第二章2(机械制造基础)
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机械制造基础第二章2
位错对材料性能的影响比点缺陷更大， 位错对材料性能的影响比点缺陷更大 ， 对金属材料的影 响尤甚。理想晶体的强度很高，位错的存在可降低强度， 响尤甚 。 理想晶体的强度很高，位错的存在可降低强度 ， 但 是当错位量急剧增加后，强度又迅速提高。 是当错位量急剧增加后，强度又迅速提高。 生产中一般都是增加位错密度来提高强度， 生产中一般都是增加位错密度来提高强度 ， 但是塑性 随之降低，可以说， 随之降低 ， 可以说 ， 金属材料中的各种强化机制几乎都是 以位错为基础的。 以位错为基础的。 3. 面缺陷：指在两个方向上的尺寸很大，第三个方向上的 面缺陷：指在两个方向上的尺寸很大， 尺寸很小而呈面状的缺陷。 尺寸很小而呈面状的缺陷。面缺陷的主要形式是各种类型 的晶界。 的晶界。 晶界：指晶粒与晶粒之间的边界。 晶界：指晶粒与晶粒之间的边界。
图1-6 冷却曲线
3.结晶过程。 晶体形核和成长过程。如图1-7所示，在液 3.结晶过程。 晶体形核和成长过程。如图1 所示， 结晶过程 体金属开始结晶时， 体金属开始结晶时，在液体中某些区域形成一些有规则排 列的原子团，成为结晶的核心， 形核过程）。 列的原子团，成为结晶的核心，即晶核 （形核过程）。 然后原子按一定规律向这些晶核聚集，而不断长大， 然后原子按一定规律向这些晶核聚集，而不断长大，形成 晶粒（成长过程）。在晶体长大的同时， ）。在晶体长大的同时 晶粒（成长过程）。在晶体长大的同时，新的晶核又继续 产生并长大。当全部长大的晶体都互相接触，液态金属完 产生并长大。当全部长大的晶体都互相接触， 全消失，结晶完成。由于各个晶粒成长时的方向不一， 全消失，结晶完成。由于各个晶粒成长时的方向不一，大 晶界。 小不等，在晶粒和晶粒之间形成界面，称为晶界 小不等，在晶粒和晶粒之间形成界面，称为晶界。
机械制造基础铸造第二章
凝固过程中，铸件断面上有三个区域：液相区、 固相区、凝固区。 凝固区越窄铸造性能越好
机械制造基础
第二章 铸造成型
§2-1.2
金属与合金的铸造性能
液态合金的充型能力
—— 液态 合金充满铸型型 腔，获得形状完 整、轮廓清晰铸 件的能力。 充型能力不足容易出现浇 不足、冷隔缺陷，尤其对 于薄壁铸件
机械制造基础
第二章 铸造成型
影响充型能力的因素：
1. 合金的流动性 ——液态合金本身的流动能力。
(1). 流动性的测试 螺旋形试样法
机械制造基础
第二章 铸造成型
(2). 影响流动性的因素：
合金的种类：
灰口铸铁、硅黄铜流动性最好， 铸钢的流动性最差。 灰口铸铁：l 1000 mm 硅黄铜： l 1000 mm 铸钢： l 200 mm
机械制造基础
第二章 铸造成型
（2）机器造型
指用机器完成全部或至少完成紧砂 操作的造型工序。 1）特点： ①提高了生产率，铸件尺寸精度较高； ②节约金属，降低成本； ③改善了劳动条件； ④设备投资较大。 2）应用：成批、大量生产各类铸件。
机械制造基础
第二章 铸造成型
3）机器造型方法 ①震压造型： 先震击紧实，再用较低的比压（0.15 －0.4MPa ）压实。 紧实效果好，噪音大，生产率不够高。 ②微震压实造型： 对型砂压实的同时进行微震。 紧实度高、均匀，生产率高，噪音仍较大。
