鑄造成型總復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)

1可以通過(guò)哪些途徑來(lái)研究液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)？間接：通過(guò)固液、固氣轉(zhuǎn)變后，一些物理性質(zhì)的變化判斷液態(tài)的原子結(jié)合情況。直接：通過(guò)液態(tài)金屬的X射線或中子線的結(jié)構(gòu)分析研究液體的原子排列情況。2、如何理解液態(tài)金屬的“遠(yuǎn)程有序”“進(jìn)程無(wú)序”結(jié)構(gòu)？液態(tài)金屬中的原子排列在幾個(gè)原子間的小范圍內(nèi)，與其固態(tài)原子的排列基本一致，呈現(xiàn)一定的規(guī)則排列，而距離遠(yuǎn)的原子排列就不同于固態(tài)了表現(xiàn)為無(wú)序狀態(tài)，稱為“遠(yuǎn)程有序”“進(jìn)程無(wú)序”結(jié)構(gòu)。3.試闡釋實(shí)際液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)及能量結(jié)構(gòu)及濃度等三種起伏特征處于熱運(yùn)動(dòng)的原子能量有高有低，同一原子的能量也隨時(shí)間不停變化，時(shí)高時(shí)低，這種現(xiàn)象稱為“能量起伏”。另外，液態(tài)金屬中存在由大量不?！坝蝿?dòng)”著原子團(tuán)組成，原子集團(tuán)不斷分化組合，這種現(xiàn)象稱為“結(jié)構(gòu)起伏”。游動(dòng)集團(tuán)之間存在著成分不均勻性，稱之為“濃度起伏”。4.液態(tài)金屬黏澇性的本質(zhì)及影響因素有哪些方面？本質(zhì)：是質(zhì)點(diǎn)間結(jié)合力的大小。影響因素：溫度。熔點(diǎn)。夾雜。6、你認(rèn)為可以采用哪些工藝措施來(lái)提高鑄件的成品率？①提前預(yù)熱。②適當(dāng)提高澆筑溫度。③增大充型壓力④調(diào)節(jié)砂型成分5、影響充型能力的因素及提高充型能力的措施都有哪些？（1）金屬性能方面的因素：合金的化學(xué)成分、結(jié)晶潛熱、金屬的熱處理性能④黏度。⑤表面張力。（2）鑄型性質(zhì)方面的因素：鑄型的蓄熱系數(shù)。鑄型的溫度。鑄型中的氣體。（3）澆筑方面的因素：澆筑的溫度。充型壓頭。澆筑系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。措施：在一定范圍內(nèi)提高溫度。增加液態(tài)金屬在流動(dòng)方向上所受的壓力。正確選擇合金成分。合理的熔煉工藝。適當(dāng)降低型砂中的含水量。7、鑄件的凝固方式及其影響的因素？鑄件凝固方式：逐層凝固方式。體積凝固方式。中間凝固方式。影響因素：凝固區(qū)域的寬度，即鑄件的凝固方式是由合金的結(jié)晶溫度范圍ΔT與溫度降低ξt的比值確定8論述均質(zhì)形核與非均質(zhì)形核之間的區(qū)別與聯(lián)系相同點(diǎn)1）形核的驅(qū)動(dòng)力和阻力相同；2）臨界晶核半徑相等；3）形成臨界晶核需要臨界功；4)結(jié)構(gòu)起伏和能量起伏是形核的基礎(chǔ)；5）形核需要一個(gè)臨界過(guò)冷度；6）形核率在達(dá)到極大值之前，隨過(guò)冷度增大而增加；與均質(zhì)性和相比，非均質(zhì)性和的特點(diǎn)：1）非均質(zhì)形核與固體雜質(zhì)接觸，減少了表面自由能的增加；2）非均質(zhì)形核的晶核體積小，形核功小，形核所需結(jié)構(gòu)起伏和能量起伏就小，形核容易，臨界度過(guò)??