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第二章1合金的铸造性能合金的充型能力、收缩、吸气性。2合金的充型能力是指液态合金充满铸型型腔，获得尺寸正确、形状完整、轮廓清晰的铸件的能力。充型能力差易产生浇不到、冷隔、形状不完整等缺陷。3影响合金的充型能力的因素1）合金的流动性2）浇注温度3）充型压力4）铸型条件4合金的收缩概念液态合金从浇注温度逐渐冷却、凝固，直至冷却到室温的过程中，其尺寸和体积缩小的现象，称为收缩。收缩经历液态收缩、凝固收缩、固态收缩三个阶段。5铸造内应力分热应力和机械应力。6顺序凝固，是使铸件按递增的温度梯度方向从一个部分到另一个部分依次凝固。7顺序凝固可以有效地防止缩孔和宏观缩松，主要适用于纯金属和结晶温度范围窄、靠近共晶成分的合金，也适用于凝固收缩大的合金补缩。8缩孔和缩松的防止方法：顺序凝固、加压补缩、压力铸造、离心铸造。9铸件在凝固后继续冷却的过程中产生的固态收缩受到阻碍及热作用，会产生铸造内应力。铸造内应力是铸件产生变形和裂纹等缺陷的主要原因。铸造内应力分为热应力和机械应力。热应力使厚壁受拉应力，薄壁受压应力。10为预防热应力，设计铸件结构尽量使铸件的壁厚均匀，并在铸造工艺上采用同时凝固原则。11同时凝固原则，是从工艺上采取必要的措施，使铸件各部分冷却速度尽量一致。具体方法是将浇口开在铸件的薄壁处，以减小该处的冷却速度，而在厚壁处可放置冷铁以加快冷却速度。同时凝固原则，主要适用于缩孔、缩松倾向较小的灰口铸铁等合金。12机械应力铸件收缩时受到铸型、型芯等的机械阻碍而引起的应力称为机械应力。13消除应力，时效处理，分为人工时效和自然时效。14铸件的变形，厚壁部位受拉应力，有缩短的趋势或向内凹，薄壁部位受压应力，有伸长的趋势或向外凸。15热裂是凝固末期，金属处于固相线附近的高温下形成的。热裂纹的形状特征：裂纹短，缝隙宽，形状曲折，缝内呈氧化色，即铸钢件呈黑色，铝合金呈暗灰色。防止措施：合理调整合金成分，合理设计铸件结构，采用同时凝固和改善型砂的退让性。16冷裂较低温度下形成，此时金属处于弹性状态，铸造应力超过合金的强度极限时产生冷裂。形状特征：裂纹细小，呈连续直线状，有时缝内有轻微氧化色。凡能减小铸造内应力的因素均能防止冷裂。17合金的吸气性，在熔炼和浇注合金时，合金会吸入大量气体，这种吸收气体的能力成为吸气性。气孔分侵入气孔、析出气孔、和反应气孔。18侵入气孔预防措施：减小型砂的发气量、发气速度，增加铸型、型心的透气性；或是在铸型表面刷上涂料，使型砂与金属液隔开，防止气体的侵入。析出气孔预防措施：减少合金的吸气量。反应气孔：清除冷铁、型芯撑的表面油污、锈蚀并保持干燥。19铸铁含碳量大于2.11%分白口铸铁（碳以渗碳体形式存在）、灰口铸铁（石墨）、麻口铸铁（自由渗碳体和石墨形式混合）。20灰口铸铁分普通灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁。普通灰口铸铁，石墨片状，HT100，后面三位数字表示最低抗拉强度。可锻铸铁石墨团絮状，KT300-06,铁素体可锻铸铁，最低抗拉强度300MPa，最低伸长率6%，KTZ珠光体可锻铸铁。球墨铸铁石墨球状，QT400-17。蠕墨铸铁，蠕虫状。21铸钢含碳量小于2.11%，分碳素铸钢和合金铸钢。碳素铸钢ZG200~400，第一组数字表示厚度为100mm以下铸件室温时屈服点最小值，第二组表示铸件的抗拉强度最小值。铸钢的铸造特点：浇注温度高，易氧化，流动性差、收缩大，铸造困难，容易产生黏砂、缩孔、冷隔、浇不足、变形和裂纹。为细化晶粒、消除应力、提高铸钢件的力学性能，铸后进行退火或正火热处理。22铸造方法1砂型铸造2熔模铸造3金属型铸造4压力铸造5离心铸造6实型铸造7低压铸造8挤压铸造23工艺参数的确定：a机械加工余量b收缩率c拔模斜度d铸造圆角e型芯头24铸造方法：砂型铸造、特种铸造（熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造）25常用砂型：湿砂型、干砂型、化学硬化型根据造型工序方法不同：手工造型、机器造型26普通灰口铸铁片状石墨，化学成分靠近共晶体，熔点低，具有良好流动性，不易产生缩孔等缺陷。