溶质被排出分溶质被排出第107页/共137页2006-9-72、逆偏析、逆偏析
22、第108页/共137页2006-9-7一定结晶温度范围一定结晶温度范围的固溶体型合金的固溶体型合金枝晶间富集着低熔点溶质枝晶间富集着低熔点溶质缓慢凝固缓慢凝固低熔点溶质将沿着树枝晶向外移动低熔点溶质将沿着树枝晶向外移动形成相互交错的粗大树枝晶形成相互交错的粗大树枝晶铸件产生体收缩铸件产生体收缩第109页/共137页2006-9-7l正偏析和逆偏析的影响因素结晶温度范围树枝状晶的尺寸冷却条件合金结晶过程液体金属所受的压力第110页/共137页2006-9-7第六节第六节 共晶合金的凝固共晶合金的凝固 l共晶合金的类型 规则共晶和非规则共晶金属金属相或金属金属间化合物相，即非小平面非小平面组成。形
23、态有规则的棒状或层片状。1/金属非金属（非小平面小平面）相或非金属非金属（小平面小平面）相组成第111页/共137页2006-9-7 和纯金属类似，在合金液相中形核也和纯金属类似，在合金液相中形核也需要一定的过冷度。在共晶温度需要一定的过冷度。在共晶温度T TE E以下，以下，两相中两相中某一相先形核，而另一相则依附于某一相先形核，而另一相则依附于先形核相形核，继而形成两相竞相析出和先形核相形核，继而形成两相竞相析出和长大的过程。长大的过程。共晶结晶的方式可分共晶结晶的方式可分为为共生生长和离共生生长和离异生长异生长两种。两种。第112页/共137页2006-9-7l伪共晶组织伪共晶组织非共晶
24、成分在近平衡凝固条件下获得的完全共晶非共晶成分在近平衡凝固条件下获得的完全共晶组织组织l共晶共生区共晶共生区非平衡凝固条件下，获非平衡凝固条件下，获得伪共晶组织的特定的得伪共晶组织的特定的成分和温度范围成分和温度范围第113页/共137页2006-9-7l共晶共生区的类型共晶共生区的类型对称型和非对称型对称型和非对称型第114页/共137页2006-9-7共生生长共生生长：结晶时后析出相依附于领先析出：结晶时后析出相依附于领先析出相表面析出，形成具有两相相表面析出，形成具有两相共同生长界面的双共同生长界面的双相核心，然后依靠溶质原子在界面前沿两相间相核心，然后依靠溶质原子在界面前沿两相间的横向
25、扩散，互相不断地为相邻的横向扩散，互相不断地为相邻的另一相提供的另一相提供生长所需的组元，使两相协同生长。这种两相生长所需的组元，使两相协同生长。这种两相彼此合作生彼此合作生长的方式，就称为共生生长。长的方式，就称为共生生长。第115页/共137页2006-9-7l对称型对称型组成共晶的两个组元熔点相近，两条液相线形组成共晶的两个组元熔点相近，两条液相线形状彼此对称，共晶两相性质相近，两相在共晶状彼此对称，共晶两相性质相近，两相在共晶成分附近析出能力相当。成分附近析出能力相当。易于形成彼此依附的双相核心易于形成彼此依附的双相核心易于保持两相等速的协同生长易于保持两相等速的协同生长两相在共晶成分
26、附近的扩散能力接近两相在共晶成分附近的扩散能力接近金属金属金属（非小平面金属（非小平面非小平面）共晶合金非小平面）共晶合金第116页/共137页2006-9-7两相两相共生生长共生生长模型模型共晶两相按共同合作的方式同时长大的生长方式共晶两相按共同合作的方式同时长大的生长方式第117页/共137页2006-9-7离异生长离异生长：有的共晶合金两相生长时，并没有：有的共晶合金两相生长时，并没有共同的生长界面，而是两相分离，并以不同的生共同的生长界面，而是两相分离，并以不同的生长速率进长速率进行结晶，这就是所谓的离异生长方式。行结晶，这就是所谓的离异生长方式。其所得的组织称为离异共晶体。离异共晶体
