第九章鑄件的收縮

1、第九章第九章 鑄件的收縮鑄件的收縮基本概念基本概念收縮：鑄件在凝固和冷卻到室溫的過程中，其體積和尺寸都將減收縮：鑄件在凝固和冷卻到室溫的過程中，其體積和尺寸都將減少，這種現(xiàn)象稱為收縮。少，這種現(xiàn)象稱為收縮。收縮的原因：液態(tài)到固態(tài)，空穴數(shù)量減少，原子間距縮短，造成收縮的原因：液態(tài)到固態(tài)，空穴數(shù)量減少，原子間距縮短，造成體積減少；固態(tài)到室溫，由原子間距縮短造成。體積減少；固態(tài)到室溫，由原子間距縮短造成。體收縮：金屬從液態(tài)到常溫的體積改變量稱為體收縮。體收縮：金屬從液態(tài)到常溫的體積改變量稱為體收縮。線收縮：金屬在凝固和隨后固態(tài)冷卻時的線尺寸改變量稱為線收縮。線收縮：金屬在凝固和隨后固態(tài)冷卻時的線尺寸

2、改變量稱為線收縮。收縮率：實際中，通常以相對收縮量表示金屬的收縮特性，收縮率：實際中，通常以相對收縮量表示金屬的收縮特性，此相對收縮量稱為收縮率。此相對收縮量稱為收縮率。體收縮率：體收縮率： %100%10010010 ttVVVVV 線收縮率：線收縮率： %100%10010010 ttlllll 數(shù)數(shù)和和線線收收縮縮系系數(shù)數(shù)溫溫度度范范圍圍內(nèi)內(nèi)的的體體收收縮縮系系金金屬屬在在10:,ttlV 一、收縮的種類一、收縮的種類收縮收縮液態(tài)收縮液態(tài)收縮凝固收縮凝固收縮固態(tài)收縮固態(tài)收縮 %100 LVVtt澆澆液液液液 金屬從液相線溫度到固相線溫度間產(chǎn)生的體收縮稱為凝金屬從液相線溫度到固相線溫度間產(chǎn)

3、生的體收縮稱為凝固收縮。對于純合金和共晶合金，凝固期間的體收縮是固收縮。對于純合金和共晶合金，凝固期間的體收縮是由于狀態(tài)的改變，與溫度無關，具有一定的數(shù)值。其它由于狀態(tài)的改變，與溫度無關，具有一定的數(shù)值。其它合金凝固期間的體收縮不僅與狀態(tài)有關而且還與溫度有合金凝固期間的體收縮不僅與狀態(tài)有關而且還與溫度有關。關。 %1000 ttSVV固固固固 液態(tài)收縮和凝固收縮是產(chǎn)生縮孔和縮松的基本原因。液態(tài)收縮和凝固收縮是產(chǎn)生縮孔和縮松的基本原因。 %1000 ttsll 線收縮是鑄件中產(chǎn)生應力、變形和裂紋的基本原因線收縮是鑄件中產(chǎn)生應力、變形和裂紋的基本原因9-1 縮孔與縮松的種類縮孔與縮松的種類收縮圖收

4、縮圖從澆注溫度到凝固開始溫度（即液相線溫度）間的收縮從澆注溫度到凝固開始溫度（即液相線溫度）間的收縮 從凝固終止溫度到室溫間的收縮。從凝固終止溫度到室溫間的收縮。 二、線收縮的開始溫度二、線收縮的開始溫度線收縮的開始溫度線收縮的開始溫度純金屬和共晶合金：金屬完全凝固后開始純金屬和共晶合金：金屬完全凝固后開始具有結晶溫度范圍的合金：其線收縮不是具有結晶溫度范圍的合金：其線收縮不是從完全凝固開始，而是在結晶溫度范圍中從完全凝固開始，而是在結晶溫度范圍中的某一溫度開始。的某一溫度開始。三、鑄鋼的收縮三、鑄鋼的收縮1.液態(tài)收縮液態(tài)收縮 %100 LVVtt澆澆液液 由合金相圖可知，增加碳含量，液相溫度

