金屬凝固理論重點總結

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金屬凝固理論復習資料

一、名詞解釋

1.能量起伏：金屬晶體結構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小于平均能量，這種能量的不均勻性稱為“能量起伏”

2.結構起伏：液態(tài)金屬中的原子集團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。這種結構的瞬息變化稱為結構起伏。

3.濃度起伏：不同原子間結合力存在差別，在金屬液原子團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。

4.熔化潛熱:將金屬加熱到至熔點時，金屬體積突然膨脹，等于固態(tài)金屬從熱力學溫度零

度加熱到熔點的總膨脹量，金屬的其他性質如電阻，粘性等發(fā)生突變，吸收的熱能。

5.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。

6.成分過冷：由溶質再分配導致的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。

7.熱過冷：僅由熔體實際溫度分布所決定的過冷狀態(tài)稱為熱過冷

8.宏觀偏析：又稱長程偏析或區(qū)域偏析，指較大范圍內(nèi)的化學成分不均勻現(xiàn)象，表現(xiàn)為鑄

件各部位之間化學成分的差異。

9.微觀偏析：微觀偏析是指微小范圍（約一個晶粒范圍）內(nèi)的化學成分不均勻現(xiàn)象，按位

置不同可分為晶內(nèi)偏析（枝晶偏析）和晶界偏析。

10.微觀偏析

（1）晶內(nèi)偏析：在一個晶粒內(nèi)出現(xiàn)的成分不均勻現(xiàn)象，常產(chǎn)生于有一定結晶溫度范圍、

能夠形成固溶體的合金中。

（2）晶界偏析：溶質元素和非金屬夾雜物富集與晶界，使晶界和晶內(nèi)的化學成分出現(xiàn)

差異。它會降低合金的塑性和高溫性能，又會增加熱裂傾向。

11.宏觀偏析：

（1）正常偏析：當合金溶質分配系數(shù)k<l時，凝固界面的液相中將有一部分被排出，

隨著溫度的降低，溶質的濃度將逐漸增加，越是后來結晶的固相，溶質濃度越高，當k>l

時相反。正常偏析存在使鑄件的性能不均勻，在隨后的加工中難以消除。

（2）逆偏析：即k<l時，鑄件表面或底部含溶質元素較多，而中心部分或上部分含溶

質較少。

（3）V形偏析和逆V形偏析：常出現(xiàn)在大型鑄錠中，一般呈錐形，偏析中含有較高的碳

以及硫和磷等雜質。

（4）帶狀偏析：它總是和凝固的固-液界面相平行。

（5）重力偏析：由于重力的作用而出現(xiàn)化學成分不均勻的現(xiàn)象，常產(chǎn)生于金屬凝固前

和剛剛開始凝固之際。

枝晶偏析：由于固溶體合金多按枝晶方式生長，分支木身分支與分支間的成分是不均勻

的，故稱為1

12.正偏析：指溶質含量高于其平均溶質含量的區(qū)域

13.負偏析：降低該區(qū)的溶質濃度，使該區(qū)C5降低，產(chǎn)生的偏析。（溶質含量低于其平均溶

質含量的區(qū)域）

14.重力偏析：由于沿垂直方向逐層凝固而產(chǎn)生的正常偏析和固液相之間或互不相容的液相

之間有的密度不同，在凝固過程中發(fā)生沉浮現(xiàn)象造成的。

15.過熱度：指金屬熔點與液態(tài)金屬溫度之差。

16.過冷度：理論結晶溫度與實際結晶溫度的差值稱為過冷度

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17.正吸附：當表面張力隨溶液濃度升高而下降時，表面吸附量為正值，即為正吸附

