鑄造成型原理重點

1、表面張力：液態(tài)金屬表面層的質(zhì)點受到一個指向液體內(nèi)部的力，物體傾向于減小其表面積，這相當(dāng)于在液態(tài)金屬表面有一個平行于表面且各向大小相等的張力，這個張力就是表面張力。能量起伏：金屬晶體結(jié)構(gòu)中每個原子的振動能量不是均等的，一些原子的能量超過原子的平均能量，有些原子的能量則遠(yuǎn)小于平均能量，這種能量的不均勻性稱為“能量起伏”結(jié)構(gòu)起伏：液態(tài)金屬中的原子集團(tuán)處于瞬息萬變的狀態(tài)，時而長大時而變小，時而產(chǎn)生時而消失，此起彼落，猶如在不停頓地游動。這種結(jié)構(gòu)的瞬息變化稱為結(jié)構(gòu)起伏。濃度起伏：不同原子間結(jié)合力存在差別，在金屬液原子團(tuán)簇之間存在著成分差異。這種成分的不均勻性稱為濃度起伏。大題 1.充型能力與流動性的聯(lián)系

2、與區(qū)別：充型能力：液態(tài)金屬充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰的鑄件的能力。即液態(tài)金屬充填鑄型的能力。充型能力與金屬液本身的流動能力及鑄型性質(zhì)等因素有關(guān)。是設(shè)計澆注系統(tǒng)的重要依據(jù)之一。流動性：液態(tài)金屬本身流動的能力。流動性與金屬的成分、溫度、雜質(zhì)含量及其物理性質(zhì)有關(guān)。充型能力與流動性的關(guān)系：充型能力是外因（鑄型性質(zhì)、澆注條件、鑄件結(jié)構(gòu)）和內(nèi)因（流動性）的共同結(jié)果。外因一定時，流動性就是充型能力。充型能力弱，則可能產(chǎn)生澆不足、冷隔、砂眼、鐵豆、抬箱，以及卷入性氣孔、夾砂等缺陷。3.影響液態(tài)金屬充型能力因素和提高措施：影響充型能力的因素是通過兩個途徑發(fā)生作用的：影響金屬與鑄型之間熱交換條件，而改變

3、金屬液的流動時間；影響金屬液在鑄型中的水力學(xué)條件，而改變金屬液的流速。1.研究鑄件溫度場的方法：數(shù)學(xué)解析法、數(shù)值模擬法和實測法等。4.凝固方式及其影響因素一般將金屬的凝固方式分為三種類型：逐層凝固方式、體積凝固方式（或稱糊狀凝固方式）和中間凝固方式。在凝固過程中鑄件斷面上的凝固區(qū)域?qū)挾葹榱?，固體和液體由一條界線（凝固前沿）清楚地分開。隨著溫度的下降，固體層不斷加厚，逐步達(dá)到鑄件中心。這種情況為逐層凝固方式。鑄件凝固的某一段時間內(nèi)，其凝固區(qū)域幾乎貫穿整個鑄件斷面時，則在凝固區(qū)域里既有已結(jié)晶的晶體，也有未凝固的液體，這種情況為體積凝固方式或稱糊狀凝固方式。鑄件斷面上的凝固區(qū)域?qū)挾冉橛谇皟烧咧g時，

4、稱中間凝固方式。凝固方式取決與凝固區(qū)域的寬度，而凝固區(qū)域的寬度取決于合金的結(jié)晶溫度范圍和冷卻強度（溫度梯度）。結(jié)晶溫度范圍越寬，溫度梯度越小，越傾向于體積凝固方式2. 液態(tài)金屬結(jié)晶過程：首先，系統(tǒng)通過起伏作用在某些微觀小區(qū)域內(nèi)克服能量障礙而形成穩(wěn)定的新相晶核；新相一旦形成，系統(tǒng)內(nèi)將出現(xiàn)自由能較高的新舊兩相之間的過渡區(qū)。為使系統(tǒng)自由能盡可能地降低，過渡區(qū)必須減薄到最小原子尺度，這樣就形成了新舊兩相的界面；然后，依靠界面逐漸向液相內(nèi)推移而使晶核長大。直到所有的液態(tài)金屬都全部轉(zhuǎn)變成金屬晶體，整個結(jié)晶過程也就在出現(xiàn)最少量的中間過渡結(jié)構(gòu)中完成。由此可見，為了克服能量障礙以避免系統(tǒng)自由能過度增大，液態(tài)金屬

