《铸件形成理论基础》

目 录1

绪论1

第一章液态金属的结构与性质6

§1-1液态金属的结构6

一、金属原子的热运动6

二、金属的熔化8

三、金属的液态结构9

四、实际金属的液态结构12

一、液态金属的基本物理性质14

§1-2液态金属的性质14

二、液态金属的粘滞性15

三、液态金属的表面现象20

第二章液态金属在铸型中的流动27

§2-1 液态金属的水力学特点和充型过程的水力学计算27

一、水力学特点27

二、充型过程的水力学计算28

§2-2液态金属充型能力的基本概念31

§2-3液态金属的停止流动机理及充型能力的计算33

一、液态金属的停止流动机理33

二、液态金属充型能力的计算35

§2-4影响充型能力的因素及提高充型能力的措施38

一、金属性质方面的因素39

二、铸型性质方面的因素45

三、浇注条件方面的因素46

四、铸件结构方面的因素48

第三章铸件的凝固50

§3-1铸件与铸型的热交换特点50

§3-2铸件的温度场54

一、数学分析法54

二、数值计算法57

三、铸件温度场的测定69

四、影响铸件温度场的因素72

§3-3铸件的凝固方式75

一、凝固动态曲线75

二、凝固区域及其结构76

三、铸件的凝固方式及其影响因素77

§3-4金属的凝固方式与铸件质量的关系81

一、窄结晶温度范围的合金81

二、宽结晶温度范围的合金82

三、中等结晶温度范围的合金84

四、灰铸铁和球墨铸铁85

§3-5铸件的凝固时间86

一、凝固时间的理论计算86

二、经验计算法89

第四章液态金属结晶的基本原理94

§4-1液态金属的结晶过程94

一、液态金属结晶对铸件质量的影响94

二、液态金属的结晶过程94

三、铸件的晶粒组织95

二、自发生核（均质生核）98

一、结晶过程的热力学条件98

§4-2生核过程98

三、非自发生核（异质生核）102

§4-3晶体生长107

一、晶体生长的原子过程107

二、晶体的生长速度108

三、晶体的生长表面109

四、固—液界面的结构109

五、界面的稳定性112

六、晶体的生长方式113

一、固—液界面前沿的溶质再分配116

§4-4单相合金的结晶116

二、成分过冷123

§4-5多相合金的结晶137

一、共晶合金的结晶137

二、包晶合金的结晶149

三、偏晶合金的结晶151

§4-6液体流动对结晶过程的影响152

一、浇注和凝固过程中液体的流动152

二、液体流动对铸件结晶过程的影响153

一、表面细晶粒区的形成157

§5-1 铸件典型晶粒组织的形成及其影响因素157

第五章铸件晶粒组织的形成和控制157

二、内部柱状晶区的形成158

三、中心等轴晶区的形成158

§5-2铸件晶粒组织的控制160

一、等轴晶组织的获得及细化160

二、铸件晶粒的局部细化164

三、单向结晶166

第六章铸件的化学成分不均匀性172

§6-1概述172

一、晶内偏析（技晶偏析）173

§6-2微观偏析173

二、晶间偏析176

§6-3宏观偏析178

一、正偏析178

二、逆偏析182

三、V型偏析和逆V型偏析183

四、带状偏析184

五、重力偏析186

二、气体来源187

一、气体存在的形态187

§7-1概述187

第七章铸件中的气体187

三、气体对铸件质量的影响188

§7-2气体溶解与析出188

一、金属吸收气体的过程188

二、气体在金属中的溶解度189

§7-3析出性气孔194

一、特征194

二、析出性气孔的形成194

三、防止析出性气孔的途径197

二、金属与铸型间反应性气孔198

§7-4反应性气孔198

一、特征198

三、金属液内反应性气孔204

第八章铸件中非金属夹杂物206

§8-1概述206

一、非金属夹杂物的来源和分类206

二、非金属夹杂物对铸件质量的影响207

§8-2一次非金属夹杂物209

一、形成条件209

二、夹杂物的偏晶结晶211

三、一次夹杂物的长大与粗化212

四、排除金属液中一次夹杂物的途径213

五、夹杂物的分布213

§8-3二次氧化夹杂物214

一、二次氧化夹杂物的形成机理214

二、影响二次氧化夹杂物的因素215

三、防止和减少二次氧化夹杂物的途径216

§8-4合金凝固时产生的非金属夹杂物217

一、凝固时夹杂物的形成217

二、夹杂物的形状219

三、夹杂物的大小220

四、夹杂物的分布221

第九章铸件的收缩222

§9-1铸造合金的收缩222

一、收缩的基本概念222

二、铸钢的收缩225

三、铸铁的收缩227

四、铸件的收缩230

一、缩孔232

§9-2铸件中的缩孔和缩松232

二、缩松236

三、灰铸铁和球铁铸件的缩孔和缩松239

§9-3防止铸件产生缩孔和缩松的途径241

一、顺序凝固和同时凝固241

二、浇注系统的引入位置及浇注工艺245

三、冒口、补贴和冷铁的应用246

四、加压补缩248

第十章铸件的热裂250

§10-1概述250

一、热裂形成的温度范围251

§10-2热裂形成的温度范围及形成机理251

二、热裂形成机理253

§10-3影响热裂形成的因素256

一、铸造合金性质的影响256

二、铸型性质的影响259

三、浇注条件的影响261

四、铸件结构的影响261

§10-4防止铸件产生热裂的途径262

一、热应力产生过程264

§11-2铸件在冷却过程中产生的热应力264

§11-1概述264

第十一章铸造应力、变形及冷裂264

二、影响残余热应力的因素266

§11-3铸件在冷却过程中产生的269

相变应力269

§11-4 铸件在冷却过程中产生的机械阻碍应力270

§11-5减小及消除铸造应力的途径270

§11-6铸件的变形272

§11-7铸件的冷裂274

§11-8防止铸件产生变形和冷裂的途径275

附录：国际单位制（SI）及其换算277