金属材料的液态成形工艺(铸造)
第四章金属材料的液态成形工艺
本章教学学时：4~6
本章学习指南：
本章的重点内容：铸造工艺基础部分。要求学生掌握应掌握合金成分、工艺条件对液态合金充型能力、合金收缩性、吸气性等铸造性能的影响，以便能够分析不同合金获得优质铸件的难易程度，并分析应采取的工艺措施。
难点内容：有些防止铸件缺陷的工艺措施是相互矛盾的，如高温浇注有利于金属液充型，但易产生粘砂缺陷；铸件顺序凝固有利于补缩，但易产生热应力，等。因此，应要提醒学生综合考虑铸件合金、结构等因素，先解决主要矛盾，再采取措施解决其他问题。
本章的教学方式：讲课与学生自学相结合。
主要教学内容：
第一节金属铸造工艺简介
金属铸造是指将固态金属熔炼成液态，
浇入与零件形状相适应的铸型型腔中，冷凝
后获得铸件的工艺过程。
根据造型材料不同，可将铸造方法分为
砂型铸造和特种铸造两类。砂型铸造是以型
砂作为主要造型材料的铸造方法；而特种铸
造是指砂型铸造以外的所有铸造方法的总
称。常用的特种铸造方法有熔模铸造、金属
型铸造、压力铸造、低压铸造和离心铸造等。
图4-1所示为砂型铸造工艺过程示意
图。
图4-1 砂型铸造基本工艺过程
第二节铸造工艺基础知识
合金在铸造生产过程中表现出来的工艺性能称为合金的铸造性能，如流动性、收缩性、吸气性、偏析性（即铸件各部位的成分不均匀性）等。
一、液态金属的充型能力
液态金属的充型能力是指液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。
1．金属液的流动性
液态金属的流动性是指金属液的流动能力。流动性越好的金属液，充型能力越强。流动性的好坏，通常用在特定情况下金属液浇注的螺旋形试样的长度来衡
量，如图4-2所示。
图4-2金属流动性试样图4-3 Fe-C合金流动性与含碳量关系1-试样；2-浇口；3-冒口；4-试样凸点
图4-3为铁－碳合金的流动性与成分的关系。
2．浇注条件
提高浇注温度，可使液态金属粘度下降，流速加快，还能使铸型温度升高，金属散热速度变慢，并能增加金属保持液态的时间，从而大大提高金属液的充型能力。但浇注温度过高，容易产生粘砂、缩孔、气孔、粗晶等缺陷。因此在保证金属液具有足够充型能力的前提下，浇注温度应尽量降低。
增加金属液的充型压力，如压铸、提高直浇道高度等，会使其流速加快，有利于充型能力的提高。
3．铸型特性
铸型结构和铸型材料均影响金属液的充型。为改善铸型的充填条件，在设计铸件时必须保证其壁厚(Wall Thickness)不小于规定的“最小壁厚”(如表4-1所示)。
表4-1 一般砂型铸造条件下，铸件的最小壁厚（mm）
二．合金的凝固特性
合金从液态到固态的状态转变称为凝固或一次结晶。
1．逐层凝固
纯金属、二元共晶成分合金在恒温下结晶时，凝固过程中铸件截面上的凝固区域宽度为零，截面上固液两相界面分明，随着温度的下降，固相区由表层不断向里扩展，逐渐到达铸件中心，这种凝固方式称为“逐层凝固”，如图4-4a。如果合金的结晶温度范围很小，或铸件截面的温度梯度很大，铸件截面上的凝固区域就很窄，也属于逐层凝固方式。
2．体积凝固
当合金的结晶温度范围很宽，或因铸件截面温度梯度很小，铸件凝固的某段时间内，其液固共存的凝固区域很宽，甚至贯穿整个铸件截面，这种凝固方式称为“体积凝固”（或称糊状凝固），如图4-4c。
3．中间凝固
金属的结晶范围较窄，或结晶温度范围虽宽，但铸件截面温度梯度大，铸件截面上的凝固区域宽度介于逐层凝固与体积凝固之间，称为“中间凝固”方法，如图4-4b。
图4-4 铸件的凝固方式
合金的结晶温度范围愈小，凝固区域愈窄，愈倾向于逐层凝固；对于一定成分的合金，结晶温度范围已定，凝固方式取决于铸件截面的温度梯度，温度梯度越大，对应的凝固区域越窄，越趋向于逐层
凝固，如图4-5。
三、合金的收缩性
1. 收缩及其影响因素
铸件在冷却过程中，其体积和尺寸缩小
的现象称为收缩，它是铸造合金固有的物理
性质。金属从液态冷却到室温，要经历三个相互联系的收缩阶段：液态收缩——从浇注温度冷却至凝固开始温度之间的收缩。
凝固收缩——从凝固开始温度冷却到凝固结图4-5 温度梯度对凝固区域的影响
束温度之间的收缩。
固态收缩——从凝固完毕时的温度冷却到室温之间的收缩。
影响铸件收缩的主要因素有化学成分、浇注温度、铸件结构与铸型条件等。不同成分合金的收缩率不同，表4-2列出几种铁碳合金的体积收缩率。
4-2 几种铁碳合金的收缩率
合金种类碳素铸钢白口铸铁灰口铸铁球墨铸铁
体收缩率(%) 10~14 12~14
5~8
1.08 —
线收缩率（自由状态）(%) 2.17 2.18 0.81
2．收缩导致的铸件缺陷
(1)缩孔和缩松铸件在凝固过程中，由于金属液态收缩和凝固收缩造成的体积减小得不到液态金属的补充，在铸件最后凝固的部位形成孔洞。缩孔常集中在铸件的上部或厚大部位等最后凝固的区域，如图4-6所示。缩松常分布在铸件壁的轴线区域及厚大部位，如图4-7所示。
图4-6缩孔形成示意图
a) 金属液充满型腔 b) 铸件表层凝固 c) 液面下降 d)缩孔形成
图4-7缩松形成示意图
a) 凝固初期 b) 宽的固液共存区 c）中心线缩松形成
防止铸件产生缩孔、缩松的基本方法是采用顺序凝固原则，即针对合金的凝固特点制定合理的铸造工艺，使铸件在凝固过程中建立良好的补缩条件，尽可能使缩松转化为缩孔，并使缩孔出现在最后凝固的部位，在此部位设置冒口补缩。使铸件的凝固按薄壁——厚壁——冒口的顺序先后进行，让缩孔移入冒口中，从而获得致密的铸件，如图4-8所示。
(2)铸造应力、变形和裂纹
铸造应力按其形成原因的不同，分为热应力、机械应力等。
图4-8顺序凝固示意图图4-9 同时凝固示意图
减少铸造应力就应设法减少铸件冷却过程中各部位的温差，使各部位收缩一致，如将浇口开在薄壁处，在厚壁处安放冷铁，即采取同时凝固原则，如图4-9所示。
铸造应力是导致铸件产生变形和开裂的根源。图4-10为“T”形铸件在热应力作用下的变形情况，虚线表示变形的方向。
当铸造应力超过材料的强度极限时，铸件会产生裂纹，裂纹有热裂纹和冷裂纹两种。
图4-10 热应力引起的变形
四、合金的吸气性及气孔
液态金属在熔炼和浇注时能够吸收周围气体的能力称为吸气性。气孔是铸件中最常见的缺陷。
1.析出性气孔