5、下降，由合金相圖可知，增加碳含量，液相溫度下降， Ltt 澆澆增大增大液液V W（C）每增大）每增大1，增大增大20鋼液溫度每下降鋼液溫度每下降100，收縮率減少，收縮率減少1.51.752.凝固收縮凝固收縮凝固期間的收縮受凝固期間的收縮受狀態(tài)改變狀態(tài)改變和和溫度降低溫度降低兩部分所影響。兩部分所影響。狀態(tài)改變引起的體收縮為一固定值。溫度的改變可改變體狀態(tài)改變引起的體收縮為一固定值。溫度的改變可改變體收縮。收縮。含碳量含碳量0.10.250.350.450.70收縮率收縮率2.02.53.04.35.3鑄鋼凝固收縮率鑄鋼凝固收縮率碳鋼：碳鋼：液態(tài)收縮率加上凝固收縮率的總和隨著碳含量的增加液態(tài)收

6、縮率加上凝固收縮率的總和隨著碳含量的增加而增大。而增大。3.固態(tài)收縮固態(tài)收縮1）珠光體轉變前收縮，發(fā)生在凝固終了到）珠光體轉變前收縮，發(fā)生在凝固終了到 相變前的溫度相變前的溫度范圍，以范圍，以 表示。表示。2）共析轉變期的膨脹，發(fā)生在）共析轉變期的膨脹，發(fā)生在 相變的溫度范圍內(nèi)，以相變的溫度范圍內(nèi)，以 表示。表示。3）珠光體轉變后收縮，發(fā)生在）珠光體轉變后收縮，發(fā)生在 相變終了到室溫的溫度相變終了到室溫的溫度范圍內(nèi)，以范圍內(nèi)，以 表示。表示。珠后珠前固VVVV珠后珠后珠前珠前 l 珠珠后后珠珠前前凝凝液液固固凝凝液液總總VVVVVVVV 珠前VV珠后VW(C)%珠前珠前V珠后珠后l0.081.

7、420.111.162.470.141.510.111.062.460.351.470.111.042.400.451.390.111.072.350.551.350.091.052.310.601.210.010.982.18碳鋼的線收縮率與碳含量的關系碳鋼的線收縮率與碳含量的關系碳鋼：碳鋼：整體收縮率隨著碳含量的增加而增大。整體收縮率隨著碳含量的增加而增大。四、鑄鐵的收縮四、鑄鐵的收縮1.液態(tài)收縮液態(tài)收縮鑄鐵的液態(tài)體收縮系數(shù)隨碳含量的提高而增大。鑄鐵的液態(tài)體收縮系數(shù)隨碳含量的提高而增大。對亞共晶有下式：對亞共晶有下式： 4103090 CVw液液 %100901540 cVVwt 澆澆液液

8、液液 由相圖知：鑄鐵的碳質(zhì)量分數(shù)每增加由相圖知：鑄鐵的碳質(zhì)量分數(shù)每增加1，液相線溫度下降，液相線溫度下降90。.凝固收縮凝固收縮1）亞共晶白口鑄鐵收縮）亞共晶白口鑄鐵收縮與鋼一樣，是狀態(tài)和溫度降低共同作用的結果與鋼一樣，是狀態(tài)和溫度降低共同作用的結果 SLSLVSLVVtt ）（）（凝凝 凝凝固固收收縮縮率率凝凝 V 其平均值為其平均值為因狀態(tài)改變的體收縮，因狀態(tài)改變的體收縮，）（0 . 3 SLV 41.010/V LS （）凝固溫度范圍內(nèi)的體收縮系數(shù)，其平均值為43.0% 1.0 10100%LSVtt凝 CttSL 3 . 490 %3 . 49 . 0%0 . 3CV 凝凝 %9 .

9、09 . 6CV 凝凝 C每增大每增大1，液相線溫度降低，液相線溫度降低90100）（cWC由上面公式計算得下表：由上面公式計算得下表：從數(shù)據(jù)來看，從數(shù)據(jù)來看，隨碳含量增大，亞共晶白口鑄鐵的凝固收縮率減小。隨碳含量增大，亞共晶白口鑄鐵的凝固收縮率減小。W(C)%2.02.53.03.54.01400白口鑄鐵白口鑄鐵5.76.06.57.17.9灰鑄鐵灰鑄鐵4.94.23.73.33.1tp-tL=100白口鑄鐵白口鑄鐵6.66.36.05.75.4灰鑄鐵灰鑄鐵5.84.53.21.90.6亞共晶鑄鐵凝固收縮率亞共晶鑄鐵凝固收縮率考慮從液態(tài)到凝固整個過程，對于白口鑄鐵，考慮從液態(tài)到凝固整個過程，