要预热后再浇注合金液。
(3). 铸型的排气能力，流动阻力，充型能 力，所以铸型要留出气口。
机械制造基础
第二章 铸造成型
2.1.2.2 铸件的收缩 ① 液态收缩阶段
② 凝固收缩阶段 ③ 固态收缩阶段
T ① ② ③
机械制造基础
第二章 铸造成型
§2-1.2
金属与合金的铸造性能
液态合金的充型能力
—— 液态 合金充满铸型型 腔，获得形状完 整、轮廓清晰铸 件的能力。 充型能力不足容易出现浇 不足、冷隔缺陷，尤其对 于薄壁铸件
机械制造基础
第二章 铸造成型
影响充型能力的因素：
1. 合金的流动性 ——液态合金本身的流动能力。
(1). 流动性的测试 螺旋形试样法
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第二章 铸造成型
(2). 影响流动性的因素：
合金的种类：
灰口铸铁、硅黄铜流动性最好， 铸钢的流动性最差。 灰口铸铁：l 1000 mm 硅黄铜： l 1000 mm 铸钢： l 200 mm
机械制造基础
第二章 铸造成型
（2）机器造型
指用机器完成全部或至少完成紧砂 操作的造型工序。 1）特点： ①提高了生产率，铸件尺寸精度较高； ②节约金属，降低成本； ③改善了劳动条件； ④设备投资较大。 2）应用：成批、大量生产各类铸件。
机械制造基础
第二章 铸造成型
3）机器造型方法 ①震压造型： 先震击紧实，再用较低的比压（0.15 －0.4MPa ）压实。 紧实效果好，噪音大，生产率不够高。 ②微震压实造型： 对型砂压实的同时进行微震。 紧实度高、均匀，生产率高，噪音仍较大。
要预热后再浇注合金液。
(3). 铸型的排气能力，流动阻力，充型能 力，所以铸型要留出气口。
机械制造基础
第二章 铸造成型
2.1.2.2 铸件的收缩 ① 液态收缩阶段
② 凝固收缩阶段 ③ 固态收缩阶段
T ① ② ③
机械制造基础 第2章-锻压1可锻性
2.1 热塑性加工基础
2.1.3 纤维组织、流线与锻造比
➢ 钢锭开坯 热加工生产采用的原始坯料是铸锭。其内部组织很不均匀，晶粒较粗大，并存
在气孔、缩松、非金属夹杂物等缺陷。铸锭加热后经过热加工，由于塑性变形及再 结晶，从而改变了粗大、不均匀的铸态结构，获得细化了的再结晶组织。同时还可 以将铸锭中的气孔、缩松等压合在一起，使金属更加致密，力学性能得到很大提高 。
第二章 锻压工艺
• 热塑性加工基础 • 金属的可锻性 • 锻造工艺 • 冲压工艺
概述
1. 你知道枪管、炮管是如何制造的吗？什么是来复线？它是如何制造的？ 来复线是径向锻造的。
概述
利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺 寸和机械性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，称为金属塑性成型（也 称为压力加工）。
压力加工中作用在金属坯料上的外力主要有两种：冲击力和静压力。 锤类设备产生冲击力，轧机与压力机设备产生静压力。 金属塑性成型的基本生产方法有以下几种：
压力加工工艺
各种块体压力加工工艺
各种板料冲压工艺
各种加工方法的应用范围
• 轧制、挤压、拉拔
主要用于金属型材、板材、
钢材和线材等原材料。
• 锻造 用于承受重载荷的机器零件，如机器的 主轴、重.1.2 冷变形与热变形
2.热变形： 在再结晶温度以上的变形。变形后，金属具有再结晶组织、而无加工硬化痕迹。
