液態(tài)成型作業(yè)答案 完結(jié)版

1、第二講1、哪些現(xiàn)象說明金屬的熔化并不是原子間結(jié)合力的全部破壞？答：以下現(xiàn)象說明金屬的熔化并不是原子間結(jié)合力的全部破壞：（1）物質(zhì)熔化時(shí)體積變化、熵變（及焓變）一般均不大。注意：簡(jiǎn)答題此部分可略：如金屬熔化時(shí)典型的體積變化VmV（多為增大）為35左右，表明液體原子間距接近于固體，在熔點(diǎn)附近其系統(tǒng)混亂度只是稍大于固體而遠(yuǎn)小于氣體的混亂度。（2）金屬熔化潛熱比其汽化潛熱小得多（115130），表明熔化時(shí)其內(nèi)部原子結(jié)合鍵只有部分被破壞。2、實(shí)際液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)是怎樣的？實(shí)際液態(tài)金屬和合金由大量時(shí)聚時(shí)散、此起彼伏游動(dòng)著的原子集團(tuán)、空穴所組成，同時(shí)也含有各種固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)雜質(zhì)或化合物，而且還表現(xiàn)出能量、結(jié)

2、構(gòu)及濃度三種起伏特征，其結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。3、名詞解釋：能量起伏、結(jié)構(gòu)起伏、濃度起伏、粘度、運(yùn)動(dòng)粘度、雷諾數(shù)、層流、紊流、表面張力和表面能。答：能量起伏：液態(tài)金屬中的原子熱運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，原子所具有的能量各不相同，且瞬息萬變，這種原子間能量的不均勻性，稱為能量起伏結(jié)構(gòu)起伏: 由于液態(tài)原子處于能量起伏之中，原子團(tuán)是時(shí)聚時(shí)散，時(shí)大時(shí)小，此起彼伏的，稱為結(jié)構(gòu)起伏濃度起伏: 對(duì)于多元素液態(tài)金屬而言，同一種元素在不同原子團(tuán)中的分布量不同，也隨著原子的熱運(yùn)動(dòng)瞬息萬變，這種現(xiàn)象稱為成分起伏粘度: 流體在層流流動(dòng)狀態(tài)下，流體中的所有液層按平行方向運(yùn)動(dòng)。在層界面上的質(zhì)點(diǎn)相對(duì)另一層界面上的質(zhì)點(diǎn)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生摩擦阻力。

3、當(dāng)相距1cm的兩個(gè)平行液層間產(chǎn)生1cm/s的相對(duì)速度時(shí)，在界面1cm2面積上產(chǎn)生的摩擦力，稱為粘滯系數(shù)或粘度運(yùn)動(dòng)粘度:液體在重力作用下流動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力的量度，數(shù)值等于=/。表面張力:產(chǎn)生新的單位面積表面時(shí)系統(tǒng)自由能的增量。與表面能大小、單位一致，從不同角度描述同一現(xiàn)象。表面能:表面自由能（簡(jiǎn)稱表面能）為產(chǎn)生新的單位面積表面時(shí)系統(tǒng)自由能的增量。雷諾數(shù): 流體流動(dòng)時(shí)的慣性力Fg和粘性力(內(nèi)摩擦力)Fm之比稱為雷諾數(shù)。用符號(hào)Re表示。Re是一個(gè)無因次量。層流：流體流動(dòng)時(shí),如果流體質(zhì)點(diǎn)的軌跡(一般說隨初始空間坐標(biāo)x、y、z和時(shí)間t而變)是有規(guī)則的光滑曲線（最簡(jiǎn)單的情形是直線），這種流動(dòng)叫層流。紊流：在一

4、定雷諾數(shù)下，流體表現(xiàn)在時(shí)間和空間上的隨機(jī)脈動(dòng)運(yùn)動(dòng)，流體中含有大量不同尺度的渦旋(eddy)。4、分析粘度的影響因素及其對(duì)粘度的影響規(guī)律。 溫度一般情況下溫度提高，液體金屬的粘度減小。 化學(xué)成分雜質(zhì)的數(shù)量、狀態(tài)和分布情況都能在不同程度上影響到液態(tài)金屬的粘度。在液態(tài)金屬中呈固態(tài)雜質(zhì)常使其粘度增加。但有些熔點(diǎn)低的雜質(zhì)在液態(tài)屬中呈熔融狀態(tài)，反而會(huì)使該液態(tài)金屬的粘度降低。酸性鋼較堿性鋼的粘度小就是因?yàn)樗嵝凿摰碾s質(zhì)多是液態(tài)的，而堿性鋼的雜質(zhì)常呈粒狀固體；共晶成分的合金粘度??；液體金屬和合金的粘度與其過熱度有關(guān)，過熱度越大，粘度越小。5、分析表面張力的影響因素及其對(duì)表面張力的影響規(guī)律。（1） 表面張力與熔點(diǎn)

5、的關(guān)系熔點(diǎn)越高，或摩爾表面積越大，表面張力越大。因?yàn)槿埸c(diǎn)越高說明金屬原子之間的作用力越大，所以表面張力也越大。（2）表面張力與溫度的關(guān)系在高溫及低溫區(qū)，表面張力均隨溫度的增加而減小，二者幾乎成直線關(guān)系；對(duì)大多數(shù)液體金屬來說，表面張力與溫度呈線性關(guān)系。這是因?yàn)殡S著液體金屬溫度的升高，原子熱振動(dòng)加劇，振幅變大，原子間的距離增加，相互作用減弱，因此表面張力下降。但也有反常情況，例如銅，隨著銅熔體溫度的升高，表面張力也隨著增加（3）表面張力與化學(xué)成分的關(guān)系化學(xué)成分對(duì)表面張力的影響有兩種情況，一種是合金元素的加入使液體金屬表面張力降低，這種元素對(duì)該種金屬來說稱為液體金屬的表面活性物質(zhì)，具有正吸附作用；另