10、對于白口鑄鐵，當澆注溫度固定當澆注溫度固定時，時，提高碳量對增大液態(tài)收縮率起主導作用。提高碳量對增大液態(tài)收縮率起主導作用。因此，收縮率隨碳因此，收縮率隨碳含量增大而增大。含量增大而增大。但是但是當鐵液過熱度固定時當鐵液過熱度固定時，提高碳量而減小，提高碳量而減小凝固收縮率比較突出，所以凝固收縮率比較突出，所以收縮率隨碳含量增大而降低。收縮率隨碳含量增大而降低。2）灰鑄鐵）灰鑄鐵對于亞共晶灰鑄鐵，在凝固后期共晶轉變時，由于石墨化的對于亞共晶灰鑄鐵，在凝固后期共晶轉變時，由于石墨化的膨脹而使體收縮得到補償。每析出膨脹而使體收縮得到補償。每析出1（體積分數(shù)）的石墨，（體積分數(shù)）的石墨，體積增大體積增

11、大2，故亞共晶灰鑄鐵的凝固收縮為：，故亞共晶灰鑄鐵的凝固收縮為： 石石墨墨總總凝凝CCV29 . 09 . 6 在在W(C)的鐵液中，奧氏體中碳含量的鐵液中，奧氏體中碳含量W(C) 1.6%,剩余的剩余的碳量，在慢冷和碳硅量較高的條件下將沿穩(wěn)定系結晶成石墨，其碳量，在慢冷和碳硅量較高的條件下將沿穩(wěn)定系結晶成石墨，其數(shù)量為數(shù)量為:6 . 1總石墨CC)%9 . 21 .10(29 . 09 . 6總石墨總凝CCCV由上兩式得：由上兩式得：100）（cWC由上面公式得下表：由上面公式得下表：從數(shù)據(jù)來看，對于灰鑄鐵，碳量足夠高時，在凝固后期將發(fā)生從數(shù)據(jù)來看，對于灰鑄鐵，碳量足夠高時，在凝固后期將發(fā)生

12、體積膨脹現(xiàn)象。這種膨脹作用在鑄件內(nèi)部產(chǎn)生很大壓力，使尚體積膨脹現(xiàn)象。這種膨脹作用在鑄件內(nèi)部產(chǎn)生很大壓力，使尚未凝固的液體能對因收縮而形成的孔洞進行充填，所以灰鑄鐵未凝固的液體能對因收縮而形成的孔洞進行充填，所以灰鑄鐵有有“自實自實”或或“自補縮自補縮”作用。作用。對于灰鑄鐵，由于石墨化的膨脹作用而減小凝固體收縮，在所有對于灰鑄鐵，由于石墨化的膨脹作用而減小凝固體收縮，在所有的情況下（澆注溫度固定或者過熱度固定）都是主要的。所以的情況下（澆注溫度固定或者過熱度固定）都是主要的。所以體體收縮率隨碳含量增加而降低收縮率隨碳含量增加而降低。當鐵液過熱度固定時，這種作用就。當鐵液過熱度固定時，這種作用就

13、更明顯。只有更明顯。只有在低的澆注溫度和碳量高的條件下，體收縮才可是在低的澆注溫度和碳量高的條件下，體收縮才可是負值。負值。3.固態(tài)收縮固態(tài)收縮鑄鐵固態(tài)收縮鑄鐵固態(tài)收縮珠光體前收縮珠光體前收縮共析轉變膨脹奧氏體分解為鐵素體、共析轉變膨脹奧氏體分解為鐵素體、石墨和珠光體石墨和珠光體珠光體后收縮珠光體后收縮縮前膨脹縮前膨脹對熱裂有影響對熱裂有影響對應力、變形和冷裂對應力、變形和冷裂有影響有影響四、鑄件的收縮四、鑄件的收縮1.自由收縮；自由收縮； 2.鑄件收縮所受阻力種類鑄件收縮所受阻力種類鑄型表面摩擦阻力鑄型表面摩擦阻力熱阻力熱阻力機械阻力機械阻力9-2 鑄件中的縮孔與縮松鑄件中的縮孔與縮松一、概

