工程材料作业最后五章.docx
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工程材料作业最后五章
第6章扩散
1》简介
一个原子从一个金属到另的一个金属的过程,被称为扩散,或杂质扩散。
2》扩散原理
从原子的角度来看,扩散是原子从晶格到晶格的逐步迁移。
对个原子运动产生迁移,必须满足两个条件:
(1)必须有一个空的相邻的晶格
(2)原子必须有足够的能量来打破与它相连的原子键,然后使原子在晶格间产生位移。
2.1空位扩散
一个机制涉及到从一个正常的原子晶格位置交换到相邻的空置晶格或空缺,图6.2.1a为代表的示意图。
这个机制是恰当地称之为空位扩散。
图6.2a
2.2间质扩散
中和或置换间隙杂质原子的形式很少,通常通过不扩散这个机制来实现。
这种现象被适当的称为是间隙扩散(图6.2b)。
图6.2b
3》稳态扩散
扩散是一个随时间变化的过程,在宏观意义上说,就是一个元素被运送到另一个元素的时间的函数。
如果扩散通量不随时间变化,就是一个稳太扩散。
稳态扩散常见的例子是一种气体原子的扩散。
菲克第一定律:
D-扩散系数,它以每秒平方米表示;
-浓度梯度。
4》非稳态态扩散
菲克第二定律:
。
种源的扩散是一种气相,其分压维持在一个恒定值。
因此,以下假设成立:
1、扩散前,在任何固体中的溶质原子是均匀分布的,它的浓度是C0。
2、表面x的值是零,它随固体的距离增大而增加。
5》扩散的影响因素
5.1扩散种类
扩散系数D的大小是原子的扩散速度的指标。
几个金属系统的自身和互相扩散的系数,列于下表。
5.2温度
温度对扩散速率系数的影响最深远:
D0-一个与温度无关的数(平方米/秒);
Qd-扩散激活能(焦耳/摩尔,卡尔/摩尔,或者EV/原子)
6》其他扩散方式
原子的迁移也可能出现在晶界和外部表面。
这些被称为“短路”,因为扩散的速度远远高于体积扩散。
7》离子和聚合材料的扩散
7.1离子材料
对于离子化合物,情况比金属复杂的多,因为它必须考虑两个具有相反电荷的离子扩散类型。
7.2高分子材料
对于高分子材料,小分子链之间的扩散运动链结构比原子内更紧密。
总结:
固态的扩散是一种固体材料的内部原子逐步运动到其他材料的过程。
对于一个给定的主体金属,原子间扩散一般更为迅速。
对于稳态扩散,扩散的浓度分布在时间上是独立的,根据菲克第一定律,流量或速度与浓度成正比。
非稳态数学描述的菲克第二定律,是一个偏微分方程。
在聚合物中,小分子物质是在分子链之间扩散的,它是由无定形区域到一个相邻的区域。
第17章热特性
1》概述
“热特性”是指一种材料的热应用的响应。
作为一种固体的吸收能量的热量形式,它的温度上升,并且其尺寸的增加。
2》热容
固体材料,当加热时温度升高,这象征着有些能量被吸收。
热容量是一种性能,反映了一个材料的从外部环境吸收热量的能力。
热容:
dQ是材料升高dT温度产生的能量。
比热(通常由一个小写c表示)代表了每单位质量的热容量,并有各种单位(J/kg-K,cal/g-K,Btu/lbm-_F)。
2.1振动热容
大多数固体的热能量吸收的主要模式是用在原子振动能量的增加。
再次,固体材料的原子都在不断以非常高的频率振动。
只允许一定的能量值(能量被认为是量子化),以及单量子振动能量被称为声子(声子是类似电磁辐射的量子、光子)。
2.2温度系数的热容量
在0K时Cv为零,但它随温度迅速上升;
在其他温度,
T-绝对温度;
A-与温度无关的常数。
2.3其他热容量的贡献
其他能量吸收机制也存在,他们也可以增加固体比热容。
然而,在多数情况下,这相对振动的大小的贡献都是些次要的。
3》热膨胀
大多数固体物料加热时膨胀而冷却时收缩。
长度随温度的变化对固体材料可以表述为:
或
L0和LF分别代表随温度的变化,从T0到TF的最初和最终的长度;
l-线性热膨胀系数。
体积随温度的变化可能是按一下公式计算:
