铸造合金液态成形工艺实验

液态金属铸造成形

简介

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液态金属铸造成形

1

将液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法，通常称为金属液态成形或铸造。 工艺特点

1．可生产形状任意复杂的制件，特别是内腔形状复杂的制件。 2．适应性强，合金种类不受限制，铸件大小几乎不受限制。 3.材料来源广，废品可重熔，设备投资低。 4．废品率高、表面质量较低、劳动条件差。

工艺基础-充型能力

液态合金填充铸型的过程。充型能力是液体金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成形件的能力。充型能力不足时，会产生浇不足、冷隔、夹渣、气孔等缺陷。[2]

充型能力首先取决于金属本身的流动性（流动能力），同时又受铸型性质、浇注条件和铸件结构等因素的影响。

一、液态合金的流动性

合金的流动性是： 液态合金本身的流动能力。 二、浇注条件

1.浇注温度 一般T浇越高，液态金属的充型能力越强。

2.充型压力 液态金属在流动方向上所受的压力越大，充型能力越强。 3.浇注系统结构越复杂，流动阻力越大，充型能力越差。

三、

金属液态成型

10.4铸造应力Stress in Castings

金属液态成型

铸造应力金属在凝固和冷却过程中,由于收缩、热作用和相变等因素发生体积变化，当受到外界或其本身制约，变形受阻后所产生的应力热应力：铸件各部分厚薄不同，由于冷速不同造成同一时刻各部分收缩量不一致，铸件各部分彼此制约，产生应力相变应力：固态相变合金，由于铸件各部分冷却条件不同，达到相变温度的时刻不同且相变程度也不同而产生的应力机械阻碍应力。铸件收缩受到铸型、型芯和芯骨等机械阻碍所产生的应力

形成原因铸造应力

金属液态成型

铸造应力存在时间铸造应力临时应力。形成原因消失，应力随之消失常见为机械阻碍应力残余应力。形成原因消失，应力仍然存在常见为热应力

残余应力对铸件质量有影响，其存在将引起铸件尺寸和形状的变化，影响精度，产生冷裂。此外，当残余应力与机件工作应力同方向时，应力叠加会导致超出合金的强度极限而发生提前断裂。

金属液态成型

热应力热应力形成过程应力框由粗杆I、细杆Ⅱ和横梁组成假设： (1)金属充满铸型后即停止流动 (2)杆I,Ⅱ原始长度皆为L0,并都从同一温度TL开始冷却到室温T0 (3)线收缩开始温度TY,收缩系数不随温度变化 (4)冷却过程中不发生固态相变，铸件收缩不受铸型阻碍

“铸造合金及其熔炼”

实验指导书

赵忠兴 王连琪 张学萍

材料科学与工程学院 ２００６、８

实验一：

灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻

铸铁金相组织观察及分析

一、实验目的

1． 观察灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁的金相组织。

2． 观察不同牌号灰铸铁的金相组织，分析石墨大小、数量对灰铸铁力学性能的影响。

3． 观察不同形状石墨铸铁的金相组织，分析石墨形状对灰铸铁力学性能的影响。

4． 观察不同基体铸铁的金相组织，分析基体组织对灰铸铁力学性能的影响。

5． 了解石墨和基体组织的生成条件。

二、实验内容

1． 画出HT100、HT150、HT200的金相组织示意图，并指出各相的名称。

2． 画出球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁的金相组织示意图，并指出各相的名称。

三、实验原理及方法

1． 实验原理

铸铁的力学性能来源于基体，取决于石墨的大小、数量、形状。石墨以片状形态存在，对基体割裂作用较大，降低基体的有

1

效承载面积；同时在石墨的尖端产生较大的应力集中，从而使铸铁的力学性能降低。石墨以球状形态存在，对基体割裂作用最小，对于灰铸铁，片状石墨数量越多、越大，铸铁的

“铸造合金及其熔炼”

实验指导书

赵忠兴 王连琪 张学萍

材料科学与工程学院 ２００６、８

实验一：

灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻

铸铁金相组织观察及分析

一、实验目的

1． 观察灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁的金相组织。

2． 观察不同牌号灰铸铁的金相组织，分析石墨大小、数量对灰铸铁力学性能的影响。

3． 观察不同形状石墨铸铁的金相组织，分析石墨形状对灰铸铁力学性能的影响。

4． 观察不同基体铸铁的金相组织，分析基体组织对灰铸铁力学性能的影响。

5． 了解石墨和基体组织的生成条件。

二、实验内容

1． 画出HT100、HT150、HT200的金相组织示意图，并指出各相的名称。

2． 画出球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁的金相组织示意图，并指出各相的名称。

三、实验原理及方法

1． 实验原理

铸铁的力学性能来源于基体，取决于石墨的大小、数量、形状。石墨以片状形态存在，对基体割裂作用较大，降低基体的有

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效承载面积；同时在石墨的尖端产生较大的应力集中，从而使铸铁的力学性能降低。石墨以球状形态存在，对基体割裂作用最小，对于灰铸铁，片状石墨数量越多、越大，铸铁的

北京科技大学毛卫民老师的课件,很实用。

铸造合金及制备工艺材料科学与工程学院材料成形与控制工程系毛卫民

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3.2铸造合金钢合金钢：在碳钢的基础上，有意地加入一种或数种合金元素，使碳钢的工艺性能和使用性能得到提高和和改善，这种铁基合金叫做合金钢。

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合金钢定义的解释

“在碳钢的基础上”发展合金钢，意味着可用碳钢的研究规律去研究合金钢；“有意地”是指不包括常存元素的常存含量，如Mn必须>0.8wt%、 Si必须>0.45wt%,才能算得上是含Mn或含Si的合金钢。