14、述一、概述縮孔：在凝固過程中，由于液態(tài)收縮和凝固收縮的產(chǎn)生，往往縮孔：在凝固過程中，由于液態(tài)收縮和凝固收縮的產(chǎn)生，往往在鑄件最后凝固的部位出現(xiàn)孔洞，稱為縮孔，在鑄件最后凝固的部位出現(xiàn)孔洞，稱為縮孔，尺寸較大而且集尺寸較大而且集中的孔洞中的孔洞稱為集中縮孔，簡稱縮孔。稱為集中縮孔，簡稱縮孔?？s松：尺寸縮松：尺寸細小而且分散的孔洞細小而且分散的孔洞稱為分散性縮孔，簡稱縮松。稱為分散性縮孔，簡稱縮松。縮孔特點：縮孔形狀不規(guī)則，縮孔特點：縮孔形狀不規(guī)則，表面不光滑表面不光滑，可以看到，可以看到發(fā)達的樹發(fā)達的樹枝晶末梢枝晶末梢（與氣孔的區(qū)別）。（與氣孔的區(qū)別）?？s孔與縮松對鑄件性能的影響：降低鑄件的強度

15、；減少受力的縮孔與縮松對鑄件性能的影響：降低鑄件的強度；減少受力的有效面積，容易產(chǎn)生應力集中，出現(xiàn)裂紋，降低鑄件的氣密性和有效面積，容易產(chǎn)生應力集中，出現(xiàn)裂紋，降低鑄件的氣密性和物理化學性能。物理化學性能。二、縮孔二、縮孔1）縮孔的形成）縮孔的形成a.成殼。成殼。b.緊密接觸。固態(tài)收縮率等于液態(tài)與凝固收縮率之和。緊密接觸。固態(tài)收縮率等于液態(tài)與凝固收縮率之和。c.脫離。液態(tài)收縮與凝固收縮超過硬殼的固態(tài)收縮。脫離。液態(tài)收縮與凝固收縮超過硬殼的固態(tài)收縮。d.倒立錐孔和上面凹陷形成。倒形錐孔是由于液態(tài)金屬在重力的倒立錐孔和上面凹陷形成。倒形錐孔是由于液態(tài)金屬在重力的作用下補充了下面縮孔。凹面形成是由于

16、外面壓力大于縮孔內(nèi)部作用下補充了下面縮孔。凹面形成是由于外面壓力大于縮孔內(nèi)部的壓力或者殼的強度不夠所造成。的壓力或者殼的強度不夠所造成?？s孔產(chǎn)生的基本原因：縮孔產(chǎn)生的基本原因：合金的液態(tài)收縮和凝固收縮值大于固態(tài)收縮值。合金的液態(tài)收縮和凝固收縮值大于固態(tài)收縮值?？s孔產(chǎn)生的條件：縮孔產(chǎn)生的條件：鑄件由表及里逐層凝固，縮孔集中在最后凝固的地方。鑄件由表及里逐層凝固，縮孔集中在最后凝固的地方。2）縮孔位置的確定）縮孔位置的確定采用等固相線法確定最后凝固區(qū)域，從而確定縮孔的位置。采用等固相線法確定最后凝固區(qū)域，從而確定縮孔的位置。等固相線：等固相線：對在恒溫下結晶或結晶溫度范圍很小的合金，可將對在恒溫下

17、結晶或結晶溫度范圍很小的合金，可將凝固前沿視為固液相的分解線，也是一條等溫線，稱為等固線。凝固前沿視為固液相的分解線，也是一條等溫線，稱為等固線。等固相線法：等固相線法：就是在鑄件斷面上從冷卻表面開始逐層向內(nèi)繪制就是在鑄件斷面上從冷卻表面開始逐層向內(nèi)繪制等固相線，直到最窄斷面上的等固相線接觸為止。等固相線，直到最窄斷面上的等固相線接觸為止。溫度高、散熱慢，容易發(fā)生縮孔、縮松、氣孔等缺陷。溫度高、散熱慢，容易發(fā)生縮孔、縮松、氣孔等缺陷。熱節(jié)：在凝固過程中，鑄件凝固較慢的節(jié)點或區(qū)域。熱節(jié)：在凝固過程中，鑄件凝固較慢的節(jié)點或區(qū)域。采用內(nèi)切園法來確定熱節(jié)采用內(nèi)切園法來確定熱節(jié)內(nèi)切圓法：內(nèi)切圓法：由兩個