6、一種是合金元素的加入使液體金屬表面張力增加，這種元素對(duì)該種金屬來說稱為液體金屬的表面非活性物質(zhì)，具有負(fù)吸附作用。通常正吸附時(shí)溶質(zhì)元素在表面的濃度大于其在內(nèi)部的濃度，而負(fù)吸附時(shí)溶質(zhì)元素在表面的濃度小于其在內(nèi)部的濃度。第三講1、流動(dòng)性與充型能力的聯(lián)系和區(qū)別。答: 區(qū)別：二者概念不同。鑄造工藝學(xué)中的流動(dòng)性指液態(tài)金屬本身的流動(dòng)能力，常用規(guī)定的鑄型條件和澆注條件下的試樣的長(zhǎng)度或薄厚尺寸來衡量；而充型能力是指液態(tài)金屬充滿鑄型型腔，并使鑄件形狀完整、輪廓清晰的能力。影響因素有區(qū)別。流動(dòng)性是液態(tài)金屬本身的流動(dòng)能力，與金屬的成分、溫度、雜質(zhì)含量，及其物理性質(zhì)有關(guān)；而充型能力除了取決于金屬本身的流動(dòng)能力外，還受外

7、界條件，如鑄型性質(zhì)、澆注條件、鑄件結(jié)構(gòu)等因素的影響。聯(lián)系：都是影響成形產(chǎn)品質(zhì)量的因素。流動(dòng)性好的合金充型能力強(qiáng)；流動(dòng)性差的合金充型能力亦差，但是，可以通過改善外界條件提高其充型能力?？烧J(rèn)為合金的流動(dòng)性是在確定條件（試樣結(jié)構(gòu)、鑄型性質(zhì)、澆注條件）下的充型能力。2、用同一種合金澆注同一批、同一種鑄件，其中有一兩件出現(xiàn)“澆不足”缺陷，可能是什么原因造成的？答：因?yàn)槭怯猛环N合金澆注同一批、同一種鑄件，所以合金性質(zhì)、鑄件結(jié)構(gòu)相同，但可能由于一兩件的鑄型溫度、澆注溫度偏低（后澆的因?yàn)闇亟刀鴾囟嚷缘停⒒蛘邼沧⑺俣绕?、充型壓頭小等原因，都會(huì)造成“澆不足”缺陷。3、用螺旋形試樣測(cè)定合金的流動(dòng)性時(shí)，為了使測(cè)

8、得數(shù)據(jù)穩(wěn)定和重復(fù)性好，應(yīng)控制那些因素？答：應(yīng)控制的因素包括：鑄型條件、澆注條件恒定，如鑄型溫度保持不變，澆注溫度、速度、充型壓頭保持恒定。4、四類影響充型能力的因素中，哪些是可以控制的，哪些是不可控的，提高澆注溫度會(huì)帶來什么負(fù)作用？一般條件下：合金與鑄件結(jié)構(gòu)不可控制，而鑄型和澆鑄條件可以控制，澆鑄溫度太高，容易使金屬吸氣，氧化嚴(yán)重達(dá)不到預(yù)期效果。第四講1、什么是溫度場(chǎng)？ 空間中一切點(diǎn)的瞬時(shí)溫度值的集合2、溫度場(chǎng)的研究方法有哪些？實(shí)測(cè)法，數(shù)學(xué)解析法，數(shù)值模擬法。第五講1、鑄件溫度場(chǎng)的影響因素有哪些、各是如何影響的？ 金屬性質(zhì)的影響: (1)金屬的熱擴(kuò)散率a熱擴(kuò)散率大鑄件內(nèi)部的溫度均勻化能力高溫度

9、梯度小，斷面溫度分布曲線平坦例： a鋁合金a鐵碳合金鋁合金斷面溫度分布曲線相對(duì)平坦a普碳鋼a高合金鋼普碳鋼斷面溫度分布曲線相對(duì)平坦 (2)結(jié)晶潛熱 (3)金屬的凝固溫度結(jié)晶潛熱大向鑄型傳熱時(shí)間長(zhǎng)鑄型內(nèi)表面被加熱溫度高溫度梯度小溫度場(chǎng)平坦凝固溫度高鑄件表面與中心溫差大溫度場(chǎng)梯度高，如：有色合金鑄件比鑄鋼件和鑄鐵件的溫度場(chǎng)平坦鑄型性質(zhì)的影響:鑄型吸熱速度越大鑄件凝固速度越大溫度梯度 (1)鑄型蓄熱系數(shù)b2b2越大對(duì)鑄件冷卻能力越強(qiáng)溫度梯度越大 (2)鑄型預(yù)熱溫度T型T型越高對(duì)鑄件冷卻作用越小溫度梯度越小熔模鑄造，T型600900金屬鑄造，T型200400澆注條件的影響： (1)金屬過熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于結(jié)

