1、第六章 铸件中的缺陷及其控制,第一节 化学成分的不均匀性第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物第三节 缩孔与缩松第四节 热裂、应力、变形和开裂,什么叫偏析？为什么会出现偏析？偏析的利弊？偏析的分类,合金在凝固过程中发生的化学成分不均匀现象。,偏析主要是由于合金在凝固过程中溶质再分配和扩散不充分引起的.,偏析对合金的力学性能、抗裂性能及耐腐蚀性能等有程度不同的损害。偏析也有有益的一面，如利用偏析现象可以净化或提纯金属等。,第一节 化学成分的不均匀性,1、偏析种类,2、微观偏析,2.1 胞状偏析,胞状晶体生长时，由于溶质的再分配，在胞壁处的溶质将富集（K01）;电子探针分析表明：（K01）在胞壁处溶质
2、浓度比整体平均浓度大两个数量级。均匀化退火；,第一节 化学成分的不均匀性,2.2晶内偏析,分支各处Sn的分布极不均匀，枝干中心浓度最低，仅为6%；而分枝间的含量高达23%。,第一节 化学成分的不均匀性,2、微观偏析,2.2晶内偏析,2、微观偏析,固溶体在不平衡凝固时，由于先后析出的固体成分不同，而且冷却速度较快，溶质来不及充分扩散，凝固后固溶体每一个晶粒内成分都是不均匀的，晶粒内先结晶的部分和后结晶的部分成分不同称为晶内偏析。固溶体合金按树枝晶方式生长时，先结晶的枝干与后结晶的分枝也存在着成分差异。又称枝晶偏析。在铸造条件下，常产生于具有结晶温度范围、能够形成固溶体的合金中。,第一节 化学成分
3、的不均匀性,2.2晶内偏析,2、微观偏析,2.2晶内偏析,2、微观偏析,第一节 化学成分的不均匀性,先结晶的枝干上富Ni贫Cu，不易腐蚀故呈亮色；而后结晶的分枝间贫Cu富Cu，易腐蚀而呈暗色。,扩散退火,2.2晶内偏析,第一节 化学成分的不均匀性,2、微观偏析,同样的放大倍数，枝晶已经消失，现在看到的是固溶体的晶粒和晶界。,2.2晶内偏析,第一节 化学成分的不均匀性,2、微观偏析,2.2晶内偏析,第一节 化学成分的不均匀性,2、微观偏析,铸钢组织也呈树枝状，其中先结晶的枝干中心含碳量较低，后结晶出的分枝含碳量较高，枝晶间的含碳量更高。,2.2晶内偏析,第一节 化学成分的不均匀性,2、微观偏析,
4、影响因素：（1）当其他条件相同时，冷却速度影响的双重性。冷却速度快，溶质扩散越不充分，晶内偏析越严重。另一方面，冷速增加，晶粒细化，偏析降低。（2）偏析元素在固溶体中的扩散能力越小，则晶内偏析越严重。（3）相图上液相线与固相线之间的水平距离越大，晶内偏析越严重。当k1时，溶质平衡分配系数k越小，固液界面的溶质愈富集。1-k来衡量溶质的偏析程度，称为偏析系数。,第一节 化学成分的不均匀性,2、微观偏析,2.2晶内偏析,第一节 化学成分的不均匀性,2、微观偏析,11,在合金凝固过程中，溶质元素和非金属夹杂物常富集于晶界，使晶界与晶内的化学成分出现差异，这种成分不均匀现象称为晶界偏析。晶界偏析比晶内
5、偏析的危害更大，既能降低合金的塑性与高温性能，又增加热裂纹倾向。,晶粒并排生长，晶界平行于晶体生长方向，晶界与液相的接触处存在凹槽，溶质原子在此处富集，凝固后就形成了晶界偏析。,2.3晶界偏析,第一节 化学成分的不均匀性,2、微观偏析,12,晶粒相对生长，在对合处彼此相遇。晶粒结晶时所排出的溶质（k01）和其他杂质元素在固-液界面前沿富积，在最后凝固的晶界对合部位将含有较多的溶质和其他低熔点物质，造成晶界偏析。,2.3 晶界偏析,第一节 化学成分的不均匀性,2、微观偏析,13,微观偏析是一种不平衡状态，在热力学上是不稳定的。可通过扩散退火或均匀化退火来消除，即将合金加热到低于固相线100200