5、的結(jié)晶過程是通過形核和生長的方式進(jìn)行的。在存在相變驅(qū)動力的前提下，液態(tài)金屬的結(jié)晶過程需要通過起伏（熱激活）作用來克服兩種性質(zhì)不同的能量障礙（簡稱能障），兩者皆與界面狀態(tài)密切相關(guān)。一種是熱力學(xué)能障，它由被迫處于高自由能過渡狀態(tài)下的界面原子所產(chǎn)生，能直接影響到系統(tǒng)自由能的大小，界面自由能即屬于這種情況；另一種是動力學(xué)能障，它由金屬原子穿越界面過程所引起，原則上與驅(qū)動力的大小無關(guān)而僅取決于界面的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，激活自由能即屬于這種情況。前者對形核過程影響頗大，后者在晶體生長過程中則具有更重要的作用。而整個液態(tài)金屬的結(jié)晶過程就是金屬原子在相變驅(qū)動力的驅(qū)使下，不斷借助于起伏作用來克服能量障礙，并通過形核和生

6、長方式而實現(xiàn)轉(zhuǎn)變的過程。3.形核：亞穩(wěn)定的液態(tài)金屬通過起伏作用在某些微觀小區(qū)域內(nèi)形成穩(wěn)定存在的晶態(tài)小質(zhì)點的過程稱為形核。形核條件：首先，系統(tǒng)必須處于亞穩(wěn)態(tài)以提供相變驅(qū)動力；其次，需要通過起伏作用克服能障才能形成穩(wěn)定存在的晶核并確保其進(jìn)一步生長。由于新相和界面相伴而生，因此界面自由能這一熱力學(xué)能障就成為形核過程中的主要阻力。根據(jù)構(gòu)成能障的界面情況的不同，可能出現(xiàn)兩種不同的形核方式：均質(zhì)生核和非均質(zhì)生核。均質(zhì)生核：在沒有任何外來界面的均勻熔體中的生核過程。 非均質(zhì)生核：在不均勻熔體中依靠外來雜質(zhì)或型壁界面提供的襯底進(jìn)行生核的過程。8. 固液界面的微觀結(jié)構(gòu)從微觀尺度考慮，固液界面可劃分為粗糙界面與平

7、整界面，或非小平面界面及小平面界面。 粗糙界面（非小平面界面）：界面固相一側(cè)的幾個原子層點陣位置只有50%左右為固相原子所占據(jù)。這幾個原子層的粗糙區(qū)實際上就是液固之間的過渡區(qū)。 平整界面（小平面界面）：界面固相一側(cè)的點陣幾乎全部被固相原子占據(jù)，只留下少數(shù)空位；或在充滿固相原子的界面上存在少數(shù)不穩(wěn)定的、孤立的固相原子，從而從整體上看是平整光滑的。對于不同的值，對應(yīng)不同的界面微觀結(jié)構(gòu)，稱為Jackson判據(jù)。當(dāng)2 時，界面的平衡結(jié)構(gòu)應(yīng)有 50%左右的點陣位置為固相原子所占據(jù)，因此粗糙界面是穩(wěn)定的。當(dāng)>2 時，界面的平衡結(jié)構(gòu)或是只有少數(shù)點陣位置被占據(jù)，或是絕大部分位置被占據(jù)后而僅留下少量空位。

