材料加工工藝

1、第一章：液態(tài)金屬成形一、鑄件凝固方式：逐層凝固：凝固過(guò)程中，外層固體與內(nèi)層液體間有一條清楚的分界線(xiàn)，不存在液、固相共存區(qū)。純金屬和共晶型合金的凝固。糊狀凝固：凝固過(guò)程中，不存在固體層，整個(gè)凝固區(qū)均液、固并存。發(fā)生在結(jié)晶溫度范圍很寬的合金中。中間凝固：介于逐層凝固和糊狀凝固之間的凝固方式。大多數(shù)金屬以中間凝固方式凝固。合金的結(jié)晶溫度范圍越小，凝固區(qū)域越窄，則越傾向于逐層凝固；過(guò)冷度越大，凝固區(qū)變寬，傾向于糊狀凝固。二、充型能力：液體金屬充

2、滿(mǎn)型腔，獲得尺寸精確、輪廓清晰的成型件的能力。充型能力的影響因素：合金液體的流動(dòng)性；鑄型條件；澆注條件；鑄件結(jié)構(gòu)。三、流動(dòng)性的概念與意義指熔融合金自身的流動(dòng)能力。流動(dòng)性好，充型能力強(qiáng)，易于獲得尺寸準(zhǔn)確、外形完整和輪廓清晰的鑄件。流動(dòng)性不好，充型能力差，鑄件易產(chǎn)生澆不到、冷隔、氣孔和夾雜等缺陷。流動(dòng)性影響因素：合金的種類(lèi)及結(jié)晶特點(diǎn)、合金結(jié)晶潛熱和晶粒形狀、合金的物理性質(zhì)對(duì)流動(dòng)性的影響合金種類(lèi)，合金種類(lèi)不同，流動(dòng)性不同?；诣T鐵最好，鑄鋼最差

3、。共晶合金的流動(dòng)性：恒溫下從表向內(nèi)逐層凝固，凝固層內(nèi)表面較光滑，對(duì)未凝液體的流動(dòng)阻力小，流動(dòng)性好。固溶體合金的流動(dòng)性：在一定溫度范圍內(nèi)結(jié)晶，鑄件截面上存在一定寬度的液固共存糊狀區(qū)，固液界面粗糙，液體流動(dòng)阻力大，流動(dòng)性差。鐵碳合金的流動(dòng)性：鋼結(jié)晶溫度區(qū)間大，流動(dòng)性差。鑄鐵愈接近共晶成分，結(jié)晶溫度區(qū)間愈小，流動(dòng)性愈好。鑄鐵流動(dòng)性純鐵的流動(dòng)性比較好亞共晶成分的鑄鐵，成分愈接近共晶，流動(dòng)性就愈好，在共晶成分處流動(dòng)性最好合金元素：凡能形成低熔點(diǎn)化

4、合物、降低合金液體粘度和表面張力的元素，均能提高合金流動(dòng)性，如P元素；凡能形成高熔點(diǎn)夾雜物的元素，都會(huì)降低合金流動(dòng)性。如S、Mn等。總的來(lái)說(shuō)，流動(dòng)性好的合金在多數(shù)情況下其充型能力都較強(qiáng)；流動(dòng)性差的合金其充型能力較差，但也可以通過(guò)改善其它條件來(lái)提高充型能力（如提高熔煉質(zhì)量、澆注溫度和澆注速度，改善鑄型條件及鑄件結(jié)構(gòu)等），以獲得健全鑄件。四、縮孔和縮松（重點(diǎn)）鑄件在冷卻和凝固過(guò)程中，合金液態(tài)和凝固收縮產(chǎn)生的體收縮若得不到補(bǔ)足，在鑄件最后凝固

5、部位會(huì)形成孔洞。縮孔——大而集中的孔洞；形狀不規(guī)則，表面粗糙，可以看到發(fā)達(dá)的樹(shù)枝晶末梢，可以明顯地與氣孔區(qū)別開(kāi)來(lái)?？s松——小而分散的孔洞；縮孔和縮松會(huì)減小鑄件有效承載面積，引起應(yīng)力集中，力學(xué)性能、氣密性下降?？s孔的形成——金屬液逐層凝固，在鑄件上中部最后凝固部位形成倒錐形縮孔。多發(fā)生在逐層凝固方式的合金中。凝固時(shí)，首先形成外殼，鑄件外形尺寸固定，收縮使合金體積變小，在鑄件最后凝固的部位產(chǎn)生大而集中的孔洞。以下條件易形成縮孔：共晶合金或結(jié)

6、晶溫度范圍窄的合金澆注溫度高，液態(tài)收縮和凝固收縮大鑄件溫差大而順序凝固的厚壁部位.縮松的產(chǎn)生：金屬液糊狀凝固，在鑄件軸心部和縮孔下方形成細(xì)小分散縮孔。最后凝固區(qū)域液態(tài)收縮和凝固收縮得不到補(bǔ)充。結(jié)晶溫度范圍寬的固溶體合金縮松傾向大。影響縮孔、縮松大小的因素及防止措施：鑄造合金的液態(tài)收縮愈大，則縮孔形成的傾向愈大；合金的結(jié)晶溫度范圍愈寬，凝固收縮愈大，則縮松形成的傾向愈大。凡能促使合金減小液態(tài)和凝固期間收縮的工藝措施都能有利于減小縮孔和縮松