10、晶潛熱。 (2)砂型鑄造中，增加過熱度，相當(dāng)于提高鑄型溫度，從而減小鑄件溫度梯度。 (3)金屬型鑄造中，因鑄型導(dǎo)熱能力強(qiáng)，而過熱量比重很小，能迅速傳導(dǎo)出去，故澆注溫度影響不很明顯。鑄件結(jié)構(gòu)的影響: (1)鑄件壁厚厚壁鑄件比薄壁件含有更多熱量，會(huì)把鑄型加熱到更高的溫度。鑄件越厚，溫度梯度越小。 (2)鑄件形狀鑄型中被液態(tài)金屬幾面包圍的突出部分，型芯以及靠近內(nèi)澆道附近的鑄型部分，由于有大量金屬液通過，被加熱到很高溫度，相對(duì)應(yīng)的鑄件的溫度場(chǎng)較平坦。2、名詞解釋：等溫面、傾出邊界、補(bǔ)縮邊界。 等溫面：瞬時(shí)溫度場(chǎng)中溫度相同的各點(diǎn)相連構(gòu)成的面傾出邊界：液固部分與固液部分的邊界稱為傾出邊界。補(bǔ)縮邊界：固液部

11、分分為兩個(gè)帶，其中，一個(gè)帶里，晶體雖已連成骨架，但是液體還能在其間移動(dòng)。另一個(gè)帶中，晶體連接成牢固的骨架，骨架中的液體（小熔池“）不能互相溝通，凝固體積收縮時(shí)，熔池得不到液體的補(bǔ)充。上述兩帶的邊界稱為補(bǔ)縮邊界。3、根據(jù)凝固區(qū)域的寬度不同，凝固方式如何分類？試述各凝固方式的概念、特點(diǎn)。根據(jù)合金固液相區(qū)寬度，可將凝固過程分為三種方式：逐層凝固：合金結(jié)晶溫度范圍很小或斷面溫度梯度很大時(shí)，鑄件斷面的凝固區(qū)域很窄，固液體幾乎由一條界線分開，隨溫度下降，固體層不斷加厚，逐步到達(dá)鑄件中心。體積糊狀凝固：合金結(jié)晶溫度范圍很寬或斷面溫度梯度很小時(shí)，鑄件斷面的凝固區(qū)域很寬，在凝固的某一段時(shí)間內(nèi)，凝固區(qū)域在某時(shí)刻貫

12、穿整個(gè)鑄件斷面時(shí)，在凝固區(qū)域里既有已結(jié)晶的晶體也有未凝固的液體。中間凝固：合金結(jié)晶溫度范圍較窄或斷面溫度梯度較大時(shí)，鑄件斷面上的凝固區(qū)域界于前二者之間。4、凝固方式如何影響鑄件的質(zhì)量？ 凝固方式分為三種： 逐層凝固方式 對(duì)鑄件質(zhì)量的影響：流動(dòng)性好，容易獲得健全凝固體，液體補(bǔ)縮好，鑄件組織致密，形成集中縮孔的傾向大；熱裂傾向小，氣孔傾向小，應(yīng)力大，偏析嚴(yán)重。 體積凝固方式 對(duì)鑄件質(zhì)量的影響：流動(dòng)性差，不容易獲得健全的凝固體，液體補(bǔ)縮差，鑄件組織不致密，形成集中縮孔的傾向小，熱烈傾向大，氣孔傾向大，縮松傾向大，應(yīng)力小，宏觀偏析不嚴(yán)重。 中間凝固方式 對(duì)鑄件質(zhì)量的影響介于上述二者之間。第六講 1、何

13、謂平方根定律和折算厚度法則？試述二者的區(qū)別與聯(lián)系。平方根定律：凝固層厚度與凝固時(shí)間的平方根成正比。 “折算厚度”法則:體積為V1和表面積為S1的鑄件，其完全凝固時(shí)間t，已由公式給出，將厚度的表達(dá)式代入，得R鑄件的折算厚度。鑄件凝固時(shí)間與鑄件形狀無關(guān)，與當(dāng)量厚度平方成正比。凝固金屬和鑄型材料影響凝固時(shí)間和凝固速率。區(qū)別：平方根定律是指凝固層厚度與凝固時(shí)間的平方根成正比。主要適用于大型平板類、結(jié)晶間隔小的合金鑄件。折算厚度法則指鑄件的凝固時(shí)間與其折算厚度的平方成正比。適用于大平板、球和長(zhǎng)的圓柱體。聯(lián)系：二者均可以計(jì)算鑄件的凝固時(shí)間，且折算厚度法則可以直接從平方根定律導(dǎo)出。由于折算厚度法則考慮了鑄件

14、形狀這個(gè)主要影響因素，所以更加接近實(shí)際，是對(duì)平方根定律的一個(gè)發(fā)展。（補(bǔ)充）用Chvorinov公式計(jì)算凝固時(shí)間時(shí)，誤差來源于鑄件的形狀、鑄件結(jié)構(gòu)、熱物理參數(shù)澆注條件等方面。半徑相同的圓柱和球體比較，前者的誤差大；大鑄件和小鑄件比較，后者誤差大；金屬型和砂型比較，后者誤差大，因?yàn)楹笳叩臒嵛镄詤?shù)隨溫度變化較快。第七講1、試述均質(zhì)形核與異質(zhì)形核之間的聯(lián)系和區(qū)別。均質(zhì)形核與異質(zhì)形核是晶體兩種不同的形核方式。前者是依靠過冷液相中的結(jié)構(gòu)起伏進(jìn)行形核的方式，而后者則依靠外來質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行形核。均質(zhì)形核需要很大的過冷度和更高的形核功，所以實(shí)際金屬和合金中很難發(fā)生均質(zhì)形核，而多是異質(zhì)形核。二者的臨界形核半徑相同，異