18.負吸附：當表面張力隨溶液濃度升高而增加時，表面吸附量為負值，即為負吸附。

19.熱裂：鑄件在凝固期間或剛凝固完畢，在高溫下收縮受到阻礙產(chǎn)生的現(xiàn)象。

20.冷裂：鑄件應力超出合金強度極限而產(chǎn)生的現(xiàn)象。

21.鑄造應力：鑄件在凝固或冷卻過程中，發(fā)生線收縮，有些合金還發(fā)生固態(tài)相變，引起體

積的膨脹或收縮時產(chǎn)生的應力。

22.順序凝固：鑄件結構各部分，按照遠離冒口的部分最先凝固，然后是靠近冒口部位，最

后是冒口本身凝固的次序進行的凝固方式

23.同時凝固：鑄件各部分之間沒有溫差或溫差盡量小，使各部分同時進行凝固的方式。

24.析出性氣孔：金屬液在凝固過程中，因氣體溶解度下降而析出氣體，形成氣泡未能排除

而產(chǎn)生的氣孔。

25.反應性氣孔：金屬液與鑄型之間，金屬與熔渣之間或金屬液內(nèi)部某些元素、化合物之間

發(fā)生化學反應所產(chǎn)生的氣孔。

26.流動性：液態(tài)金屬本身的流動能力，是金屬的鑄造性能之一，與金屬的成分溫度雜質含

量及其物理性質有關。

27.粗糙界面：界面固相一側的點陣位置只有50%左右為固相原子所占據(jù)，這些原子散亂的

隨機分布在界面上形成一個坑坑洼洼嘔吐不平的界面層。

28.平整界面：固相表面的點陣位置幾乎全部為固相原子所占據(jù)，只留下少數(shù)空位或在充滿

固相原子的界面上存在有少數(shù)不穩(wěn)定的孤立固相原子從而形成了一個總的來說平整光

滑的界面。

29.一次氧化物：金屬熔煉過程中及爐前處理中產(chǎn)生的氧化物稱為一次氧化物。

30.二次氧化物：金屬液在澆注及充填鑄型過程中產(chǎn)生的氧化物稱為二次氧化物。

31.近程有序排列：金屬液體則由許多原子集團所組成，在原子集團內(nèi)保持固體的排列特征，

而在原子集團之間的結合處則受到很大破壞。這種僅在原子集團內(nèi)的有序排列稱為近程

有序排列。

32.粘滯性：在流體力學中有兩個概念，一個是動力粘度，另一個是運動粘度。

33.表面張力：液態(tài)金屬表面層的質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。

34.機械阻礙應力：鑄鐵件冷卻到彈性狀態(tài)后，由于收縮受到彈性阻礙而產(chǎn)生機械阻礙應刀。

它可表現(xiàn)為拉應力和反應力，當機械阻礙一經(jīng)消除應力也隨之消失，所以它是一種臨時

應力。

二、問答題

1.液態(tài)金屬的停止流動機理

純金屬和窄結晶溫度范圍合金停止流動的過程口」以分為以卜幾個階段：

(a)過熱量未完全散失前為純液態(tài)流動。(b)冷的前端在型壁.匕凝固結殼。?后

邊的金屬液在被加熱的管道中流動，冷卻強度下降。如圖2-4c所示，由于液流通過

I區(qū)終點時，尚有一定的過熱度，將已經(jīng)凝固的殼重新熔化，為第II區(qū)。所以，該區(qū)是

先形成凝固殼，又被完全熔化。第川區(qū)是末被完全熔化而保留下來的一部分固相區(qū)，在

該區(qū)的終點金屬液耗盡了過熱熱量。在IVIX，液相和固相具有相同的溫度一一結晶溫度。

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由于在該區(qū)的起點處結晶開始較早，斷面上結晶完畢也較早，往往在它附近發(fā)生堵塞。

前端液態(tài)金屬凝固收縮，形成吸力，產(chǎn)生喇叭狀縮孔。

寬結晶溫度范圍的合金停止流動的過程可以分為以下幾個階段：

(a)有過熱，純液態(tài)流動。(b)溫度低于液相線，析出晶體。析出的晶體順流前進，并不

斷長大。前端冷卻快，晶粒粗大。?前端晶粒達到一定數(shù)量，結成一個連續(xù)的網(wǎng)絡，阻

礙后邊的液態(tài)金屬流動，流動停止。所聯(lián)成的網(wǎng)受到后面液態(tài)金屬向前的推力，造成前

突特征。

2.液態(tài)金屬的停止流動機理

純金屬、共晶合金、窄結晶溫度范圍合金：型壁處凝固結殼，柱狀晶相接觸，通道中心

合并，流動停止

合金的結晶溫度范圍越寬，枝晶就越發(fā)達，液流前端出現(xiàn)較少的固相量，通道阻塞，亦

即在相對較短的時間內(nèi)，液態(tài)金屬便停止流動。

純金屬、共晶合金或窄結晶溫度范圍合金有良好的流動性，降低了凝固成形中冷隔、熱

裂、縮松等缺陷的產(chǎn)生。反之，寬結晶溫度范圍合金由于流動性差，往往會有較多的缺陷產(chǎn)

生。

3、試分析中等結晶溫度范圍的合金停止流動機理。

答：過熱能量散失盡以前，金屬液也可以純金屬液態(tài)流動。溫度卜降到液相線以卜，首先生

成了一批小晶粒，在型壁上長成細而長的柱狀晶，空隙的液體繼續(xù)流，流動過程繼續(xù)生長柱

狀晶，在液體溫度不段下降時，出現(xiàn)等釉晶，阻塞通道。介于兩者之間，出現(xiàn)枝狀晶時，溫

度不產(chǎn)生大量晶粒，但是生長到一定程度，等軸晶大量析出。

4、采用高溫出爐，低溫澆鑄的工藝措施，為什么可提高合金的流動性？

答：高溫出爐：使一些難熔的質點熔化，未熔的質點和氣體在澆包中鎮(zhèn)靜有機

會上浮而使金屬凈化，提高流動性。

低溫澆鑄，一般來講，澆鑄溫度越高，充型能力越強但是溫度過高，會使金屬吸

氣更多，氧化嚴重，充型能力幅度減小，所以最好是，高溫出爐，低溫澆鑄。

5、高溫出爐，低溫澆注為什么可以改善鑄件性能

因為提高金屬液的出爐溫度有利于夾雜物的徹底熔化、熔渣上浮，便于清渣和除氣，減

少鑄件的夾渣和氣孔缺陷；

采用較低的澆注溫度，則有利于降低金屬液中的氣體溶解度、液態(tài)收縮量和高溫金屬液

對型腔表面的烘烤，避免產(chǎn)生氣孔、粘砂和縮孔等缺陷。因此，在保證充滿鑄型型腔的前提

下，盡量采用較低的澆注溫度。

6.試應用凝固動態(tài)曲線分析鑄件的凝固特征，根據(jù)鑄件的動態(tài)凝固曲線能否判

斷其停止流動的過程。

答：①某丁時刻的各區(qū)乎度/L、L+S、S、L+S厚度緲為，逐層、華積、中間外固/式。

②結殼早晚：//////

停止流動的寸程：/////y

兩線重合或弓曲金小，流動管道中大阻塞而停止流動。//

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結殼晚

結殼早結殼正常

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兩線垂直距離大，液體中析出晶體較多，連成網(wǎng)絡而阻塞。

兩線垂直中等，管道壁有一部分柱狀晶，中心有等軸晶，使剩余的液體停止流動。

7如何由實驗確定單相合金的動態(tài)凝固曲線？單相合金的凝固區(qū)間結構特點及

0鐳件斯而的溫度一時間曲線b）凝固動玄曲線c）某時刻的凝固狀態(tài)

圖4-6為凝固動態(tài)曲線，它是根據(jù)直接測量的溫度一時閭曲線繪制的。首先在圖4-6a上給

出合金的液相線和固相線溫度，把二直線與溫度一時間相交的各點分別標注在圖4-6b的（x/

R，T）坐標系上，再將各點連接起來，即得凝固動態(tài)曲線?？v坐標x是鑄件表面向中心方

向的距離，R是鑄件壁厚之半或圓柱體和球體的半徑。由于凝固是從鑄件壁兩側同時向中心

進行，所以當x/R=1時表示已凝固至鑄件中心。圖4-6c為根據(jù)凝固動態(tài)曲線繪制的自測

溫度開始后2分20秒的凝固狀況。根據(jù)凝固動態(tài)曲線可以獲得任一時刻的凝固狀態(tài)。

8試述液態(tài)金屬的充型能力和流動性之間在概念上的區(qū)別，并舉例說明。

答：液態(tài)金屬的充型能力：充滿鑄型型腔，獲得形狀完整輪廓清晰的鑄件能力。

影響因素：金屬液體的流動能力，鑄型性質，澆鑄條件，鑄件結構。

流動性：

液態(tài)金屬本身的流動能力，與金屬本身有關：成分，溫度，雜質物理性質。

其流動性一定，但充型能力不高，可以改變某些因素來改變，流動性是特定條件

下的充型能力。

9充型能力與流動性的聯(lián)系與區(qū)別:

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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等因素有關。是設計澆

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、雜質含量及其物理性

質有關。

充型能力與流動性的關系：充型能力是外因（鑄型性質、澆注條件、鑄件結構）和內(nèi)

因（流動性）的共同結果。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。

10影響充型能力的因素及提高充型能力的措施：

第一類因素金屬性質方面的因素1）金屬的密度。1;2）金屬的比熱容C1;3）金屬的導熱

系數(shù)31；4）金屬的結晶潛熱L；5）金屬的粘度6）金屬的表面張力（7；7）金屬的結

晶特點。

第二類因素鑄件性質方面的因素1）遜的翻系數(shù)2）例鄴解渡。2；3）艇的比熱容c2;

4）鑄型的導熱系數(shù)42；5）鑄型的溫度；6）鑄型的涂料層；7）鑄型的發(fā)氣性和透氣性。

第三類因素澆注條件方面的因素：1）液態(tài)金屬的澆注溫度t澆；2）液態(tài)金屬的靜壓頭II;

3）澆注系統(tǒng)中壓頭損失總和：4）外力場（壓力、真空、離心、振動等）。

第四類因素一一鑄件結構方面的因素：1）鑄件的折算厚度R；2）由鑄件結構所確定的型腔

的復雜程度引起的壓頭損大。

措施:金屬方面（1）正確選擇合金的成分（2）合理的熔煉工藝。鑄型方面：調(diào)整鑄型，減

示矗中氣體反壓力（降低型砂中的含水量和發(fā)氣物質的含量，提高砂型的透氣性）澆注條

件方面（1）澆注溫度（2）充型壓頭（3）澆注系統(tǒng)的結構。鑄件結構方面（1）折算厚度大

（2）鑄件的復雜程度。

11、怎么從相變理論理解液態(tài)金屬結晶過程中的生核、成長機理？

答：相變理論：相變時必須具備熱力學和動力學條件。

金屬結晶屬一種相變過程：

熱力學條件即過冷度T△一一驅動力△GV

動力學條件：克服能障

熱力學能障一一界面自由能一一形核

動力學能障一一激活自由能AGA一—長大

若在體系內(nèi)大范圍進行，則需極大能量，所以靠起伏，先生核一一主要克服熱力學能

障，然后出現(xiàn)最小限度的過渡區(qū)“界面”，此界面逐漸向液相內(nèi)推移一一長大（主要克

服動力學健瓠

12合金結晶過程中的溶質再分配：

從生核開始直到凝固結束，在整個結晶過程中，固、液兩相內(nèi)部將不斷進行著溶質元素的重

新分布的過程。結晶是一個非平衡過程，對于平整界面有偏差，所以不僅由Ko決定。證明

K。為常數(shù)：Ko=C?s/C4=（To/Ks）/（To/Kl）o兩直線斜率比為常數(shù)。

13、何謂凝固過程的溶質再分配？它受哪些因素的影響？

溶質再分配：合金凝同時液相內(nèi)的溶質一部分進入固殂，另一部分進入液相，溶質傳輸

使溶質在固一液界面兩側的固相和液相中進行再分配。

影響溶質再分配的因素有熱力學條件和動力學條件。

14、何謂成分過冷判據(jù)？成分過冷的大小受哪些應訴的影響？它又是如何影響

著晶體的生長方式和結晶狀態(tài)的？所有的生長方式都僅僅由成分過冷因素

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決定嗎？/

答：⑴成分過冷判據(jù)?。?——

°3k°

L0

即：判據(jù)條件成立時，則存在成分過冷；反之，不會出現(xiàn)生分過冷。

(2)成分過冷的大小受以卜.因素影響

a、合金本身：C°mD]

b、：匚藝因素：GLR

(3)