18、以上相交壁形成的鑄件，分別畫出相交壁處的由兩個以上相交壁形成的鑄件，分別畫出相交壁處的內(nèi)切圓，內(nèi)切圓直徑最大的位置，就是鑄件最后凝固內(nèi)切圓，內(nèi)切圓直徑最大的位置，就是鑄件最后凝固的區(qū)域。的區(qū)域。熱節(jié)的特點：熱節(jié)的特點：3）縮孔的容積）縮孔的容積計算方法省略計算方法省略影響縮孔容積的因素：影響縮孔容積的因素：1.液態(tài)收縮系數(shù)越大，則縮孔容積越大。液態(tài)收縮系數(shù)越大，則縮孔容積越大。2.合金的凝固收縮系數(shù)越大，縮孔容積越大。灰鑄鐵在凝固期間合金的凝固收縮系數(shù)越大，縮孔容積越大?；诣T鐵在凝固期間由于有石墨化膨脹，使縮孔容積顯著減小。由于有石墨化膨脹，使縮孔容積顯著減小。3.固態(tài)收縮系數(shù)越大，鑄件的縮孔

19、容積愈小。相對液態(tài)收縮和固態(tài)收縮系數(shù)越大，鑄件的縮孔容積愈小。相對液態(tài)收縮和凝固收縮，其影響比較小。凝固收縮，其影響比較小。4.鑄型的激冷能力愈大，縮孔容積就愈小。鑄型的激冷能力愈大，縮孔容積就愈小。5.澆注溫度越高，液態(tài)收縮就越大，則縮孔容積愈大。澆注溫度越高，液態(tài)收縮就越大，則縮孔容積愈大。6.澆注時間越長，則縮孔容積越小。澆注時間越長，則縮孔容積越小。7.鑄件越厚，鑄件內(nèi)部溫度越高，液態(tài)收縮越大，縮孔越大。鑄件越厚，鑄件內(nèi)部溫度越高，液態(tài)收縮越大，縮孔越大。三、縮松三、縮松1）縮松的形成）縮松的形成b.表面形成凝固層。液態(tài)區(qū)域內(nèi)部也開始凝固。表面形成凝固層。液態(tài)區(qū)域內(nèi)部也開始凝固。c.凝

20、固層增厚，內(nèi)部凝固區(qū)域開始增多且長大。凝固層增厚，內(nèi)部凝固區(qū)域開始增多且長大。d.進一步長大，互相接觸。進一步長大，互相接觸。e.中心軸區(qū)域留下中心軸區(qū)域留下宏觀縮松宏觀縮松，晶間有，晶間有顯微縮松顯微縮松。f.固相收縮。固相收縮?？s松產(chǎn)生的基本原因：縮松產(chǎn)生的基本原因：液態(tài)液態(tài)收縮和凝固收縮值大于固相收縮和凝固收縮值大于固相收縮。收縮?？s松成生的條件：縮松成生的條件：合金產(chǎn)生合金產(chǎn)生體積凝固體積凝固2）顯微縮松產(chǎn)生的條件）顯微縮松產(chǎn)生的條件顯微縮松存在于枝晶間，因而在鑄件中或多或少存在。顯微縮松存在于枝晶間，因而在鑄件中或多或少存在。HasgPrppp 2體體的的析析出出壓壓力力：某某一一溫

21、溫度度下下金金屬屬中中氣氣gp：顯顯微微孔孔洞洞補補縮縮的的阻阻力力sp壓壓力力：凝凝固固的的金金屬屬上上的的大大氣氣ap力力：氣氣液液界界面面上上的的表表面面張張 ：顯顯微微孔孔洞洞半半徑徑r：孔孔洞洞上上的的金金屬屬壓壓頭頭HP補縮阻力與晶粒有關，而晶粒與凝固區(qū)域有關。補縮阻力與晶粒有關，而晶粒與凝固區(qū)域有關。凝固區(qū)域越寬凝固區(qū)域越寬，枝晶越發(fā)達，枝晶越發(fā)達，通道越長（阻力越大），枝間和晶間被封死的可能性就越大，通道越長（阻力越大），枝間和晶間被封死的可能性就越大，產(chǎn)生縮松可能性產(chǎn)生縮松可能性越大越大。3）縮孔和縮松的轉化）縮孔和縮松的轉化a.d.合金及澆注溫度的影響合金及澆注溫度的影響b