6、的温度，进行长时间保温，使偏析元素进行充分扩散，以达到均匀化。但对于已经形成的化合物，均匀退火也无能为力，应从减少合金中的氧和硫含量入手。,第一节 化学成分的不均匀性,2、微观偏析,14,图11-3 单向凝固时铸棒内溶质的分布a平衡凝固 b液相只有扩散 c液相完全混合 d液相部分混合,正常偏析随着溶质偏析系数|1-k0|的增大而增大。但对于偏析系数较大的合金，当溶质含量较高时，合金倾向于体积凝固，偏析反而减轻。,偏析使铸件性能不均匀，也难以通过热处理消除，但可以利用溶质的正常偏析现象对金属进行提纯精炼。,正偏析,3.1 正偏析,第一节 化学成分的不均匀性,3、宏观偏析,3.1 正偏析,第一节
7、化学成分的不均匀性,3、宏观偏析,当钢液浇入铸型后，铸型温度低，钢液来不及在宏观范围内选择,第一节 化学成分的不均匀性,3、宏观偏析,3.1 正偏析,第一节 化学成分的不均匀性,3、宏观偏析,16,与正偏析相反，当K01时，表面或底部含溶质元素多，而中心部分或上部含溶质较少。,Al-4.7Cu 合金铸件的逆偏析,逆偏析的成因在于结晶温度范围宽的固溶体合金，在缓慢凝固时易形成粗大的树枝晶，枝晶相互交错，枝晶间富集着低熔点相，当铸件产生体收缩时，低熔点相将沿着树枝晶间向外移动。,3.2 逆偏析,第一节 化学成分的不均匀性,3、宏观偏析,17,扩大铸件内中心等轴晶带，阻止柱状晶发展，使富集溶质的液体
8、不易从中心排向表层，减少液体中的气体含量等可抑制逆偏析。,3.2 逆偏析,第一节 化学成分的不均匀性,3、宏观偏析,第一节 化学成分的不均匀性,3、宏观偏析,3.2 逆偏析,第一节 化学成分的不均匀性,3、宏观偏析,第一节 化学成分的不均匀性,3、宏观偏析,19,图11-5 铸锭产生V形和逆V形 偏析部位示意图,由于密度的差异，先凝固部分结晶沉淀，在铸锭的下半部形成低于平均成分的负偏析区，上部则形成高于平均成分的正偏析区。,当铸锭中央部分在凝固下沉时，侧面向斜下方产生拉应力，在其上部形成逆V形裂缝，并被富含溶质的液相所填充，最终形成逆V形偏析带。,3 宏观偏析,3.3V形偏析和逆V形偏析,20
9、,21,1.带状偏析常出现在铸锭或厚壁铸件中，有时是连续的，有时则是间断的，偏析的带状总是和液-固界面相平行。2.带状偏析的形成是由于固-液界面前沿液相中存在溶质富集层且晶体生长速度发生变化的缘故。3.减少溶质含量,采取孕育措施细化晶粒,加强固液界面前的对流和搅拌,也能够防止或减少带状偏析的形成.,3.4 带状偏析,第一节 化学成分的不均匀性,3、宏观偏析,3.4 带状偏析,第一节 化学成分的不均匀性,3、宏观偏析,第一节 化学成分的不均匀性,3、宏观偏析,3.4 带状偏析,第一节 化学成分的不均匀性,3、宏观偏析,23,1.由于密度差,且缓慢冷却,造成上浮或下沉;2.增加冷速，尽量降低合金的
10、浇注温度和浇注速度，加入第三种合金元素。,3.5 密度偏析,第一节 化学成分的不均匀性,3、宏观偏析,24,1、气孔,定义：,金属液在凝固过程中，陷入金属中的气泡在铸件中形成的孔洞。,存在形式：,固溶体、化合物和气态,气体来源：,熔炼过程中，与炉气直接接触，是金属吸气的主要来源；炉料的锈蚀或油污、使用潮湿或含硫量过高的燃料；合金液与铸型的相互作用；浇注系统设计不当、铸型透气性差、无足够的排气措施、浇注速度控制不当，都会使合金液在浇入型腔时发生喷射、飞溅和涡流而使空气卷入。,气体溶解度常用100g金属所能溶解的气体在标准状态下的体积表示，即cm3/100g,第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物,1