無成分過冷小成分過冷較寬成分過冷寬成分過冷

方式平面生長胞狀生長枝晶生長等軸枝晶

狀態(tài)單晶、柱狀品胞品柱狀枝晶等軸品

(4)晶體的生長方式除受成分過冷的影響外，還受到熱過冷的影響。不是所有的生長

方式僅由成分過冷因素決定。

a、純金屬：無成分過冷。

b、過冷熔體的內(nèi)生長，不一定存在成分過冷。實

c、游離晶的形成造成等釉晶生

15.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，由溶質再分配導致界面前方熔體

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。

熱過冷與成分過冷之間的根本區(qū)別是前者僅受傳熱過程控制，后者則同時受傳熱過程和

傳質過程制約。在晶體生長過程中，界面前方的熱過冷只不過是成分過冷在Co=0時的一

個特例而已，兩者在木質上.是一致的?！?/p>

成分過冷的本質：由于固液界面前方溶質富集而引起溶質再分配，界面處溶質含量最高，

離界面越遠，溶質含量越低。由結晶相圖可知，固液界面前方理論凝固溫度降低，際溫度

和理論凝固溫度之間就產(chǎn)生了一個附加溫度差即成分過冷度，這也是凝固的動力。

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成分過冷判據(jù):浮吟k

L0

16、影響成分過冷的因素有哪些？它對材質或成型產(chǎn)品(鑄件)的質量有何影

響？

影響成分過冷范圍的因素有：

成分過冷的條件G.<mLC0(1-k0)；

V

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成分過冷的范圍為fCn（Lkn）—G|,

D?ov

上式中，m、C、k為不變量，所以影響成分過冷范圍的因素只有.?、q和v。

對于純金屬和一部分單相合金的凝固，凝固的動力主要是熱過冷，成分過冷范圍對成形

產(chǎn)品沒什么大的影響；對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。

17界面前方過冷狀態(tài)對結晶過程的影響：

（1）熱過冷對純金屬結晶過程的影響：1）界面前方無熱過冷下的平面生長2）熱過冷作用

下的枝晶生長（2）成分過冷對一般單相合金結晶過程的影響：無成分過冷，平面生長；成

分過冷的出現(xiàn)和增大，胞狀生長-枝晶生長-新的晶核并不斷長大，由柱狀枝品的外生生長到

等軸枝晶的內(nèi)生生長。一般單相合金結晶時的界面生長方式和晶體結構形態(tài)取決于工藝條件

和成分條件共同作用下的成分過冷。

18何謂過冷度？為什么它是液態(tài)金屬凝固的驅動力？

過冷度就是平衡結晶溫度與實際結晶溫度之差，即△T=To-T.^Gv=GL-Gs只有當

△Gv>0,即GL>Gs時結晶才能進行，所以說的就構成了相變的驅動力，△

GV=L（1-T/TO）=LAT/*TO,的的大小決定于L與To均為定值，因此液態(tài)金

屬結晶的驅動力是由過冷度提供的。

19如何認識“外生生長”與“內(nèi)生生長”？由前者向后者轉變的前提是什么？

僅僅由成分過冷因素決定嗎？

外生生長：晶體自型壁生核，然后由外向內(nèi)單向延伸的生長方式，稱為“外生生長”。平面

生長，胞狀生長河柱狀樹枝晶生長都屬于外生生長。

內(nèi)生生長：等軸枝晶在熔體內(nèi)部自由生長的方式則稱為內(nèi)生生長。

如果成分過冷在遠離界面處大于異質形核所需過冷度，就會在內(nèi)部熔體中產(chǎn)生新的晶核，造

成內(nèi)生生長，使得自由樹枝晶在固液界面前方的熔體中出現(xiàn)。

外生生長向內(nèi)生生長的轉變的前提是：成分過冷區(qū)的進一步加大。

決定因素：外生生長向內(nèi)生生長的轉變是由成分過冷的大小和外來質點非均質生核的能力這

兩個因素所決定的。大的成分過冷和強生核能力的外來質點都有利于內(nèi)生生長并促進內(nèi)部等

軸晶的形成。

20試分析能量起伏和濃度起伏在在生核中的作用。

答：生核時必須有一定大小的晶胚，這需能量起伏，使原子集團達到一定大小才

能成核。而濃度起伏對二和以上液態(tài)金屬成核很重要，一定的濃度起伏才可能瞬

時達到某一相的要求。

21.均質生核機制必須具備以下條件：

1）過冷液體中存在相起伏，以提供固相晶核的晶胚。

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2）生核導致體積自由能降低，界面自由能提高。為此，晶胚需要體積達到一定尺寸

才能穩(wěn)定存在。

3）過冷液體中存在能量起伏和溫度起伏，以提供臨界生核功。

4）為維持生核功，需要一定的過冷度。

22、試述均質生核與非均質生核的區(qū)別及聯(lián)系？

答：均質生核：在沒有任何外界面的均勻熔體中的生核過程，均質生核在熔體各處幾率相同，

晶核的全部固液界面皆由生核過程所提供，因此熱力學能障較大，所需驅動力較大，理想液

態(tài)金屬的生核過程就是均質生核：非均質生核：在不均勻的熔體中依靠外來雜質或型壁界面

提供的襯底進行生核的過程，非均質生核優(yōu)先發(fā)生在外來外界面處，因此熱力學能障較小，

所需要驅動力較小，實際液態(tài)金屬的生核過程一般都是非均質生核。

23試述均質形核與非均質形核有何聯(lián)系與區(qū)別。非均質形核時，對形核劑有什

么要求？

一、1）均質形核：依靠液態(tài)金屬內(nèi)部自身的結構自發(fā)的形核。

2）非均質形核：依靠外來夾雜或型壁所提供的異質界面進行形核過程。

f（0）=

但2-3cos0+COS30

4

非均質生核所需體積小，即相起伏時的原子數(shù)少。

三、叱=16.兀。：，一hAG?f（e）

兩種均需能量起伏克服生核功，但非均質生核能需較小。

非均勻形核理論可k一種好的形核劑首先應能保證結晶相在襯底物質上形成盡可能小

的潤濕角。：其次形核劑還應在液態(tài)金屬中盡可能保持穩(wěn)定；并且具有最大的表面積和最佳

的表面特性（如表面粗糙或有凹坑等）。

24試述均質生核與非均質生核之間的區(qū)別與聯(lián)系，并分別從臨界晶核曲率半徑、

生核功兩個方面闡述外來襯底的濕潤能力對臨界生核過冷度的影響。要滿足純

金屬非均質生核的熱力學要求，液態(tài)金屬必須具備哪兩個基本條件？

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答；（1）r*=r=7LC0相等

均非LAT

一442-3cos0+cg0

但%=爐

非4

非均質生核所需體積小，即相起伏時的原子數(shù)少

V=兀r3f(o)

3

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AG二話雁△G*=AG*f(0)

(2)

均非均

兩種均需能量起伏克服生核功，但非均質生核能需較小。

(3)右圖看出0Tf△「T

非

f(o)JfVJfATJ

非

即：對r*：。與△「的影響.

非

（4）生核功:TL2AT2-"八、

-16g3T

△G'=?

非

f（0）J->AG*Jf能量起伏JfATJ

非

（5）純金闔的質生核的熱力學條被L2A*，小

2。.16而3T

△G"='

非

液態(tài)金屬需具備條件（1）液態(tài)金屬需過冷（2）襯底存在。其

25.生核劑：

一種好的生核劑首先應能保證結晶相在襯底物質上形成盡可能小的潤濕角0，次生核劑還

應該在液態(tài)金屬中盡可能地保持穩(wěn)定，并且具有最大的表面積和最佳的表面特性。

26、常用生核劑有哪些種類，其作用條件和機理如何？

常用生核劑有以下幾類：

1、直接作為外加晶核的生核劑。

2、通過與液態(tài)金屬中的某元素形成較高熔點的穩(wěn)定化合物。

3、通過在液相中造成很大的微區(qū)富集而造成結晶相通過非均質形核而提前彌散析出的生

核劑。

4、通過在液相中造成很大的微區(qū)富集而造成結晶相通過非均質形核而提前彌

散析出的生核劑。含強成份過冷的生核劑

作用條件和機理：

1類：這種生核劑通常是與欲細化相具有界面共格對應的高熔點物質或同類

金屬、非金屬碎粒，他們與欲細化相間具有較小的界面能，潤濕角小，直接作為

襯底促進自發(fā)形核。

2類：生核劑中的元素能與液態(tài)金屬中的某元素形成較高熔點的穩(wěn)定化合物，

這些化合物與欲細化相間界面共格關系和較小的界面能，而促進非均質形核。

3類：如分類時所述。

4類：強成分過冷生咳劑通過增加生核率和晶粒數(shù)置，降低生長速度而使組

織細化。

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27液態(tài)金屬生核率曲線特點是什么？在實際的非均質生核過程中這個特點又有