22、.c.d.鑄型的影響鑄型的影響r.e.補縮壓力補縮壓力三、灰鑄鐵和球鐵鑄件的縮孔和縮松三、灰鑄鐵和球鐵鑄件的縮孔和縮松灰鑄鐵和球墨鑄鐵凝固特點：灰鑄鐵和球墨鑄鐵凝固特點：相同點：初生奧氏體枝晶具有很大連接骨架的能力，使補縮通相同點：初生奧氏體枝晶具有很大連接骨架的能力，使補縮通道受阻，都有可能產(chǎn)生縮松。道受阻，都有可能產(chǎn)生縮松。不同點：共晶凝固方式和石墨長大的機理不同，產(chǎn)生縮孔和縮松不同點：共晶凝固方式和石墨長大的機理不同，產(chǎn)生縮孔和縮松的傾向性有很大差別。的傾向性有很大差別。共晶凝固方式的不同共晶凝固方式的不同灰鑄鐵共晶凝固近似中間凝固方式灰鑄鐵共晶凝固近似中間凝固方式共晶固體區(qū)，共晶固液共

23、存區(qū)共晶固體區(qū)，共晶固液共存區(qū)球墨鑄鐵共晶凝固是體積凝固方式球墨鑄鐵共晶凝固是體積凝固方式（鑄件表面有固態(tài)外殼）（鑄件表面有固態(tài)外殼）共晶固液共存區(qū)共晶固液共存區(qū)（鑄件表面不完全具備固態(tài)外殼）（鑄件表面不完全具備固態(tài)外殼）a.共晶團的石墨與共晶液直接接觸，碳原子直接擴散到石墨上共晶團的石墨與共晶液直接接觸，碳原子直接擴散到石墨上b.石墨石墨縱向縱向長大膨脹對晶間液體作用長大膨脹對晶間液體作用c.大部分作用力迫使晶間液填充奧氏體枝晶間收縮產(chǎn)生的小孔洞大部分作用力迫使晶間液填充奧氏體枝晶間收縮產(chǎn)生的小孔洞灰鑄鐵共晶石灰鑄鐵共晶石墨長大特點圖墨長大特點圖被共晶奧氏體包圍的石墨，由于碳原子的擴散作用，

24、在橫向上也要長大，但被共晶奧氏體包圍的石墨，由于碳原子的擴散作用，在橫向上也要長大，但速度很慢。石墨片在橫向上長大而產(chǎn)生的膨脹力作用在共晶奧氏體上，使共速度很慢。石墨片在橫向上長大而產(chǎn)生的膨脹力作用在共晶奧氏體上，使共晶團膨脹，并傳到鄰近的共晶團上或奧氏體枝晶骨架上，使鑄件產(chǎn)生縮前膨晶團膨脹，并傳到鄰近的共晶團上或奧氏體枝晶骨架上，使鑄件產(chǎn)生縮前膨脹，這種膨脹會抵消一部分自補縮效果，但是這種橫向膨脹作用很小，而且脹，這種膨脹會抵消一部分自補縮效果，但是這種橫向膨脹作用很小，而且是逐漸發(fā)生的。同時灰鑄鐵在共晶凝固中期，是逐漸發(fā)生的。同時灰鑄鐵在共晶凝固中期，在鑄件表面已形成硬殼在鑄件表面已形成硬

25、殼，所以，所以灰鑄鐵的縮前膨脹一般只有灰鑄鐵的縮前膨脹一般只有0.10.2?；诣T鐵鑄件產(chǎn)生縮松的傾向性小?；诣T鐵鑄件產(chǎn)生縮松的傾向性小。d.一部分作用力作用在奧氏體枝晶骨架上，產(chǎn)生縮前膨脹一部分作用力作用在奧氏體枝晶骨架上，產(chǎn)生縮前膨脹a.石墨被奧氏體包圍，碳原子是通過奧氏體外殼擴散到共晶團中石墨被奧氏體包圍，碳原子是通過奧氏體外殼擴散到共晶團中使球墨長大使球墨長大b.共晶團相互接觸，一小部分作用晶間液體，大部分作用在相鄰共晶團相互接觸，一小部分作用晶間液體，大部分作用在相鄰奧氏體枝晶或者共晶團，趨向于把它們分開奧氏體枝晶或者共晶團，趨向于把它們分開c. 膨脹力產(chǎn)生很大的縮前膨脹膨脹力產(chǎn)生很大