也称热加工。 ➢ 优点：金属能以较小的功达到较大的变形，加工尺寸较大和形状比较复杂的工件， 同时获得具有高机械性能的再结晶组织。 ➢ 缺点：金属表面容易形成氧化皮，而且产品尺寸精度和表面质量较低，劳动条件 和生产率也较差。
• 板料冲压 广泛用于汽车制造、电器、仪表及日 用品工业等方面。
《机械制造基础(第3版)》教学课件 机械制造基础 第二章
(3)耐火度 型(芯)砂经高温金属液作用后,不被烧焦、熔融和软化 的能力称为耐火度。耐火度低的型(芯)砂,易使铸件产生化学粘砂。型( 芯)砂中SiO2含量越高,砂粒越粗大而圆整,粘土及碱性化合物含量越低, 则型(芯)砂的耐火度越高。在湿型(芯)砂中添加少量煤粉,或在型腔表 面覆盖一层耐高温的石墨涂料,可有效地防止铸件表面粘砂。
第二章 铸造
砂型铸造的工艺过程如图1-2-1所示。它主要包括:制造模样和型 芯盒,制备型砂和芯砂,造型、造芯,砂型和型芯的烘干,合箱,金属的熔 炼及浇注,落砂、清理、检验等。
图1-2-1 砂型铸造的工艺过程
第二章 铸造
铸造是毛坯成形的主要工艺方法之一,在机械制造中占有很重要的地 位。按质量计算,在一般机械设备中铸件约占40%~90%;在农业机械中占 40%~70%;在金属切削机床中占70%~80%;在重型机械、矿山机械中占 85%以上。铸造能得到如此广泛的应用,是因为它具有一系列优点:
第一节 砂型制造
(4)可塑性 造型时,型(芯)砂在外力作用下能塑制成形,而当去除 外力并取出模样(或打开型芯盒)后,仍能保持清晰轮廓形状的能力,称 为可塑性。可塑性好,则容易变形,易于制造形状复杂的砂(芯)型,起模 也容易。型(芯)砂随含水量和粘结剂含量的提高,可塑性得到提高;而 砂粒的颗粒越粗,形状越圆整,可塑性越差。
图1-2-2 砂型铸型的组成
第一节 砂型制造
二、型砂和芯砂
砂型铸造的铸型是由型砂和芯砂制成的。型(芯)砂是由原砂、粘结剂、 水和附和物按一定比例配合,以制成符合造型、造芯要求的混合料,如图12-3所示。
Hale Waihona Puke 图1-2-3 型砂和芯砂的组成示意图
第一节 砂型制造
铸型在浇注、凝固过程中要承受金属熔液的冲刷、静压力和高温的 作用,并要排除大量气体,型芯还要承受铸件凝固时的收缩压力等,因而为 获得优质铸件,型砂和芯砂应满足如下的性能要求:
第二章 铸造
砂型铸造的工艺过程如图1-2-1所示。它主要包括:制造模样和型 芯盒,制备型砂和芯砂,造型、造芯,砂型和型芯的烘干,合箱,金属的熔 炼及浇注,落砂、清理、检验等。
图1-2-1 砂型铸造的工艺过程
第二章 铸造
铸造是毛坯成形的主要工艺方法之一,在机械制造中占有很重要的地 位。按质量计算,在一般机械设备中铸件约占40%~90%;在农业机械中占 40%~70%;在金属切削机床中占70%~80%;在重型机械、矿山机械中占 85%以上。铸造能得到如此广泛的应用,是因为它具有一系列优点:
第一节 砂型制造
(4)可塑性 造型时,型(芯)砂在外力作用下能塑制成形,而当去除 外力并取出模样(或打开型芯盒)后,仍能保持清晰轮廓形状的能力,称 为可塑性。可塑性好,则容易变形,易于制造形状复杂的砂(芯)型,起模 也容易。型(芯)砂随含水量和粘结剂含量的提高,可塑性得到提高;而 砂粒的颗粒越粗,形状越圆整,可塑性越差。
图1-2-2 砂型铸型的组成
第一节 砂型制造
二、型砂和芯砂