V和V0分别是体积变化和原始体积;
αv-热膨胀量系数。
3.1金属
对于常见的金属的线性热膨胀系数约在
到
之间。
在某些应用中,尺寸稳定性与温度波动高度是至关重要的。
3.2陶瓷
原子间结合力比较强的时候是被发现在许多陶瓷材料的热膨胀系数较低的时候;值通常在
之间。
陶瓷材料具有的热膨胀系数是比较低的,此外,各向同性。
3.3聚合物
有些高分子材料加热后有非常大的热膨胀系数,通常是约
的范围。
4》导热系数
物质传热的热导率的最好的表达方式:
q-热通量,或热流量;
k-热导率;
dT/dX-通过导电介质的温度梯度。
4.1热传导机制
导热系数
kl和ke分别代表晶格振动和电子热导率;
4.2金属
由于自由电子的电气和热传导是在纯金属中,理论上建议两电导率应根据威德曼-弗兰兹定律:
σ-电导率;
T-绝对温度;
L-一个常数。
陶瓷声子热传导的主导因素:
ke比KL小。
4.3聚合物
通常利用聚合物,因为它们是低导热系数的热绝缘体。
5》热应力
热应力是诱导体由于在温度变化导致的压力。
5.1抑制热应力所造成扩张和收缩
热应力:
E-弹性模量;
L-线性热膨胀系数。
5.2温度梯度所造成的应力
当固体被加热或冷却时,内部温度分布将取决于它的大小和形状、材料的热导率和温度的变化率。
脆性材料的热冲击
对于金属和聚合物的可塑性,热应力减轻可能的塑性变形。
然而,大多数陶瓷不具有可塑性。
这增强了他们脆性断裂的可能性。
对许多材料的近似的热震性能参数TSR:
。
热冲击可能会被外部条件的改变所阻碍,即制冷或制热率下降,整个物体的温度梯度达到最小程度。
通常需要去除热应力来改善陶瓷材料的机械强度和光学特性。
IntroductiontoManufacturingProcesses
第7章金属铸造
凝固的原则在铸造过程最广泛使用。
铸造就是把熔化的金属倒入冷的模具来吸取热量。
浇注涉及流体流动,它与凝固的相互作用决定了铸造合金的适用性。
1》铸件的结构与性能
1.1熔体凝固
当熔体被浇入较冷的模具时,金属与模具接触凝固时在大约等轴(在各个方向的尺寸大致相当)的位置会出现细颗粒的形式,这是由于冷却速率高(红棕区)和模壁诱导异相成核。
纯金属凝固的获得是通过在热提取的方向增加有益的定向核。
这导致了整个铸造的大部分经常观察到的柱状结构(图7-1a)。
图7-1a所示的几何腔被称为风笛,这里总是在纯金属凝固形式中出现。
图7-1
共晶体
共晶体,像纯金属一样,在恒定的(不变的)温度下凝固。
凝固前或多或少是平面的(图7-1a)。
每个颗粒中都有几组共晶细胞。
固溶
固溶体在超过冻结范围就会凝固,并且这对结构有显着影响。
晶体会朝热提取的方向生长,形成树突形式(图7-1b)项。
其他系统二元合金体系的性能及它中的孔隙度,可从相图的准确性来预测。
1.2宏观偏析
我们已经观察到,完全扩散的缺乏导致偏析。
基本上有三种类型的宏观偏析:
1、所谓的正常分离会在平面上凝固有或多或少的阵线以驱动更低的部分向中心熔化时发生(图7-1a)。
2、反偏析是固溶合金凝固成树突状图案(图7-1b)。
3、重力偏析在分离不溶物或杂物或金属在有不同的密度的互溶液体中不混合时发生。
2》铸造性能
凝固的特点结合流体性质,确定各种合金的铸造能力。
2.1粘度
液体在流动时,在其分子间产生内摩擦的性质,称为液体的黏性,粘性的大小用黏度表示,是用来表征液体性质相关的阻力。
粘度又分为动力黏度.运动黏度和条件粘度。
剪应力
h-流动液体的厚度;
v-流动的速度;
γ-剪应变率;
η-动力粘度(单位N.s/m2)。
2.2表面效果
当熔体流过小的渠道,表面张力变得显著。
高表面张力使其无法填补尖角。
暴露于大气中,许多表面迅速熔化成为氧化膜涂层,这对铸件的性能影响很大。
2.3流动性
一个金属模具的填充能力,被称为流动性。
当模具填充,热凝固开始,流量此时便会发生。
因此,模具填充取决于许多因素,其中的确切因素可能并不知道。