；3）非均質(zhì)形核時(shí)晶核形狀和體積由臨界晶核半徑和接觸角共同決定，臨界晶核半徑相同時(shí)，接觸角越小，晶核體積越小，形核越容易；4）非均質(zhì)形核的形核率隨過(guò)冷度增加而增大，當(dāng)超過(guò)極大值后下降。9從原子角度看，決定固——液界面微觀結(jié)構(gòu)的條件是什么？a<2形成粗糙界面a>2半整界面動(dòng)力學(xué)因素Tk大→連續(xù)生長(zhǎng)——粗糙平面結(jié)構(gòu)Tk小→平整界面生長(zhǎng)。10闡述各種界面微觀結(jié)構(gòu)與其生長(zhǎng)機(jī)理和生長(zhǎng)速度之間的聯(lián)系，并指出它們的生長(zhǎng)表面和生長(zhǎng)方向各有的特點(diǎn)。（1）粗糙界面是連續(xù)生長(zhǎng)方式熱力學(xué)能障易為較小的動(dòng)力學(xué)過(guò)冷所驅(qū)動(dòng)（2）完整平整界面的生長(zhǎng)是二維形核生長(zhǎng)方式動(dòng)力學(xué)能障大需較大的動(dòng)力學(xué)過(guò)冷驅(qū)動(dòng)（3）非完整界面的生長(zhǎng)是從缺陷處生長(zhǎng)方式，螺旋式的臺(tái)階在生長(zhǎng)過(guò)程中不會(huì)消失，大大減少熱力學(xué)能障加快生長(zhǎng)速度。11論述成分過(guò)冷對(duì)單相合金結(jié)晶的影響1)在傳質(zhì)過(guò)程的無(wú)成分過(guò)冷或負(fù)溫度梯度時(shí)合金同純金屬一樣，界面為平面和樹(shù)枝狀形態(tài)：2)在正的溫度梯度時(shí)，晶體的生長(zhǎng)方式產(chǎn)生多樣性：當(dāng)稍有成分過(guò)冷時(shí)為胞狀生長(zhǎng)；隨著成分過(guò)冷的增加（即溫度梯度下降），晶體由胞狀晶變?yōu)橹鶢罹А⒅鶢钪Ш妥杂蓸?shù)枝晶（等軸晶）。12典型鑄件的宏觀組織包含那幾個(gè)部分？他們形成的機(jī)理如何？①典型鑄件的宏觀組織包含：表面細(xì)晶粒區(qū)、柱狀晶區(qū)、內(nèi)部等軸晶區(qū)②表面細(xì)等軸的形成機(jī)理：非均質(zhì)形核和大量游離晶粒提供了表面細(xì)等軸晶區(qū)的晶核，型壁附近產(chǎn)生較大過(guò)冷面大量生核，這些晶核迅速長(zhǎng)大并且無(wú)相接觸，從而形成無(wú)方向性的表面細(xì)等軸晶區(qū)。中間柱狀晶的形成機(jī)理：柱狀晶主要從表面細(xì)等軸晶區(qū)形成并發(fā)展而來(lái)，穩(wěn)定的凝固殼層一旦形成處于在凝固界面前沿的晶粒在垂直于型壁的單向熱流的作用下，便轉(zhuǎn)而以枝晶狀延伸生長(zhǎng)，由于擇優(yōu)生長(zhǎng)，在逐漸淘汰掉取向不利的晶粒過(guò)程中發(fā)展成柱狀晶組織。內(nèi)部等軸晶的形成是由于剩余熔體內(nèi)部晶核自由生長(zhǎng)的結(jié)果。13產(chǎn)生晶粒游離的途徑有哪些？在實(shí)際應(yīng)用中，如何采取工藝措施來(lái)強(qiáng)化晶粒游離作用？⑴①液態(tài)金屬流動(dòng)的作用②直接來(lái)自過(guò)冷熔體的非均質(zhì)生核③型壁晶粒的脫落④枝晶熔斷和增值⑤液面晶粒沉積⑵一，合理控制熱學(xué)條件①低的澆注溫度及合適的澆注工藝②合理控制冷卻條件二，孕育處理①孕育劑的作用機(jī)理合理選用②合理確定孕育工藝③動(dòng)態(tài)晶粒細(xì)化14解釋枝晶縮頸現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及對(duì)晶粒游離作用的影響⑴①晶粒生長(zhǎng)過(guò)程中界面前沿液態(tài)金屬凝固點(diǎn)降低從而使其實(shí)際過(guò)冷度減小，生長(zhǎng)速度減慢，又由于晶體根部緊靠型壁，富集的溶質(zhì)不易排出，生長(zhǎng)受到抑制②遠(yuǎn)離根部的其他部位面臨較大過(guò)冷，生長(zhǎng)速度快⑵縮頸極易斷開(kāi)，晶粒自型壁脫落而導(dǎo)致晶粒游離15等軸晶組織有何特點(diǎn)？