11、、气孔概述,第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物,1、气孔概述,第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物,1、气孔概述,第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物,气孔对铸件质量的影响：减少铸件截面积潜在的裂纹源，降低疲劳强度固溶体中气体析出，如白点造成的氢脆降低铸件气密性影响铸造性能。析出气体的反压力影响金属液补缩，造成晶间疏松。,26,析出性气孔,液态金属在冷却凝固过程中，因气体溶解度下降，析出的气体来不及逸出而产生的气孔。多集中在冒口附近和热节等温度较高的区域。主要是氢气孔，其次是氮气孔,2、气孔的分类及特征,第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物,2、气孔的分类及特征,第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物,
12、27,浸入性气孔,在高温液态金属作用下铸型和型芯等产生的气体，浸入金属内部所形成的气孔。常出现在铸件表层或近表层；主要气体来源于砂型和砂芯中的水分、粘结剂和附加物的挥发和分解。一般是水蒸气、CO、CO2、H2、CnHn等。,反应性气孔,金属液与铸型之间，金属液与熔渣之间或金属液内部某些元素化合物之间发生化学反应所产生的气孔。金属液与铸型反应产生的气孔常分布在铸件皮下13mm处，皮下气孔，经加工或清理后露出来。,2、气孔的分类及特征,第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物,28,析出性气孔的形成机理,液相中的气体仅存在有限扩散、固相无扩散，界面前沿液相中溶质的分布：,图4-5,初始析出的固相浓度为K
13、0C0，在凝固前沿处液相中气体浓度达到最大C0/K0,3、气孔的形成机理,第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物,3、气孔的形成机理,第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物,29,析出性气孔的形成机理,假设液相中气体浓度超过其在液态金属中的饱和气体浓度SL，则析出气体；产生过饱和区的宽度：,气泡能否析出还决定于存在时间T的长短：,3、气孔的形成机理,第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物,30,固液界面推移速度对形成气孔的影响：,析出性气孔的形成机理,3、气孔的形成机理,第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物,31,析出性气孔通常分布在铸件的整个断面或冒口、热节等温度较高的区域。当金属含气量较少时，呈裂纹多角
14、形状；而含气量较多时，气孔较大，呈团球形。,3、气孔的形成机理,第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物,32,浸入性气孔的形成机理,将液态金属浇入砂型时，砂型或砂芯在金属液的高温作用下会产生大量气体，随着温度的升高和气体量的增加，金属-铸型界面处气体的压力不断增大。当界面上局部气体的压力高于外界阻力时，气体就会侵入液态金属，在型壁上形成气泡。气泡形成后将脱离型壁，浮入型腔液态金属中。当气泡来不及上浮逸出时，就会在金属中形成侵入性气孔。,侵入性气孔的特征是数量较少、体积较大、孔壁光滑、表面有氧化色，常出现在铸件表层或近表层。形状多呈梨形、椭圆形或圆形，梨尖一般指向气体侵入的方向。侵入的气体一般是水蒸