8、因此，這時平整界面是穩(wěn)定的。越大，界面越平整。絕大多數(shù)金屬的熔化熵均小于2，在其結(jié)晶過程中，固液界面是粗糙界面。多數(shù)非金屬和化合物的值大于2，這類物質(zhì)結(jié)晶時，其固液界面為由基本完整的晶面所組成的平整界面。鉍、銦、鍺、硅等亞金屬的情況則介于兩者之間，這類物質(zhì)結(jié)晶時，其固液界面往往具有混合結(jié)構(gòu)。9.界面的生長機理和生長速度1、連續(xù)生長機制粗糙界面的生長。較高的生長速度。2、二維生核生長機制完整平整界面的生長。生長速度也比連續(xù)生長低。3、從缺陷處生長機制非完整界面的生長。(1) 螺旋位錯生長；(2) 旋轉(zhuǎn)孿晶生長；反射孿晶生長。生長速度比二維形核生長快，仍比連續(xù)生長慢。10.溶質(zhì)再分配和平衡分配系數(shù)

9、單相合金的結(jié)晶過程一般是在一個固液兩相共存的溫度區(qū)間內(nèi)完成的。在區(qū)間內(nèi)的任一點，共存兩相都具有不同的成分。因此結(jié)晶過程必然要導(dǎo)致界面處固、液兩相成分的分離。同時，由于界面處兩相成分隨著溫度的降低而變化，故晶體生長與傳質(zhì)過程必然相伴而生。這樣，從生核開始直到凝固結(jié)束，在整個結(jié)晶過程中，固、液兩相內(nèi)部將不斷進(jìn)行著溶質(zhì)元素重新分布的過程。我們稱此為合金結(jié)晶過程中溶質(zhì)再分配。衡固相中溶質(zhì)濃度與平衡液相溶質(zhì)濃度的比值稱為平衡分配系數(shù)。14.熱過冷和成分過冷僅由熔體實際溫度分布所決定的過冷狀態(tài)稱為熱過冷。由溶質(zhì)再分配導(dǎo)致界面前方熔體成分及其凝固溫度發(fā)生變化而引起的過冷稱為成分過冷。成分過冷判據(jù)：2、孕育處

10、理與變質(zhì)處理孕育處理和變質(zhì)處理都是在金屬液中加入少量物質(zhì)。孕育處理主要是通過促進(jìn)液體內(nèi)部的形核，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。變質(zhì)處理主要通過改變晶體的生長方式，從而改變晶體的形貌和生長速度，達(dá)到細(xì)化晶粒的作用。1）生核劑的確定孕育和變質(zhì)作用的原理可歸納為以下三類：a) 外加晶核：在澆注時向金屬液流中加入與欲細(xì)化相具有界面共格對應(yīng)的高熔點物質(zhì)或同類金屬的碎粒，使之在液體中作為有效質(zhì)點促進(jìn)非自發(fā)生核。b) 加入生核劑：加入的物質(zhì)本身不一定能作為晶核，但通過它們與液體金屬中某些元素的相互作用，能產(chǎn)生晶核或有效質(zhì)點，促進(jìn)非自發(fā)生核。這種生核劑可分為兩類：一是少量元素能與液體中某元素（最好是細(xì)化相原子）組成較穩(wěn)

11、定的化合物，此化合物與欲細(xì)化相具有界面共格對應(yīng)關(guān)系，就能促進(jìn)非自發(fā)生核。二是少量元素能在液體中造成很大的微區(qū)富集，迫使結(jié)晶相提前彌散析出。c) 采用強成分過冷元素：這些元素的特點是熔點低，能顯著降低合金的液相線溫度，在合金中固溶量很小(k 1)。這類元素在晶體產(chǎn)生時，富集在相界面上，既能阻礙已有晶體生長，又能形成較大的成分過冷促進(jìn)生核，同時又使晶體的分枝形成新的縮頸，易于熔斷脫落，形成新的晶核。共晶合金的共生生長大多數(shù)共晶合金在一般情況下是按共生生長的方式進(jìn)行結(jié)晶的。結(jié)晶時，后析出相依附于領(lǐng)先相表面析出，形成具有兩相共同生長界面的雙相核心；然后依靠溶質(zhì)原子在界面前沿兩相間的橫向擴散，互相不斷地