在應(yīng)用過(guò)程中，可從哪些方面來(lái)獲得及細(xì)化完全等軸晶組織？㈠特點(diǎn)：等軸晶區(qū)的晶界面積大，雜質(zhì)和缺陷分布比較分散，呈各向同性，故性能均勻又穩(wěn)定，缺點(diǎn)是枝晶比較發(fā)達(dá)，顯微縮松較多，凝固后組織不夠致密。㈡①向熔體加入強(qiáng)生核劑——孕育處理；②控制澆注條件：采用較低的澆注溫度和合適的澆注工藝；③采用金屬型鑄造，提高鑄型的激冷能力；④增大液態(tài)金屬與鑄型表面的濕潤(rùn)角，提高鑄型表面的粗糙度；⑤采用物理方法動(dòng)態(tài)結(jié)晶細(xì)化等軸晶，有效減少消除柱狀晶區(qū)，細(xì)化等軸晶。16何謂偏析現(xiàn)象？它對(duì)鑄件質(zhì)量有何影響？合金在凝固過(guò)程中發(fā)生化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為偏析。偏析會(huì)對(duì)鑄件的力學(xué)性能、切削性能、耐腐蝕性能產(chǎn)生不同程度的不利影響。偏析的有利方面，可以用它凈化提純金屬。17微觀偏析有哪些表現(xiàn)形式？并解釋共形成機(jī)理及消除措施？枝晶偏析：因冷卻速度過(guò)快，擴(kuò)散過(guò)程難以充分進(jìn)行，使凝固過(guò)程偏離平衡條件，形成不平衡結(jié)晶。胞狀偏析：胞壁處的溶質(zhì)的量過(guò)多或過(guò)少，這種化學(xué)不均勻性稱為胞狀偏析。晶界偏析：第一種，兩個(gè)晶粒并排生長(zhǎng)，在晶界與液相交界的地方出現(xiàn)一個(gè)凹槽有利于原子的富集，凝固后就形成晶界偏析。第二種，兩個(gè)晶粒面對(duì)面生長(zhǎng)，溶質(zhì)被排出，晶界再相遇時(shí)他們之間富集大量溶質(zhì)造成晶界偏析。消除措施：對(duì)晶界偏析用均勻化退火方法，對(duì)氧化物和硫化物引起的晶界偏析采用減少合金的氧、硫含量。18舉例說(shuō)明常見(jiàn)的宏觀偏析及其形成機(jī)理，并進(jìn)一步說(shuō)明在生產(chǎn)中如何采取措施防止。正常偏析：由于溶質(zhì)再分配，當(dāng)合金的溶質(zhì)分配系數(shù)K<1時(shí)，溫度降低則溶質(zhì)的濃度增加，后結(jié)晶的固相溶質(zhì)濃度高于先結(jié)晶部分，當(dāng)K>1時(shí)與此相反，這種符合溶質(zhì)再分配規(guī)律的偏析稱為正常偏析。逆偏析：與正常偏析相反的溶質(zhì)分布情況，當(dāng)K<1時(shí)，表面或底部含溶質(zhì)元素多，面中心部分或上部含溶質(zhì)較少，這種現(xiàn)象稱為逆偏析。防治措施：在合金中加入細(xì)化一次分枝的元素，采用細(xì)化晶粒的措施，減少合金液的含氣量。帶狀偏析：當(dāng)固界面過(guò)冷度降低，固液界面推進(jìn)收到溶質(zhì)偏析的阻礙時(shí)，由于界面前方的冷卻，從側(cè)壁上可能產(chǎn)生新的晶粒并繼續(xù)長(zhǎng)大，從前方橫切溶質(zhì)濃化帶。防治措施：減少溶質(zhì)的含量，采取孕育措施細(xì)化晶粒，加強(qiáng)固液界面前的對(duì)流和攪拌。