19/58 第一节液态成型基础 在合金结晶过程中，因金属液 三、铸造性能对铸件质量 态收缩和凝固收缩得不到金属 液的及时补充，铸件在其最后 1、缩孔和缩松 凝固部位处将形成表面粗糙、 Shrinkage,dispersed 形状极不规则的孔洞，容积较 大的孔洞称其为缩孔；若孔洞 1) 概念 在铸件截面积上弥散分布，呈 2) 形成过程 细小或裂隙状，则称其为缩松 散热方向 缩松的形成过程 多而分散 凝固层 缩松 (a) (b) (c) (d) (e)
三、铸造性能对铸件质量的影响 第一节 液态成型基础 1、缩孔和缩松 Shrinkage, dispersed ~ 1）概念 在合金结晶过程中，因金属液 态收缩和凝固收缩得不到金属 液的及时补充，铸件在其最后 凝固部位处将形成表面粗糙、 形状极不规则的孔洞，容积较 大的孔洞称其为缩孔；若孔洞 在铸件截面积上弥散分布，呈 2）形成过程 细小或裂隙状，则称其为缩松 缩孔的形成过程 缩松的形成过程倒锥形多而分散 19 /58
20/58 第一节液态成型基础 铸造性能对铸件质量的影响 缩孔和缩松 顺序凝固(directional solidification) 使铸件按规定方向从一部分到另一部 3)缩孔和缩松 分依次凝固。经常是向冒口或内交口 的防止措施 方向凝固。 浇口 明冒口 (1) 产生缩孔的合金及防止措施： ·无或窄凝固温度范围的合金 暗冒口 。“顺序凝固” 热节 (2)产生缩松的合金及防止措施： ·宽凝固温度范围的合金 冷铁 避开宽凝固范围的合金或振动
1 2 3 0 三、铸造性能对铸件质量的影响 第一节 液态成型基础 1、缩孔和缩松 3）缩孔和缩松 的防止措施 顺序凝固(directional solidification ) 使铸件按规定方向从一部分到另一部 分依次凝固。经常是向冒口或内交口 方向凝固。 (1) 产生缩孔的合金及防止措施： •无或窄凝固温度范围的合金 • “顺序凝固” (2) 产生缩松的合金及防止措施： • 宽凝固温度范围的合金 • 避开宽凝固范围的合金或振动 20 /58
21/58 第一节液态成型基础 铸件在凝固和冷却过程中 由受阻收缩、热作用和相 、铸造性能对铸件质量的影响 变等因素引起的内应力称 铸造应力。保留到室温的 铸造应力称为残余应力 2、铸件的应力、变形和裂纹 (residual stress)。 1) 铸造应力 对于铸钢与铸铁件而言： Casting stress t临=620~650°℃ t临以上材料处于塑性状态 (1)热应力thermal stress t临以下材料处于弹性状态 A、概念：由于铸件壁 厚不均匀，各处的冷 厚拉(+) 却速度有差异，致使 时间 薄压() 弹塑弹 铸件各部固态收缩不 塑塑塑 弹弹_弹 弹弹弹 一致而产生的铸造应 力称作热应力。 B、热应力的形成： (To、T1 (TT2) (T2) (T2T3) (a) (6) (c) (d)
三、铸造性能对铸件质量的影响 第一节 液态成型基础 2、铸件的应力、变形和裂纹 1）铸造应力 Casting stress 铸件在凝固和冷却过程中 由受阻收缩、热作用和相 变等因素引起的内应力称 铸造应力。保留到室温的 铸造应力称为残余应力 (residual stress)。 (1)热应力 thermal stress A、概念：由于铸件壁 厚不均匀，各处的冷 却速度有差异，致使 铸件各部固态收缩不 一致而产生的铸造应 力称作热应力。 B、热应力的形成： (T0～ T1 ) (T1～ T2 ) (T2 ) (T2～ T3 ) 对于铸钢与铸铁件而言： t临 = 620～650℃ t临以上材料处于塑性状态 t临以下材料处于弹性状态 厚拉(+) 薄压(-) 塑 塑 塑 弹 塑 弹 弹 弹 弹 弹 弹 弹 21 /58