12、為相鄰的另一相提供生長所需的組元而使兩相彼此合作地一起向前生長，稱為共生生長。共生生長應(yīng)該滿足兩個基本條件：其一是共晶兩相應(yīng)有相近的析出能力，并且后析出相易于在領(lǐng)先相的表面形核，從而形成具有共生界面的雙相核心；其二是界面前沿溶質(zhì)原子的橫向擴散應(yīng)能保證共晶兩相的等速生長，使共生生長得以進(jìn)行。偏析1.概念在鑄造條件下，獲得化學(xué)成分完全均勻的鑄件（鑄錠）是十分困難的。鑄件（鑄錠）中化學(xué)成分的不均勻的現(xiàn)象稱為偏析。偏析是鑄件的主要缺陷之一。微觀偏析是指微小范圍（約一個晶粒范圍）內(nèi)的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象，按位置不同可分為晶內(nèi)偏析（枝晶偏析）和晶界偏析。宏觀偏析是指凝固斷面上各部位的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象，按其

13、表現(xiàn)形式可分為正常偏析、逆偏析、重力偏析等。晶內(nèi)偏析：是在一個晶粒內(nèi)出現(xiàn)的成分不均勻現(xiàn)象，常產(chǎn)生于具有結(jié)晶溫度范圍、能夠形成固溶體的合金中。在合金凝固過程中，溶質(zhì)元素和非金屬夾雜物常富集于晶界，使晶界與晶內(nèi)的化學(xué)成分出現(xiàn)差異，這種成分不均勻現(xiàn)象稱為晶界偏析。第六章 鑄件的收縮1.基本概念液態(tài)金屬澆入鑄型后，由于鑄型的吸熱，金屬溫度下降，空穴數(shù)量減少，原子間距離縮短，液態(tài)金屬的體積減小，稱為液態(tài)收縮。溫度繼續(xù)下降時，液態(tài)金屬凝固，發(fā)生由液態(tài)到固態(tài)的狀態(tài)變化，原子間距離進(jìn)一步縮短而發(fā)生的收縮，稱為凝固收縮。金屬凝固完畢后，在固態(tài)下繼續(xù)冷卻時，原子間距離還要縮短而發(fā)生的收縮，稱為固態(tài)收縮。鑄件在液態(tài)

14、、凝固態(tài)和固態(tài)的冷卻過程中，所發(fā)生的體積減小現(xiàn)象稱為收縮。因此，收縮是鑄造合金本身的物理性質(zhì)。金屬從液態(tài)到常溫的體積改變量稱為體收縮。金屬在固態(tài)時的線尺寸改變量，稱為線收縮。鑄件在凝固過程中，由于合金的液態(tài)收縮和凝固收縮，往往在鑄件最后凝固的部位出現(xiàn)孔洞，稱為縮孔。容積大而集中的孔洞稱為集中縮孔，或簡稱為縮孔；細(xì)小而分散的孔洞稱為分散性縮孔，簡稱為縮松。線收縮開始溫度：對于純金屬和共晶合金，線收縮是在金屬完全凝固以后開始的。對于具有一定結(jié)晶溫度范圍的合金，當(dāng)液態(tài)金屬的溫度稍低于液相線溫度時，便開始結(jié)晶，但是，由于枝晶還比較少，不能形成連續(xù)的骨架，仍為體收縮性質(zhì)。當(dāng)溫度繼續(xù)下降，枝晶數(shù)量增多，彼