流动性受以下因素影响:
1、因为加热,这使粘度降低,凝固延迟。
2、模具温度增加凝固减慢而流动性增加。
3、凝固性。
4、表面张力和氧化膜的存在。
5、模具材料和模具修整通过影响热的提取及模具表面润湿影响流动性。
3》铸造合金
铸造合金适于熔融状态下充填铸型获得一定形状和尺寸毛坯的合金。
3.1有色金属新材料
在有色金属合金中,铜合金、铝合金、镁合金、锌合金等都可用于铸造。
有色金属铸件广泛使用于机器制造、航空、汽车、建筑等工业中。
铸钢
用以浇注铸件的钢。
铸造合金的一种。
铸钢分为铸造碳钢、铸造低合金钢和铸造特种钢3类。
由于流动性差,墙体厚度必须相当大,往往铸件的尺寸较大(几乎所有铸件一半在200-500千克的范围内)。
不锈钢是在食品,化工等行业不可缺少的,但其熔点高和长期冻结的范围是目前主要的技术挑战。
白口铁
生铁中的一种。
含碳量约2.5%,硅在1%以下。
白口铁中大部分的碳与铁化合以碳化铁Fe3C存在。
其碳和硅的含量较常见的灰口铁少。
白口铁的质地很硬且脆,不容易切削,不易进行机械加工。
可锻铸铁
可锻铸铁是由一定化学成分的铁液浇注成白口坯件,再经退火而成的铸铁,有较高的强度、塑性和冲击韧度,可以部分代替碳钢。
灰铸铁
可看成是碳钢的基体加片状石墨。
按基体组织的不同灰铸铁分为三类:
铁素体基体灰铸铁;铁素体—珠光体基体灰铸铁;珠光体基体灰铸铁。
灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重,在石墨尖角处易造成应力集中,使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢,但抗压强度与钢相当,也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。
球墨铸铁
球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨,有效地提高了铸铁的机械性能,特别是提高了塑性和韧性,从而得到比碳钢还高的强度。
它是一种高强度铸铁材料,其综合性能接近于钢,正是基于其优异的性能,已成功地用于铸造一些受力复杂,强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。
3.2有色金属材料
锡基合金
锡基合金是锡锑铜合金。
它的摩擦系数小,硬度适中,韧性较好,并有很好的磨合性,抗蚀性和导热性,主要用于高速重载荷条件下工作的轴瓦。
锡基合金的主要成分是锡、铅、锑、铜。
其中锑和铜用以提高合金强度和硬度。
铅基合金
铅也有一个较低的熔点(327℃)和良好的耐腐蚀性,但它是有毒的,其使用仅限于避免人体接触的地方应用。
大沙或永久模铸件被用作X射线和Y射线屏蔽。
锌基合金
锌是唯一的低熔点(419'C)的作为一种广泛使用的金属结构浇注料。
其主要弱点是低蠕变强度。
锌基合金不仅具有优越的机械性能,更具有极高的性价比。
镁基合金
镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。
其特点是:
密度小(1.74g/cm3),比强度高,弹性模量大,消震性好,承受冲击载荷能力比铝合金大,耐有机物和碱的腐蚀性能好。
镁合金的比重虽然比塑料重,但是,单位重量的强度和弹性率比塑料高,所以,在同样的强度零部件的情况下,镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。
铝基合金
铝及其合金具有比重小、比强度及比刚度高、易加工和成本低等优点,采用快速凝固和机械合金化等技术制得的铝基非晶态合金更具有高强度、低密度、高热稳定性、良好的力学性能、优异的抗腐蚀性等特点,在高强度低密度材料方面具有广泛应用前景。
铜基合金
密度只是稍微比镁(1.85g/mm3),但熔点高得多(1277°C)。
铜基合金具有耐腐蚀性能。