15、質(zhì)形核形核功Ghe*與均質(zhì)形核形核功Gho*之間有如下關(guān)系： Ghe*f() Gho*，其中，為新生固相與基底的夾角。180°時(shí)，為異質(zhì)形核；180°時(shí)，為均質(zhì)形核。2、試推導(dǎo)均質(zhì)形核臨界晶核半徑。懶得打公式。書上或者課件上找。3、影響異質(zhì)形核的因素都有哪些？形核溫度T、形核時(shí)間、形核基底的數(shù)量、接觸角、形核基底的形狀4、粗糙界面與光滑界面的生長(zhǎng)方式各是怎樣的？粗糙界面：連續(xù)長(zhǎng)大光滑界面：側(cè)面長(zhǎng)大，分為二維晶核臺(tái)階和晶體缺陷臺(tái)階第八講1、何謂結(jié)晶過程中的溶質(zhì)再分配？何謂平衡結(jié)晶？結(jié)晶過程中的溶質(zhì)再分配：是指在結(jié)晶過程中溶質(zhì)在液、固兩相重新分布的現(xiàn)象。平衡結(jié)晶：在結(jié)晶的每個(gè)階

16、段，固、液兩相中的成分均能及時(shí)、充分?jǐn)U散均勻，液、固相溶質(zhì)成分完全達(dá)到平衡狀態(tài)圖對(duì)應(yīng)溫度的平衡成分。2、試推導(dǎo)平衡結(jié)晶時(shí)的溶質(zhì)再分配公式。以下為等截面水平圓棒自左向右單向結(jié)晶過程分析。假設(shè)：合金原始成分為C0，界面前方為正溫度梯度，界面以宏觀平面形態(tài)向前推進(jìn)。結(jié)晶開始時(shí)，結(jié)晶過程中，平衡結(jié)晶下的溶質(zhì)再分配規(guī)律第九講1、A-B二元合金原始成分為C0=CB2.5%，k00.2，mL5，自左向右單向凝固，固相無擴(kuò)散而液相僅有有限擴(kuò)散（DL=3×10-5cm2/s），達(dá)到穩(wěn)定態(tài)凝固時(shí)，求： （1）固液界面的CS*和CL*； （2）固液界面保持平整界面的條件。（1）CS*C02.5%，CL*

17、C0k02.5%/0.2=12.5%（2）固液界面保持平整界面的條件是成分過冷度TC為0，成分過冷區(qū)寬度x0為0，即滿足條件： TC0，x00 則： 可得： GL/R 5×2.5%×(1-0.2)/(3×10-5×0.2) GL/R 1.67×1042、根據(jù)右式分析有效溶質(zhì)分配系數(shù)的三種情況。KE= K0(KE最小)：發(fā)生在時(shí) ，發(fā)生在慢生長(zhǎng)速度和最大的攪動(dòng)或?qū)α髑闆r下，這時(shí)N很小，相當(dāng)“液相充分混合均勻”的情況。 KE=1（KE最大）：發(fā)生在時(shí)，即快生長(zhǎng)速度凝固、或沒有任何對(duì)流，N很大的情況下，相當(dāng)于“液相只有有限擴(kuò)散”的情況。 K0KE1：

18、相當(dāng)于液相部分混合（對(duì)流）的情況，工程實(shí)際中常在這一范圍。3、說明成分過冷與熱過冷的聯(lián)系與區(qū)別。熱過冷是僅由熔體實(shí)際溫度分布所決定的過冷狀態(tài)，成分過冷則是由溶質(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。二者之間的根本區(qū)別是前者僅受傳熱過程控制，后者則同時(shí)受傳熱過程和傳質(zhì)過程制約。如令成分過冷判別式中的C0=0，則成分過冷判據(jù)就變?yōu)闊徇^冷判據(jù)。因此，在晶體生長(zhǎng)中，界面前方的熱過冷只不過是成分過冷在C0=0時(shí)的一個(gè)特例而已，二者本質(zhì)上是一樣的。成分過冷的本質(zhì)：由于固液界面前方溶質(zhì)富集而引起溶質(zhì)再分配，界面處溶質(zhì)含量最高，離界面越遠(yuǎn)，溶質(zhì)含量越低。由結(jié)晶相圖可知，固液界面前方理論凝

19、固溫度降低，實(shí)際溫度和理論凝固溫度之間就產(chǎn)生了一個(gè)附加溫度差T，即成分過冷度，這也是凝固的動(dòng)力。4、何謂成分過冷判據(jù)？成分過冷的大小受哪些因素的影響？“成分過冷”判據(jù)為: 當(dāng)“液相只有有限擴(kuò)散”時(shí)， ，代入上式后得成分過冷的條件為 <成分過冷的范圍為 上式中，為不變量，所以影響成分過冷范圍的因素只有DL、GL和v。對(duì)于純金屬和一部分單相合金的凝固，凝固的動(dòng)力主要是熱過冷，成分過冷范圍對(duì)成形產(chǎn)品沒什么大的影響；對(duì)于大部分合金的凝固來說，成分過冷范圍越寬，得到成型產(chǎn)品性能越好。( 其中: GL 液相中溫度梯度 ，R 晶體生長(zhǎng)速度 ，mL 液相線斜率 ，C0 原始成分濃度 ，DL液相中溶質(zhì)擴(kuò)散