15、此相連構(gòu)成連續(xù)的骨架，合金則開始表現(xiàn)為線收縮，即線收縮不是從完全凝固以后才開始，而是在結(jié)晶溫度范圍中的某一溫度開始。鑄件的順序凝固原則，是采用各種措施保證鑄件結(jié)構(gòu)上各部分，按照遠(yuǎn)離冒口的部分最先凝固，然后是靠近冒口部分，最后才是冒口本身凝固的次序進(jìn)行，亦即在鑄件上遠(yuǎn)離冒口或澆口的部分到冒口或澆口之間建立一個遞增的溫度梯度，鑄件按照順序凝固原則進(jìn)行凝固，能保證縮孔集中在冒口中，獲得致密的鑄件。同時凝固原則是采取工藝措施保證鑄件結(jié)構(gòu)上各部分之間沒有溫差或溫差盡量小，使各部分同時凝固。16共晶合金的共生生長大多數(shù)共晶合金在一般情況下是按共生生長的方式進(jìn)行結(jié)晶的。結(jié)晶時，后析出相依附于領(lǐng)先相表面析出，

16、形成具有兩相共同生長界面的雙相核心；然后依靠溶質(zhì)原子在界面前沿兩相間的橫向擴散，互相不斷地為相鄰的另一相提供生長所需的組元而使兩相彼此合作地一起向前生長，稱為共生生長。共生生長應(yīng)該滿足兩個基本條件：其一是共晶兩相應(yīng)有相近的析出能力，并且后析出相易于在領(lǐng)先相的表面形核，從而形成具有共生界面的雙相核心；其二是界面前沿溶質(zhì)原子的橫向擴散應(yīng)能保證共晶兩相的等速生長，使共生生長得以進(jìn)行。17共晶合金的離異生長和離異共晶共晶兩相沒有共同的生長界面，它們各以不同的速度獨立生長，兩相的析出在時間上和空間上都是彼此分離的，因而在形成的組織上沒有共生共晶的特征。這種非共生生長的共晶結(jié)晶方式稱為離異生長，所形成的組

17、織稱為離異共晶。在下述情況下，共晶合金將以離異生長的方式進(jìn)行結(jié)晶，并形成幾種形態(tài)不同的離異共晶組織。 因以下兩種原因造成一相大量析出，另一相尚未開始結(jié)晶時，將形成晶間偏析型離異共晶組織。a）由系統(tǒng)本身的原因所造成：當(dāng)合金成分偏離共晶點很遠(yuǎn)，初晶相長得很大，共晶成分的殘留液體很少，類似于薄膜分布于枝晶之間。當(dāng)共晶轉(zhuǎn)變時，一相就在初晶相的枝晶上繼續(xù)長出，而把另一相單獨留在枝晶間。b）由另一相的形核困難所引起：合金偏離共晶成分，初晶相長得較大。如果另一相不能以初生相為襯底形核，或因液體過冷傾向大而使該相析出受阻時，初生相就繼續(xù)長大而把另一相留在枝晶間。合金成分偏離共晶成分越遠(yuǎn)、共晶反應(yīng)所需的過冷度越

18、大，則越容易形成上述的離異共晶。 當(dāng)領(lǐng)先相為另一相的“暈圈”所封閉時將形成領(lǐng)先相呈球團(tuán)狀結(jié)構(gòu)的離異共晶組織。在共晶結(jié)晶過程中，有時第二相環(huán)繞領(lǐng)先相生長而形成一種鑲邊外圍層，此外圍層稱為“暈圈”。一般認(rèn)為，暈圈的形成是因兩相在形核能力和生長速度上的差別所致。在兩相性質(zhì)差別較大的非小面小面共晶合金中更容易出現(xiàn)這種暈圈組織。大題 典型鑄件形成機理內(nèi)部等軸晶區(qū):熔體內(nèi)部晶核自由生長的結(jié)果。（一）“成分過冷”理論：隨著凝固層向內(nèi)推移，固相散熱能力逐漸削弱，內(nèi)部溫度梯度趨于平緩，且液相中的溶質(zhì)原子越來越富集，從而使界面前方成分過冷逐漸增大。當(dāng)成分過冷大到足以發(fā)生非均質(zhì)生核時，便導(dǎo)致內(nèi)部等軸晶的形成。激冷等