溶入金属液的气体在铸件冷凝过程中，随温度下降，合金液对气体的溶解度下降，气体析出并留在铸件内形成的气孔称为析出性气孔。
2.侵入性气孔
造型材料中的气体侵入金属液内所形成的气孔称为侵入性气孔。
3.反应性气孔
反应性气孔主要是指金属液与铸型之间发生化学反应所产生的气孔。
五、常用铸造合金的铸造性能特点
1．铸铁
(1)灰口铸铁
灰铸铁中的碳当量（C.E=C%+ Si%/3）接近共晶成分，熔点较低，属于中间凝固方式，铁水流动性好，可以浇注形状复杂的大、中、小型铸件。由于石墨化膨胀使其收缩率小，故灰口铸铁不容易产生缩孔、缩松缺陷，也不易产生裂纹。因而灰口铸铁具有良好的铸造性能。
孕育铸铁是铁水经硅铁等孕育剂处理后获得的高强度灰口铸铁。与普通灰口铸铁相比，它的流动性较差，收缩率较高。故应适当提高浇注温度，在铸件热节处设置补缩冒口。
(2)球墨铸铁
球墨铸铁的铸造性能比灰口铸铁差但好于铸钢。其流动性与灰口铸铁基本相同。但因球化处理时铁水温度有所降低，易产生浇不足、冷隔缺陷。为此，必须适当提高铁水的出炉温度，以保证必需的浇注温度。
球墨铸铁的结晶特点是在凝固收缩前有较大的膨胀(即石墨化膨胀)，当铸型刚度小时，铸件的外形尺寸会胀大，从而增大缩孔和缩松倾向，特别易产生分散缩松。应采用提高铸型刚度，增设冒口等工艺措施，来防止缩孔、缩松缺陷的产生。
(3)可锻铸铁
可锻铸铁是先浇注出白口铸坯，再通过长时间的石墨化退火获得的石墨呈团絮状的铸铁。其碳、硅含量较低，熔点比灰铸铁高，凝固温度范围也较大，故铁水的流动性差。铸造时，必须适当提高铁水的浇注温度，以防止产生冷隔、浇不足等缺陷。
可锻铸铁的铸态组织为白口组织，没有石墨化膨胀阶段，体积收缩和线收缩都比较大，故形成缩孔和裂纹的倾向较大。在设计铸件时除应考虑合理的结构形状外，在铸造工艺上应采取顺序凝固原则，设置冒口和冷铁，适当提高砂型的退让性和耐火性等措施，以防止铸件产生缩孔、缩松、裂纹及粘砂等缺陷。
2．铸钢
铸钢的铸造性能差。铸钢的流动性比铸铁差，熔点高，易产生浇不足、冷隔
和粘砂等缺陷。生产中常采用干砂型，增大浇注系统截面积，保证足够的浇注温度等措施，提高其充型能力。铸钢用型（芯）砂应具有较高的耐火性、透气性和强度，如选用颗粒大而均匀、耐火性好的石英砂制作砂型，烘干铸型，铸型表面涂以石英粉配制的涂料等。
铸钢的收缩性大，产生缩孔、缩松、裂纹等缺陷的倾向大，所以，铸钢件往往要设置数量较多、尺寸较大的冒口，采用顺序凝固原则，以防止缩孔和缩松的产生，并通过改善铸件结构，增加铸型（型芯）的退让性和溃散性，增设防裂筋，降低钢水硫、磷含量等措施，防止裂纹的产生。
3．铸造有色金属
常用的有铸造铝合金、铸造铜合金等。它们大都具有流动性好，收缩性大，容易吸气和氧化等特点，特别容易产生气孔、夹渣缺陷。有色合金的熔炼，要求金属炉料与燃料不直接接触，以免有害杂质混入以及合金元素急剧烧损，所以大都在坩埚炉内熔炼。所用的炉料和工具都要充分预热，去除水分、油污、锈迹等杂质，尽量缩短熔炼时间。不宜在高温下长时间停留，以免氧化和过多地吸收气体。浇注前常需对金属液进行特殊处理，减少熔液中的气体和熔渣。
铸造成型工艺
名词解释 1.材料成形技术：利用生产工具对各种原材料进行增值加工或处理，材料制备成具一定结构形式和形状工件的方法 2.液态成型：将液态金属浇注到与零件形状相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法 3.逐层凝固：纯金属和共晶成分的合金在凝固中不存在固液两相并存的凝固区，所以固液分界面清晰可见，一直向铸件中心移动（铸铁） 4.糊状凝固：铸件在结晶过程中，当结晶温度范围很宽且铸件界面上的温度梯度较小，则不存在固相层，固液两相共存的凝固区贯穿整个区域（铸钢） 5.同时凝固原则：铸件相邻各部位或铸件各处凝固开始及结束的时间相同或相近，甚至是同时完成凝固过程，无先后的差异及明显的方向性 6.顺序凝固原则：在铸件上可能出现缩孔的厚大部位通过安放冒口等工艺措施，使铸件远离冒口的部位先凝固，然后是靠近冒口的部位凝固，最后才是冒口本身凝固。 7.均衡凝固原则：利用铸铁件石墨的共晶膨胀消除缩松的工艺方式 8.砂型铸造：以型砂（SiO2）为铸型、在重力下充型的液态成形工艺方法 9.金属型铸造：以金属为铸型、在重力下的液态成形方法。 10.熔模铸：以蜡为模型，以若干层耐火材料为铸型材料，成形铸型后，熔去蜡模形成型腔，最终在重力下成形的液态成形方法 11.压力铸：把液态或半液态的金属在高压作用下，快速充填铸型，并在高压下凝固而获得铸型的方法 12.低压铸造：是液态金属在较小的压力（20—80Kpa）作用下，使金属液由下而上对铸型进项充型，并在此压力下凝固成型的铸造工艺 13.反重力铸造：液态金属在与重力相反方向力的作用下完成充型，凝固和补缩的铸造成型 14.离心铸造：将液态金属浇注到高速旋转的铸型中，使金属在离心力的作用下充填型腔并凝固成型的方法 15.消失模铸造：用泡沫塑料制成带有浇冒系统的模型，覆上涂料，用干砂造型，无需取模，直接浇注的铸件方法 16.浇注系统：液态金属流入型腔的通道的总称，通常由浇口杯，直浇道，直浇道窝，横浇道和内浇道组成 17.阻流界面：在浇注系统各组元中，截面积最小的部分称为阻流截面 18.集渣包：横浇道上被局部加大加高的部分 19.浇口比：直浇道，横浇道，内浇道截面积之比 20.热节：在壁的相互连接处由于壁厚增加，凝固速度最慢，最容易形成收缩类缺陷 分型面：两半铸型相互接触的表面。分为平直和曲面。作用：便于造型、下芯和起模具。 21.砂芯：为了起模方便并形成铸件的内腔、孔和铸件外形不能出砂的部位，所采用的砂块 22.芯头：伸出铸件以外不与金属液接触的砂芯部分芯头种类：垂直芯头、水平芯头、特殊结构的芯头 23.冒口：铸型内用于储存金属液的空腔，在铸件凝固过程中补给金属，起到防止缩孔，缩松，排气和集渣的作用 冒口=冒口区+轴线缩松区+末端区 24.冒口的补缩距离：冒口补缩后形成的致密冒口区和致密末端区之和 25.补贴：为实现顺序凝固和增强补缩效果，在靠近冒口的壁厚上补加倾斜的金属块 26.均衡凝固：利用铸铁件石墨的共晶膨胀消除缩松的工艺方法 27.缩孔与缩松：液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充，则在铸件最后凝固的部位形成一些孔洞。