20、系數(shù) ，K0 平衡分配系數(shù)K )5、根據(jù)共晶體兩組成相的界面結(jié)構(gòu)，共晶組織分為哪三類？根據(jù)共晶體兩組成相的界面結(jié)構(gòu)不同，可將共晶合金分為三類；1）粗糙粗糙界面（非小晶面非小晶面）；2）粗糙光滑界面（非小晶面小晶面）；3）光滑光滑界面（小晶面小晶面），多由不規(guī)則化合物組成。6、根據(jù)共晶兩相在結(jié)晶時(shí)的相互關(guān)系不同，共晶生長(zhǎng)分為哪兩種方式？共生生長(zhǎng)和離異生長(zhǎng)第10 、11講 鑄件的宏觀組織1、鑄件典型晶粒組織包括哪幾部分？細(xì)小等軸晶 柱狀晶層 粗大的等軸晶2、如何在鑄件中獲得細(xì)等軸晶組織？1）合理的澆注工藝(1) 合理降低澆注溫度，減少柱狀晶、獲得細(xì)化等軸晶；(2) 設(shè)計(jì)合理的澆注方式，強(qiáng)化對(duì)流對(duì)模

21、壁激冷晶的沖刷作用，促進(jìn)細(xì)等軸晶的形成。2）冷卻條件的控制需控制小的溫度梯度和高的冷卻速度，但就鑄型能力而言，除薄壁鑄件外，此二者不可兼得。(1) 對(duì)薄壁鑄件，采用高蓄熱、傳導(dǎo)能力強(qiáng)的鑄型細(xì)化晶粒；(2) 對(duì)厚壁鑄件，采用冷卻能力小的鑄型以確保等軸晶的形成，同時(shí)輔以其他晶粒細(xì)化措施。(3) 采用懸浮鑄造法，即在澆注過程中向液態(tài)金屬中加入一定量的金屬粉末，起顯微激冷作用，加速液態(tài)金屬的冷卻，促進(jìn)等軸晶的形成和細(xì)化。3）孕育處理向液態(tài)金屬中添加少量物質(zhì)，以達(dá)到細(xì)化晶粒、改善宏觀組織的目的的工藝方法。4）動(dòng)力學(xué)細(xì)化采用機(jī)械力或電磁力，引起固相和液相的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致枝晶的破碎或與鑄型分離，在液相中形成

22、大量結(jié)晶核心，達(dá)到細(xì)化晶粒目的。第12講 砂型鑄造1、試述砂型鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。1）砂型鑄造的特點(diǎn) 可以制造形狀復(fù)雜的毛坯或零件； 加工余量小，金屬利用率高； 適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用面廣，用于制造常用金屬及合金的鑄鐵件； 鑄件的成本低； 鑄件的晶粒比較粗大，組織疏松，常存在氣孔、夾渣等鑄造缺陷，機(jī)械性能比鍛件差； 鑄造生產(chǎn)工序多，鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定，廢品率較高； 鑄件表面較粗糙，多用于制造毛坯。2）適用范圍a、 濕型砂（濕型）：?jiǎn)渭蚺可a(chǎn)，尤其是大批量生產(chǎn)。廣泛用于鋁合金、鎂合金和鑄鐵件b、 干砂型（干型）：?jiǎn)渭⑿∨a(chǎn)品質(zhì)要求較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的中、大型鑄件c、 表面烘干型：?jiǎn)渭?、小批生產(chǎn)中、大

23、型鋁合金鑄件和鑄鐵件d、 自硬砂型：?jiǎn)渭蚺可a(chǎn)各類鑄件，尤其是大、中型鑄件第13講 特種鑄造1、金屬型鑄造有何優(yōu)點(diǎn)？（1） 機(jī)加工余量?。?）冷卻速度快，鑄件晶粒較細(xì)（3）一型多鑄，提高生產(chǎn)率（4）成本高，不宜大型，形狀復(fù)雜和薄壁鑄件（5）鑄件的精度和表面光潔度比砂型鑄件高，而且質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定（6）鑄件的工藝收得率高，液體金屬耗量減少2、熔模鑄造的主要工藝過程包括哪些工序？該方法有何特點(diǎn)？工序：制蠟?zāi)?浸涂料-撒硅砂-硬化-成型殼-脫蠟-烘干-焙砂加固-澆注-去型殼-帶澆冒口鑄件-清理得鑄件特點(diǎn)：（1）鑄件精度高，表面質(zhì)量好，屬少，無切削工藝（2）可鑄造形狀復(fù)雜鑄件（3）鑄造合金種類不受限

24、制（4）生產(chǎn)批量不受限制，可單件或成批生產(chǎn)（5）工序繁雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，原輔材料費(fèi)用高，生產(chǎn)成本較高，鑄件限于25kg3、試述壓力鑄造、低壓鑄造與差壓鑄造各自的特點(diǎn)。試分析三者的異同。（1）壓力鑄造特點(diǎn)：1. 精度高2. 適應(yīng)形狀復(fù)雜、輪廓清晰、薄壁深腔鑄件；可組合壓鑄或鑲嵌壓鑄；3. 生產(chǎn)率高，少切削和零切削（2）低壓鑄造特點(diǎn)1. 澆注壓力和速度可調(diào)，適應(yīng)各種鑄型、合金和鑄件大?。?. 平穩(wěn)充型，無飛濺、氣體卷入和型壁沖刷，鑄件合格率提高；3. 壓力下結(jié)晶，組織致密，輪廓清晰，表面光潔，少切削或零切削，機(jī)械性能高，對(duì)薄壁件鑄造尤其有利；4. 節(jié)省補(bǔ)縮冒口，金屬利用率高5. 勞動(dòng)強(qiáng)度低，勞動(dòng)條件