密度偏析：密度偏析時(shí)金屬凝固前或剛開(kāi)始凝固時(shí)，當(dāng)液體和固體共存或者是互相不混合的液相之間存在著密度差產(chǎn)生的偏析。防治措施：增加鑄件冷卻速度，加入第三種合金元素，盡量降低合金的澆注溫度和澆筑速度。19簡(jiǎn)述析出性氣孔的特征，形成機(jī)制及主要的防治措施特征：析出性氣孔數(shù)量多，尺寸小，形狀呈圓形、橢圓形或針狀，在鑄件斷面呈大面積均勻分布，主要是氫氣孔和氮?dú)饪?。形成機(jī)制：金屬在凝固過(guò)程中，結(jié)晶前沿，被枝晶封閉的液相內(nèi)氣體的飽和濃度值更大，有大的析出壓力，而液固面氣體的濃度最高，易產(chǎn)生金屬夾雜物，所以液固界面更容易析出氣泡，凝固后形成氣孔防止措施：①減少金屬液的吸氣量②對(duì)金屬液進(jìn)行除氣處理③阻止金屬液中氣體析出，提高鑄件冷卻速度④型（芯）砂處理，減少砂（芯）型在澆注時(shí)的發(fā)氣量20說(shuō)明反應(yīng)性氣孔的形成過(guò)程及特征⑴①氫氣說(shuō)：金屬液澆入鑄型后，由于金屬液—鑄型界面處氣相中含氫量較高，在凝固過(guò)程中，金屬液表面的各種氧化物以及鑄鐵中的石墨固相能使氣體附著形成氣泡，液相中的氫向氣泡擴(kuò)散，隨著金屬結(jié)晶沿枝晶間長(zhǎng)大，形成皮下氣泡②氮?dú)庹f(shuō)：鑄型或鑄芯的含氮粘結(jié)劑分解造成界面處氮?dú)鉂舛仍黾?，?dāng)含氮量達(dá)到一定濃度，就會(huì)產(chǎn)生皮下氣泡③CO說(shuō)：CO氣泡可依附晶體中的非金屬夾雜物形成。這是氫、氮均可擴(kuò)散進(jìn)入氣泡，氣泡沿枝晶生長(zhǎng)方向長(zhǎng)大形成皮下氣孔21簡(jiǎn)述夾雜物的來(lái)源及其分類。來(lái)源：原材料本身所含有的夾雜物。金屬熔煉時(shí)，脫氧，脫硫，孕育，球化等處理過(guò)程。液態(tài)金屬與耐火材料以及熔渣接觸。④精煉后轉(zhuǎn)包及澆筑過(guò)程形成二次氧化夾雜物。⑤金屬凝固過(guò)程中的物理化學(xué)反應(yīng)。分類：(1)按來(lái)源：內(nèi)在夾雜物和外在夾雜物。（2）按化學(xué)成分：氧化物。硫化物。硅酸鹽。（3）按形成時(shí)間：初生和二次氧化物以及偏析夾雜物。22分析縮孔的形成過(guò)程，說(shuō)明縮孔與縮松的形成條件及形成原因的異同點(diǎn)。純金屬共晶成分合金和結(jié)晶溫度范圍窄的合金，在一般鑄造條件下按由表及里逐層凝固的方式凝固，由于金屬和合金在冷卻過(guò)程中發(fā)生的液態(tài)收縮和凝固收縮大于固態(tài)收縮，從而在鑄件最后凝固的部位形成尺寸較大的集中縮孔。形成縮松和縮孔的基本原理是相同的，即金屬的液態(tài)收縮和凝固收縮之和大于固態(tài)收縮。但形成條件是不同的：產(chǎn)生縮孔的條件時(shí)鑄件由表及里逐層凝固，形成縮松的條件是金屬的結(jié)晶溫度范圍較寬，傾向于體積凝固和同時(shí)凝固方式。名詞解釋1、液態(tài)金屬成型是將熔融的金屬或合金在重力場(chǎng)或其他外力場(chǎng)的作用下注入鑄型型腔中，待其冷卻凝固后獲得與型腔形狀相似的一種方法，這種成型方法叫做鑄造3、金屬塑性成形又稱塑性加工，是利用金屬的塑形，通過(guò)外力獲得所需形狀，尺寸與內(nèi)部性能制品的一種加工方法。4、表面張力：是表面上存在的一個(gè)平行于表面且各個(gè)方向大小相等的力。5、表面自由能；是產(chǎn)生新的單位面積表面時(shí)自由能的增量。6、液態(tài)金屬充填鑄型的能力：液態(tài)金屬充滿鑄型型腔，獲得完整、輪廓清晰的鑄件的能力。7、流動(dòng)性;液態(tài)金屬本身的流動(dòng)性。