何變化？

答：實際非均質生核率受對底面積大小的影響，當襯底面積全部充滿后，生核率

曲線中斷，即不再有非均質生核。

相變、生核、成長中的熱力學及動力學：

（1）相變：

熱力學條件：AT,可以禿供相變驅動力VAGo

動力學條件：克服熱力學能障和動力學能障。

（2）生核:

克服能障：熱力學（界面自由能）、動力學AAG（作用小，對生核率影響?。?/p>

（3）生長：

熱力學能障：G（A）KTiVFA>In——取決于FA（處于過冷狀態(tài)，且相變

驅動力克服此能障）

動力學能障：AGA

28>晶粒游離：

晶粒游離方式?jīng)Q定了鑄件結晶中等軸晶“晶核”的來源。鑄件結晶過程中幾種形式的晶粒游

離：1）游離晶直接來自過冷熔體中的非均質生核。2）由型壁晶粒脫落、枝晶熔斷和增殖所引

起的晶粒游離。3）液面晶粒沉積所引起的晶粒游離。除「非均質生核過程以外，各種形式的

晶粒游離也是形成表面細晶粒區(qū)的“晶核”來源。

29、液態(tài)金屬流動時鑄件結晶中晶粒游離過程的作用主要是怎樣通過影響其傳

熱和傳質過程而實現(xiàn)的？

游離境直接來自過冷熔體內(nèi)的非均質生核

由型壁晶粒脫落、枝晶熔斷和增殖所引起的晶粒游離

液面晶粒沉積所引起的晶粒游離

（1）傳熱方面：液態(tài)金屬的流動加速其過熱熱量的散失，使全部液態(tài)金屬在澆注后的瞬間

（小于30s）從澆注溫度下降到凝固溫度

（2）傳質方面：液態(tài)金屬的流動導致游離晶粒的漂移和堆枳，并使各種游離晶?，F(xiàn)象得以

不斷進行。同時改變界面前沿的溶質分布狀態(tài)，加速流體宏觀成分的均勻化

30.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)域寬度為零，固體和液體由?條界線（凝固前沿）清

楚地分開。隨著溫度的卜.降，固體層不斷加厚，逐步達到鑄件中心。這種情況為逐層凝固力

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)域寬度介于前兩者之間時，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晶溫度范圍和冷卻

強度（溫度梯度）。結晶溫度范圍越寬，溫度梯度越小，越傾向于體積凝固方式。

31.金屬凝固方式與鑄件質量的關系

逐層方式凝固，凝固前沿直接與液態(tài)金屬接觸。當液態(tài)凝固成為固體而發(fā)生體積收縮時，

可以不斷地得到液體的補充，所以產(chǎn)生分散性縮松的傾向性很小，而是在鑄件最后凝固的部

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位留下集中縮孔。由于集中縮孔容易消除，一般認為這類合金的補縮性良好。在板狀或棒狀

鑄件會出現(xiàn)中心線縮孔。這類鑄件在凝固過程中，當收縮受阻而產(chǎn)生晶間裂紋時，也容易得

到金屬液的填充，使裂紋愈合。

體積凝固方式：凝固區(qū)域寬，容易發(fā)展成為樹枝晶發(fā)達的粗大等軸枝晶組織。當粗大的

等釉枝晶相互連接以后（固相約為70%）,將使凝固的液態(tài)金屬分割為一個個互不溝通的溶

池，最后在鑄件中形成分散性的縮孔，即縮松。對于這類鑄件采用普通冒口消除其縮松是很

難的，而往往需要采取其它輔助措施，以增加鑄件的致密性。由于粗大的等軸晶比較早的連

成骨架，在鑄件中產(chǎn)生熱裂的傾向性很大。這是因為，等軸晶越粗大，高溫強度就越低：此

外當晶間出現(xiàn)裂紋時，也得不到液態(tài)金屬的充填使之愈合，如果這類合金在充填過程中發(fā)生

凝固時，其充型性能也很差。

32、試述金屬凝固方式，影響因素及其對鑄件質量的影響。

At

答：金屬凝固方式分為三種：當坑時，凝固趨向于逐層凝固，當竺＞1時，凝固

St

趨向于體積凝固，二者之間，趨向于中間凝固。At為結晶溫度間隔，bt為結晶開始溫度與

鑄件表面溫度差。影響因素：結晶溫度范圍越小，溫度梯度越大，凝固區(qū)域越窄，越趨向與

逐層凝固。反之，結晶溫度范圍越大，溫度梯度越小，凝固區(qū)域越寬，越趨向與體積凝固。

對鑄件質量的影響：（1）逐層凝固具有良好的充填和補縮條件，產(chǎn)生分散性縮孔的傾向性很

小，而是在最后凝固部位形成集中縮孔。如果合理設置冒口，可使縮孔移入冒口，而且在凝

固過程中收縮產(chǎn)生的晶間裂紋容易得到金屬液補充，使裂紋愈合，故熱裂傾向小。（2）體積

凝固方式，補縮條件差，形成分散性縮孔，等軸晶粗大，熱裂傾向大C3）中間凝固方式的

補縮特性，熱裂傾向，充型性能均介于前兩者之間。

33、鑄件凝固過程的應力有哪些？

按產(chǎn)生的原因可以分為：熱應力、相變應力、機械阻礙應力。

34、凝固區(qū)間結構特征

I區(qū)（從液相邊界到傾出邊界）。這個區(qū)的特征為固相處于懸浮狀態(tài)而未連成一片，液

相可以自由移動，用傾出法做試驗時，固體能夠隨液態(tài)金屬一起被傾出。

II區(qū)（從傾出邊界到補縮邊界），這個區(qū)的特征為固相已經(jīng)連成骨架，但液相還能在固

相骨架間自由移動，這時某一部位的體積收縮能夠得到其它部位液體的補充，而不至于產(chǎn)生

縮孔或縮松。

III區(qū)（從補縮邊界到固相邊界）這個

區(qū)的特征為周相不但連成骨架而且己經(jīng)