7、的形成。如調(diào)整化學(xué)成分，降低澆注溫度和減慢澆注速度，增加鑄型的激冷能力，增加在凝固過(guò)程中的補(bǔ)縮能力，對(duì)于灰口鑄鐵可促進(jìn)凝固期間的石墨化等。型芯安放穩(wěn)定。九、分型面的選擇（重點(diǎn)）概念：指上、下、左、右砂型間的接觸面，應(yīng)能在保證鑄件質(zhì)量的前提下，盡量簡(jiǎn)化工藝。分型面選擇原則：分型面置于最大界面:便于起模。分型面盡量平直:平直分型面可采用簡(jiǎn)便的分模造型，而彎曲分型面需采用挖砂或假箱造型。分型面盡量減少:一個(gè)分型面，只需采用兩箱造型。避免不必要

8、活塊型芯:盡量置于同一砂型:加工面與基準(zhǔn)面于同一砂箱易保證鑄件精度，分在兩個(gè)砂箱，易產(chǎn)生錯(cuò)型。盡量位于下型:型腔及主要型芯位于下型，便于造型、下芯、合箱和檢驗(yàn)鑄件壁厚。九、冒口作用:鑄型中設(shè)置的儲(chǔ)存金屬液的空腔，在鑄件形成是補(bǔ)給金屬，有防止縮孔、縮松、排氣和集渣的作用冷鐵作用：加快金屬液的冷卻；調(diào)節(jié)冷卻凝固方向；實(shí)現(xiàn)順序凝固或同時(shí)凝固。十、金屬型鑄造概念：是將液體金屬在重力作用下澆入金屬鑄型，以獲得鑄件的方法金屬型鑄造特點(diǎn)：鑄件精度高，

9、表面粗糙度低，加工余量小。鑄件晶粒細(xì)力學(xué)性能好。一型多鑄。金屬型成本高，不宜單件小批生產(chǎn)，不宜大型、復(fù)雜形狀、薄壁及高熔點(diǎn)鑄件。十一、壓力鑄造概念：簡(jiǎn)稱(chēng)壓鑄，是將熔融金屬在高壓、高速條件下充型，并在壓力下凝固成形獲得鑄件，需要壓鑄機(jī)和金屬型。壓鑄特點(diǎn)：鑄件精度高，表面質(zhì)量好，無(wú)需機(jī)加工，互換性好?？蓧鸿T薄壁、復(fù)雜形狀、具小孔和螺紋的鑄件?？蓧鸿T鑲嵌件。組織細(xì)，力學(xué)性能好。生產(chǎn)率高。設(shè)備投資大，壓鑄型成本高，不宜單件小批生產(chǎn)，且壓鑄件尺寸

10、受限。不宜用于鋼、鑄鐵等高熔點(diǎn)金屬。壓鑄件易產(chǎn)生皮下氣孔，不能進(jìn)行熱處理或高溫使用，且易產(chǎn)生縮孔、縮松。十二、離心鑄造概念：熔融金屬澆入旋轉(zhuǎn)鑄型中，在離心力作用下充型凝固，獲得鑄件。離心鑄特點(diǎn)：鑄出中空鑄件無(wú)需型芯，且可省去澆注系統(tǒng)和冒口，節(jié)約金屬。鑄件組織致密，無(wú)縮孔、縮松、氣孔、夾渣等缺陷，力學(xué)性能好。金屬液充型效果好，適于鑄造流動(dòng)性差或壁薄鑄件。便于鑄造雙層金屬鑄件。鑄件內(nèi)表面粗糙，質(zhì)量差，且易產(chǎn)生比重偏析缺陷。(圖)鑄件孔徑不易

11、控制。十三、鑄鐵分類(lèi)：(根據(jù)C存在形式）白口鑄鐵：斷口呈銀白色。C主要以Fe3C形式存在。性能硬、脆，在實(shí)際中應(yīng)用較少；灰口鑄鐵：斷口呈暗灰色，C大部分或全部以石墨形式存在。工業(yè)中應(yīng)用最多。又分為普通灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、可鍛鑄鐵等。麻口鑄鐵：斷口有黑白相間的麻點(diǎn)，既有Fe3C又有石墨。性能硬、脆，實(shí)際中應(yīng)用較少。鑄鐵組織與性能（1）普通灰鑄鐵：組織、基體片狀石墨?；w：鐵素體；珠光體；鐵素體珠光體。性能：①?gòu)?qiáng)度性能差：石墨類(lèi)似于

12、孔洞和裂紋；尖端成為裂紋源。②減摩性能好。③減震性能好。④缺口敏感性小。⑤鑄造和切削性能好。(2)球墨鑄鐵：組織：基體球狀石墨?；w：鐵素體；珠光體；鐵素體珠光體。球墨鑄鐵性能：①?gòu)?qiáng)度性能大大高于HT：石墨對(duì)基體的割裂作用小。同時(shí)具有一定的塑性和韌性。②保持了普通灰鑄鐵的優(yōu)良性能。(3)蠕墨鑄鐵：組織：基體蠕蟲(chóng)狀石墨。石墨粗而短，形似蠕蟲(chóng)。性能：蠕墨鑄鐵的強(qiáng)度、塑性和抗疲勞性能優(yōu)于灰口鑄鐵，其力學(xué)性能介于灰口鑄鐵與球墨鑄鐵之間。(4)可