砂型铸造的铸型是由型砂和芯砂制成的。型(芯)砂是由原砂、粘结剂、 水和附和物按一定比例配合,以制成符合造型、造芯要求的混合料,如图12-3所示。
Hale Waihona Puke 图1-2-3 型砂和芯砂的组成示意图
第一节 砂型制造
铸型在浇注、凝固过程中要承受金属熔液的冲刷、静压力和高温的 作用,并要排除大量气体,型芯还要承受铸件凝固时的收缩压力等,因而为 获得优质铸件,型砂和芯砂应满足如下的性能要求:
机械制造基础第2版第2章
硬质合金是由高硬度、高熔点的金属碳化物的微粉 和金属粘结剂 ，在高压下压制成形，并在1500º C的高 温下烧结而成。 它的硬度很高，耐磨性好，能加工包 括淬硬钢在内的多种材料。 但抗弯强度低、冲击韧性 差、不能承受振动和冲击，制造工艺性差，多用于制造 刀片，很少做成形状复杂的整体刀具。 （2）硬质合金的种类、牌号、性能及选用 1）钨钴类（YG）硬质合金 其由碳化钨和钴构成。常用的牌号有YG3X 、 YG6X 、YG6 、YG8等。适用于切削铸铁、有色金属及 其合金，非金属材料、不锈钢材料等，其中YG3适用于 精加工，YG8适用于粗加工，YG6适用于半精加工。 2）钨钛钴类（YT）硬质合金 其由碳化钨、碳化钛和钴构成。YT30适用于精加 工钢材，YT5适用于粗加工塑性较大的材料，YT15适 用于半精加工钢材。
2.1 金属切削基础知识
金属切削加工是指用刀具或磨具，从工件表面上 切除多余的金属，使工件达到图纸所规定的几何形状、 尺寸精度和表面质量的切削过程。 机械加工简称机加工，是指由工人操纵机床对工 件进行的切削加工。它分为两类：一类是刀具切削加 工；另一类是磨料切削加工。 钳工一般是指由工人用手动工具对工件进行的切 削加工，主要有划线、锯削、锉削、刮削、研磨、钻 孔、铰孔、攻丝、套丝、机械装配和修理等工作。
（2）刀具的工作角度 工作角度是指按照切削工作实际情况而确定的角度。 1）刀具工作参考系平面如下图所示。 ①工作基面是指通过切削刃上的选定点并与合成切 削速度方向相垂直的平面。
②工作切削平面是指通过切削刃上选定点与切削刃 相切并垂直于工作基面的平面。 ③工作正交平面是指通过切削刃上的选定点并同时 与工作基面和工作切削平面相垂直的平面。
2.1.2 加工表面和切削用量
1. 切削中形成的工件表面 （1）待加工表面 （2）已加工表面 （3）过渡表面 2.切削用量 切削用量是切削速度、进给量和背吃刀量三者的 总称，即切削用量三要素。
机械制造基础(金属工艺学) 第二章 铸造
第2章 铸造
01 铸造工艺基础 02 合金铸件的生产工艺 03 砂型铸造 04 特种铸造 05 铸件结构设计
第2章 铸造
铸造工艺特点 1）适合制造形状复杂的毛坯
第2章 铸造
铸造工艺特点 2）毛坯大小不受限制
第2章 铸造
铸造工艺特点 3）材料不受限制（能熔化的金属） 4）生产成本低（原材料来源广泛） 5）应用广泛（历史最久的金属成型方法，40%~80%）
2.3.2 浇注位置和分型面的选择—浇注位置 1）铸件的重要加工面应朝下或位于侧面
2.3 砂型铸造
2.3.2 浇注位置和分型面的选择—浇注位置 2）铸件宽大平面应朝下
2.3 砂型铸造
2.3.2 浇注位置和分型面的选择—浇注位置 3）面积较大的薄壁部分应置于铸型下部
2.3 砂型铸造
2.3.2 浇注位置和分型面的选择—分型面 分型面：铸型组元之间的结合面或分界面。 分型面影响： 1）铸件质量； 2）生产工序的难易； 3）切削加工的工作量。