充分長大，存在于固相間隙中的少量液

體被分割成一個個互不溝通的小“溶

池”。謝寸液體發(fā)生凝固怪不能得

到其它液體的補縮。

根據(jù)以上的分析可以看出，對鑄坯

質量影響最大的是III區(qū)的寬度。可以推

斷凝固區(qū)域越寬，則III區(qū)的寬度也就越

寬。

圖47案EI區(qū)場示滔用

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35.使鑄件的凝固方向符合“順序凝固原則”或“同時凝固原則”：

1）順序凝固用各種措施保證鑄件結構上各部分，按照遠離冒U的部分最先凝固，然后是靠

近冒口部分，最后才是冒□本身凝固的次序進行，保證縮孔集中在冒口中，獲得致密的鑄件；

2）同時凝固取工藝措施保證鑄件結構上各部分之間沒有溫差或溫差盡量小，使各部分同時

凝固。在同時凝固條件下，沒有補縮通道。

不能簡單地采用順序凝固或同時凝固方式，而往往是采用復合的凝固方式

36.什么是定向凝固原則和同時凝固原則？如何保證鑄件按規(guī)定凝固方式進行

凝固？

答：定向凝固（也稱順序凝固）就是在鑄件上可能出現(xiàn)縮孔的厚大部位安放冒口，在遠離冒

口的部位安放冷鐵，使鑄件上遠離冒口的部位先凝固，靠近冒口的部位后凝固。

同時凝固，就是從工藝上采取各種措施，使鑄件各部分之間的溫差盡量減小，以達到各部分

幾乎同時凝固的方法。

控制鑄件凝固方式的方法：（1）正確布置澆注系統(tǒng)的引人位置，控制澆注溫度、澆注速度和

鑄件凝固位置；（2）采用冒口和冷鐵；（3）改變鑄件的結構；（4）采用具有不同蓄熱系數(shù)的造

型材料。

37、試分析鑄件凝固方式與產(chǎn)生宏觀偏析的關系及采用離心鑄造生產(chǎn)的鑄件易

4域麴搠隰“鑄件質量有何整響？

答：①逐層凝固方式.對錯心氏星的影響：該動性隹好，容易去得健全的鑄件，液體補組好，

百件的反稅致巒，形成集中純孔的簡直大（形成型松的1?1向小，可以采用一定的工藝措施淮

除集中維孔）?謳襲做問小C因為狼裂是在盆固區(qū)形成的.凝營區(qū)域室,用間不易出現(xiàn)裂紋，

即使出現(xiàn)也可以瘴合）氣孔傾向小，商力大，宏次偏析嚴重：

②體積凝固方式，對密件房量為影恒：說動々能不好，不容易獲得健全的諄件。液體補

縮不好，?特件的組織不致密，壬裂形成巢中維孔為幀向小。糜親須向大（因為強襄是在品互

區(qū)形成的，滋固區(qū)域寬，晶間易出現(xiàn)裂奴）,氣孔傾向大，應力小.宏觀儲析不嚴重.

③中同褊固方式，之痔件貨量為影可：可大幅改若等件的組系和降低鑄件的中心法陷，

介于前兩者之間。

答：逐層凝固：正常偏析。

糊狀凝固：枝晶間存在流動，不易產(chǎn)生正偏析、負偏析、比重偏析、帶狀偏析。

離心鑄造：

機械振動：破壞凝固前沿溶質富集區(qū)，使溶質富集區(qū)周期地形成。

層流凝固：邊流邊凝，溶質到達不到最后凝固階段。

38、順序凝固［逐層凝固，同時凝固與體積凝固之間有何區(qū)別和聯(lián)系？舉例說

明。J

順序凝固

為創(chuàng)造的凝固條件、方向。

同時凝固

逐層凝固

合金本身性能所決定。

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糊狀凝固

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2.什么是賴序嘉固、同時凝固原則？它與逐層聯(lián)固和體積凝固方式仃何區(qū)別？采取什么工藝

措施可實現(xiàn)順序凝固和同時凝固？

答：⑴、理序凝冏家則：采取各種r藝措施，保證鑄件結構上的各部分按照題聞目口的

遠近，由遠及近朝著冒口方向凝固,冒口本身最后凝固?⑵、同時凝同原則:同時凝固原則

是我取各種［藝措施保證每件結構I.的各部分之何沒布?溫差或溫差盡顯小,使各部分同時凝

固.（3）逐層凝固：尺斷面上的凝固區(qū)域寬度為零或很窄時、凝固由鑄件表面向內(nèi)?層層凝

固.（4）體積凝固：斯而存在很寬的表國區(qū)域,我國足在這個體積苑國內(nèi)進行的.

^同原則與蠢同方式的M別：^固原則：采取各種工藝措就使鑄件結構上的各個而分的凝固

順序不同。激同方式：是苗撲凝固某時刻要一斷面上的凝固順序不同.

采取的丁藝措施：①、順序凝固原則：冒口位置：出皆于鑄件丹馨或熱節(jié)處，目口、冷鐵、

采取的I藝措施:①、解序凝固原則：口口位置：設置于鑄件昭壁或熟節(jié)處；國口'冷鐵、

補貼的聯(lián)合應用（鑄鍋件）：內(nèi)澆口位普：從目口處引入：澆注溫度：高溫慢澆②、同時

蕤固原剛：內(nèi)澆口位置；從鑄件芾聯(lián)處引入；流注遛度；低也快澆：冷鐵的應用：安放在鑄

件厚壁處：加壓補縮

39、單向凝固的原理是什么？

答：首先，要在開始凝固的部位形成穩(wěn)定的凝固殼，凝固殼的形成阻止了該部位的型壁晶

粒游離并為柱狀品提供了生長基礎，該條件可通過各種激冷措施達到；其次，要確保凝固殼

中的晶粒按既定方向通過擇優(yōu)生長而發(fā)展成平行排列的柱狀晶組織，同時，為使柱狀晶縱向

生長不受限制并且在其組織中不夾雜有異向晶粒，固液界田前方不應存絲核和晶粒游離現(xiàn)

象，這個條件可由以下措施滿足：①嚴格的單向散熱②要有足夠大，以便成分過冷限

..GI

的

R

制在允許的范圍以內(nèi)③要避免液態(tài)金屬的對流攪拌和振動，從而阻止界面前方的晶粒游離。

40說明結晶與凝固的區(qū)別及凝固組織對鑄坯質量和性能的影響。

答：結晶是一種原子排列短程有序，長程無序狀態(tài)過渡到另一種原子排列狀態(tài)長程有序的轉

變過程.結晶是從物理化學觀點出發(fā)，研究液態(tài)金屬的生核，長大，結晶組織的形成規(guī)律.