26、的縮前膨脹由于是體積凝固方式，鑄件表面凝固后期沒有堅固的外殼，在鑄型由于是體積凝固方式，鑄件表面凝固后期沒有堅固的外殼，在鑄型剛度不夠的條件下，膨脹力迫使鑄型外移。隨著石墨的進一步長大，剛度不夠的條件下，膨脹力迫使鑄型外移。隨著石墨的進一步長大，共晶團之間的間隙逐漸擴大，使得鑄件普遍膨脹。而且共晶團間產(chǎn)共晶團之間的間隙逐漸擴大，使得鑄件普遍膨脹。而且共晶團間產(chǎn)生顯微縮松，布滿鑄件整個斷面，所以球墨鑄件產(chǎn)生縮松的傾向性生顯微縮松，布滿鑄件整個斷面，所以球墨鑄件產(chǎn)生縮松的傾向性很大。如果鑄型剛度足夠大，石墨化的膨脹力能夠?qū)⒖s松擠合。很大。如果鑄型剛度足夠大，石墨化的膨脹力能夠?qū)⒖s松擠合。球墨鑄鐵共

27、晶石墨球墨鑄鐵共晶石墨長大特點示意圖長大特點示意圖縮松產(chǎn)生的傾向性縮松產(chǎn)生的傾向性膨脹強度膨脹強度灰鑄鐵灰鑄鐵 弱弱球墨鑄鐵球墨鑄鐵 強強灰鑄鐵灰鑄鐵 弱弱球墨鑄鐵球墨鑄鐵 強強9-3 影響縮孔與縮松的因素及防止措施影響縮孔與縮松的因素及防止措施一、影響縮孔與縮松的因素一、影響縮孔與縮松的因素（一）影響縮孔與縮松大小的因素（一）影響縮孔與縮松大小的因素1.合金的性質(zhì)合金的性質(zhì)2.鑄型的性質(zhì)鑄型的性質(zhì)3.澆注條件澆注條件4.鑄件結構鑄件結構合金的液態(tài)收縮系數(shù)和凝固收縮率越大，縮孔與縮松越大，反之，則小。合金的液態(tài)收縮系數(shù)和凝固收縮率越大，縮孔與縮松越大，反之，則小。提高鑄型的激冷能力，可減少縮孔

28、與縮松的容積。邊澆注邊凝固。提高鑄型的激冷能力，可減少縮孔與縮松的容積。邊澆注邊凝固。澆注溫度越高，液態(tài)收縮越大，縮孔越大；澆注越緩慢，澆注時間越澆注溫度越高，液態(tài)收縮越大，縮孔越大；澆注越緩慢，澆注時間越長，縮孔容積越小。澆注條件對縮松影響不大。長，縮孔容積越小。澆注條件對縮松影響不大。鑄件壁厚越大，表面層凝固后，內(nèi)部的金屬液越高，液態(tài)收縮越大，縮孔鑄件壁厚越大，表面層凝固后，內(nèi)部的金屬液越高，液態(tài)收縮越大，縮孔及縮松容積增加。及縮松容積增加。（二）影響灰鑄鐵和球墨鑄鐵縮孔和縮松的因素（二）影響灰鑄鐵和球墨鑄鐵縮孔和縮松的因素1.鑄鐵的成分鑄鐵的成分2.鑄型剛度鑄型剛度灰鑄鐵灰鑄鐵:亞共晶灰

29、鑄鐵，碳量增加，共晶石墨析出量增加，石墨膨脹量亞共晶灰鑄鐵，碳量增加，共晶石墨析出量增加，石墨膨脹量增加，有利于消除縮孔和縮松。共晶成分灰鑄鐵，以逐層凝固方式固，增加，有利于消除縮孔和縮松。共晶成分灰鑄鐵，以逐層凝固方式固，易形成集中縮孔。但由于共晶石墨膨脹作用，能抵消甚至超過共晶液易形成集中縮孔。但由于共晶石墨膨脹作用，能抵消甚至超過共晶液體的收縮，使鑄件中不產(chǎn)生縮孔。過共晶鑄鐵，鐵水出現(xiàn)石墨漂浮，體的收縮，使鑄件中不產(chǎn)生縮孔。過共晶鑄鐵，鐵水出現(xiàn)石墨漂浮，使石墨析出量減少。使石墨析出量減少。球墨鑄鐵球墨鑄鐵:但其碳當量大于但其碳當量大于3.9（C%+1/7Si%=3.9%），經(jīng)過充分孕育，