2.2.1 铸铁件生产 2）球墨铸铁 由于石墨成球状，它对基体的缩减和割裂作用减至最低限度，球墨
铸铁具有比灰铸铁高的多的力学性能，塑韧性大大提高。
2.2 合金铸件的生产工艺
2.2.1 铸铁件生产 2）球墨铸铁
球墨铸铁的牌号、 性能及用途 QTXXX-X
2.2 合金铸件的生产工艺
2.2.1 铸铁件生产 3）可锻铸铁 将白口铸铁件经长时间的高温石墨化退火，使白口铸铁中的渗碳体
04 特种铸造 05 铸件结构设计
2.3 砂型铸造
铸造工艺
砂型铸造
特种铸造
手工造型 机器造型 金属型铸造 熔模铸造
压力铸造 低压铸造
陶瓷型铸造 离心铸造
2.3 砂型铸造
第2章机械制造基础PPT课件
第39页/共67页
2.2.2 积屑瘤
• 3. 影响积屑瘤的因素
• (1)工件材料 • (2)切削速度 • (3)刀具前角 • (4)切削液
第40页/共67页
2.2.3 刀具磨损和耐用度
刀具磨损示意图：
b)
a) c)
a) 刀具磨损 b) 后刀面磨损 c) 前刀面磨损
第41页/共67页
2.2.3 刀具磨损和耐用度
第28页/共67页
2.2.1 金属切削过程中的变形
• 1. 切削层变形区
• 第Ⅱ变形区：是指切屑在沿刀具前刀面 流出的过程中，受到前刀面的挤压和摩擦， 使切屑底层的金属继续产生滑移变形的区域。
• 第Ⅲ变形区：是指已加工表面受到切削 刃钝圆部分和后刀面的挤压、摩擦和回弹， 产生晶粒纤维化和第2加9页工/共6硬7页 化的区域。
• 4)后角αο：指后刀面与切削平面间的夹角。 • 5)楔角βο：指前刀面与后刀面间的夹角。 • 6)刃倾角λs：指主切削刃与基面间的夹角。
第20页/共67页
2.1.3 刀具角度
• (2) 刀具的工作角度 • 1)刀柄中心线与进给方向不垂直时对主偏角、副偏角的影响 • 2)切削刃安装高于或低于工件中心时， 对前角、后角的影响
2.2.1 金属切削过程中的变形
• 2. 变形系数ξ
• 经过滑移变形后形成的切屑，其外形尺寸有所
变化，如下图所示，切屑的变形程度用变形系数ξ
来表示：
刀具
第30页/共67页
2.2.1 金属切削过程中的变形
• 2. 变形系数ξ： ξ= =
• 式中 lc — 切削层的长度，mmlc
ach
lch — 切屑的长度，mm lch ac
偏角κγ＇将随之减小（变大）。其变化的数值可用下式计
2.2.2 积屑瘤
• 3. 影响积屑瘤的因素
• (1)工件材料 • (2)切削速度 • (3)刀具前角 • (4)切削液
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2.2.3 刀具磨损和耐用度
刀具磨损示意图：
b)
a) c)
a) 刀具磨损 b) 后刀面磨损 c) 前刀面磨损
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2.2.3 刀具磨损和耐用度
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2.2.1 金属切削过程中的变形
• 1. 切削层变形区
• 第Ⅱ变形区：是指切屑在沿刀具前刀面 流出的过程中，受到前刀面的挤压和摩擦， 使切屑底层的金属继续产生滑移变形的区域。