大而集中的称为锁孔，细小而分散的称为缩松 28.收缩时间分数：铸铁件表观收缩时间与铸件凝固时间的比值 29.补缩量：铸件从浇注系统，冒口抽吸的补缩液量收缩模数：均衡凝固时均衡点的模数 30.复合材料：由有机高分子，无机非金属和金属等几类不同材料人工复合而成的新型材料。它既保留原组分的主要特征，又获得了原组分不具备的优越性能 31.机械加工余量：在铸件加工表面上流出的、准备切削去的金属厚度。 32.冒口补缩通道：末端多了一个散热面，散热快—构成一个朝向冒口而递增的温度梯度；存在平行于轴线的散热表面，形成一个朝向冒口的楔形的补缩通道 33.工艺出品率：铸件质量占铸件及浇注系统（含冒口）质量的比例 34.反重力铸造：指液态金属在与重力方向相反方向力的作用下完成充型，补缩和凝固过程的铸造成型方法 35.离心铸造：指将液态金属浇入高速旋转的铸型中，使金属在离心力的作用下充填型腔并凝固成型的方法
液态金属成型原理作业
液态金属成型原理 一、简述普通金属材料特点及熔配工艺 1 普通金属材料的特点 1.1铸铁材料 铸铁是含碳量大于2.11%或者组织中具有共晶组织的铁碳合金，其成分范围为：2.4%~ 4.0%C，0.6%~3.0%Si，0.2%~1.2%Mn，0.1%~1.2%P，0.08%~0.15%S。依据碳在铸铁中的形态可将铸铁分为白口铸铁、灰口铸铁及麻口铸铁，其中灰口铸铁依据石墨形态的不同分为普通灰铸铁、蠕虫状石墨铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁。 （1）白口铸铁 白口铸铁中的碳少量溶于铁素体，大部分以碳化物的形式存在于铸铁中，断口呈银白色。白口铸铁硬而脆，很难加工。我们可以利用它的硬度高和抗磨性好的特点制造一些高耐磨的零件和工具。 （2）灰铸铁 碳主要结晶成片状石墨存在于铸铁中，断口为暗灰色。灰口铸铁不能承受加工变形，但是却具有特别优良的铸造性能，同时切削加工性能也很好，低熔点、良好的流动性和填充性以及小的凝固收缩。 （3）麻口铸铁 麻口铸铁具有灰口和白口的混合组织，断口呈灰白交错。麻口铸铁不利于机械加工，也无特殊优异的使用性能。 （4）可锻铸铁 可锻铸铁是由白口铸铁经过石墨化退火后制成的。具有较高的强度、塑性和韧性，与球墨铸铁相比具有质量稳定、处理铁水简便以及易于组织流水线生产等优点，适用于形状复杂薄壁小件的大批量生产。 （5）球墨铸铁 球墨铸铁中的碳主要以球状石墨形态存在于铸铁中。球墨铸铁具有比灰口铸铁高得多的强度、塑性和韧性，同时仍保持着灰口铸铁所具有的耐磨、消震、易切削加工、容易铸造等一系列优异性能。 1.2 铸钢材料 铸钢具有良好的综合机械性能和物理化学性能，比铸铁具有更高的强度、塑性和良好的焊接性。按化学成分可以分为碳素钢和合金钢，其中碳素钢又分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。（1）低碳钢 低碳钢的含碳量小于0.20%，它的塑性和韧性较高，但是强度较低，通常要经过渗碳后进行淬火、回火处理来提高强度和耐磨性。低碳钢的铸造性能差，熔点高，钢液流动性差，
液态金属
液态金属行业研究报告 第一节液态金属材料简述 1.1液态金属的定义 液态金属即非晶材料，是一种长程无序（短程有序）、亚稳态（一定温度晶化）、一定程度上的物理特性各向同性的金属材料，具有固态、金属、玻璃的特性，又称金属玻璃，具有高强度、高硬度、塑性、热传导和耐磨性等。 图1-1 液态金属具有长程无序结构
1.2 液态金属的特点 液态金属兼有玻璃、金属、固体和液体的特性，是一类全新性的 高性能金属材料，具备很多不同于传统玻璃材料的独特的性质。 非晶材料具有高强度、高比强度、高硬度和高弹性形变等优点
Liquidmetal在表面光洁度上远远高于镁、铝、钛、钢等金属。1)是迄今为止最强的金属材料（屈服强度和断裂韧性最高）和最软的（屈服强度最低）金属材料之一； 2) 具有接近陶瓷的硬度，却又能在一定温度下能像橡皮泥一样的柔软，像液体那样流动（超塑性），所以它又是最理想的微、纳米加工材料之一； 3) 液态金属的强度（1900Mpa）是不锈钢或钛的两倍，易塑形堪比塑料，兼具了钢铁和塑料的优势，可以塑性加工。
工艺余成本优势 优势 劣势 加工工艺 1.相对于一般的高强度合金制备，它具有净成形（Net-ShapeCasting ）的特点，可以避免繁琐的后期机加工。 复合材料熔点较低，不适合用于高温环境，比如蒸汽 机引擎部件等。 2.目前的制备的液态金属通常很薄，一般的锆-钛非晶合 金只有 2.5cm 厚度，暂时不适用于大型的结构部件 热敏塑性，可以用模具塑型，既简单又经济，而且精度高 非晶合金的复合材料熔点低，避免了高温对复合成分中的金属性质造成损害 无氧环境下成型，具有钝面的表面光洁度 成本 基本上是一次净成型，且表面光洁度高，省却大量的后加工；效率非常高，以宜安 科技自制的压铸设备为例，每台机可以实 现压铸600次/天，相比于CNC 加工数个小 时加工一件的效率相比，成本优势相当显 著，大约能降低一半的成本。 1.3 液态发展历程 第二节 液态金属的制备方法
铸造工艺中液态金属凝固成形的关键问题
铸造工艺中液态金属凝固成形的关键问题 液态金属通过冷却凝固最终获得合格的、满足各种使用要求的铸件。山东伊莱特重工跟您一起探讨：以下的关键问题是在生产过程中应予以妥善解决的。 （一）结晶及凝固组织的形成与控制液体金属的结构，晶核的形成与长大，晶粒的大小、方向和形态等与铸件的凝固组织密切相关，它们以铸件的物理性能和力学性能有着重大的影响。控制铸件的凝固组织的目的就是为了获得所希望的组织，欲控制凝固组织，就必须对其形成机理、形成过程和影响因素有全面的了解和深入研究。目前山东伊莱特重工有限公司已建立的有效控制组织的方法有变质、孕育、动态结晶、顺序凝固、快速凝固等。 （二）铸件尺寸精度和表面粗糙度控制现代制造的许多领域，对铸件尺寸精度和外观质量的要求愈来愈高，技术改变着铸造只能提供毛坯的传统观念，其目的在于降低物耗、能耗、工耗，并且改善产品的内外质量，争取市场和高效益。然而，铸件尺寸精度和表面粗糙度由于受到诸多因素（如铸型表面的作用、凝固热应力、凝固收缩等）的影响和制约，控制难度很大。铸件是液态成形的，实现净形化具有独特的优越性，在结构方面铸件的内腔和外形用铸造方法一次成形，使其接近零件的最终形状，使加工和组装工序减至最少；在尺寸精度和表面质量方面，使铸件能接近产品的最终要求，做到无余量或小余量；另一方面，被保留的铸造原始表面有益于保持铸件的耐蚀和耐疲劳等优越性能，从而提高产品寿命。努力提高铸件的尺寸精度和降