15、气、一氧化碳、二氧化碳、氢、氮和碳氢化合物等。,3、气孔的形成机理,第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物,33,浸入性气孔的形成机理,界面上局部气体的压力P气满足一定条件时，气体就能在铸件开始凝固的初期浸入金属液中成为气泡，气泡不能上浮逸出时就形成梨形气孔。,图4-6,3、气孔的形成机理,第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物,34,反应性气孔的形成机理,金属液与铸型间的反应性气孔（皮下气孔）,N2气孔、H2气孔和CO气孔,Al+H2OAl2O3+H2FeO+C Fe+CO,mMe+nH2O(g)MemOn+nH2,金属液内反应性气孔,金属液中元素间反应性气孔渣气孔,碳氧反应气孔水蒸气反应气孔碳氢反
16、应气孔,(FeO)+C Fe+CO(FeO)+C Fe+CO气,3、气孔的形成机理,第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物,35,影响因素,金属液原始含气量气体性质：扩散系数DL合金成分：K0冷却速度:,4、影响气孔形成的因素及防治措施,第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物,防止析出性气孔的措施,36,防止析出性气孔的措施,保持炉料清洁、干燥，减少金属液的原始含气量；控制型砂、砂芯的水分，限制铸型中有机黏结剂的用量和树脂的氮含量，减少浇注时发气量；采取精炼除气措施，降低金属液中的含气量；采用低温或真空熔炼；提高金属凝固时冷却速度和外压；,4、影响气孔形成的因素及防治措施,第二节 铸件中的气孔和非金属
17、夹杂物,4、影响气孔形成的因素及防治措施,第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物,4、影响气孔形成的因素及防治措施,第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物,37,防止反应性气孔的措施,防止浸入性气孔的措施,减小气体压力。严格控制型砂和芯砂中发气物质的含量和湿型砂的水分；降低发气量和发气速度。增大气体浸入金属液的阻力。刷涂料。使气泡能从金属液浮出。适当提高浇铸温度和速度。,主要从合金和铸型两面考虑,4、影响气孔形成的因素及防治措施,第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物,38,1.夹杂物的来源及分类,夹杂物来源,原材料本身熔炼、处理时产生反应生成；转包及浇注过程中产生的,夹杂物分类,按夹杂物来源,内生夹杂物
18、外生夹杂物,按夹杂物组成,氧化物、硫化物、硅酸盐、氮化物等,按夹杂物形成时间,一次夹杂物二次夹杂物二次氧化物夹杂,按夹杂物形状,第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物,39,2.夹杂物对金属性能的影响,夹杂物破坏了金属的连续性，使强度和塑性下降；尖角形夹杂物易引起应力集中，显著降低冲击韧性和疲劳强度；易熔夹杂物分布于晶界，不仅降低强度且能引起热裂；促进气孔的形成，既能吸附气体，又促使气泡形核；在某些情况下，也可利用夹杂物改善金属的某些性能，如提高材料的硬度、增加耐磨性以及细化金属组织等。金属液中含有悬浮难熔固体夹杂物将显著降低它的流动性。,第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物,40,3.一次夹杂物的