27、又其所得的组织称为离异共晶体。离异共晶体又可分为可分为晶晶间偏析型间偏析型和和领先相呈球团型领先相呈球团型两类。两类。第118页/共137页2006-9-7 领领先先相相往往往往属属熔熔点点高高的的非非金金属属，且且生生长长界界面面为为各各向向异异性性，此此时时领领先先相相形形成成球球团团形形态态，金金属属相相只只能能围围绕其表面生长，形成绕其表面生长，形成“晕圈晕圈”。“晕圈晕圈”的成因可能与共晶两相的形核能力及生的成因可能与共晶两相的形核能力及生长速率差异长速率差异有关。有关。“晕圈晕圈”可分为完整的可分为完整的(封闭式封闭式)和不完整的两种。和不完整的两种。第119页/共137页2006
28、-9-7第120页/共137页2006-9-7第121页/共137页2006-9-7第七节第七节 金属及合金的凝固方式金属及合金的凝固方式 一、凝固区特性与凝固件质量的关系一、凝固区特性与凝固件质量的关系 三个典型的区域：三个典型的区域：液相区、固液两相区和固相区液相区、固液两相区和固相区 第122页/共137页2006-9-7固液两相区的性质与凝固件最终的健全性关系最为密切。固液两相区的宽度对凝固补缩是否顺利，有很重要影响。固液两相区较窄时呈现逐层凝固特征；凡液相补缩困难的凝固，凝固件致密性就差，并容易出现缩孔、缩松缺陷。第123页/共137页2006-9-7凝固动态曲线：凝凝固动态曲线：凝
29、固件断面液相线固件断面液相线固相线与凝固时固相线与凝固时间的关系。间的关系。二、凝固动态曲线与凝固方式层状凝固层状凝固体积凝固体积凝固（糊状凝固）（糊状凝固）中间状凝固中间状凝固第124页/共137页2006-9-7 凝凝固固方方式式一一般般由由合合金金固固液液相相线线温温度度间间隔隔和和凝凝固固件件断断面面温温度度梯梯度度两两个个因因素素决决定定。凝凝固固温温度度间间隔隔大大的的合合金金，倾倾向向于于糊糊状状凝凝固固；反反之之，倾倾向向于于逐逐层层凝凝固固。温温度度梯梯度度大大时时，宽宽固固液液相相温温度度间间隔隔的的合合金金趋趋于于中中间间凝固或逐层凝固。凝固或逐层凝固。三、凝固方式的影响
30、因素第125页/共137页2006-9-7砂型:糊状凝固 金属型:逐层凝固 离界面距离/mm离界面距离/mm始点终点始点终点时间/mm时间/mm图图2.40 2.40 工业纯铝凝固件断面的凝固动态曲线工业纯铝凝固件断面的凝固动态曲线 第126页/共137页2006-9-7第127页/共137页2006-9-7铸型的冷却能力：强铸型的冷却能力：强逐层凝固逐层凝固 合金凝固的温度范围：窄合金凝固的温度范围：窄逐层凝固逐层凝固合金热导率：小合金热导率：小逐层凝固逐层凝固合金本身的凝固温度合金本身的凝固温度第128页/共137页2006-9-7第八节第八节 凝固成形的应用凝固成形的应用一、收缩一、收缩