低表面粗糙度，推进铸件近净形技术的发展是未来的方向。 （三）铸造缺陷的防止与控制铸造缺陷是造成废品的主要原因，是对铸件质量的严重威胁。由于方方面面的原因，存在于铸件的缺陷五花八门，由于凝固成形时条件的差异，缺陷的种类表现为形态和表现部位不尺相同。如液态金属的凝固收缩会形成缩孔、缩松；凝固期间元素在固相和液相中的再分配会赞成偏析；冷却过程中热应力的集中会造成铸件裂纹和变形。应根据产生的原因和出现的程度不同，采取相应措施加以控制，使之消除或降至最低程度。此外，还有许多缺陷，如有夹杂物、气孔、冷隔等，出现在充填过程中，它们不仅与合金种类有关，而且还与具体成形工艺有关。总之，防止、消除和控制各类。更多问题请百度咨询山东伊莱特重工有限公司。
铸造成形工艺理论基础
第一篇金属的铸造成形工艺 第一章铸造成形工艺理论基础 §1-1 概述 金属液态成形工艺——铸造、液态冲压、液态模锻等 铸造（最广泛）——将液态合金浇注到与零件的形状、尺寸相适应的铸型空腔中，使其冷却凝固，得到毛坯或零件的成形工艺（生产方法）。 一、特点 1．能制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯： 如：阀体、泵体、叶轮、螺旋浆等 2．铸件的大小几乎不受限制，重量从几克到几百吨 3．常用的原材料来源广泛，价格低廉，成本较低，其应用及其广泛 （如：机床、内燃机中铸件70~80%，农业机械40~70%） 但铸造生产过程较复杂，废品率一般较高，易出现浇不足，缩孔，夹渣、气孔、裂纹等缺陷。 二、分类 铸造 砂型铸造——90%以上，成本低 特种铸造——熔模、金属型、压力、低压、离心 质量、生产率高，成本也高 §1-2 铸造的工艺性能 工艺性能——符合某种生产工艺要求所需要的性能 铸造性能——合金的流动性、收缩性、吸气性、偏析等 一、合金的流动性 1．概念 指液态合金本身的流动能力，它是合金主要的铸造性能，流动性愈强，愈便于浇铸出轮廓清晰、薄而复杂的铸件。 同时，有利于非金属夹杂物和气体的上浮与排除，还有利于对合金冷凝过程所产生的收缩进行补缩。 流动性不好——浇不足、冷隔 [注]：流动性的测定——“螺旋形试样”（图1-1）
流动性愈好，浇出的试样愈长 灰铸铁、硅黄铜最好，铝合金次之，铸钢最差 2．影响合金流动性的因素 ①化学成分 共晶成分合金的结晶是在恒温下进行的，此时，液态合金从表层逐层向中心凝固，由于已结晶的固体层内表面比较光滑（图1-3a）对金属液的阻力较小。同时，共晶成分合金的凝固温度最低（铁碳合金状态图）。 相对说来，合金的过热度（浇注温度与合金熔点之温差）大，推迟了合金的凝固，故共晶成分合金的流动性最好。 除纯金属外，其它成分合金是在一定温度范围的逐步凝固，即经过液、固并存的两相区。此时，结晶是在截面上的一定宽度的凝固区内同时进行的，由于初生的“树枝状”晶体，使已结晶固体层的表面粗糙（图1-3b）所以，合金的流动性变差。 共晶生铁，流动性好。 [注]：降低金属液粘度——提高流动性 如加P—铸铁凝固温度、粘度↓→流动性好 但引起冷脆性（性能要求不高的小件） S→MnS→内摩擦（粘度↑）→流动性↓ ②浇注条件 浇注温度——温度↑→粘度↓过热度↑，保持液态时间长→流动性好，但过高→收缩增大，吸气增多，氧化严重→缩孔、缩松、气孔、粘砂等 控制浇注温度：灰铸铁：1200~1380℃ 铸铜：1520~1620℃ 铝合金：680~780℃ 浇注压力——压力愈大，流动性愈好 增加直浇口高度或采用压力铸造、离心铸造 ③铸型充填条件 铸型的蓄热能力——铸型材料的导热系数和比热愈大，对液态合金的“激冷” 能力愈强，流动性差。如：金属型比砂型铸造更容易产生浇不足等缺陷。 铸型中气体——在金属液的热作用下，型腔中气体膨胀，腔中气体压力增大——流动性差（阻力大） 改善措施：使型砂具有良好的透气性，远离浇口最高部位开设气口。 二、合金的收缩性
金属成形方法大全.docx
金属成形方法大全 铸造 液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中,待其冷却凝固,以获得毛坯或零件的生产方法,通常称为金属液态成形或铸造。 工艺流程：液体金属→充型→凝固收缩→铸件 工艺特点： 1、可生产形状任意复杂的制件,特别是内腔形状复杂的制件。 2、适应性强,合金种类不受限制,铸件大小几乎不受限制。 3、材料来源广,废品可重熔,设备投资低。 4、废品率高、表面质量较低、劳动条件差。 铸造分类： （1）砂型铸造（sand casting） 在砂型中生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。 工艺流程： 技术特点： 1、适合于制成形状复杂,特别是具有复杂内腔的毛坯； 2、适应性广,成本低； 3、对于某些塑性很差的材料,如铸铁等,砂型铸造是制造其零件或,毛坯的唯一的成形工艺。 应用：汽车的发动机气缸体、气缸盖、曲轴等铸件 （2）熔模铸造(investmentcasting) 通常是指在易熔材料制成模样,在模样表面包覆若干层耐火材料制成型壳,再将模样熔化排出型壳,从而获得无分型面的铸型,经高温焙烧后即可填砂浇注的铸造方案。常称为“失蜡铸造”。
工艺流程： 优点： 1、尺寸精度和几何精度高； 2、表面粗糙度高； 3、能够铸造外型复杂的铸件,且铸造的合金不受限制。 缺点：工序繁杂,费用较高 应用：适用于生产形状复杂、精度要求高、或很难进行其它加工的小型零件,如涡轮发动机的叶片等。 （3）压力铸造(die casting) 利用高压将金属液高速压入一精密金属模具型腔内,金属液在压力作用下冷却凝固而形成铸件。 工艺流程： 优点： 1、压铸时金属液体承受压力高,流速快 2、产品质量好,尺寸稳定,互换性好； 3、生产效率高,压铸模使用次数多； 4、适合大批大量生产,经济效益好。 缺点： 1、铸件容易产生细小的气孔和缩松。 2、压铸件塑性低,不宜在冲击载荷及有震动的情况下工作； 3、高熔点合金压铸时,铸型寿命低,影响压铸生产的扩大。 应用：压铸件最先应用在汽车工业和仪表工业,后来逐步扩大到各个行业,如农业机械、机床工业、电子工业、国防工业、计算机、医疗器械、钟表、照相机和日用五金等多个行业。 （4）低压铸造(low pressure casting) 指使液体金属在较低压力(0.02～0.06MPa)作用下充填铸型,并在压力下结晶以形成铸件的方法。