凝固是物質聚集狀態(tài)的變化，由液態(tài)轉變?yōu)楣虘B(tài)的過程，其中，固態(tài)也可以為晶態(tài)，也可以

為非晶態(tài)。凝固是從傳熱學觀點出發(fā)，研究鑄件和鑄型的傳熱過程，鑄件斷面上凝固區(qū)域的

變化規(guī)律，凝固方式與鑄件質量的關系等。

凝固組織對鑄坯的性能和質量有很大的影響，就宏觀組織而言，表面細品區(qū)?般比較薄，對

鑄件的質量和性能影響不大。鑄件的質量與性能主要取決與柱狀晶區(qū)與等軸晶區(qū)的比例以及

晶粒的大小。柱狀晶的力學性能有明顯的方向性，縱向好，橫向差，鑄坯在凝固或冷卻過程

中容易沿晶界產(chǎn)生裂紋。等軸晶的晶界面積較大，雜質和缺陷分布比較分散，且晶粒的晶體

取向不同，故性能的方向性較小，比較穩(wěn)定。晶粒越細，其綜合性能越好，且抗疲勞性能也

越高。所以通常情況F，希望獲得細密的等軸晶組織。

41凝固時間的計算:

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T=R"K2,R為折算厚度，板型為厚度/2,球形為半徑/3

42.試確定如下兩種鑄件的凝固時間（均為無過熱注入砂型）。

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⑴厚度為100mm的板型鑄件。

⑵直徑為100mm的球型鑄件。

⑶比較計算結果并討論之。

答：_

-inn

一(5.04x103*5.04x106

(1)R2=50mm=0.05m

7端卜k(蔡卜明98.4S

kI=5r.n0/4x1-i0n3,,x=R20.052=5x13

k2

[5.04x10)

22

1-----------

1

⑵R=^=°°=l6.7mm=1.67x10-2m

266

tri6.7xio-3^=iog8s

2T-31

⑶\=984"96B9（倍）

T10.98

2

固兩種形狀不同，使得折算厚度不同造成凝固時間相差很大。

43鑄件的偏析有幾種類型，請分類敘述之。

微觀偏析

（1）晶內(nèi)偏析：在一個晶粒內(nèi)出現(xiàn)的成分不均勻現(xiàn)象，常產(chǎn)生于有一定結晶溫度范圍、

能夠形成固溶體的合金中。

（2）晶界偏析：溶質元素和非金屬夾雜物富集與晶界，使晶界和晶內(nèi)的化學成分出現(xiàn)

差異。它會降低合金的塑性和高溫性能，又會增加熱裂傾向。

宏觀偏析：

（1）正常偏析?：當合金溶質分配系數(shù)k<l時，凝固界面的液相中將有一部分被排出，

隨著溫度的降低，溶質的濃度將逐漸增加，越是后來結晶的固相，溶質濃度越高，當k>l

時相反。正常偏析存在使鑄件的性能不均勻，在隨后的加工中難以消除。

（2）逆偏析：即k〈l時，鑄件表面或底部含溶質元素較多，而中心部分或上部分含溶

質較少。

（3）V形偏析和逆V形偏析：常出現(xiàn)在大型鑄錠中，一般呈錐形，偏析中含有較高的

碳以及硫和磷等雜質。

（4）帶狀偏析：它總是和凝固的固-液界面相平行。

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（5）重力偏析：由于重力的作用而出現(xiàn)化學成分不均勻的現(xiàn)象，常產(chǎn)生于金屬凝固前

和剛剛開始凝固之際。

44.晶內(nèi)偏析產(chǎn)生原因、影響因素和消除措施

品內(nèi)偏析長生條件：一、合金的凝固有一定的溫度范圍；二、合金結晶凝固過程中原子擴散

速度小于結晶生長速度（不平衡結晶的結果）。一般的情況下，合金的凝固溫度范圍愈大，

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鑄件結晶及冷卻速度愈快，則原了擴散愈難丁進行完全，晶內(nèi)偏析現(xiàn)象愈嚴重。因此，品內(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）

合金相圖上液相線和固相線間隔越大，則先、后結晶部分的成分差別越大，晶內(nèi)偏析越嚴重。

（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，則實際結晶溫度越低，原子擴散能力越小，晶內(nèi)偏析越嚴重。但另一方面，