但是粗片状的石墨存在，导致力学性能降低，所以采用孕育处理，改变片状石墨的大小和数量，石墨片越细小，越均匀，铸铁力学性能越好。孕育后组织是在珠光体基体上均匀分布的细小石墨片————HT以后三位灰口铸铁的最低抗拉强度值27可锻铸铁，又称玛铁或玛钢，石墨团絮状，团絮状石墨的存在大大减轻了对基体的割裂作用，抗拉强度明显提高，但可锻铸铁不可锻造。可锻铸铁的铸态组织为白口，没有石墨化膨胀阶段，收缩大，容易形成缩孔、缩松和裂纹缺陷，因此采用顺序凝固原则，设置冒口和提高砂型的退让性。其按基体组织不同分为铁素体基体和珠光体基体KT代表铁素体可锻铸铁，KTZ代表珠光体可锻铸铁，后面第一组数字代表最低抗拉强度，第二组代表最低伸长率28铁素体可锻铸铁塑性和韧性较高，强度相对低，珠光体的强度硬度高，塑性差前者用于制造受冲击、震动的零件，如汽车前后桥壳、减速器壳，后者制造较高强度和耐磨性零件，如曲轴、连杆29球墨铸铁石墨球状，化学成分接近共晶点，力学性能较好，强度、塑性、韧性较高，良好的耐磨性，抗疲劳性能和减震性，流动性较好。为获得球状石墨，要球化处理，但球化剂阻碍石墨化，为防止白口组织现象，要进行孕育处理。球墨铸铁一般要冒口和冷铁，采用顺序凝固原则，进行退火包底冲入法QT后面第一组数字代表最低抗拉强度，第二组代表最低延伸率30、主要加工表面应处于底面或侧面。上部冷却速度慢、晶粒较粗，上表面易形成砂眼、气孔、渣孔等缺陷，下部晶粒细小，组织致密，缺陷少，质量优于上部。无法避免就加大加工余量。31设置结构圆角原因：直角处会形成金属的局部积聚而易行成缩孔、缩松；内侧应力集中严重而易产生裂纹；树枝晶直交、汇合点，晶粒结合力被削弱，使该处力学性能降低；避免杂质聚集。32如何避免收缩：对于线性收缩较大的合金，在凝固过程中应尽量减少铸造应力。由于收缩应力过大易产生裂纹。第三章1.加工硬化的利弊——（1）加工硬化是强化金属的重要方法之一，尤其是对纯金属及某些不能用热处理方法强化的合金，例如冷拔钢丝，冷卷弹簧等采用冷轧，冷拔，冷挤压等工艺，就是利用加工硬化来提高低碳钢，纯铜，防锈铝等工件强度和硬度。（2）加工硬化也给进一步加工带来困难，且使工件在变形中容易产生裂纹，不利于压力加工进行，通常采用热处理退火工序消除加工硬化。（3）在实际生产中可利用回复处理，使加工硬化的金属既保持较高的强度，适当提高韧性，又降低了内应力。2.纤维组织——金属在外力作用下发生塑性变形，晶粒沿变形方向伸长，分布在晶界上的夹杂物也沿着金属的方向被拉长或压扁，成为条状。在再结晶时，金属晶粒回复等轴晶粒，而夹杂物依然成条状保留下来，这样就形成了纤维组织，也称锻造流线。3.纤维组织的作用——纤维组织形成后，金属力学性能将出现方向性，即在平行纤维组织方向上，材料抗拉强化度提高，在垂直方向上抗剪强度提高。4.消除纤维组织的方法——纤维组织很稳定，用热处理或其他方法均难以消除，只能在通过锻造方法使金属在不同方向上变形，才能改变纤维组织的方向和分布。5.什么是金属的锻造性能以及如何评定——金属的锻造性能是用来衡量金属材料利用锻压加工方法成型的难易程度，是金属的工艺性能之一。常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。6.影响金属锻造性能的因素——（1）金属的本质，即金属的化学成分和组织成分。（2）变形条件，即变形温度，变形速度和变性时的应力状态。7.终锻模膛沿四周设有飞边槽，其作用是——（1）容纳多余金属，（2）飞边槽桥部的高度小，对流向仓部的金属形成很大的阻力，可迫使金属充满模膛，（3）飞边槽中形成的飞边能缓和上,下模间的冲击，延长模具寿命。8.模型锻造与自由锻造相比具有一下特点——*（1）由于有模具引导金属的流动，锻件的形状可以比较复杂，（2）锻件内部的纤维组织比较完整，从而提高了零件的力学性能和使用寿命，（3）锻件尺寸精度高，表面光洁，能节约材料和节约切削加工工时，（4）生产率高，操作简单，易于实现机械化，（5）所用锻模价格昂贵，而且模具加工困难，制造周期长，所以模锻适合大批量生。