19、形成及防止措施,一次夹杂物来源,夹杂物的偏晶析出,L1L2+AmBn,FeL1FeL2+SiO2,例钢水脱氧加入硅铁后：,夹杂物的聚合长大,夹杂物粒子的碰撞和聚合,3Al2O3+2SiO23Al2O32SiO2SiO2+FeO FeSiO3,防止措施,熔炼法过滤法,第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物,41,4.二次夹杂物的形成及防止措施,二次夹杂物的形成,浇注和充型过程中产生的氧化物,影响二次氧化夹杂物形成的因素,化学成分金属液流,轴承钢：,刚出炉时钢水中的含氧量1636ppm；浇包中钢水的含氧量增至24 44ppm；铸件含氧量：37 48ppm。,与大气接触机会接触面积接触时间,第二节 铸件
20、中的气孔和非金属夹杂物,42,防止和减少二次氧化夹杂物的途径,正确选择合金成分，严格控制易氧化元素的含量；严格控制铸型水分，加入煤粉等碳质材料或采用涂料形成还原性气氛；采用合理的浇注工艺及浇冒口系统，保持金属液充型过程平稳流动；加熔剂、采用复合脱氧剂、过滤法等。,第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物,4.二次夹杂物的形成及防止措施,43,次生夹杂物的形成,合金液在凝固过程中,由于溶质再分配结果，液相中的溶质浓度不断增高，出现偏析液相,当枝晶间的偏析达到过饱和时,则析出非金属夹杂物，又称偏析夹杂物。,Fe-C合金：假定仅存在Mn、S两种杂质,Mn+SMnS,生成的MnS夹杂物，随着温度的不断下降，
21、枝晶间液相中的Mn和S进一步富集，且在合金液中的溶解度随之降低，促使MnS不断长大或生成新的MnS。,第二节 铸件中的气孔和非金属夹杂物,4.二次夹杂物的形成及防止措施,46,第三节 缩孔与缩松,1、金属收缩的基本概念,二元合金收缩过程示意图a）合金相图 b）有一定结晶温度范围的合金 c）恒温凝固的合金,温度/,温度/,温度/,T浇,液态收缩,凝固收缩,固相收缩,凝固收缩,47,1、金属收缩的基本概念,液态收缩(T浇-TL),v液v液(T浇-TL)100,原因：气体排出；空穴减少；原子间间距减小。,液态体收缩率（%）,金属的液态体收缩系数,影响因素：合金成分、温度、气体 和夹杂物含量等；,第三
22、节 缩孔与缩松,48,1、金属收缩的基本概念,凝固收缩(TL-T固),纯金属和共晶合金：凝固期间的体收缩只是由于状态的改变，而与温度无关；,结晶温度范围合金：收缩率既与状态改变时的体积变化有关，又与温度范围有关；,原因：空穴减少；原子间间距减小。,第三节 缩孔与缩松,49,1、金属收缩的基本概念,凝固收缩(TL-T固),此两种收缩在外部表现皆为体积减小，一般表现为液面降低，因此称为体积收缩,是铸件产生缩孔和缩松的基本原因。,第三节 缩孔与缩松,50,1、金属收缩的基本概念,固态收缩(T固),v固=v固(Ts-T0)100%l=l(Ts-T0)100%,v3l，v3l,固态收缩还引起铸件外部尺寸
23、的变化故称尺寸收缩或线收缩。,液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的基本原因。而固相收缩对应力、变形与裂纹影响较大。,第三节 缩孔与缩松,51,1、金属收缩的基本概念,金属从浇注温度冷却到室温所产生的体积收缩：,v总=v液+v凝+v固,不同的合金收缩率不同。在常用的合金中，铸钢的收缩最大，灰口铸铁的收缩最小。因为灰口铸铁中大部分碳是以石墨状态存在的，由于石墨的比容大，在结晶过程中，石墨析出所产生的体积膨胀，抵销了合金的部分收缩(一般每析出1%的石墨，铸铁体积约增加2%)。,第三节 缩孔与缩松,52,2、缩孔与缩松的分类及特征,缩孔,内缩孔外缩孔,常出现在铸件的外部或顶部，一般在铸件上部呈漏斗