隨著冷卻速度的增加，固溶體晶粒細化，晶內(nèi)偏析程度減輕。因此，冷卻速度的影響應視具

體情況而定。

消除措施：均勻化退火、細化晶粒。

45試分析枝晶間液體的流動對枝晶偏析程度的影響？

答：枝晶間液體的流動對枝晶偏析程度的影響：

從微觀角度來講，在枝晶間的流動：從熱端一冷端：使冷端枝間偏析減弱；

從冷端一熱端：使熱端枝間偏析嚴重：

46改善宏觀偏析的基本方法

根本措施：細化晶粒，增加細等軸晶數(shù)量。

基本方法：

1、控制冷卻速度（低過熱澆注、提高外部冷卻強度）

2、生核處理

3、懸浮澆注

4、電磁攪拌

5、防止鑄壞凝固中出現(xiàn)鼓肚等變形

6、改變鑄坯重量和尺寸（減小重量和高度有利于減小偏析）

47普通鑄件中不可避免的存在著微觀偏析和宏觀偏析，試述如何減少或者消除

這種偏析。

答：對于微觀偏析?，采用長時間的擴散退火，可以予以消除或減輕。消除宏觀偏析，可以采

取的工藝措施有：（1）保證合金成分，使凝固過程中液體的密度差別減到最小。因為液體的

密度差是促使液體流動的因素之一。（2）適當?shù)蔫T件或鑄錠高度，因為液體的靜壓頭愈大，

流動愈會加劇。（3）加入孕育劑細化枝晶組織，使流動阻力增加，從而減小流動速度。（4）

在凝固開始階段，用加速液體對流的辦法，可以細化晶粒，但在凝固過程中，應該使液體的

對流運動停止，如果自然對流速度較大，應該外加磁場使對流運動停止。。5力口大冷去fl速度，

縮短固液兩相區(qū)的凝固時間。

48什么叫一次氧化夾雜和二次氧化夾雜？怎樣減少或防止二次氧化夾雜？

金屬熔煉過程中及爐前處理中產(chǎn)生的氧化物稱為一次氧化夾雜物。在澆注充型過程中生

成的非金屬夾雜物主要是氧化物，稱二次氧化夾雜物。

方法有1正確的選擇合金成分，嚴格控制易氧化元素含量2加入溶劑，金屬液表

面覆蓋一層熔劑，能吸附上層夾雜物3采用復合脫氧劑4避免金屬液在澆注和充

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型時發(fā)生飛濺和渦流，盡可能保證充型平穩(wěn)5過濾法6采用真空或在保護氣氛下

熔煉和澆注7為減鑄型氧化氣氛，除嚴控制鑄型水分，還可以在型砂中添加附加

物。

49、熱裂的形成機理？

答：熱裂的形成機理主要有液膜理論和強度理論。液膜理論認為，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中受拉應力共同作用的結果。液膜是產(chǎn)生熱裂紋的根

本原因，鑄件收縮受阻是產(chǎn)生熱裂紋的必要條件。強度理論認為，合金存在熱脆區(qū)和在熱脆

區(qū)內(nèi)合金的熱裂應變低是產(chǎn)生熱裂紋的根本原因，而鑄件的集中變形是產(chǎn)生熱裂紋的必要條

件。

50影響熱裂的因素有哪些？

答：1。鑄造合金性質①化學成分對熱脆區(qū)的影響?；瘜W成分與晶間層形態(tài)③晶粒形狀及尺

寸④合金的收縮量和相變。2。鑄型方面的影響。3。澆注條件方面影響①澆冒口系統(tǒng)2澆注

工藝。4o鑄件結構的影響。

51.防止熱裂的途徑

根據(jù)以上討論可知，凡是能夠減小熱裂傾向性的因素均可據(jù)以制定出防止鑄件產(chǎn)生熱裂的措

施。

合金成分、熔煉工藝

(1)在不影響鑄件使用性能的前提下，可適當調(diào)整合金的化學成分，或選擇熱裂傾向性較

小的合金。

(2)減小合金中的有害雜質。應盡可能地降低鋼中硫、磷的含量。

(3)改善合金的脫氧工藝，提高脫氧效果。

(4)細化初晶組織，對合金進行孕育處理以細化晶粒，消除柱狀晶。

鑄型方面

(1)改善砂型和砂芯的潰散性。

(2)采用涂料使型腔表面光滑以減小鑄件和鑄型之間的摩擦阻力

澆注條件方面

(1)減小澆冒口系統(tǒng)對鑄件收縮的機械阻礙

(2)減少鑄件各部分溫差。

(3)用冷鐵消除熱節(jié)的有害作用。

鑄件結構方面

(1)兩壁相交處應做成惻角；

(2)避免兩壁十字交叉，將交叉的壁錯開；

(3)必須在鑄件上采用不等厚度截面時，應盡可能使鑄件各部分收縮時彼此不發(fā)生阻礙。

(4)在鑄件易產(chǎn)生熱裂處設置防裂筋。

52.熱裂形成的溫度范圍

熱裂是在凝固溫度范圍內(nèi)臨近固相線時形成的，此時合金處在固液態(tài)，又稱為結晶裂紋?；?/p>

者說熱裂是在有效結晶溫度范圍形成的，所謂有效結晶溫費范圍，其上限指合金結晶形成枝

晶骨架，線收縮開始溫度，其下限為合金凝固終了溫度。

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53.鑄件產(chǎn)生熱裂、冷裂的必要條件是什么？

產(chǎn)生熱裂的條件是高溫條件下鑄件收縮受阻。冷裂的條件式鑄件中應力超出合金的強度極

限。

54鑄件冷裂和熱裂的影響因素有哪些，如何防止其發(fā)生？

鑄件冷裂的影響因素：

(1)大型復雜鑄件由于冷卻不均勻，應力狀態(tài)復雜，鑄造應力大而易產(chǎn)生冷裂

(2)鑄件冷裂傾向與材料的塑性和韌性有密切關系

附:冷裂是鑄件處「彈性狀態(tài)、鑄造應力超過材料的抗拉強度時產(chǎn)生的裂紋。

冷裂的預防與消除：

(1)、鑄造應力的防止與消除：使鑄件冷卻均勻，減小各部分的溫差，改善鑄型及型芯

退讓性，減小鑄件收縮時的阻力。

(2)、生產(chǎn)實際的工藝措施：反變形、設置防變形的“拉肋”、早開箱并立即入爐內(nèi)暖

冷、用澆注系統(tǒng)調(diào)整鑄件的溫度場。

影響鑄件熱裂的因素：

合金性質、鑄型性質、澆注條件、鑄型結構

(1)熱裂的防止措施：

(2)改善鑄型和型芯的退讓性，減少鑄件收縮時的各種阻力

(3)減小鑄件各部位溫差，建立同時凝固的冷卻條件

(4)改善鑄件結構的設計

55、試分析熱裂與偏析以及與縮孔之間的關系：

答：偏析與熱裂

一般來講，偏析促進熱裂，因偏析液會形成低熔點共晶物以液膜形式存在晶界，而產(chǎn)生熱裂。

若偏析液能形成高熔點固相夾雜，存在晶界，可以強化晶界使熱脆區(qū)變小，不易熱裂。

當?shù)腿埸c存在偏析液較多時，可愈合裂紋，減輕熱裂。

熱裂與縮孔

在鑄件厚大部分產(chǎn)生集中縮孔時，此處易產(chǎn)生熱裂，因此處為厚大部位，集中變形較大。

若鑄件不產(chǎn)生集中縮孔而產(chǎn)生分散縮孔即縮松時，說明AT