《金属精密液态成形技术》习题参考答案-(1)
一、简答题 1．常用金属精密液态成形方法有哪些？ 答：常用的金属精密液态成形方法有：熔模精密铸造、石膏型精密铸造、陶瓷型精密铸造、消失模铸造、金属型铸造、压 力铸造、低压铸造、差压铸造、真空吸铸、调压铸造、挤压铸造、离心铸造、壳型铸造、连续铸造、半固态铸造、喷射成形技术、石墨型铸造、电渣熔铸和电磁铸造等。 2．金属精密液态成形技术的特点是什么？对铸件生产有哪些影响？ 特点：（1）特殊的铸型制造工艺与材料。（2）特殊的液态金属充填方式与铸件冷凝条件。 对铸件生产的影响：由于铸型材料与铸型制作工艺的改变，对铸件表面粗糙度产生很大影响，不但尺寸精度很高，还可使铸 件表面粗糙度降低，从而可实现近净成形。 在某些精密液态成形过程中，金属液是在外力（如离心力、电磁力、压力等）作用下完成充型和凝固的，因此提高了金属液 的充型能力，有利于薄壁铸件的成形；液态金属在压力下凝固，有利于获得细晶组织，减少缩松缺陷，提高力学性能。 熔模：一、名词解释 1.硅溶胶：硅溶胶是由无定形二氧化硅的微小颗粒分散在水中而形成的稳定胶体。硅溶胶是熔模铸造常用的一种优质黏结剂。 2.硅酸乙酯水解： 3.水玻璃模数：水玻璃中的SiO2与Na2O摩尔数之比。 4.树脂模料：是以树脂及改性树脂为主要组分的模料。 5.压型温度： 6.涂料的粉液比：涂料中耐火材料与黏结剂的比例。 7析晶：石英玻璃在熔点以下处于介稳定状态，在热力学上是不稳定的，当加热到一定温度，开始转变为方石英，此转变过程称“析晶”。 二、填空题1.熔模铸造的模料强度通常以抗弯强度来衡量。 2.硅溶胶型壳的干燥过程实质上就是硅溶胶的胶凝过程。 3.一般说来说：硅溶胶中SiO2含量越高、密度越大，则型壳强度越高。 4.涂料中最基本的两个组成耐火材料和黏结剂之间的比例，即为涂料的粉液比。 5.通常按模料熔点的高低将其分为高温、中温和低温模料。 6.硅溶胶中Na20含量和PH值反映了硅溶胶及其涂料的稳定性。 7.模料的耐热性是指温度升高时模料的抗软化变形的能力。 8.熔模的制备方法有自由浇注和压注两种。 9.常用石蜡-硬脂酸模料的配比为白石蜡和一级硬脂酸各50%。 三、判断题 1.压蜡温度愈高，熔模的表面粗糙度越小，表面越光滑；但压蜡温度越高，熔模的收缩率越大。（√） 2.压注压力和保压时间对熔模尺寸有影响，随压力和保压时间增加，熔模的线收缩率减小。（√） 3.为提高水玻璃模数，可在水玻璃中加入氢氧化钠。（×） 4.熔模铸造使用最广泛的浇注方法是热壳重力浇注法。（√） 5.使用树脂基模料时，脱蜡后所得的模料可以直接用来制造新的熔模。（×） 四、简答题1.什么是熔模铸造？试用方框图表示其大致工艺过程。 熔模铸造是用易熔材料制成精确的可熔性模样，在其上涂覆若干层耐火涂料，熔去模样，经过焙烧而得到型壳，浇入金属而 得到铸件的方法。 其工艺过程如下：制作蜡模或蜡模组→涂挂耐火涂料→撒砂→结壳硬化→脱蜡→烘干焙烧型壳→浇注铸件→出箱清理打磨。 2.影响熔模质量的因素有哪些？答：（1）压型尺寸精度及表秒粗糙度（2）模料质量（3）制模工艺：压射压力保压时间 注蜡温度压型温度 3.常用模料有哪两类，其基本组成、特点和应用范围如何？答：①蜡基模料蜡基模料是以矿物蜡、动植物蜡为主要成分的模料。此类模料一般成分比较简单，成本较低，便于脱蜡和回收，但强度和热稳定性较低，收缩大。多用于要求较低的铸件。 ②树脂基模料树脂基模料是以树脂及改性树脂为主要组分的模料。此类模料一般成分比较复杂，强度较高，热稳定性较好，收缩较小，制成的熔模的质量和尺寸稳定性较高，但模料易老化、寿命短，成本较高，多用于质量要求较高的熔模铸件。 从模料中去除水分、粉尘、砂粒和皂化物的工艺过程称为模料回收。采用蒸汽或热水脱蜡后所回收的模料中会不可避免地混有
金属液态成形
2018年4月2日11:22 1.什么是金属液态成形？ 金属液态成形也就是铸造，是将液态金属在重力或者其它外力作用下充填到型腔，待其凝固冷却后获得所需形状和尺寸的毛皮或零件（铸件）的工艺过程； 2.流动性 熔融合金的流动性是指其自身的流动能力。流动性好则充填铸型能力强，尺寸易精确，外形完整，轮廓清晰；流动性不好会出现浇不足、冷隔、气孔、夹杂等缺陷；薄壁铸件对之尤其敏感。 灰铸铁、硅黄铜最好，铝硅合金次好，铸钢最差； 3.充型能力 充型能力是指熔融合金充满型腔获得轮廓清晰、形状完整的铸件的能力，与流动性、浇注条件、铸型条件等有关； 4.纯金属和共晶合金为逐层凝固，流动性好，其它成分金属随着结晶范围加大流动性变差； 5.提高浇注温度获得较大过热度有利流动充型，但不宜过高；增大充型压力、提高浇注速度有利流动充型；预热铸型、减少发气、改善透气、简化结构等等有利于充型； 6.收缩 合金收缩分为液态收缩，凝固收缩，固态收缩。前二者合称体收缩，后者为线收缩；收缩率与金属性质有关。浇注温度高，过余温度大，液态收缩加剧；结构复杂、铸型、型芯硬度高的逐渐收缩阻力大；实际线收缩比自由线收缩率小一些； 7.缩孔 在凝固收缩的过程中，液态收缩、凝固收缩、固态收缩造成体积不断减小，凝固收缩不能得到液态金属的有效补缩，最后凝固部分处出现倒锥形缩孔；纯金属与共晶合金逐层凝固易形成缩孔，按温度梯度顺序凝固的最后部分易缩孔，过余温度大液态收缩、凝固收缩大易形成缩孔； 8.缩松 结晶范围宽的金属以糊状凝固方式进行，一般聚集于中心轴线处、热节