铜基合金具有高的疲劳强度和承载能力,优良的耐磨性,良好的导热性,摩擦系数低,能在250℃以下正常工作。
镍和钴基合金
镍(1435°C)和钴(1495°C)的熔点比较高。
它们的耐蚀性使它们显然对许多关键的应用场合。
他们经过高温强度大大提高,可以用固体溶液和沉淀硬化合金元素。
高温材料
包括钛和耐火金属。
它们在550°C以上温度条件下能承受一定应力并具有抗氧化和抗热腐蚀能力的材料。
高温材料包括高温合金、弥散强化合金、难熔合金、金属纤维增强高温复合材料和陶瓷材料等。
4》熔炼浇注
4.1熔
第一步是准备一个融化的正确组成。
下图示意了系统的主要方面。
1、电荷是经熔化指定组成的合金而产生的。
2、电荷被加载到一个包含融化炉,并提供了热源。
3、一个必然的因素是存在的气体。
4、电荷用以包覆。
4.2浇注
浇注是把熔融金属、混凝土等注入模具。
浇注的方法常有两种:
模注法和连续浇注法。
4.3质量保证
提高铸件质量很大程度上与熔炼浇注阶段有关。
组成
合金的成分可通过补偿来控制。
在提供的调整范围内,重要内容要分析记录,然后浇注。
夹杂物
在炼钢过程中,少量炉渣、耐火材料及冶炼中反应产物可能进入钢液,形成非金属夹杂物。
它们都会降低钢的机械性能,特别是降低塑性、韧性及疲劳极限。
严重时,还会使钢在热加工与热处理时产生裂纹或使用时突然脆断。
非金属夹杂物也促使钢形成热加工纤维组织与带状组织,使材料具有各向异性。
严重时,横向塑性仅为纵向的一半,并使冲击韧性大为降低。
气体
气泡是零强度的,它由包裹体形式决定。
除了清洗和真空应用,存在着捆绑在一个坚实的反应产物气体的选择。
5》铸造工艺
5.1分类
从技术角度来看,铸造工艺可分为两大类:
消耗性模铸造和永久性模铸造。
从铸造目的来看,铸造可分为:
1、钢锭,板坯,钢坯铸造。
2、重熔锭。
3、形状铸造。
5.2铸锭
圆形,八角形,或圆形,方形截面的三角体被称为锭铸造,其直径或边长度约200毫米或以上,被称为钢坯。
他们是由不同的技术倒入永久模具:
1、锭模,通常是铁制或钢制,可他对所有合金静态铸造都适用。
2、双壁构造的水冷却模具主要采用铜基合金铸造。
3、连续铸造工艺绝大多数用于铸造板坯和方坯。
5.3铸造形状
当铸造工艺在生产复杂形状部件时,用有腔室的模具确定组件的形状。
流体流动
模具供液系统的设计是按照流体流动的原则。
理想的情况下是应层流(平滑),但在实践中,湍流不能完全避免。
流体供应系统有各种形状的铸造工艺一些共同的特点:
1、浇注盆是一个大到足以容纳容器的金属流,并经常形成以确保熔体畅通。
2、输送流体是由下到浇道模具。
在这样做时,势能转化为动能从而使速度增加。
3、熔体在截面分布较大的位置慢下来。
4、流动的流体被连接到模腔门。
在交界处的空腔,这些门的厚度是大大减少的,这不仅是为了凝固铸造,并且使它很容易分离。
也为了使金属流动,并确保其平稳的进入型腔。
热萃取和凝固
一旦熔体进入模具,模具的热量通过墙壁,提取凝固开始。
凝固时间
:
V-热含量;
A-表面面积。
V/A-铸件的模。
铸件可能产生空隙或缩孔现象。
补救办法可能采取不同的形式:
1.升管提供了熔融金属的地方。
2.在薄片孔隙度,可改变逐步凝固为定向凝固。
控制结构
热提取和凝固模式不仅影响铸件的健全性,而且影响结构和凝固的金属晶粒的大小。
事实上,通过控制晶粒的大小可以改善铸件的性能,还可以进一步改善定向凝固的共晶结构,使其更硬。
模具设计
1、体积和重量的铸件要确定。
2、在交易量及几何构型的基础上,立管的大小和数量要确定。
3、在理论和实证关系的基础上,要找出最佳浇注时间。
5.4消耗,模具,永磁型铸造模具
模具本身都是耐火材料。
他们的粘结强度必须大于允许处理值,但仍必须凝固后拆除。
他们是由木材或金属制成的。
由于内部被包围部分几乎完全的融化,它们必须排放到室外。
粘合过程往往是根据粘接剂(粘合剂)描述的:
1、绿砂模是最便宜的,因为它们是用泥土粘结。