31、1、液态收缩。浇注温度液态收缩。浇注温度凝固开始的温度所发生凝固开始的温度所发生的体积收缩。液态收缩主要表现为液面的降低。的体积收缩。液态收缩主要表现为液面的降低。2、凝凝固固收收缩缩。凝凝固固阶阶段段的的收收缩缩。取取决决于于状状态态改改变变和和凝凝固固温温度度范范围围的的大大小小。合合金金凝凝固固温温度度范范围围增增加加，凝固收缩也相应增大。凝固收缩也相应增大。3、固态收缩。固态合金因温度降低发生的收缩。固态收缩。固态合金因温度降低发生的收缩。固态收缩对铸固态收缩对铸件的尺寸精度影响相当大。件的尺寸精度影响相当大。第129页/共137页2006-9-7 液态收缩和凝固收缩液态收缩和凝固收缩
32、是铸件产生缩孔、缩松的主是铸件产生缩孔、缩松的主要原因，而固态收缩则是铸件产生铸造应要原因，而固态收缩则是铸件产生铸造应力、变形、力、变形、裂纹的主要原因。因此，铸件的收缩控制对铸件的质裂纹的主要原因。因此，铸件的收缩控制对铸件的质量影响是很大的。量影响是很大的。合金的收缩量可以用体收缩率和线收缩率来表示。合金的收缩量可以用体收缩率和线收缩率来表示。第130页/共137页2006-9-7 把体积大而集中的孔洞称为把体积大而集中的孔洞称为缩孔缩孔；把细小而分；把细小而分散的孔洞称为散的孔洞称为缩松缩松。缩孔和缩松都会使铸件受力的。缩孔和缩松都会使铸件受力的有效截面积减小，在缩孔、有效截面积减小，
33、在缩孔、缩松处还会产生应力集缩松处还会产生应力集中，而使铸件强度降低。对于一些耐压的零件，缩中，而使铸件强度降低。对于一些耐压的零件，缩孔、缩松还会使耐压指孔、缩松还会使耐压指标降低而发生渗漏，故生产标降低而发生渗漏，故生产中应尽量防止或减少缩孔、缩松。中应尽量防止或减少缩孔、缩松。二、缩二、缩孔与缩松孔与缩松第131页/共137页2006-9-7 铸件凝固后，由于合金的收缩，在最后凝固部位铸件凝固后，由于合金的收缩，在最后凝固部位往往出现孔洞。往往出现孔洞。第132页/共137页2006-9-7生产中常用画生产中常用画“凝固等温线凝固等温线”和画和画“内切圆内切圆”的方法来近似的方法来近似确
34、定缩孔位置。确定缩孔位置。复杂铸件简单铸件第133页/共137页2006-9-7 分热应力、相变应力和机械阻碍应力。铸件冷却时因各部分冷却速度不同，造成在同一时刻各部分的收缩量不同，彼此相互制约的结果就产生了应力。热应力：因散热条件和冷却速度不同而形成的铸造应力。相变应力：具有固态相变的合金铸件，冷却过程发生的相变时间、相变体积的变化，导致各部分的体积和长度变化时间也不一致。机械阻碍应力：铸件收缩时，受铸件浇注系统、冒口和本身的机械阻碍而产生的应力。三、应力第134页/共137页2006-9-7当铸造应力超过金属的抗拉强度时，铸件便会产生裂纹。当铸造应力超过金属的抗拉强度时，铸件便会产生裂纹。
35、按裂纹形成的温度范围，可分为按裂纹形成的温度范围，可分为冷冷裂和热裂裂和热裂两种类型。两种类型。热裂热裂是在凝固末期高温下形成的，其表面呈氧化色。是在凝固末期高温下形成的，其表面呈氧化色。冷裂冷裂是铸件处于弹性状态，是铸件处于弹性状态，即在低温时形成的，其表即在低温时形成的，其表面光滑，具有金属光泽或呈轻微氧化色。面光滑，具有金属光泽或呈轻微氧化色。避免避免铸件发生变形和裂纹，最根本的办法是减小残余铸件发生变形和裂纹，最根本的办法是减小残余应力。应力。四、裂纹四、裂纹第135页/共137页2006-9-7作业：作业：P50：10、16第136页/共137页2006-9-7感谢您的观看。第137页/共137页