处、冒口根部或缩孔下方；温差小的同时凝固条件容易形成缩松； 9.缩孔和缩松一般产生于凝固缓慢的厚壁热节处 10.缩孔和缩松的防止 采用加冷铁和补缩冒口的方式，形成一定的温度梯度，使铸件“定向凝固”，将缩松尽可能转化为缩孔并使缩孔转移到冒口中； 11.铸造内应力 铸造内应力分为热应力和机械应力，铸造内应力产生的原因是凝固之后的固态收缩过程中收缩收到阻碍。铸造应力会造成铸件铸件变形； 12.铸造热应力 由于铸件壁厚不均匀、冷却速度不同，铸件各部分收缩不一致，因此产生热应力；一般情况下，薄壁处率先冷却受压，厚壁处后冷却受拉； 13.机械应力 固态收缩时，线收缩受到铸型或者型芯的阻碍，形成拉伸或者剪切应力，机械应力在落砂后可自行消除。 14.减小或消除应力的措施 采取同时凝固的方式，避免凝固顺序的不一致性，减小热应力，但是这会产生缩松，应该有所权衡；改善铸型和型芯的退让性，减小机械应力；加热到550至600摄氏度实施去应力退火，可以基本消除参与内应力； 15.铸件变形的防止 减小铸造内应力或者用对称结构让内应力抵消可以防止变形；利用反变形法，在变形方向上预先设计形状补偿变形；设置防变形肋板；在切削加工前实施去应力退火，消除内应力； 16.热裂纹及其减小 铸件在凝固末期已经具有完整的固态骨架，由于铸型和型芯的阻挡，会造成机械应力，一旦机械应力超过高温下的强度极限，那么就会导致热裂纹的产生；热裂纹短而宽，形状曲折，缝内有氧化色；结晶范围大的合金容易产生热裂纹。应该尽量使用热裂倾向小的合金，改善铸件结构，改善铸型和型芯的退让性； 17.冷裂纹及其减小 在较低温度下，铸造内应力超过材料强度极限就会产生冷裂纹；冷裂纹细小连续呈光滑直线状，多出现于受拉应力部位；脆性大、塑性差的材料容易产生冷裂纹；因此可以用减小脆性的方法减小冷裂纹，比如减小磷的含
金属液态成形
材料成形技术基础 第一章 金属液态成形 金属液态成形（铸造）：将液态金属在重力或外力作用下充填到型腔中，待其凝固冷却后，获得所需形状和尺寸的毛坯或零件的方法。 液态成形的优点： （1）适应性广，工艺灵活性大（材料、大小、形状几乎不受限制） （2）最适合形状复杂的箱体、机架、阀体、泵体、缸体等 （3）成本较低（铸件与最终零件的形状相似、尺寸相近） 主要问题：组织疏松、晶粒粗大，铸件内部常有缩孔、缩松、气孔等缺陷产生，导致铸件力学性能，特别是冲击性能较低。 分类：铸造从造型方法来分，可分为砂型铸造和特种铸造两大类。 其中砂型铸造工艺如图1-1所示。 图1-1 砂型铸造工艺流程图 第一节金属液态成形工艺基础 一、熔融合金的流动性及充型 液态合金充满型腔是获得形状完整、轮廓清晰合格铸件的保证，铸件的很多缺陷都是在此阶段形成的。 （一）熔融合金的流动性 1.流动性 液态合金充满型腔，形成轮廓清晰、形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力，称为液态合金的流动性。 流动性差：铸件易产生浇不到、冷隔、气孔和夹杂等缺陷。 流动性好：易于充满型腔，有利于气体和非金属夹杂物上浮和对铸件进行补缩。 螺旋形流动性试样衡量合金流动性，如图1-2所示。在常用铸造合金中，灰铸铁、硅黄铜的流动性最好，铸钢的流动性最差。常用合金的流动性数值见表1-1。
表1-1 常用合金的流动性（砂型，试样截面8㎜×8㎜） 2. 影响合金流动性的因素 （1） 化学成份 纯金属和共晶成分的合金，由于是在恒温下进行结晶，液态合金从表层逐渐向中心凝固，固液界面比较光滑，对液态合金的流动阻力较小，同时，共晶成分合金的凝固温度最低，可获得较大的过热度，推迟了合金的凝固，故流动性最好；其它成分的合金是在一定温度范围内结晶的，由于初生树枝状晶体与液体金属两相共存，粗糙的固液界面使合金的流动阻力加大，合金的流动性大大下降，合金的结晶温度区间越宽，流动性越差。 Fe-C合金的流动性与含碳量之间的关系如图1-3所示。由图可见，亚共晶铸铁随含碳量增加，结晶温度区间减小，流动性逐渐提高，愈接近共晶成分，合金的流动性愈好。 （2） 铸型及浇注条件 铸型的结构越复杂、导热性越好，合金的流动性就越差。提高合金的浇注温度和浇注速度，以及增大静压头的高度会使合金的流动性增加。浇注温度：铸钢1520~1620℃；铸铁1230~1450℃；铝合金680~780℃。 （二）影响熔融合金充型的条件 铸型的温度低、热容量大，充型能力下降；铸型的发气量大、排气能力较低时，会使合金的充型能力下降；浇注系统和铸件的结构越复杂，合金在充型时的阻力越大，充型能力下降；提高浇注速度、浇注温度和增加直浇道的高度会使合金的充型能力提高。 图1-2 螺旋型试样 合金种类 铸型种类 浇注温度/℃ 螺旋线长度/㎜ 铸铁 w C+Si =6.2% w C+Si =5.9% w C+Si =5.2% w C+Si =4.2% 砂型 砂型 砂型 砂型 1300 1300 1300 1300 1800 1300 1000 600 铸钢 w C =0.4% 铝硅合金（硅铝明） 镁合金（含Al和Zn） 锡青铜（w Sn ≈10%，w Zn ≈2%） 硅黄铜（w Si =1.5%~4.5%） 砂型 砂型 金属型（300℃） 砂型 砂型 砂型 1600 1640 680~720 700 1040 1100 100 200 700~800 400~600 420 1000 图1-3 Fe-C合金的流动性与含碳量的关系
文献翻译—铸造及其他成形工艺
附录 英文： Casting and Other Forming Processes DeGarmo, E. Paul et al. Materials and Processes in Manufacturintg. John Wiley & Song, 1998. P205-211 Casting Casting is the introduction of molten metal into a cavity or mold where, upon solidification, it becomes an object whose shape is determined by mold configuration. Casting offers several advantages over other method of metal forming: it is adaptable to intricate shapes, to extremely large pieces, and to mass production; it can provide parts