《铸件形成理论》

绪论1

一、铸造的概念和特点1

二、我国铸造技术的发展2

三、本课程的性质和任务5

四、本课程和其它课程的分工5

参考文献6

第一章液态金属的结构和性质7

1-1金属的膨胀及熔化7

一、晶体中的原子结合7

二、金属的加热膨胀8

三、金属的熔化9

1-2液态金属的结构9

一、一些物理性质的变化10

二、X线衍射分析10

三、金属的液态结构11

四、实际金属的液态结构14

1-3液态金属的性质15

一、液态金属的粘滞性15

二、液态金属的表面张力19

思考与练习25

参考文献25

第二章液态金属的充型能力27

2-1 液态金属充型能力的基本概念27

2-2液态金属的停止流动机理及充型能力的计算29

一、液态金属的停止流动机理29

二、液态金属充型能力的计算31

2-3影响充型能力的因素及提高充型能力的措施34

一、金属性质方面的因素35

二、铸型性质方面的因素41

三、浇注条件方面的因素43

四、铸件结构方面的因素44

思考与练习44

参考文献45

第三章铸件的凝固46

3-1铸件的温度场46

一、数学解析法46

二、数值模拟法51

三、铸件温度场的测定57

四、影响铸件温度场的因素59

3-2铸件的凝固方式62

一、凝固动态曲线62

二、凝固区域及其结构63

三、铸件的凝固方式及其影响因素64

3-3金属的凝固方式与铸件质量的关系67

一、窄结晶温度范围的合金67

二、宽结晶温度范围的合金69

三、中等结晶温度范围的合金70

3-4铸件的凝固时间70

一、凝固时间的理论计算70

二、经验计算法72

思考与练习76

参考文献77

第四章液态金属结晶的基本原理79

4-1液态金属的结晶过程79

一、液态金属结晶的热力学条件79

二、液态金属的结晶过程80

4-2生核过程81

一、均质生核的概念与均质生核的局限性81

二、非均质生核过程82

三、动力生核87

4-3晶体生长界面动力学过程88

一、晶体生长中固-液界面处的原子迁移88

二、固-液界面的微观结构89

三、界面的生长机理和生长速度92

四、晶体的生长方向和生长表面96

4-4单相合金的结晶97

一、固-液界面前方的局部温度分布97

二、单相合金结晶过程中的溶质再分配98

三、固-液界面前方熔体的过冷状态104

四、界面前方过冷状态对结晶过程的影响107

4-5共晶合金的结晶115

一、共晶组织的特点和共晶合金的分类115

二、共晶合金的结晶方式116

三、非小面-非小面共晶合金的结晶120

四、非小面-小面共晶合金的结晶125

思考与练习127

参考文献129

第五章铸件结晶组织的形成和控制131

5-1铸件宏观结晶组织的形成及其影响因素131

一、铸件结晶中的晶粒游离131

二、表面细晶粒区的形成136

三、柱状晶区的形成136

四、内部等轴晶区的形成137

五、影响铸件宏观结晶组织形成的因素139

5-2铸件结晶组织的控制141

一、铸件结晶组织对铸件质量和性能的影响141

二、等轴晶组织的获得和细化142

三、单向凝固和柱状晶及单晶组织的获得150

四、共晶合金结晶组织的控制154

思考与练习155

参考文献156

第六章铸件化学成分的不均匀性157

6-1微观偏析157

一、枝晶偏析157

二、晶界偏析162

6-2宏观偏析162

一、枝晶间液体的流动对宏观偏析的影响162

二、正常偏析164

三、逆偏析166

四、Ⅴ型和逆Ⅴ型偏析168

五、带状偏析168

六、重力偏析170

思考与练习170

参考文献171

第七章铸件中的气体172

7-1概述172

一、常见气体在铸件中的存在形态172

二、气体的来源172

三、气体溶解度的表示方法172

四、气体对铸件质量的影响172

7-3气体在金属中的溶解与析出173

一、金属的吸气过程173

二、单质气体在金属中的溶解173

三、复合气体在金属中的溶解176

四、气体的析出176

7-3析出性气孔180

一、特征180

二、析出性气孔的形成180

三、影响析出性气孔的主要因素182

四、防止析出性气孔的途径183

7-4反应性气孔183

一、特征183

二、金属与铸型间的反应性气孔183

三、金属液内反应性气孔185

四、反应性气孔的防止186

思考与练习186

参考文献187

第八章铸件中的非金属夹杂物188

8-1概述188

一、非金属夹杂物的分类188

二、非金属夹杂物的来源188

三、非金属夹杂物对铸件质量的影响188

8-2非金属夹杂物的生成189

一、非金属夹杂物生成的热力学条件189

二、浇注前形成的非金属夹杂物191

三、浇注时形成的非金属夹杂物193

四、凝固时形成的非金属夹杂物194

8-3夹杂物的长大、分布和形状195

一、夹杂物的聚合长大195

二、夹杂物的分布195

三、夹杂物的形状196

8-4 减少和排除夹杂物的途径198

思考与练习199

参考文献200

第九章铸件的收缩201

9-1铸造合金的收缩201

一、收缩的基本概念201

二、铸钢的收缩203

三、铸铁的收缩205

四、铸件的收缩206

9-2铸件中的缩孔和缩松208

一、缩孔208

二、缩松211

三、灰铸铁和球铁铸件的缩孔和缩松215

9-3防止铸件产生缩孔和缩松的途径218

一、顺序凝固和同时凝固218

二、浇注系统的引入位置及浇注工艺222

三、冒口、补贴和冷铁的应用223

四、加压补缩223

五、悬浮浇注224

思考与练习224

参考文献225

第十章铸件的热裂226

10-1 概述226

10-2热裂形成的温度范围及形成机理227

一、热裂形成的温度范围227

二、热裂的形成机理228

10-3影响热裂形成的因素和防止铸件产生热裂的途径232

一、影响因素232

二、防止铸件产生热裂的途径235

思考与练习236

参考文献237

第十一章铸造应力、变形及冷裂纹238

11-1 概述238

11-2铸件在冷却过程中产生的应力238

一、固态无相变的合金铸件瞬时应力的发展过程240

二、固态有相变的合金铸件瞬时应力的发展过程242

三、铸件在冷却过程中产生的机械阻碍应力242

四、影响残余应力的因素243

五、减小和消除铸造应力的途径245

11-3铸件的变形和冷裂246

一、铸件在冷却过程中的变形246

二、铸件在存放和机械加工后产生的变形247

三、铸件的冷裂248

四、防止铸件产生变形和冷裂的途径248

思考与练习250

参考文献250