19、軸晶型壁脫落與游離理論：在澆注的過程中，由于澆注系統(tǒng)和鑄型型壁處的吸熱產(chǎn)生大的過冷，促使大量晶核形成，產(chǎn)生大量的細(xì)小等軸晶，這些小等軸晶從型壁脫落并隨著澆注液流而分布于整個鑄件。（三）枝晶熔斷及結(jié)晶雨理論：生長著的柱狀枝晶在凝固界面前方的熔斷、游離和增殖導(dǎo)致了內(nèi)部等軸晶晶核的形成，稱為“枝晶熔斷”理論。3.等軸晶組織的獲得和細(xì)化通過強化非均質(zhì)生核和促進(jìn)晶粒游離以抑制凝固過程中柱狀晶區(qū)的形成和發(fā)展，就能獲得等軸晶組織。非均質(zhì)晶核數(shù)量越多，晶粒的游離作用越強，熔體內(nèi)部越有利于游離晶的殘存，則形成的晶粒就越細(xì)。具體方法：1、合理控制熱學(xué)條件1）低溫澆注和采用合理的澆注工藝 采用低溫澆注工藝、強化液流

20、對型壁的沖刷作用。2）合理控制冷卻條件 薄壁件采用冷卻能力高的金屬型，厚壁、導(dǎo)熱性差的鑄件采用砂型。2、孕育處理與變質(zhì)處理孕育處理和變質(zhì)處理都是在金屬液中加入少量物質(zhì)。孕育處理主要是通過促進(jìn)液體內(nèi)部的形核，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。變質(zhì)處理主要通過改變晶體的生長方式，從而改變晶體的形貌和生長速度，達(dá)到細(xì)化晶粒的作用。1）生核劑的確定孕育和變質(zhì)作用的原理可歸納為以下三類：a) 外加晶核：在澆注時向金屬液流中加入與欲細(xì)化相具有界面共格對應(yīng)的高熔點物質(zhì)或同類金屬的碎粒，使之在液體中作為有效質(zhì)點促進(jìn)非自發(fā)生核。b) 加入生核劑：加入的物質(zhì)本身不一定能作為晶核，但通過它們與液體金屬中某些元素的相互作用，能產(chǎn)生

21、晶核或有效質(zhì)點，促進(jìn)非自發(fā)生核。這種生核劑可分為兩類：一是少量元素能與液體中某元素（最好是細(xì)化相原子）組成較穩(wěn)定的化合物，此化合物與欲細(xì)化相具有界面共格對應(yīng)關(guān)系，就能促進(jìn)非自發(fā)生核。二是少量元素能在液體中造成很大的微區(qū)富集，迫使結(jié)晶相提前彌散析出。c) 采用強成分過冷元素：這些元素的特點是熔點低，能顯著降低合金的液相線溫度，在合金中固溶量很小(k 1)。這類元素在晶體產(chǎn)生時，富集在相界面上，既能阻礙已有晶體生長，又能形成較大的成分過冷促進(jìn)生核，同時又使晶體的分枝形成新的縮頸，易于熔斷脫落，形成新的晶核。2）合理確定孕育工藝為防止孕育衰退，采用：低溫澆注；瞬時孕育；選擇合理的孕育劑粒度。3、動態(tài)

22、晶粒細(xì)化在逐漸凝固過程中，采用振動（機械振動、電磁振動、超聲波振動等）、攪拌（機械攪拌、電磁攪拌、氣泡攪拌等）、旋轉(zhuǎn)等各種方法，均能有效地縮小和消除柱狀晶區(qū)，細(xì)化等軸晶組織。其作用機理包括：動力生核作用、促進(jìn)晶粒游離。4、等軸晶枝晶間距的控制研究表明，鑄件機械性能除了與等軸晶的晶粒大小有關(guān)外，等軸晶二次枝晶間距的影響更為明顯。二次枝晶間距越小，鑄件機械性能越好。細(xì)化枝晶間距的主要措施有：1） 薄壁鑄件的快速冷卻；2） 具有顯微激冷作用的懸浮鑄造；3） 強成分過冷孕育劑和稀土孕育劑的應(yīng)用4） 低溫澆注。大題 縮松、縮孔鑄件在凝固過程中，由于合金的液態(tài)收縮和凝固收縮，往往在鑄件最后凝固的部位出現(xiàn)孔