with uniform physical and mechanical properties through out and, depending on the particular material being cast, the design of the part, and the quantity being produced, its economic advantages can surpass other processes. Categories Two broad categories of metal-casting processes exist: ingot casting (which includes continuous casting) and casting to shape. Ingot castings are produced by pouring molten metal into a permanent or reusable mold. Following solidification these ingots (or bars, slabs, or billets, as the case may be) are then further processed mechanically into many new shapes. Casting to shape involves pouring molten metal into molds in which the cavity provides the final useful shape, followed only by machining or welding for the specific application. Ingot casting Ingot castings make up the majority of all metal castings and are separated into three categories: static cast ingots, semi-continuous or direct-chill cast ingots, and continuous cast ingots. Static cast ingots Static ingot casting simply involves pouring molten metal into a permanent mold. After solidification, the ingot is withdrawn from the mold and the mold can be reused. This method is used to produce millions of tons steel annually. Semi-continuous cast ingots A semi continuous casting process is employed in
铸造成型原理名词解释
1、液态金属成型技术是将融融的金属或合金在重力场或其他外力场的作用下注入铸型型腔中，待其凝固 后获得与型腔形状相似逐渐的一种方法，这种成型方法叫做铸造。 2、液态成型（铸造）是将融化成型的液态金属浇入住铸型后一次制成所需形状和性能的零件 3、金属塑性成形又称塑性加工，是利用金属的塑形，通过外力获得所需形状，尺寸与内部性能制品的一 种加工方法。 4、表面张力：是表面上存在的一个平行于表面且各个方向大小相等的力。 5、表面自由能；是产生新的单位面积表面时自由能的增量。 6、液态金属充填铸型的能力：液态金属充满铸型型腔，获得完整、轮廓清晰的铸件的能力。 7、流动性;液态金属本身的流动性。与金属的成分、温度、杂质含量、铸件结构有关。 8、强迫对流：在凝固过程中可以外在激励使液相产生的流动 9、液态金属结晶：液态金属转变成晶体的过程称为液态金属结晶或金属一次结晶。 10、相变驱动力：只有当T
金属铸造工艺
金属铸造工艺 铸造是人类最早知道的金属成型方法之一。它一般是将熔融金属倒入耐火模具型腔中，并将其凝固。凝固后，所需的成品是从难冶塑的的模具中要么用打破模具要么用分开模具的方法取出的。这个凝固的成品称为铸造产品。这个过程也称为铸造过程。 1.1 铸造的历史 最早的铸造国家是美索不达米亚，最早铸件大约在公元前3500年左右。在世界许多地区的这个时期，铜器和其他平面物体是用石头或烘烤的粘土为模具来铸造的。这些模具基本上都是单件。但在后期，要求铸造圆形铸件时，为了方便铸件的取出，模具必须分成两部分甚至多个部分。 青铜器时代（公元前2000年）的铸造工艺更加精细。也许是最早的时期，空心铸件诞生了。这些铸件内部用的是烤粘土。蜡模铸造法这种工艺被广泛应于加工精细的首饰上。 铸造技术曾在公元前1500年左右在中国得到极大的提高。在此之前，中国还未发现铸造工艺的痕迹。它既不像失蜡法铸模工艺也不广泛使用，而是特殊的使用在多件模具铸造上来制造出高难度的工作。他们花了很多时间在完善产品上甚至到每个细节，因此每一件产品都花费了大量的时间。他们可能用30个甚至更多的精细的模具来制造产品。事实上，在中国各地考古中都曾发现过这些模具。
印度河流域也文明于他们的铜铸件，在装饰，武器，工具和铜铸件上。但是并没有技术上的改进。从各种不同的出土的铜铸件和陶俑来看，印度和中国似乎有着相同的铸造技术，如片模，开模和蜡模具。 尽管印度可能会在坩埚钢的发明上闻名，但是在印度还没有发现铁制品的证据。证据表明，铁的发现是在公元前1000左右在叙利亚和波斯。印度的铁铸造技术是在公元前300左右由亚历山大王朝时代传入的。 在奎塔布的新德里附近的著名的铁柱是印度古冶铁技术的时代标志。这个长约7.2米的铁柱是由纯可锻铸铁铸成的。这铁柱被认为是在古谱塔王朝查德古谱踏二世（公元前375-413年）时期建造的。这根铁柱露在外面的的部分锈蚀率基本为零，甚至埋在地下的部分的也是在以很缓慢的速度在锈蚀。这一定是先铸造然后再捶打到现在的模样。 1.2优点和局限性 铸造在制造过程中被广泛应用是因为它有很多优点。由于熔融金属可以流入模具的任何一个小的地方，因此无论是内部形状复杂的还是外部形状复杂的都可以用铸造来造成。无论是有色金属还是无色金属都可以用铸造来完成。另外，铸造所需的模具的工具非常的简单和便宜。因此试生产和小批量生产，铸造是一种理想的生产方法。只有在铸造工艺过程中才能计算出所需的材料的准