25、好，容易數(shù)控自動(dòng)化。（3）差壓鑄造工藝特點(diǎn)1. 可獲得最佳充型速度。同時(shí)，型腔內(nèi)有較高的反壓力，不容易引起金屬液噴射、飛濺，能平穩(wěn)充型。利于生產(chǎn)質(zhì)量要求高的大型復(fù)雜件。2. 可調(diào)節(jié)壓差，從而獲得輪廓清晰、尺寸精確的鑄件。這對(duì)于生產(chǎn)薄壁鑄件有利。3. 金屬液在壓力下結(jié)晶凝固，鑄件組織致密，力學(xué)性能好。4. 可以實(shí)現(xiàn)控制氣氛澆注。可以控制金屬液和鑄型型腔上部氣體分壓，如能使有害氣體分壓趨于零，則可生產(chǎn)出有害氣體含量非常低的鑄件。（4）相同點(diǎn)：A、均是在壓力作用下的鑄造工藝B、尺寸精度高C、均對(duì)生產(chǎn)薄壁件有利（5）不同點(diǎn)：1)壓力鑄造可組合壓鑄或鑲嵌壓鑄2)低壓鑄造適應(yīng)各種鑄型、合金和鑄件大小，節(jié)省

26、補(bǔ)縮冒口且容易數(shù)控自動(dòng)化3)差壓鑄造可獲得最佳充型速度和可實(shí)現(xiàn)控制氣氛澆注4、什么是離心鑄造？它有何優(yōu)缺點(diǎn)？它應(yīng)用在什么場(chǎng)合？離心鑄造是指將熔融金屬澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使液體金屬在離心力作用下充填鑄型并凝固成形的一種鑄造方法。優(yōu)點(diǎn)：（1）不用型芯即可鑄出中空鑄件，簡(jiǎn)化了套筒、管類鑄件的生產(chǎn)過程。（2）由于旋轉(zhuǎn)時(shí)液體金屬所產(chǎn)生的離心力作用，離心鑄造可提高金屬充填鑄型的能力，因此一些流動(dòng)性較差的合金和薄壁鑄件都可用離心鑄造法生產(chǎn)。（3）由于離心力的作用，改善了補(bǔ)縮條件，氣體和非金屬夾雜物也易于自金屬液中排出，產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔和夾雜等缺陷的幾率較小。（4）無澆注系統(tǒng)和冒口，節(jié)約金屬。缺點(diǎn)：1）內(nèi)孔

27、的尺寸不精確，質(zhì)量也較差2）鑄件易產(chǎn)生成分偏析和密度偏析應(yīng)用：鑄鐵管、汽缸套、銅套、雙金屬軸承、特殊鋼的無縫管坯、造紙機(jī)滾筒等鑄件的生產(chǎn)。5、什么是實(shí)型鑄造？該方法有何特點(diǎn)？又稱消失模鑄造：采用聚苯乙烯發(fā)泡塑料模樣代替普通模樣，造好型后不取出模樣就澆入金屬液，在金屬液的作用下，塑料模樣燃燒、氣化、消失，金屬液取代原來塑料模所占據(jù)的空間位置，冷卻凝固后獲得所需鑄件的鑄造方法。又稱為無型腔鑄造、氣化模鑄造。實(shí)型鑄造特點(diǎn)（1） 由于采用了遇金屬液即氣化的泡沫塑料模樣，無需起模，無分型面，無型芯，因而無飛邊毛刺，鑄件的尺寸精度和表面粗糙度接近熔模鑄造，但尺寸卻可大于熔模鑄造。（2） 各種形狀復(fù)雜鑄件的

28、模樣均可采用泡沫塑料模粘合，成形為整體，減少了加工裝配時(shí)間，可降低鑄件成本，也為鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供充分的自由度。（3） 簡(jiǎn)化了鑄件生產(chǎn)工序，縮短了生產(chǎn)周期，使造型效率比砂型鑄造提高25倍。缺點(diǎn)：實(shí)型鑄造的模樣只能使用一次，且泡沫塑料的密度小、強(qiáng)度低，模樣易變形，影響鑄件尺寸精度。澆鑄時(shí)模樣產(chǎn)生的氣體污染環(huán)境。用途：實(shí)型鑄造主要用于不易起模等復(fù)雜鑄件的批量及單件生產(chǎn)。第14、15講 鑄造工藝設(shè)計(jì)1、為什么球磨鑄鐵的強(qiáng)度和塑性比灰鑄鐵高，而鑄造性能比灰鑄鐵差？灰鑄鐵中的片狀石墨的強(qiáng)度、硬度極低（Rm20MPa），塑性接近于零，因此灰鑄鐵的組織如同在鋼的基體中分布著大量裂紋，同時(shí)石墨尖角處容易造成應(yīng)力

29、集中，容易導(dǎo)致鑄件斷裂。所以灰鑄鐵的強(qiáng)度和塑韌性較差。球墨鑄鐵通過球化處理使石墨呈球狀，它對(duì)基體的縮減和割裂作用減至最低限度，基體強(qiáng)度的利用率可達(dá)7090%，因此球墨鑄鐵具有比灰鑄鐵高得多的力學(xué)性能。因?yàn)榛诣T鐵的碳當(dāng)量接近共晶成分，結(jié)晶溫度范圍小，并呈逐層凝固方式結(jié)晶，因而其流動(dòng)性好，鑄造性能好；而球墨鑄鐵的碳當(dāng)量較高，一般是過共晶成分，結(jié)晶溫度范圍較寬，傾向于糊狀凝固，在結(jié)晶后期外殼不堅(jiān)固，不足以承受本身石墨化的膨脹壓力，促使型腔擴(kuò)大，故它比灰鑄鐵易于產(chǎn)生縮孔、縮松、皮下氣孔、夾渣等缺陷，因而鑄造性能比灰鑄鐵差。2、鑄鋼與球墨鑄鐵的力學(xué)性能和鑄造性能有哪些不同？為什么？一般而言，鑄鋼具有較高