2、粘土砂周围可能是腔,为提高铸件表面质量和降低针孔缺陷。
3、硅酸盐束缚。
4、水溶性磷酸盐,可用于生产环境友好型的粘合剂。
5、水泥模型依赖于凝胶对水泥的水化。
6、含油砂
7、树脂砂结合剂
8、真空成型
凝结
砂通过各种技术被压缩,根据生产速度和所生产的零部件总数选择。
用削剂要加热至200--260℃,涂层会放在一个盒子中包含砂的顶部。
注浆成型
这是基于多孔石膏模具能够吸收水分的物理特性,将陶瓷粉料配成具有流动性的泥浆,然后注入多孔模具内(主要为石膏模),水分在被模具(石膏)吸入后便形成了具有一定厚度的均匀泥层,脱水干燥过程中同时形成具有一定强度的坯体,此种方式被称为注浆成型。
5.5消耗,模具,消耗-模铸造
一个消耗模式必须做出的是熔化或烧毁之前浇注铸造。
通过这种方式,材料收缩的形式,必须加以考虑。
熔模精密铸造
熔模精密铸造生产具有许多优点,但其同时具有工序多,工艺过程复杂,生产周期长,影响铸件质量的因素较多的缺点,在一定程度上制约了精密铸造的应用和发展。
随着计算机技术的快速发展,计算机技术在精铸中的应用,从精铸件的结构设计、工艺制定到压型设计与制造、蜡模成型、型壳制造、型芯的制造等,给精铸件的生产带来了巨大变革。
泡沫支柱
砂型铸造的一个变种,利用一个聚苯乙烯泡沫制成的消耗模式,需要严格控制密度和表面质量。
5.6永久型铸造
多次重复使用模具是永久模铸造工艺。
模具材料
模具材料必须具有足够高的熔点,以抵御液态金属在高温浇注反复使用的侵蚀,还需要有较高的热疲劳性,以抵制过早开裂。
模具设计
所有(模具)永久模具具有一些共同特点:
1、一个主要的要求是很容易凝固铸件从模具型腔中拿出。
2、内部空腔形成了以固定或可移动金属芯。
3、冲模要在准确位置插入。
4、顶针要拿出凝固铸造。
5、模具材料不渗透,因此必须提供通风口,以避免温室气体。
5.7离心铸造
熔融金属浇入绕水平、倾斜或垂直轴旋转的铸型,在离心力作用下,凝固成形的铸件轴线与旋转铸型轴线重合的铸造方法。
铸件多是简单的圆筒形,不用芯子形成圆筒内孔。
离心铸造用的机器称为离心铸造机。
按照铸型的旋转轴方向不同,离心铸造机分为卧式立式和倾斜式3种。
卧式离心铸造机主要用于浇注各种管状铸件,如灰铸铁球墨铸铁的水管和煤气管,管径最小75毫米,最大可达3000毫米此外可浇注造纸机用大口径铜辊筒,各种碳钢、合金钢管以及要求内外层有不同成分的双层材质钢轧辊。
立式离心铸造机则主要用以生产各种环形铸件和较小的非圆形铸件。
6》整理工艺
凝固的铸造必须进行辅助操作,才可以使用。
6.1清洁与处理
1、当铸造要使用的零件时,第一步是模具铸造。
2、树脂结合剂的核心被机械方式删除(淘汰),如脉动负荷,高频率振动,或高压水。
3、去除残留喷砂(无空气爆破)。
4、入口,流体,立管,浇道被去除(抛光之前或之后)。
5、整个表面清洗的过程,包括一些耐火材料或钢丸的抛光,或干/湿化学酸洗。
6、每个部分都有足够的价值,任何缺陷检测有时会通过焊接修复又不影响已完成的部分功能。
否则,有缺陷的部件将被重熔。
6.2铸造后性能的改变
锻造过程材料晶格产生变形,硬度,强度都变高。
改变夹杂形态:
金属内部的夹杂被视为裂纹源,影响了金属的机械性能和使用寿命。
通过锻造,能使颗粒状的夹杂变成条状或线状,减小内应力,减小其对金属机械性能的影响。
在低温锻造时,锻件的尺寸变化很小。
在700℃以下锻造,氧化皮形成少,而且表面无脱碳现象。
因此,冷锻容易得到很好的尺寸精度和表面光洁度。
只要控制好温度和润滑冷却,700℃以下的温锻也可以获得很好的精度。
热锻时,由于变形能和变形阻力都很小,可以锻造形状复杂的大锻件。
要得到高尺寸精度的锻件,可在900-1000℃温度区域内用热锻加工。
7》质量保证
7.1检查
机械性能通常用来衡量投试棒性能的。
7.2铸造缺陷
铸造铸铁件常见的缺陷有:
气孔、粘砂、夹砂、砂眼、胀砂、冷隔、浇不足等。