金属的铸造成形工艺
第二篇金属的塑性成形工艺 金属塑性成形——在外力作用下，金属产生了塑性变形，以此获得具有一定形状、尺寸和机械性能的原材料、毛坯或零件。 此生产方法称金属塑性成形（也称压力加工） 外力冲击力——锤类设备 压力——轧机、压力机 有一定塑性的金属——压力加工（热态、冷态） 基本生产方法： 1．轧制——钢板、型材、无缝管材（图6-1）（图6-2） 2．挤压——低碳钢、非铁金属及其合金（图6-3）（图6-4） 3．拉拔——各种细线材，薄壁管、特殊几何形状的型材（图6-5）（图6-6）4．自由锻——坯料在上、下砥铁间受冲击力或压力而变形（图6-7a） 5．模锻——坯料在锻模模腔内受冲击力或压力而变形（图6-7b） 6．板料冲压——金属板料在冲模之间受压产生分离或变形的加工方法（图6-7c） 金属的原材料，大部通过轧制、挤压、拉拔等制成。 第六章金属塑性成形的工艺理论基础 压力加工——对金属施加外力→塑性变形 金属在外力作用下，使其内部产生应力——发生弹性变形外力>屈服应力塑性变形 塑性变形过程中一定有弹性变形存在，外力去除后，弹性变形将恢复→“弹复”现象，它对有些压力加工件的变形和工件质量有很大影响，须采取工艺措施的保证产品质量。 §6-1 塑性变形理论及假设 一、最小阻力定律 金属塑性成形问题实质，金属塑性流动，影响金属流动的因素十分复杂（定量很困难）。应用最小阻力定律——定性分析（质点流动方向） 最小阻力定律——受外力作用，金属发生塑性变形时，如果金属颗粒在几个方向上都可移动，那么金属颗粒就沿着阻力最小的方向移动。 利用此定律，调整某个方向流动阻力，改变金属在某些方向的流动量→成形
金属锻造成形的基本知识
金属锻造成形的基本知识 锻造的根本目的：获得所需形状和尺寸的锻件，同时要求性能和组织符合一定的技术要求。锻造的特点是利用金属的塑性流动来成形的，（借助于外力的作用产生塑性变形，获得所需形状、尺寸）在成形过程中不仅坯料的重量基本是不变的，而且体积也是基本不变，只有组织和性能发生变化。优点是锻件内部致密且组织比较均匀，性能高于铸件和焊接件，缺点是需要较大的变形力。 锻造的分类： 按工具和模具安置情况分为自由锻和模锻；按温度分为热锻、温锻、冷锻。 钢的加热规范： 指钢料从装炉开始到出炉前（始锻温度）的整个过程，对炉温和料温随时间变化的关系所作的规定。 火焰加热是利用燃料（煤、油、气）燃烧所产生的热能直接加热金属的方法。优点：炉子修造容易，费用低，加热适应性强；缺点：劳动条件差，加热质量难控制。 电加热是利用电能转换为热能来加热金属的方法。优缺点与上相反，但铝合金由于熔点低必须电加热。 锻造温度范围的确定： 是指始锻温度和终锻温度间的一段温度间隔，在锻造温度范围内金属应具有良好的可锻性（足够的塑性，低的变形抗力）和合适的金相组织，为了减少火次，都力求扩大温度范围。
始锻温度：一般低于Fe-C液相图150~250℃，首先保证无过烧现象。 一般低碳1300℃，中碳1230℃,高碳1150℃。 终端温度：在结束锻造之前，金属还应有足够的塑性，以锻后能获得再结晶组织，没有加工硬化现象为原则。过高的终锻温度会使锻件晶粒在冷却过程中继续长大，从而降低机械性能；过低终锻温度，由于塑性极低造成加工硬化现象，甚至产生裂纹。 锻造比：是表示金属变形程度大小的指标，它关系着铸造粗大晶粒的破碎，内部缺陷的锻合，是保证锻件内部质量和满足性能要求的重要依据。 1、镦粗比的计算：镦粗的目的是为了增大横截面积，打碎金属内 部粗大晶粒结构，获得较好的内部质量。Y镦=（S后/S前截面积）（H ） 前/H后高度 2、拔长锻造比的计算：拔长目的在于减小截面尺寸，增大长度尺 寸。Y拔=（S前/S后）（L后/L前长度） 3、有镦粗和拔长，两者叠加。 锻造比的选择：由于标志金属变形程度的大小。 钢锭作为锻造坯料时：碳素钢Y≥3;合金钢Y≈3~4。 轧材或锻坯作坯料时：Y≥1.5。 镦粗前坯料的高度与直径之比，应控制2~2.5，最大不超过3。 工艺： 1、热锻：是目前应用最广的一种锻造工艺。经过热锻，内部组织发
铸造铝合金熔炼工艺
铸造铝合金熔炼工艺 1工艺适用范围 本熔炼工艺适用于砂型和金属型铸造ZL101A合金的熔炼，可针对于重力铸造、低压铸造、倾转浇注、调压铸造等成型工艺使用。 本工艺可作为ZL101A合金熔炼的母工艺，针对某一特定的成型工艺，如需特殊指出，可在此工艺基础上形成相应熔炼工艺，但不允许与母工艺相互冲突。 2工艺文件的抄报与保存 工艺文件抄报、抄送范围：总师、副总师、技术部、质量部。 工艺文件保存范围：电子文件备份和纸质文件送档案室保存，技术部、质量部各存一份使用文件。 3 工艺详细内容 3.1熔炼设备、工具的选择及对后续熔炼质量的影响 3.1.1 铝合金料熔化设备 规定使用熔炼设备范围为：坩埚电阻炉，燃气连续熔化炉。 对于金属型铸造可采用两种熔炼设备，使用燃气连续熔化炉熔化铝液，然后转包到坩埚电阻炉进行后续处理（精炼及变质）；也可使用坩埚电阻炉熔化铝液及进行后续处理（精炼及变质）。 如采用金属型低压铸造、调压铸造成型工艺，可使用侧面开口注入铝液的机下炉进行连续生产。 采用坩埚电阻炉熔化铝液，铝液温度控制750℃以下，熔化过程的铝液吸气较少；采用燃气连续熔化炉熔化铝液，铝液温度控制容易
超750℃，熔化过程的铝液吸气倾向较大。 3.1.2熔炼工具的选择及准备 熔炼前熔炼工具的准备对铝液熔炼质量影响较大，坩埚采用石墨及SiC材质，使用前需进行预热烘干，烘干工艺如图1；如采用金属材质坩埚，最好选用不锈钢材质，如选用铸铁材质坩埚，以合金球墨铸铁为好。常用的浇包、浇勺等多采用不锈钢制作。 图1 新坩埚使用前烘干工艺 上述所选择的工具，使用前均需涂刷涂料，涂刷涂料前要对坩埚及工具进行喷砂处理，去除表面的铁锈及污物，然后预热到120～180 ℃，逐层喷涂，浇包、浇勺的涂料厚度0.3～0.8mm为宜，坩埚涂料可稍厚一些。涂料最好选用专用的金属型非水基涂料，也可自行配制，基本配方如表1所示，使用前涂料需预热到５０～９0 ℃。 3.1.3炉料的存放与处理，