30、的強(qiáng)度與塑韌性，其力學(xué)性能比鑄鐵好。而球墨鑄鐵中的石墨呈球狀，它對(duì)基體的縮減和割裂作用減至最低限度，基體強(qiáng)度的利用率可達(dá)7090%，抗拉強(qiáng)度可以和鋼媲美（Rm=400-900MPa），塑韌性較好（A=2%18%）。鑄鋼的鑄造性能比球墨鑄鐵差，因?yàn)椋浩淙埸c(diǎn)高，鋼液易氧化；流動(dòng)性不好；收縮較大，體收縮率為1014%，線收縮率為2.22.5%。球墨鑄鐵結(jié)晶時(shí)由于石墨析出發(fā)生體積膨脹而可以抵消部分收縮，使總收縮較小。3、為什么可鍛鑄鐵只適宜生產(chǎn)薄壁小鑄件？壁厚過大易出現(xiàn)什么問題？可鍛鑄鐵具有較高的力學(xué)性能，其碳、硅含量低（WC=2.42.8%，WSi=0.41.4%），熔點(diǎn)較高，流動(dòng)性差、收縮大，因?yàn)?/p>

31、其鑄態(tài)組織為白口（碳以化合態(tài)Fe3C存在），沒有石墨化膨脹，極易形成縮孔和縮松缺陷，只適宜生產(chǎn)薄壁小鑄件。如果壁厚過大，易產(chǎn)生冷隔、澆不足、縮孔、縮松、裂紋等缺陷。4、鑄造鋁合金和銅合金的熔煉工藝特點(diǎn)是什么？各采取什么方法除氣？（1）鑄造鋁合金的熔煉工藝特點(diǎn)：鋁液在高溫下極易吸氣和氧化，熔煉時(shí)關(guān)鍵是除氣去雜，以提高鋁液的純凈度。氫是鋁合金中氣體的主要來源。在鋁液出爐前要進(jìn)行精煉。在熔煉鋁合金時(shí)，為改變其中共晶硅和初晶硅的形貌，提高鑄件的力學(xué)性能，通常要對(duì)其進(jìn)行變質(zhì)處理。常用鈉或鍶（亞共晶鋁硅合金和共晶鋁硅合金）或者磷（過共晶鋁硅合金）作為變質(zhì)劑。鋁合金熔煉一般多用坩堝爐。鋁合金熔煉時(shí)，除氣的方

32、法是向鋁液中通入氯氣或加入氯化鋅、六氯乙烷等，形成大量Cl2、AlCl3等氣泡，使鋁液中的氫氣擴(kuò)散到氣泡內(nèi)，在其上浮過程中將鋁液中的氣體H2即吸附的Al2O3夾雜一起帶出液面。（2）鑄造銅合金的熔煉工藝特點(diǎn)：銅合金熔煉時(shí)的突出問題也是容易氧化和吸氣。熔煉時(shí)常采用熔劑（如木炭、碎玻璃、蘇打和硼砂等）覆蓋在銅合金液面上以隔離空氣；一般銅合金熔煉時(shí)還需加入0.30.6%的磷銅脫氧。銅合金熔煉也可以采用坩堝爐。 銅合金中的氣體主要是氫。錫青銅常用吹氮除氣法；鋁青銅除可用吹氮除氣法外，還可加氯鹽（ZnCl2）或氯化物（CCl4）除氣。對(duì)于黃銅，可采用沸騰法除氣。5、各舉三種定向凝固與快速凝固工藝。定向凝

33、固：發(fā)熱劑法，高速凝固法，水平區(qū)域熔化法快速凝固：槍法，雙輥法，噴射成形工藝第16講 鑄件缺陷分類與偏析1、鑄件缺陷分為哪五類？每類各舉12例。(1) 孔眼：氣孔，縮孔(2) 裂紋：熱裂，冷裂(3) 表面缺陷：粘砂，夾砂(4) 形狀、尺寸和重量不合格：澆不足，變形(5) 成分、組織和性能不合格：成分不合格，偏析2、簡(jiǎn)述枝晶偏析的形成機(jī)理、影響因素、消除措施。影響枝晶間距的主要因素是什么？（1）枝晶偏析機(jī)理：結(jié)晶時(shí)冷速較大，擴(kuò)散來不及，先結(jié)晶富高熔點(diǎn)組元，導(dǎo)致樹枝晶內(nèi)部成分不均勻。（2）枝晶偏析影響因素：1）合金相圖的形狀：垂直、水平距離大偏析嚴(yán)重，垂直比水平影響更大（結(jié)晶溫度低擴(kuò)散慢）2）原子