1、气体在金属液结壳之前未及时逸出,会在铸件内生成孔洞类缺陷。
2、铸件表面上粘附有一层难以清除的砂粒称为粘砂。
粘砂既影响铸件外观,又增加铸件清理和切削加工的工作量,甚至会影响机器的寿命。
3、夹砂在铸件表面形成的沟槽和疤痕缺陷,在用湿型铸造厚大平板类铸件时极易产生。
铸件中产生夹砂的部位大多是与砂型上表面相接触的地方,型腔上表面受金属液辐射热的作用,容易拱起和翘曲。
4、砂眼在铸件内部或表面充塞着型砂的孔洞类缺陷。
5、胀砂浇注时在金属液的压力作用下,铸型型壁移动,铸件局部胀大形成的缺陷。
为了防止胀砂,应提高砂型强度、砂箱刚度、加大合箱时的压箱力或紧固力,并适当降低浇注温度,使金属液的表面提早结壳。
6、液态金属充型能力不足,或充型条件较差,在型腔被填满之前,金属液便停止流动,将使铸件产生浇灌不足或冷隔缺陷。
浇灌不足时,会使铸件不能获得完整的形状;冷隔时,铸件虽可获得完整的外形,但因存有未完全融合的接缝,铸件的力学性能严重受损。
8》工艺和设计
基于前面的讨论,我们现在可以集中精力处理零件的选择和设计。
8.1制程能力
1、某些进程立即排除在外,如果该合金的熔点过高。
2、在所有的金属加工方法中,都允许最大的铸造形状复杂性。
3、表面的细节及合金熔点取决于这一过程,但也有一些程序(例如,投资铸造)较少受它的影响。
4、合金表面光洁度和公差。
5、尺寸(质量)的限制是相当灵活,而且往往是由实际情况决定。
6、最小截面厚度取决于流动性和凝固。
7、孔隙度与凝固是密切相关的。
8、最低限度的核心直径是依据核力量的消耗而定的。
9、成本和生产特点是重要因素。
8.2零件设计
尺寸
除非进程产生一个净形状的部分,不然加工余量必须适用于所有密切许可表面。
余量一般为增加1.6毫米,最大尺寸按每200毫米增加0.8毫米。
模型
铸造永久模模具依据以下方法。
1、分开的壁面,在需要的时候,如果在所有的模具中应该是直的。
2、需要在砂模铸造中铸造永久移动核心,如果在所有的都可能的,额外的核心应该是可以避免的(图7-29)。
3、草案的角度上内比外表面(图7-29b),并确保从模具或模具的核心部分释放较大,且比更大的高度低。
4、钻孔的位置加强,可使钻头进入垂直铸造表面。
如有充分理由,他应该插入。
5、永久模铸造,喷射器必须位于适当的位置。
定向固化
1、定向凝固保证如果墙面是锥形减少(图7-30a)。
2、当壁厚变化是不可避免时,必须有过渡半径(图7-30a)。
3、局部重型截面,需要两个相互交叉肋板支撑(图7-30b、c)。
4、薄壁模具配件中断或过热,形成热点。
过渡半径减轻这个问题(图7-30d)。
热裂
热裂是铸件生产中最常见的铸造缺陷之一。
热裂是在高温下形成的裂纹。
其形状特征是:
缝隙宽、形状曲折、缝内呈氧化色。
形成热裂的影响因素:
合金性质,铸型阻力。
热裂分为外裂和内裂。
在铸件表面可以看到的裂纹称为外裂,其表面宽,内部窄,有时贯穿铸件整个断面。
外裂产生在铸件的拐角处、截面厚度有突变或局部冷凝慢且在凝固时承受拉应力的地方。
内裂产生在铸件内部最后凝固的部位,也常出现在缩孔附近或缩孔尾部。
9》概要
只有当铸造一个健全的铸件时,所施加铸件的设计和凝固过程中的限制才适用:
1、发生凝固时,模具的温度必须比金属的Tm更冷。
2、门控和提升技术必须确保顺利、有序的完成填补模具型腔,凝固后用液态金属或其他形式提供足够的填充。
3、传热必须为本地控制,以防止铸造后期的固化,减少孔隙率。
4、粒度控制是提高机械性能的最有力手段之一。
5、熔炼、浇注、铸造技术可大大提高材料的机械性能,特别是韧性和疲劳和冲击强度。
6、在温度范围内静压铸件迫切其凝固,可以提高铸件的压力性能。
7、铸造凝固可以去除残余热应力(卸压退火),使其结构均质(同质化),增加强度(固溶处理和时效沉淀硬化
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