• 第Ⅲ变形区：是指已加工表面受到切削 刃钝圆部分和后刀面的挤压、摩擦和回弹， 产生晶粒纤维化和第2加9页工/共6硬7页 化的区域。
• 4)后角αο：指后刀面与切削平面间的夹角。 • 5)楔角βο：指前刀面与后刀面间的夹角。 • 6)刃倾角λs：指主切削刃与基面间的夹角。
第20页/共67页
2.1.3 刀具角度
• (2) 刀具的工作角度 • 1)刀柄中心线与进给方向不垂直时对主偏角、副偏角的影响 • 2)切削刃安装高于或低于工件中心时， 对前角、后角的影响
2.2.1 金属切削过程中的变形
• 2. 变形系数ξ
• 经过滑移变形后形成的切屑，其外形尺寸有所
变化，如下图所示，切屑的变形程度用变形系数ξ
来表示：
刀具
第30页/共67页
2.2.1 金属切削过程中的变形
• 2. 变形系数ξ： ξ= =
• 式中 lc — 切削层的长度，mmlc
ach
lch — 切屑的长度，mm lch ac
偏角κγ＇将随之减小（变大）。其变化的数值可用下式计
(完整word版)机械制造基础教案第2章铸造.doc
机械制造基础课程教案授课时间 第周星期第节课次 授课方式理论课□√讨论课□实验课□习题课□ 其他□课时 （请打√）8安排授课题目（教学章、节或主题） ： 第 2 章 铸造成形教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次） ： 1． 熟悉合金的铸造性能及其对铸件质量的影响。
2． 掌握砂型铸造和常用特种铸造方法的特点，对典型铸件具有较合理地选用铸造方法的能力。
3． 熟悉砂型铸造浇注位置、分型面及铸造工艺参数的选择，能绘制典型铸件的铸造工艺简图。
4． * 了解铸铁的石墨化及其对铸件组织和性能的影响，了解常用铸造合金的获得方法及铸造特 点。
5． 具有分析零件铸造结构工艺性的初步能力。
6. 了解铸造新工艺、新技术及其发展趋势。
教学重点及难点：重点：浇注位置和分型面的选择，铸造工艺图。
合金的铸件性能和影响因素。
铸铁件生产的基本原理和工艺要求。
铸件结构设计要求，常用合金铸件的结构特点 难点：浇注位置和分型面的选择；铸造工艺图教 学 基 本 内 容方法及手段一、什么是液态成型（铸造生产）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。
二、砂型铸造的工艺过程型砂铸铸 模型型落检铸造合零砂 工 熔化浇冷却件 、 验艺 箱件图清图凝固型理芯 盒芯砂芯课程教案（续）教学基本内容方法及手段三、铸造生产的特点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。
如汽缸体、汽缸盖、蜗轮叶片、床身件等。
2．适应性强：（ 1）合金种类不受限制；（ 2）铸件大小几乎不受限制。
3．成本低：（1）材料来源广；（2）废品可重熔；（3）设备投资低。
4．废品率高、表面质量较低、劳动条件差。
1金属液态成型工艺基础§1-1 液态金属的充型能力与流动性充型能力——液体金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成形件的能力。
充型能力不足时，会产生浇不足、冷隔、夹渣、气孔等缺陷。
一、液态合金的流动性合金的流动性是：液态合金本身的流动能力。
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讲授
新课
课堂
练习
布置
作业