23、洞，稱為縮孔。容積大而集中的孔洞稱為集中縮孔，或簡稱為縮孔；細(xì)小而分散的孔洞稱為分散性縮孔，簡稱為縮松。2.鑄件中的縮孔和縮松形成原因在鑄件中產(chǎn)生集中縮孔的基本原因，是合金的液態(tài)收縮和凝固收縮值大于固態(tài)收縮值，產(chǎn)生集中縮孔的條件，是鑄件由表及里地逐層凝固(而不是整個體積同時凝固)，縮孔就集中在最后凝固的地方形成縮松的基本原因和形成縮孔一樣，是由于合金的液態(tài)收縮和凝固收縮大于固態(tài)收縮。但是，形成縮松的基本條件是合金的結(jié)晶溫度范圍較寬，傾向于糊狀凝固方式，縮孔分散；或者是在縮松區(qū)域內(nèi)鑄件斷面的溫度梯度小，凝固區(qū)域較寬，合金液幾乎同時凝固，因液態(tài)收縮和凝固收縮所形成的細(xì)小孔洞分散且得不到外部合金液的

24、補充而造成的。鑄件的凝固區(qū)域越寬，就越傾向于產(chǎn)生縮松。3.防止鑄件中產(chǎn)生縮孔和縮松的基本原則：針對該合金的收縮和凝固特點制定正確的鑄造工藝，使鑄件在凝固過程中建立良好的補縮條件，盡可能地使縮松轉(zhuǎn)化為縮孔，并使縮孔出現(xiàn)在鑄件最后凝固的地方。這樣，在鑄件最后凝固的地方安置一定尺寸的冒口，使縮孔集中于冒口中，或者把澆口開在最后凝固的地方直接補縮，即可獲得健全的鑄件。3.防止鑄件中產(chǎn)生縮孔和縮松的途徑：1）通過控制鑄件的凝固方向使之符合“順序凝固原則”或“同時凝固原則”，在凝固過程中建立良好的補縮條件。2）合理確定澆注的引入位置和澆注工藝，加強“順序凝固原則”或“同時凝固原則”。3）冒口、補貼和冷鐵的

25、綜合應(yīng)用，擴大有效補縮距離。4）加壓補縮，提高補縮效果。5）懸浮澆注，細(xì)化結(jié)晶組織。2.熱裂形成機理液膜理論：合金的熱裂傾向性與合金結(jié)晶末期晶體周圍的液體性質(zhì)及其分布有關(guān)。鑄件冷卻到固相線附近時，晶體周圍還有少量未凝固的液體，構(gòu)成液膜。溫度越接近固相線，液體數(shù)量越少，鑄件全部凝固時液膜即消失。如果鑄件收縮受到某種阻礙，變形主要集中在液膜上，晶體周圍的液膜被拉長。當(dāng)應(yīng)力足夠大時，液膜開裂，形成晶間裂紋。因此，液膜理論認(rèn)為，熱裂紋的形成是由于鑄件在凝固末期晶間存在液膜和鑄件在凝固過程中受拉應(yīng)力共同作用的結(jié)果。液膜是產(chǎn)生熱裂紋的根本原因，而鑄件收縮受阻是產(chǎn)生熱裂紋的必要條件。強度理論：鑄件在凝固后期

