工程材料與熱加工

1、工程材料與熱加工第1頁，共12頁，2022年，5月20日，4點7分，星期三 金屬成形的方法可分為五大類： 鑄造、塑性成形、（或稱壓力加工）、切削加工、焊接和 粉末冶金。 鑄造是一種古老的制造方法，也是毛坯或零件成形的主要方法之一，在我國有6000年的歷史。鑄造的定義： 鑄造是指將熔融態(tài)的金屬或合金澆注于特定空腔的鑄型中凝固成形的金屬材料的成形方他的原理是將融化后的金屬液澆入預制的鑄型中，在一定的工藝條件下，金屬液被凝固、冷卻，形成所要求的具有一定形狀和性能的鑄件。 第2頁，共12頁，2022年，5月20日，4點7分，星期三 鑄造能夠制成形狀復雜、特別是具有復雜內腔的毛坯（如內燃機汽缸體 、變速

2、箱箱體）；鑄件大小幾乎不受限制，重量可以幾克到幾百噸。常用原材料廣泛（各種鑄鐵、非合金鋼、低合金鋼、合金鋼有色金屬等），價格較低，所以鑄造成本也較低。但鑄造工序多，工藝復雜，易出現組織疏松、晶粒粗大、縮孔、縮松和氣孔等缺陷導致鑄件的力學性能較差。同時鑄型材料、模具、鑄造合金、合金的熔煉與澆注等因素也會鑄件的質量，所以鑄件質量夠不穩(wěn)定，廢品率一般較高。第3頁，共12頁，2022年，5月20日，4點7分，星期三定義： 金屬的鑄造性能是指鑄造成形過程中獲得外形準確、內部健全鑄件的能力。鑄造性能包括流動性、收縮率、吸氣性、氧化性等。 流動性 性能 收縮率第4頁，共12頁，2022年，5月20日，4點7

3、分，星期三 流動性是指金屬液本身的流動性?？捎寐菪L度來測定。螺旋線長度越長，流動性越好。 螺旋試樣第5頁，共12頁，2022年，5月20日，4點7分，星期三 流動性好的熔融金屬，澆注時金屬容易充滿鑄型的型腔，獲得輪廓清晰、尺寸精確、薄而形狀復雜的鑄件；還有利于夾雜物和氣體的上浮排除。反之，流動性差的熔融金屬，澆注時鑄件一出現冷隔、澆不到、氣孔、夾渣等缺陷。影響流動性的因素 鑄型 鑄型的 材料，澆注系統結構和尺寸，形腔表面的粗糙等均 影 響金屬的流動性。澆注溫度和合金成分 在同等冷卻條件下，澆注溫度越高，金屬的流動性越好，但澆注溫度過高，鑄件容易產生縮孔、縮松等缺陷。常用鑄造金屬中灰鑄鐵流動性

4、較好，澆注溫度一般為12501350，而鑄鋼的流動性較差，澆注溫度15001550。不同種類的合金具有不同的流動性；同類合金中，化學成分不同，其流動性也不一樣。 第6頁，共12頁，2022年，5月20日，4點7分，星期三第7頁，共12頁，2022年，5月20日，4點7分，星期三 收縮是鑄造合金從液態(tài)凝固和冷卻至室溫過程中產生體積尺寸的縮減現象，包括液態(tài)收縮、凝固收縮、固態(tài)收縮三個階段。鑄件溫度降低液態(tài)收縮凝固收縮固態(tài)收縮澆注溫度體積收縮開始凝固溫度終止凝固溫度室溫線收縮第8頁，共12頁，2022年，5月20日，4點7分，星期三 液態(tài)收縮和凝固收縮若得不到不足，會使鑄件產生縮孔和縮松缺陷；固態(tài)收

5、縮若受到阻礙會產生鑄造內應力，導致鑄件變形和開裂?？s孔與縮松 縮孔是由于金屬在液態(tài)收縮凝固收縮階段得不到補償時，鑄件的最后凝固處出現的較大的集中孔洞，主要出現于金屬恒溫或很窄溫度范圍內的結晶，鑄件呈逐層凝固方式的條件下。合金的液態(tài)收縮和凝固收縮越大，澆注溫度越高，鑄件的壁越厚，縮孔的容積就越大。 縮松是分散在鑄件里的細小縮孔，是被樹枝狀的晶體分隔開的液體區(qū)難以得到補償所致。一般分布在鑄件中心軸線處或縮孔的下方?？s孔和縮松會降低鑄件的力學性能第9頁，共12頁，2022年，5月20日，4點7分，星期三第10頁，共12頁，2022年，5月20日，4點7分，星期三鑄件凝固后繼續(xù)冷卻過程中，若固態(tài)收縮受

6、到阻礙就會產生鑄造內應力，當應力達到一定數值時，鑄件班產生變形甚至開裂。機械應力熱應力相變應力鑄造應力鑄件收縮受阻鑄件因冷卻速度、溫度不同，各部位收縮不一致所致鑄造組織發(fā)生相變是時，因溫度差異出現體積變化不一致鑄造應力類型及成因第11頁，共12頁，2022年，5月20日，4點7分，星期三 鑄造內應力影響鑄件的質量，生產中需要減小鑄造內應力，可以從鑄件的機構和優(yōu)化鑄造工藝入手，如鑄件的壁厚應均勻，或合理的設置冷鐵等工藝措施，是鑄件各部位冷卻均勻，同時凝固從而減小熱應力；鑄件結構盡量簡單、對稱。這樣可以減小金屬的收縮受阻。從而減小機械應力，防止鑄件變形和開裂。 影響收縮率的因素： 合金的種類和成分 合金的種類和成分不同，起收縮率不同，灰鑄鐵比鑄鋼的收縮率小?；瘜W成分不同，收縮率略有差別。如鐵素鑄鋼隨碳的質量分數的增加，其結晶溫度范圍變寬，凝固收縮率增大。