（6）需要能力较大的专用设备。9.自由锻工序——（1）镦粗，（2）拔长，（3）冲孔，（4）扩孔，（5）弯曲，（6）扭转。（7）错移。10.自由锻工艺规程的制定——（1）锻件图的绘制，。（2）坯料的计算，（3）正确设计变形工序，（4）选择设备。11.冲压的基本工序——1，分离工序，即冲裁修整。2，变形工序，即拉伸，弯曲和翻边。12.间隙对断面质量的影响——间隙过小，凸模刃口附近的裂纹比正常间隙向外错开一段距离，导致上，下裂纹中间的材料随着冲裁过程的进行将被第二次剪切，并在断面上形成第二光亮带，中部留下撕裂面，毛刺增大。间隙过大，剪裂纹比正常间隙时远离凸模刃口，材料受到拉伸力大，光亮带变小，毛刺，塌角以及斜度也都增大。因此，间隙过大或过小都使冲裁件断面质量降低。23金属三个变形阶段：弹性变形阶段、弹塑性变形阶段、塑性变形阶段和断裂阶段。24塑性变形的实质：金属的塑性是当外力增大到使金属内部产生的应力超过该金属的屈服点时，使其内部原子排列的相对位置发生变化而相互联系不被破坏的性能。25单晶体的塑性变形正应力只能使晶体产生弹性变形或断裂，而不能使晶体产生塑性变形。在切应力作用下产生滑移，滑移是塑性变形的主要形式。滑移变形是通过晶体中位错的移动来完成的。26金属的塑性变形对金属组织和性能的影响（金属塑性变形后组织性能会发生什么样变化？）：金属的塑性变形由金属内多晶体的塑性变形来实现。在塑性变形过程中金属的结晶组织将发生变化，晶粒沿变形最大的方向伸长，晶格与晶粒发生扭曲，同时晶粒破碎。金属强度硬度升高，塑性韧性下降。27金属的塑性变形，分冷变形和热变形。再结晶温度28加工硬化随着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度升高，塑性和韧性下降的现象。29产生加工硬化的原因；一由于经过塑性变形晶体中的位错密度升高，位错移动所需的切应力增大。二在滑移面上产生许多晶格方向混乱的微小碎晶，它们的晶界是严重的晶格畸变区，这些因素增加了滑移阻力，加大了内应力。30加工硬化的优缺点:优点，是强化金属的重要方法之一，尤其是对纯金属及某些不能用热处理方法强化的合金。缺点,给进一步加工带来困难，且使工件在变形过程中容易产生裂纹，不利于压力加工的进行。热处理退火消除加工硬化。31纤维组织是怎样形成的？怎样合理利用？用什么样方法可以改变纤维组织？金属在外力作用下发生塑性变形，晶粒沿变形方向伸长，分布在晶界上的夹杂物也沿着金属的变形方向被拉长或压扁，成为条状。在再结晶时，晶粒恢复为等轴晶粒，而夹杂物依然是条状保留下来，形成纤维组织。金属力学性能出现方向性，平行纤维组织的方向上，抗拉强度提高，垂直纤维组织方向上，抗剪强度提高。使用时使工件正应力方向与纤维组织方向一致，切应力方向与纤维组织方向垂直，而且使纤维组的分布与零件外形轮廓相符合，而不被切断。织纤维组织稳定，热处理方法和其他方法均难以消除，只能再通过锻造方法使金属在不同的方向上变形，才能改变纤维组织的方向和分布。32锻造性能是用来衡量金属材料利用锻压加工方法成型的难易程度，是金属加工性能之一。用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。金属的锻造性能主要取决于金属的本质（1.金属化学成分2金属组织状态）和金属的变形条件（1变形温度2变形速度3变形时应力状态）。33始锻温度过高或终锻温度过低在锻造是会产生什么样的后果？写出45号钢锻造温度范围加热温度过高，产生氧化、脱碳、过热和过烧。始锻温度固相线一下100~200度，45钢1200度。终锻温度高于再结晶温度50~100度，低于再结晶温度时，使合金塑性下降，变形抗力增大，还引起不均匀变形并获得不均匀的晶粒组织，并导致加工硬化，变形抗力大，易产生锻造裂纹，损坏设备与工具。终锻温度过高，则在随后的冷却过程中晶粒继续长大，得到粗大晶粒组织。45钢始锻温度1200°c，终锻温度800°c。34自由锻造工序1镦粗2拔长3冲孔4扩孔5弯曲6扭转7错移35终锻模膛设有飞边槽；容纳多余金属；飞边槽