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鑄件的凝固過(guò)程如果沒(méi)有合理的控制，鑄件易產(chǎn)生縮孔，縮松
一 鑄件的凝固
1 凝固方式:
鑄件凝固過(guò)程中，其斷面上一般分為三個(gè)區(qū): 1—固相區(qū) 2—凝固區(qū) 3—液相區(qū)
對(duì)凝固區(qū)影響較大的是凝固區(qū)的寬窄，依此劃分凝固方式。
1) 逐層凝固:
純金屬，共晶成分合金在凝固過(guò)程中沒(méi)有凝固區(qū)，斷面液，固兩相由一條界限清楚分開(kāi)，隨溫度下降，固相層不斷增加，液相層不斷減少，直達(dá)中心。
2) 糊狀凝固
合金結(jié)晶溫度范圍很寬，在凝固某段時(shí)間內(nèi)，鑄件表面不存在固體層，凝固區(qū)貫穿整個(gè)斷面，先糊狀，后固化。
3) 中間凝固
大多數(shù)合金的凝固介于逐層凝固和糊狀凝固之間。
2 影響鑄件凝固方式的因素
1) 合金的結(jié)晶溫度范圍
范圍小: 凝固區(qū)窄，愈傾向于逐層凝固
如: 砂型鑄造， 低碳鋼 逐層凝固， 高碳鋼 糊狀凝固
2) 鑄件的溫度梯度
合金結(jié)晶溫度范圍一定時(shí)，凝固區(qū)寬度取決于鑄件內(nèi)外層的溫度梯度。
溫度梯度愈小，凝固區(qū)愈寬。(內(nèi)外溫差大，冷卻快，凝固區(qū)窄)
二 合金的收縮
液態(tài)合金從澆注溫度至凝固冷卻到室溫的過(guò)程中，體積和尺寸減少的現(xiàn)象---。是鑄件許多缺陷(縮孔，縮松，裂紋，變形，殘余應(yīng)力)產(chǎn)生的基本原因。
1 收縮的幾個(gè)階段
1) 液態(tài)收縮: 從金屬液澆入鑄型到開(kāi)始凝固之前。 液態(tài)收縮減少的體積與澆注溫度質(zhì)開(kāi)始凝固的溫度的溫差成正比。
2) 凝固收縮: 從凝固開(kāi)始到凝固完畢。 同一類(lèi)合金，凝固溫度范圍大者，凝固體積收縮率大。如: 35鋼，體積收縮率3。0%， 45鋼 4。3%
3) 固態(tài)收縮: 凝固以后到常溫。 固態(tài)收縮影響鑄件尺寸，故用線收縮表示。
2 影響收縮的因素
1) 化學(xué)成分: 鑄鐵中促進(jìn)石墨形成的元素增加，收縮減少。 如: 灰口鐵 C， Si↑，收↓，S↑ 收↑。因石墨比容大，體積膨脹，抵銷(xiāo)部分凝固收縮。
2) 澆注溫度: 溫度↑ 液態(tài)收縮↑
3) 鑄件結(jié)構(gòu)與鑄型條件
鑄件在鑄型中收縮會(huì)受鑄型和型芯的阻礙。實(shí)際收縮小于自由收縮。∴ 鑄型要有好的退讓性。
3 縮孔形成
在鑄件最后凝固的地方出現(xiàn)一些空洞，集中—縮孔。 純金屬，共晶成分易產(chǎn)生縮孔
*產(chǎn)生縮孔的基本原因: 鑄件在凝固冷卻期間，金屬的液態(tài)及凝固受縮之和遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于固態(tài)收縮。
4 影響縮孔容積的因素(補(bǔ)充)
1) 液態(tài)收縮，凝固收縮 ↑ 縮孔容積↑
2) 凝固期間，固態(tài)收縮↑，縮孔容積↓
3) 澆注速度↓ 縮孔容積↓
4) 澆注速度↑ 液態(tài)收縮↑易產(chǎn)生縮孔
5 縮松的形成
由于鑄件最后凝固區(qū)域的收縮未能得到補(bǔ)足，或者，因合金呈糊狀凝固，被樹(shù)枝狀晶體分隔開(kāi)的小液體區(qū)難以得到補(bǔ)縮所至。
1) 宏觀縮松
肉眼可見(jiàn)，往往出現(xiàn)在縮孔附近，或鑄件截面的中心。非共晶成分，結(jié)晶范圍愈寬，愈易形成縮松。
2) 微觀縮松
凝固過(guò)程中，晶粒之間形成微小孔洞---
凝固區(qū)，先形成的枝晶把金屬液分割成許多微小孤立部分，冷凝時(shí)收縮，形成晶間微小孔洞。 凝固區(qū)愈寬，愈易形成微觀縮松，對(duì)鑄件危害不大，故不列為缺陷，但對(duì)氣密性，機(jī)械性能等要求較高的鑄件，則必須設(shè)法減少。(先凝固的收縮比后凝固的小，因后凝固的有液，凝，固三個(gè)收縮，先凝固的有凝，固二個(gè)收縮區(qū)----這也是形成微觀縮松的基本原因。與縮孔形成基本原因類(lèi)似)
6 縮孔，縮松的防止辦法
基本原則: 制定合理工藝—補(bǔ)縮， 縮松轉(zhuǎn)化成縮孔。
順序凝固: 冒口—補(bǔ)縮
同時(shí)凝固: 冷鐵—厚處。 減小熱應(yīng)力，但心部縮松，故用于收縮小的合金。
——安置冒口，實(shí)行順序凝固，可有效的防止縮孔，但冒口浪費(fèi)金屬，浪費(fèi)工時(shí)，是鑄件成本增加。而且，鑄件內(nèi)應(yīng)力加大，易于產(chǎn)生變形和裂紋。∴主要用于凝固收縮大，結(jié)晶間隔小的合金。
——非共晶成分合金，先結(jié)晶樹(shù)枝晶，阻礙金屬流動(dòng)，冒口作用甚小。
——對(duì)于結(jié)晶溫度范圍甚寬的合金，由于傾向于糊狀凝固，結(jié)晶開(kāi)始之后，發(fā)達(dá)的樹(shù)枝狀骨狀布滿整個(gè)截面，使冒口補(bǔ)縮道路受阻，因而難避免顯微縮松的產(chǎn)生。顯然，選用近共晶成分和結(jié)晶范圍較窄的合金生產(chǎn)鑄件是適宜的。
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