22/58 第一节液态成型基础 纵向温度分布曲线 “同时凝固” simultaneous solidification 三、 铸造性能对铸件质量的影响 冷铁 2、铸件的应力、变形和裂纹 距离 (2)机械应力（或收缩应力）contraction stress A、概念：铸件在铸型中冷却时，其固态线收缩受到铸型、 型芯的阻碍而产生的铸造应力。 B、性质与危害：机械应力一般都是拉应力或剪切应力。该 应力是暂时的，但与热应力共同作用可能引起铸件的裂纹。 (3)铸造应力的预防及减少措施： A、”“同时凝固”：薄壁处开浇口，厚壁处放冷铁；壁厚均匀 B、提前打箱和减小铸型的紧实度，提高铸型的退让性 C、I 时效处理：自然时效：露天，风吹日晒，几个月以上 人工失效：铸件加热到550650°℃去应力退火 振动时效：小铸件在滚筒内碰撞，大铸件共振
三、铸造性能对铸件质量的影响 第一节 液态成型基础 2、铸件的应力、变形和裂纹 (2)机械应力(或收缩应力) contraction stress A、概念：铸件在铸型中冷却时，其固态线收缩受到铸型、 型芯的阻碍而产生的铸造应力。 B、性质与危害：机械应力一般都是拉应力或剪切应力。该 应力是暂时的，但与热应力共同作用可能引起铸件的裂纹。 (3)铸造应力的预防及减少措施： A、 “同时凝固”：薄壁处开浇口，厚壁处放冷铁；壁厚均匀 B、提前打箱和减小铸型的紧实度，提高铸型的退让性 C、时效处理：自然时效：露天，风吹日晒，几个月以上 人工失效：铸件加热到550~650℃去应力退火 振动时效：小铸件在滚筒内碰撞，大铸件共振 “同时凝固” simultaneous solidification 22 /58
23/58 第一节液态成型基础 、铸造性能对铸件质量的影响 当铸造内应力没超过金 属的强度极限时，铸件 2、铸件的应力、变形和裂纹 将产生变形；超过强度 极限时，将产生裂纹。 2) 铸件的裂纹crack,tearing 热裂的特征； (1)热裂hot tearing 下产生的裂纹。 裂纹短、 A、热裂是铸件在高温（凝固末期的温度） 裂缝宽、 B、影响热裂形成的因素： 形状曲折、 ?合金性质：宽凝固温度范围与$对热裂产生显著影响。 ?铸型阻力：铸型的退让性对热裂的形成有重要影响。 缝内呈氧化色 (2)冷裂cold crack 冷裂的特征： A、冷裂是铸件在不太高的温度下产生的裂纹。 裂纹长、 B、影响冷裂形成的因素： 裂缝窄、 合金种类：灰口铸铁、白口铸铁等脆性大的合金易冷 形状直、 化学成分：含P量大，冷裂倾向大。 缝内无氧化色
三、铸造性能对铸件质量的影响 第一节 液态成型基础 2、铸件的应力、变形和裂纹 2)铸件的裂纹 crack, tearing (1)热裂 hot tearing A、热裂是铸件在高温（凝固末期的温度）下产生的裂纹。 B、影响热裂形成的因素： ❖ 合金性质：宽凝固温度范围与S对热裂产生显著影响。 ❖ 铸型阻力：铸型的退让性对热裂的形成有重要影响。 (2)冷裂 cold crack A、冷裂是铸件在不太高的温度下产生的裂纹。 B、影响冷裂形成的因素： ❖ 合金种类：灰口铸铁、白口铸铁等脆性大的合金易冷裂 ❖ 化学成分：含P量大，冷裂倾向大。 当铸造内应力没超过金 属的强度极限时，铸件 将产生变形；超过强度 极限时，将产生裂纹。 热裂的特征： 裂纹短、 裂缝宽、 形状曲折、 缝内呈氧化色 冷裂的特征： 裂纹长、 裂缝窄、 形状直、 缝内无氧化色 23 /58