24、状。,产于铸件内部，孔壁粗糙不规则，有时可见发达的树枝晶,第三节 缩孔与缩松,53,2、缩孔与缩松的分类及特征,缩孔,a）明缩孔 b）凹角缩孔 c）芯面缩孔 d）内部缩孔,第三节 缩孔与缩松,54,2、缩孔与缩松的分类及特征,缩 孔 特 点,常出现于纯金属、共晶成分合金和结晶温度范围较窄的以层状凝固方式凝固的铸造合金中；多集中在铸件的上部和最后凝固的部位；铸件厚壁处、两壁相交处及内浇口附近等凝固较晚或凝固缓慢的部位（称为热节），也常出现缩孔；缩孔尺寸较大，形状不规则，表面不光滑。,第三节 缩孔与缩松,55,2、缩孔与缩松的分类及特征,缩松,常分布于铸件壁的轴线区域、缩孔附近或铸件厚壁的中心部位
25、。分为宏观缩松和显微缩松；显微缩松一般出现在枝晶间和分枝之间；,第三节 缩孔与缩松,56,2、缩孔与缩松的分类及特征,缩松,缩孔和缩松可使铸件力学性能、气密性和物化性能大大降低，以至成为废品。是极其有害的铸造缺陷之一,第三节 缩孔与缩松,57,2、缩孔与缩松的分类及特征,第三节 缩孔与缩松,58,2、缩孔与缩松的分类及特征,TL,TL,TS,TS,G,G,体积凝固,层状凝固,树枝晶,胞状晶,缩松,缩孔,第三节 缩孔与缩松,59,铸件热节处的缩孔与缩松,2、缩孔与缩松的分类及特征,第三节 缩孔与缩松,60,3、缩孔与缩松的形成机理,形成原因：合金液态收缩和凝固收缩大于固态收缩值；,形成条件：铸件
26、由表及里逐层凝固；,缩孔的形成,形成过程：,动画,第三节 缩孔与缩松,61,3、缩孔与缩松的形成机理,缩松的形成,形成条件：糊状凝固方式；或者是在缩松区域内铸件断面的温度梯度小，凝固区域较宽，合金液几乎同时凝固。,形成原因：合金液态收缩和凝固收缩大于固态收缩值；,动画,显微缩松形成条件：,Pg+Ps Pa+2/r+PH,录像,集中缩孔易于检查和修补，便于采取工艺措施防止。但缩松，特别是显微缩松，分布面广，既难以补缩，又难以发现。合金液态收缩和凝固收缩愈大(如铸钢、白口铸铁、铝青铜等),收缩的容积就愈大，愈易形成缩孔。,第三节 缩孔与缩松,62,4、影响缩孔与缩松的因素及防止措施,影响因素,金属
27、的性质(收缩系数大)铸型的冷却能力（蓄热系数b小)浇注温度与浇注速度(高，快）铸件尺寸（大）补缩能力（弱）例：铸铁的缩孔、缩松倾向,第三节 缩孔与缩松,63,4、影响缩孔与缩松的因素及防止措施,措施,基本原则：针对该合金的收缩和凝固特点制定正确的铸造工艺，使铸件在凝固过程中建立良好补缩条件，尽可能使缩松转化为缩孔，并使缩孔出现在铸件最后凝固的地方。这样，在铸件最后凝固的地方安置一定尺寸的冒口，使缩孔集中于冒口中，或者把浇口开在最后凝固的地方直接补缩，就可以获得健全的铸件。,第一，尽量选择凝固区域较窄的合金，使合金倾向于逐层凝固，从根本上解决缩松的生成条件；第二，对一些凝固区域较宽的合金，可采用
28、增大凝固的温度梯度办法，使合金尽可能地趋向于逐层凝固。,(1)使缩松转化为缩孔的方法,第三节 缩孔与缩松,64,4、影响缩孔与缩松的因素及防止措施,措施,要使铸件在凝固过程中建立良好的补缩条件，主要是通过控制铸件的凝固方向使之符合“定向凝固原则”。,(2)防止缩孔的方法,在铸件上远离冒口或浇口的部分到冒口或浇口之间建立递增的温度梯度；,第三节 缩孔与缩松,65,66,冒口 储存补缩用金属液的空腔。,顺序凝固 铸件按照一定的次序逐渐凝固。,67,寻找热节的方法,等温线法,内切圆法,同时凝固 整个铸件几乎同时凝固。,68,4、影响缩孔与缩松的因素及防止措施,措施,定向凝固原则,第三节 缩孔与缩松,