26、，固相骨架已經(jīng)形成并開始線收縮，由于收縮受阻，鑄件中產(chǎn)生應(yīng)力和變形。當(dāng)應(yīng)力或變形超過合金在該溫度下的強度極限或變形能力時，鑄件便產(chǎn)生熱裂紋。因此，強度理論認(rèn)為，合金存在熱脆區(qū)和在熱脆區(qū)內(nèi)合金的斷裂應(yīng)變低是產(chǎn)生熱裂紋的重要原因，而鑄件的集中變形是產(chǎn)生熱裂紋的必要條件。填空鑄造應(yīng)力：金屬在凝固和冷卻過程中體積變化受到外界或其本身的制約，變形受阻，而產(chǎn)生的應(yīng)力。熱應(yīng)力：鑄件各部分厚薄不同， 在凝固和其后的冷卻過程中，冷卻速度不同，造成同一時刻各部分收縮量不一致，鑄件各部分彼此制約，產(chǎn)生的應(yīng)力。相變應(yīng)力： 固態(tài)發(fā)生相變的合金，由于鑄件各部分冷卻條件不同，它們到達(dá)相變溫度的時刻不同，且相變的程度也不同而

27、產(chǎn)生的應(yīng)力。機械阻礙應(yīng)力：鑄件收縮受到鑄型、型芯、箱擋和芯骨等機械阻礙所產(chǎn)生的應(yīng)力。4.消除殘余應(yīng)力的方法：人工時效、自然時效、振動時效偏析 微觀偏析 、宏觀偏析、晶內(nèi)偏析大題晶內(nèi)偏析2.晶內(nèi)偏析產(chǎn)生原因、影響因素和消除措施晶內(nèi)偏析長生條件：一、合金的凝固有一定的溫度范圍；二、合金結(jié)晶凝固過程中原子擴散速度小于結(jié)晶生長速度（不平衡結(jié)晶的結(jié)果）。一般的情況下，合金的凝固溫度范圍愈大，鑄件結(jié)晶及冷卻速度愈快，則原子擴散愈難于進(jìn)行完全，晶內(nèi)偏析現(xiàn)象愈嚴(yán)重。因此，晶內(nèi)偏析多產(chǎn)生于凝固溫度范圍較大，能形成固熔體的合金中。影響因素：晶內(nèi)偏析程度取決于合金相圖的形狀、偏析元素的擴散能力和冷卻條件。（1）合金

28、相圖上液相線和固相線間隔越大，則先、后結(jié)晶部分的成分差別越大，晶內(nèi)偏析越嚴(yán)重。（2）偏析元素在固溶體中的擴散能力越小，晶內(nèi)偏析傾向就越大。（3）在其他條件相同時，冷卻速度越大，則實際結(jié)晶溫度越低，原子擴散能力越小，晶內(nèi)偏析越嚴(yán)重。但另一方面，隨著冷卻速度的增加，固溶體晶粒細(xì)化，晶內(nèi)偏析程度減輕。因此，冷卻速度的影響應(yīng)視具體情況而定。消除措施：均勻化退火、細(xì)化晶粒。反應(yīng)性氣孔 由于液態(tài)金屬與鑄型界面之間、液態(tài)金屬與渣之間或液態(tài)金屬內(nèi)部元之間發(fā)生了某些化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體而形成的孔洞，稱為反應(yīng)性氣孔。1) 反應(yīng)性氣孔特征 這些氣孔一般均勻成群分布，且往往產(chǎn)生于鑄件皮下形成皮下氣孔，又因其形狀呈針頭狀，又稱針孔。此類氣孔在鑄鋼件中出現(xiàn)較多。2) 反應(yīng)性氣孔形成機理 a) 鑄鋼件的皮下氣孔。鑄鋼件的皮下氣孔形狀為垂直于鑄件表面呈針狀，分布于皮下1-3mm處，數(shù)量多而尺寸小，直徑1-3mm,表面光滑，呈銀白色或藍(lán)黑色，清砂后少數(shù)氣孔露出，熱處理去氧化皮后有更多氣孔露出。 在生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)如下形象：薄壁鑄鋼件的底面比側(cè)面和上面的針孔多（底面水分不易蒸發(fā)）；厚壁鑄鋼件則上面針孔多；濕型鑄造比干型多