34、的擴(kuò)散能力：P比Si擴(kuò)散能力差，更易偏析3）凝固時(shí)的冷卻條件：冷速越大，過冷越大，開始結(jié)晶溫度越低，擴(kuò)散能力越?。焕渌俸艽螅合嘀械臄U(kuò)散也受到抑制，發(fā)生無擴(kuò)散結(jié)晶，偏析程度反而減小。4）合金元素：C促S、P偏析；焊接比鑄造偏析程度小，可能與焊接冷速很大，液相中的擴(kuò)散受到抑制有關(guān)（3）消除枝晶偏析的措施1)擴(kuò)散退火或均勻化退火。2)熱軋或熱鍛也可改善。（4）影響枝晶間距的主要因素：1）純金屬的枝晶間距決定于界面處結(jié)晶潛熱的散失條件，而一般單相合金與潛熱的擴(kuò)散和溶質(zhì)元素在枝晶間的行為有關(guān)。2）枝晶間距越小，材質(zhì)的質(zhì)量越高（因?yàn)橄鲈饺菀祝?、判別宏觀偏析的條件是什么？宏觀偏析的條件只考慮

35、熔體在枝晶間的流動(dòng)4、試舉出五種常見的宏觀偏析并解釋之。1）正常偏析：冷速較慢，低熔點(diǎn)組元充分向內(nèi)部聚集2）逆偏析：由于鑄件表層枝晶間以及內(nèi)部的低熔點(diǎn)液體，在液體金屬靜壓力和析出氣體壓力的作用下，通過樹枝晶之間收縮產(chǎn)生的空隙滲出到表面，在表面形成的一種含有較多低熔點(diǎn)組元和雜質(zhì)的偏析層。3）V型和逆V型偏析：V型由于等軸晶區(qū)晶體下沉而產(chǎn)生4）帶狀偏析：鑄件中存在固液兩相區(qū)，液體可沿枝晶間流動(dòng)。當(dāng)?shù)葴鼐€移動(dòng)速度變化時(shí)，導(dǎo)致鑄件局部區(qū)域溶質(zhì)平均成分變化，而產(chǎn)生帶狀偏析5）比重偏析：a.合金凝固之前或剛開始凝固時(shí)，固相密度高于液相，初生晶下沉，即所謂的“結(jié)晶雨”，從而使鑄件上下部分化學(xué)成分不同。如：過

36、共晶鑄鐵石墨上浮，Cu-Pb合金上部富Cu等。b.凝固過程中，固液兩相區(qū)內(nèi)的液體存在密度差，造成偏析6）A型偏析：由于柱狀晶區(qū)的枝晶間區(qū)域流動(dòng)通道凝固而產(chǎn)生7）V型偏析：由于等軸晶區(qū)晶體下沉而產(chǎn)生8）熱頂偏析：由兩相區(qū)富集溶質(zhì)的液相發(fā)生上浮造成，但僅當(dāng)兩相區(qū)液相密度小于液相區(qū)時(shí)才形成（選A，V，比重，帶狀和熱頂5個(gè)分析）5、試述減輕宏觀偏析的措施。減少液相流動(dòng)是減輕宏觀偏析的主要手段，具體方法如下：加大冷卻速度，縮短兩相區(qū)凝固時(shí)間，減小液相流動(dòng)總量。細(xì)化晶粒和枝晶間距，或者先造成枝晶骨架，增大液相流動(dòng)阻力。保證液相原始成分均勻，使液相內(nèi)的成分差別減小，從而減小液體流動(dòng)參數(shù)。垂直凝固界面（鑄錠）

37、的高度不宜過大，以避免過高的流體靜壓力，從而減少液體流動(dòng)速度。第17講 氣孔與夾雜1、鑄造合金中的氣體主要有哪些、以什么形式存在？鑄造合金中的氣體主要是氫、氧、氮及其化合物。鑄造合金中的氣體常以下列三種形式存在：氣體原子溶解在合金中􀂄 氫的原子半徑很小(0.037nm), 幾乎能溶到各種鑄造合金中。􀂄 氧的原子半徑也比較?。▋H0.066nm）, 但它是一個(gè)極為活潑的元素，能和許多種金屬形成化合物，只有氧化性較差的金屬及合金能溶入一定量的氧。􀂄 氮的原子半徑比較大(0.08nm)在鑄鋼和鑄鐵中有一定的溶解量，但在銅合金和鋁合金中幾乎不溶。氣體

38、與金屬中的元素形成化合物以分子狀態(tài)聚集成氣泡形式2、根據(jù)氣體來源不同，氣孔可分為哪幾類？其概念各是什么？析出性氣孔：金屬液在凝固過程中，因氣體溶解度下降析出氣體、形成氣泡未能排除而形成的氣孔，稱為析出性氣孔。侵入性氣孔：鑄型和型芯在液態(tài)金屬高溫作用下產(chǎn)生的氣體，侵入金屬內(nèi)部所形成的氣孔，稱為侵入性氣孔。反應(yīng)性氣孔：液態(tài)金屬內(nèi)部或與鑄型之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的氣孔，稱為反應(yīng)性氣孔。3、簡(jiǎn)述析出性氣孔的形成機(jī)理、影響因素與防止途徑。1）形成機(jī)理：合金凝固時(shí)，氣體溶解度急劇下降，由于溶質(zhì)的再分配，在固液界面前的液相中氣體溶質(zhì)富集，當(dāng)其濃度過飽和時(shí)，產(chǎn)生很大的析出動(dòng)力，在現(xiàn)成的襯底上氣體析出，形成氣泡，保留在鑄件中成為析出性氣孔。2）影響因素：合金液原始含氣量。合金成分。氣體性質(zhì)。外界壓力。鑄件凝固方式。3）防止途徑 1）減少金屬液原始含氣量減少各種氣體來源?？刂迫蹮挏囟取２捎谜婵杖蹮?。 2）對(duì)金屬液