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为什么发展合金钢？碳钢具有以下弱点过冷γ的稳定性低、淬透性差，大型铸件或厚壁铸件无法采用调质处理(淬火+回火)来强化铸件。举例：40#碳钢，φ10~12mm的试样水淬时，心部可得全马氏体；φ20mm的试样水淬时，心部只能得到50%的马氏体；φ100mm的试样水淬时，心部无马氏体。

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碳钢的综合力学性能低。如要求40#碳钢达到σb=1000MPa时，ψ仅有45~50%,ak仅有44~49 J/cm2;如要求35Ni3Mo达到σb=1000MPa

第二章 液态材料铸造成形技术过程

概述

液态材料成形技术通常称为铸造，是材料成形技术之一。铸造成形技术几乎能用所有金属材料制造极为复杂的零件，主要担负着毛坯成形及改性的功能，将原材料加工成尽量接近产品（零件）最终形状尺寸，并保证其组织，性能符合要求，安全可靠。铸造具有投资小，技术过程灵活性大和生产周期短等优点，而被广泛应用于机械制造，矿山冶金，交通运输，石化通用设备，农业技术，能源，轻工纺织，土建工程，电力电子，航天航空，国防军工等领域。

铸造成形也会带来某些缺陷，如铸造内部组织疏松，晶粒粗大，易产生缩孔，缩松，气孔等缺陷；而外部易产生粘砂，夹砂，砂眼等缺陷。由此，铸件力学性能低，特别是冲击韧性，比同样材料锻件的力学性能低。正如铸件工序多，且难以精确控制，使得铸件品质不够稳定。

铸造成形技术的方法很多，按生产方法分为：砂形铸造和特种铸造。按冶金分类可分为：铸铁，铸钢，

铝合金，铜合金，镁合金，钛合金。

2—1铸造成形技术过程特征及理论基础

一 液态金属的充形能力

1 液态金属的充形能力与流动性

（1）液态金属充满铸形形腔，获得形状完整，轮廓清晰的铸件的能力，称为液态金属冲填铸形的能力，简称液态金属的充形能力。

实践证明，同一种金属用不同铸造方法，所能铸造成形的铸

第二章 液态材料铸造成形技术过程

概述

液态材料成形技术通常称为铸造，是材料成形技术之一。铸造成形技术几乎能用所有金属材料制造极为复杂的零件，主要担负着毛坯成形及改性的功能，将原材料加工成尽量接近产品（零件）最终形状尺寸，并保证其组织，性能符合要求，安全可靠。铸造具有投资小，技术过程灵活性大和生产周期短等优点，而被广泛应用于机械制造，矿山冶金，交通运输，石化通用设备，农业技术，能源，轻工纺织，土建工程，电力电子，航天航空，国防军工等领域。

铸造成形也会带来某些缺陷，如铸造内部组织疏松，晶粒粗大，易产生缩孔，缩松，气孔等缺陷；而外部易产生粘砂，夹砂，砂眼等缺陷。由此，铸件力学性能低，特别是冲击韧性，比同样材料锻件的力学性能低。正如铸件工序多，且难以精确控制，使得铸件品质不够稳定。

铸造成形技术的方法很多，按生产方法分为：砂形铸造和特种铸造。按冶金分类可分为：铸铁，铸钢，

铝合金，铜合金，镁合金，钛合金。

2—1铸造成形技术过程特征及理论基础

一 液态金属的充形能力

1 液态金属的充形能力与流动性

（1）液态金属充满铸形形腔，获得形状完整，轮廓清晰的铸件的能力，称为液态金属冲填铸形的能力，简称液态金属的充形能力。

实践证明，同一种金属用不同铸造方法，所能铸造成形的铸

金属工艺学对你绝对有用,请大学快来看看吧

第二篇

金属液态成形工艺

湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering

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绪论什么是液态成形(铸造) 一 什么是液态成形(铸造)?将液态合金浇注到一定形状、尺寸铸型空腔中， 将液态合金浇注到一定形状、尺寸铸型空腔中， 待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法. 待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法.

铸造的核心问题： 铸造的核心问题： 凝固组织的形成与控制； 凝固组织的形成与控制； 铸造的缺陷与防止； 铸造的缺陷与防止； 尺寸精度与表面粗糙度的控制。 尺寸精度与表面粗糙度的控制。

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二 铸造生产过程

变速箱壳体的铸造过程湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering

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铸 零 件 图 造 工 艺 图

型砂 模型 熔化 芯盒 芯砂

铸 型 浇注 型 芯 冷却 凝固

铸 件

湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering

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Fundamental foundry process 铸造生产的主要工序

Molding造型

The product of the foundry is a casting. The first foundry process involved in the production of a casting is the construction of a suitable mold .The type of mold is governed the size and shape of the casting and the kind of metal to be used to make the casting. 铸造生产的产品是铸件。生产铸件的第一道工序是制作合适的铸型。铸型的类型是由铸件的尺寸、形状和制作铸件所用的金属种类决定的。

Green sand molds are made of sand in its green or natural state and may be poured with metal as soon as they are complete . About 85% of all mould made i

Fundamental foundry process 铸造生产的主要工序

Molding造型

The product of the foundry is a casting. The first foundry process involved in the production of a casting is the construction of a suitable mold .The type of mold is governed the size and shape of the casting and the kind of metal to be used to make the casting. 铸造生产的产品是铸件。生产铸件的第一道工序是制作合适的铸型。铸型的类型是由铸件的尺寸、形状和制作铸件所用的金属种类决定的。

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