铸件收缩的处理原则：
1提高浇注压力将缩松转化为缩孔。
②使用顺序凝固法将缩孔转移到工件外（冒口中），最终获得没有缩孔（松）的铸件。
第二章毛坯生产
2.1.3铸造热应力、变形与裂纹
铸件各个部分冷却速度不均是热应力形成的根本原因，这也是铸件不可克服的缺陷。
1.热应力的形成过程
⑴金属材料的塑性状态和弹性状态
P72/2提问法比较法讲授法讨论法讲授法
讲授法
练习法
教学
后记
电子教案
课题
2.1液态成型—铸造
课型
讲授法
授课日期
授课时数
2
教学目标
掌握铸造的成形工艺过程及其应用。
教学重点
掌握铸造的成形工艺过程及其应用。
教学难点
掌握铸造的成形工艺过程及其应用。
学情分析
前一次课已经对铸造的概念、铸造生产的一般过程、合金铸件存在的缺陷及原因有了一定的了解，本次课主要讲述铸造热应力、变形与断裂。
板
书
设
计
第二章毛坯生产
2.1.3铸造热应力、变形与裂纹
1.热应力的形成过程
⑴金属材料的塑性状态和弹性状态
⑵框形铸件的特点
2.铸件的变形
3.同时凝固原则
4.铸件的时效处理
2.1.4常用合金铸件的生产
1.铸铁及其分类
教学
程序
教学内容及教学双边活动
教学手段与
教学方法
复习
回顾
讲授
新课
重点
内容
新课
讲授
难点
内容
（2）工艺方面：采用同时凝固原则。
（3）时效处理：包括人工时效和自然时效。
3.同时凝固原则
对于壁厚单向递增的工件，将浇口设置在薄壁处，并在厚壁处安放冷铁，如下图所示。这样薄壁部位维持高温时间延长，厚壁部位冷却速度加快，减小了它们之间的温度梯度，从而减小内应力。
4.铸件的时效处理
通过时效处理可以缓慢消除或减少铸件内部的残余应力，稳定组织和尺寸，让铸件充分变形后再进行切削加工，这样可以防止零件切削加工后再发生变形而不能达到要求的形状精度。
2.铸件的变形
具有残余应力的铸件是不稳定的，将自发通过变形来减缓和释放内应力，以便趋于稳定状态。最后，铸件内部原来受拉的部分产生压缩变形，受压的部分产生拉伸变形，最终减小或消除残余应力。
为了防止铸件变形或减少变形量，可采取以下措施。
（1）结构方面：设计时应该尽量使铸件的壁厚均匀，形状对称，确保铸件各个部分能够自由收缩。
材料—再结晶温度（刚钢材约为620～650℃）以上：塑性状态，较小外力即可发生塑性变形，变形后应力自动消除，不会残余在工件内部。
以下：弹性状态，外力产生弹性变形，变形后应力不会自动消除，将残留在工件内部。
⑵框形铸件的特点
热应力使铸件的厚壁和心部受拉，出现内凹变形；薄壁和表层受压，出现外凸变形。铸件的壁厚差别越大，热应力越大。
（1）白口铸铁。
（2）灰口铸铁。
（3）麻口铸铁。
2.灰口铸铁的特性和应用
（1）灰口铸铁的性能
①抗拉强度、塑性和韧性均较差。
②抗压强度较好，与钢相近。
③具有减振性。石墨能缓冲振动，因此灰口铸铁是制造机床床身和机器底座的好材料。
④耐磨性好。石墨具有润滑作用，因此灰口铸铁适合于制造导轨、衬套和活塞环等零件。
对于一些小型铸件，可以通过振动方式释放内应力，也可以将其加热到550～650℃进行去应力退火，这种时效方式叫人工时效。
由于零件在粗加工时也会产生应力，因此时效处理宜安排在粗加工之后进行，以便将零件上所有应力一并消除。
2.1.4常用合金铸件的生产
1.铸铁及其分类
铸铁根据碳的存在形式不同分为以下3种类型。
⑤缺口敏感性小。灰口铸铁对缺口不敏感，不会形成应力集中，增加了零件的可靠性。