與金屬的成分、溫度、雜質(zhì)含量、鑄件結(jié)構(gòu)有關(guān)。8、強(qiáng)迫對(duì)流：在凝固過(guò)程中可以外在激勵(lì)使液相產(chǎn)生的流動(dòng)9、液態(tài)金屬結(jié)晶：液態(tài)金屬轉(zhuǎn)變成晶體的過(guò)程稱為液態(tài)金屬結(jié)晶或金屬一次結(jié)晶。10、相變驅(qū)動(dòng)力：只有當(dāng)T<T0，Gl>Gs時(shí)，結(jié)晶才可能自發(fā)進(jìn)行，此時(shí)液固兩自由能只差稱為相變驅(qū)動(dòng)力。11、過(guò)冷度：t=t-t0稱之為過(guò)冷度12:、熱力學(xué)能障：由界面原子所產(chǎn)生，能直接影響體系自由能的大小。13、動(dòng)力學(xué)能障：由原子穿越界面的過(guò)程中所引起的，其大小與相變驅(qū)動(dòng)力無(wú)關(guān)，而決定于界面的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，前者對(duì)形核有影響，后者則在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中起關(guān)鍵作用。14、均質(zhì)形核：是在沒(méi)有任何外來(lái)界面的均勻熔體中的形核過(guò)程。也成自發(fā)形核。15、非均質(zhì)形核：指在不均勻的熔體中依靠外來(lái)雜質(zhì)或型壁界面的襯底進(jìn)行形核的過(guò)程，也稱非自發(fā)形核，異質(zhì)形核G非=G均f（o），當(dāng)0<O<180時(shí)，0<f（o）<1，0=180，f（o）=1時(shí)，G非=G均。16、晶體生長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力：固液界面處，固液兩項(xiàng)體積自由能之差。晶體生長(zhǎng)主要受界面生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程，傳熱過(guò)程，傳質(zhì)過(guò)程三方面的影響17、原子角度看微觀界面的結(jié)構(gòu)可分為兩大類粗糙界面(非小面界面)、平整界面（小面界面）18、溶質(zhì)再分配：從形核開(kāi)始到結(jié)晶結(jié)束，整個(gè)過(guò)程中，固液兩項(xiàng)內(nèi)部進(jìn)行著溶質(zhì)元素的重新分布的過(guò)程。19平衡結(jié)晶：對(duì)于結(jié)晶過(guò)程中，固液相都能通過(guò)充分傳質(zhì)而使成分完全均勻并達(dá)到平衡相圖所對(duì)應(yīng)的溫度的平衡成分。20、鑄件的結(jié)晶組織，僅宏觀狀態(tài)而言，指的是鑄態(tài)晶粒的狀態(tài)、大小、取向喝和分布等情況。21、游離晶：鑄件結(jié)晶過(guò)程中，由于各種因素的影響，除直接借助于獨(dú)立生核以外，還會(huì)通過(guò)其他方式在熔體內(nèi)形成大量處于游離狀態(tài)的自由小晶體，即游離晶。22、晶體的擇優(yōu)生長(zhǎng)：各個(gè)枝晶主干方向不同，主干于熱流方向相同的枝晶生長(zhǎng)更為迅速，他們優(yōu)先生長(zhǎng)并抑制其他方向枝晶生長(zhǎng)，這個(gè)互相競(jìng)爭(zhēng)淘汰的晶體生長(zhǎng)過(guò)程稱為晶體的擇優(yōu)生長(zhǎng)。23、通過(guò)強(qiáng)化非均質(zhì)生核和促進(jìn)晶粒游離以抑制凝固過(guò)程中柱狀晶區(qū)的形成和發(fā)展，就能獲得等軸晶區(qū)。24、孕育處理;是向液態(tài)金