30、），經(jīng)過充分孕育，當鑄型剛性足夠時，利用石墨化膨脹作用，產(chǎn)生自補縮效果。當鑄型剛性足夠時，利用石墨化膨脹作用，產(chǎn)生自補縮效果。P元素因減元素因減少鑄件外殼的強度，增加了縮前膨脹值，松弛了鑄件內(nèi)部的壓力。少鑄件外殼的強度，增加了縮前膨脹值，松弛了鑄件內(nèi)部的壓力。Mg及稀及稀土會增大白口傾向，減少了石墨析出。土會增大白口傾向，減少了石墨析出。鑄型的剛度大，縮前膨脹就小，縮孔容積相應減小。鑄型的剛度大，縮前膨脹就小，縮孔容積相應減小。金屬型覆膜砂金屬型水泥型水玻璃砂型干型濕型金屬型覆膜砂金屬型水泥型水玻璃砂型干型濕型二、防止鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松的途徑二、防止鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松的途徑（一）定向凝固和同時

31、凝固（一）定向凝固和同時凝固1.定向凝固（順序凝固）定向凝固（順序凝固）定向凝固：采用有效措施，保證鑄件結構上各部分按照距冒口的距離由定向凝固：采用有效措施，保證鑄件結構上各部分按照距冒口的距離由遠及近，朝冒口方向凝固，冒口最后凝固。遠及近，朝冒口方向凝固，冒口最后凝固。作用：保證最佳的補縮效果能使縮孔集中在冒口中，獲得致密鑄件。作用：保證最佳的補縮效果能使縮孔集中在冒口中，獲得致密鑄件。逐層凝固：是指鑄件某一斷面上，先逐層凝固：是指鑄件某一斷面上，先在鑄件表面形成硬殼，然后它鑄件向在鑄件表面形成硬殼，然后它鑄件向鑄件中心長厚，鑄件中心最后凝固。鑄件中心長厚，鑄件中心最后凝固。兩者區(qū)別與聯(lián)系：

32、前者外觀凝固現(xiàn)兩者區(qū)別與聯(lián)系：前者外觀凝固現(xiàn)象，后者鑄件內(nèi)部凝固規(guī)律。象，后者鑄件內(nèi)部凝固規(guī)律。動畫演示動畫演示逐層凝固內(nèi)的兩個概念逐層凝固內(nèi)的兩個概念擴張角：等液相線間的夾角。擴張角：等液相線間的夾角。擴張角越大越有利于冒口的補縮。擴張角越大越有利于冒口的補縮。補縮困難區(qū)：液固兩相區(qū)與鑄件壁熱中補縮困難區(qū)：液固兩相區(qū)與鑄件壁熱中心相交的線段。心相交的線段。定向凝固的特點定向凝固的特點優(yōu)點：優(yōu)點：可以發(fā)揮冒口的補縮作用，防止縮孔和縮松的形成，獲得致密的可以發(fā)揮冒口的補縮作用，防止縮孔和縮松的形成，獲得致密的鑄件。對凝固收縮大，結晶溫度范圍較小的合金，常采用這類方式。鑄件。對凝固收縮大，結晶溫度范圍較小的合金，常采用這類方式。缺點：缺點：鑄件各部分存在溫差，在凝固過程中易出現(xiàn)熱裂，凝固后容易使鑄件各部分存在溫差，在凝固過程中易出現(xiàn)熱裂，凝固后容易使鑄件產(chǎn)生變形。鑄件產(chǎn)生變形。2.同時凝固同時凝固同時凝固：同時凝固：采取工藝措施保證鑄件結構上各部分之間沒有溫差或溫差采取工藝措施保證鑄件結構上各部分之間沒有溫差或溫差盡量小，使各部分同時凝固。盡量小，使各部分同時凝固。同時凝固的特點同時凝固的特點優(yōu)點：優(yōu)點：同