29、69,4、影响缩孔与缩松的因素及防止措施,措施,铸造热应力是由于铸件壁厚有大小，冷却有先后，致使铸件收缩不一致而形成。防止热应力和变形的方法是采用同时凝固原则。,（3）防止应力和变形的方法,铸件结构各部分之间没有温差或温差尽量小，使各部分同时凝固。,第三节 缩孔与缩松,70,4、影响缩孔与缩松的因素及防止措施,措施,优点：,不易产生热裂，凝固后也不引起应力变形；,节省金属,简化工艺、减少劳动量；,缺点：,铸件中心区域易出现缩松，铸件不致密；,同时凝固原则,第三节 缩孔与缩松,71,4、影响缩孔与缩松的因素及防止措施,措施,同时凝固一般用于以下情况：,(1)碳硅含量高的灰铸铁，其体积收缩较小甚至
30、不收缩，合金本身不易产生缩孔和缩松。,(2)结晶温度范围大，容易产生缩松的合金（如锡青铜），对气密性要求不高时，可采用同时凝固。(3)壁厚均匀的铸件，尤其是均匀薄壁铸件。(4)球墨铸铁件利用石墨化膨胀力实现自身补缩时，则必须采用同时凝固原则。(5)由于合金性质宜采用定向凝固原则的铸件，当热裂、变形成为主要矛盾时，也可采用同时凝固原则。,第三节 缩孔与缩松,72,4、影响缩孔与缩松的因素及防止措施,措施,（4）两种凝固原则应采用的工艺措施,正确布置浇注系统的引入位置，,确定合理的浇注工艺,铸件顶部设置冒口并采用顶注时，应采用高温慢浇，以加强顺序凝固；,同时凝固时，内浇道应从铸件薄壁处引入，增加内
31、浇道数目，采用低温快浇；,第三节 缩孔与缩松,73,4、影响缩孔与缩松的因素及防止措施,措施,（4）两种凝固原则应采用的工艺措施,采用冒口,a.在铸件的厚壁上或热节部位设置冒口；冒口一方面要最后凝固，另一方面要有足够的金属液供补缩需要；,b.冒口的有效补缩距离，,冒口是在铸型中设置的一个储存金属液的空腔。,第三节 缩孔与缩松,74,4、影响缩孔与缩松的因素及防止措施,措施,（4）两种凝固原则应采用的工艺措施,采用补贴,在铸件上加补贴，造成人为的楔形补缩通道，以消除中间区段的轴线缩松；,第三节 缩孔与缩松,75,4、影响缩孔与缩松的因素及防止措施,措施,（4）两种凝固原则应采用的工艺措施,采用冷
32、铁,作用：,用以加大铸件局部冷速；铁、钢材、铜等金属材料，以及蓄热系数比石英砂大的非金属材料；,第三节 缩孔与缩松,76,4.1缩孔与缩松,4、影响缩孔与缩松的因素及防止措施,措施,将铸件置于压力缸中，浇注后迅速关闭浇注孔，使铸件在压力下凝固，可以消除或减轻显微缩松的程度；,加压补缩:主要用于消除显微缩松；,悬浮铸造,77,表 亚共晶铸铁的液态收缩率V液,表 亚共晶铸铁的凝固体收缩率V凝,78,白口铸铁的收缩率高，产生裂纹、缩孔、缩松的倾向大。,灰铸铁的缩前膨胀具有自补缩作用，缩孔与缩松的倾向较小。,79,图11-19 灰铸铁和球墨铸铁共晶石墨长大示意图a）片状石墨长大 b）球状石墨长大,80
33、,3Cr3Mo3VNb熱作模具鋼中的縮孔，殘留到鍛坯中的橫向低倍照片，稱為殘余縮孔,5CrNiMo熱作模具鋼（電弧爐冶煉）中的氣孔，橫向低倍照片，在鍛坯上發現。,第四节 热裂、应力、变形和开裂,4.1 铸件的热裂4.1.1概述定义：铸件形成期间在高温下出现的裂纹缺陷。外裂和内裂热裂的特征：（1）热裂纹沿晶界展开，外形曲折而不规则。（2）外裂纹断口表面呈氧化色。铸钢断口近似黑色，铝合金为暗灰色；内裂纹由于在内部，氧化不明显，常有枝晶状。,（3）外裂纹的另一个特征是表面宽而内部窄。裂口从铸件表面延伸到内部，有时贯彻整个断面，形成穿透性裂纹；而内裂纹则是铸件中心宽，靠近铸件表面窄。（4）热裂纹多发生在凝固缓慢的热节部位。外裂常发生在铸件拐角处、界面厚度有突变处、壁与壁的十字交叉处等可能产生应力集中的部位，主要是拉应力的作用；内裂纹主要产生在铸件最后凝固的地方。,裂纹降低金属强度，引起应力集中，断