（2）灰口铸铁的种类
①珠光体灰口铸铁：Fe3C含量为0.8%，强度、硬度较高，用于制造机床床身和机件等重要零件。
②珠光体-铁素体灰口铸铁：Fe3C含量小于0.8%，强度、硬度比珠光体灰口铸铁略低，但是铸造性能和减振性良好，便于熔炼，应用最广泛。
③铁素体灰口铸铁：碳全部为石墨，强度和硬度差，应用较少。
3．铸钢及其应用
在生产铸钢件时，应注意以下几点。
①要求型砂的耐火度高，有良好的透气性和退让性。
2应严格控制浇注温度，防止过高或过低。
3铸钢件必须热处理。
1、蠕墨铸铁的应用
由于蠕墨铸铁的力学性能较高，导热性和耐热性良好，适合于制造工作温度较高或具有较高温度梯度的零件，例如柴油机汽缸盖、制动盘、钢锭模、金属型等。还可以用于制造形状复杂的大型铸件，例如重型机床床身等。
新课
课堂
练习
布置
作业
铸件收缩的处理原则：
1提高浇注压力将缩松转化为缩孔。
②使用顺序凝固法将缩孔转移到工件外（冒口中），最终获得没有缩孔（松）的铸件。
第二章毛坯生产
2.1.3铸造热应力、变形与裂纹
铸件各个部分冷却速度不均是热应力形成的根本原因，这也是铸件不可克服的缺陷。
1.热应力的形成过程
⑴金属材料的塑性状态和弹性状态
P72/2提问法比较法讲授法讨论法讲授法
讲授法
练习法
教学
后记
电子教案
课题
2.1液态成型—铸造
课型
讲授法
授课日期
授课时数
2
教学目标
掌握铸造的成形工艺过程及其应用。
教学重点
掌握铸造的成形工艺过程及其应用。
教学难点
掌握铸造的成形工艺过程及其应用。
学情分析
前一次课已经对铸造的概念、铸造生产的一般过程、合金铸件存在的缺陷及原因有了一定的了解，本次课主要讲述铸造热应力、变形与断裂。
板
书
设
计
第二章毛坯生产
2.1.3铸造热应力、变形与裂纹
1.热应力的形成过程
⑴金属材料的塑性状态和弹性状态
⑵框形铸件的特点
2.铸件的变形
3.同时凝固原则
4.铸件的时效处理
2.1.4常用合金铸件的生产
1.铸铁及其分类
教学
程序
教学内容及教学双边活动
教学手段与
教学方法
复习
回顾
讲授
新课
重点
内容
新课
讲授
难点
内容
（2）工艺方面：采用同时凝固原则。
（3）时效处理：包括人工时效和自然时效。
3.同时凝固原则
对于壁厚单向递增的工件，将浇口设置在薄壁处，并在厚壁处安放冷铁，如下图所示。这样薄壁部位维持高温时间延长，厚壁部位冷却速度加快，减小了它们之间的温度梯度，从而减小内应力。
4.铸件的时效处理
通过时效处理可以缓慢消除或减少铸件内部的残余应力，稳定组织和尺寸，让铸件充分变形后再进行切削加工，这样可以防止零件切削加工后再发生变形而不能达到要求的形状精度。
2.铸件的变形
具有残余应力的铸件是不稳定的，将自发通过变形来减缓和释放内应力，以便趋于稳定状态。最后，铸件内部原来受拉的部分产生压缩变形，受压的部分产生拉伸变形，最终减小或消除残余应力。
为了防止铸件变形或减少变形量，可采取以下措施。
（1）结构方面：设计时应该尽量使铸件的壁厚均匀，形状对称，确保铸件各个部分能够自由收缩。
材料—再结晶温度（刚钢材约为620～650℃）以上：塑性状态，较小外力即可发生塑性变形，变形后应力自动消除，不会残余在工件内部。
以下：弹性状态，外力产生弹性变形，变形后应力不会自动消除，将残留在工件内部。
⑵框形铸件的特点
热应力使铸件的厚壁和心部受拉，出现内凹变形；薄壁和表层受压，出现外凸变形。铸件的壁厚差别越大，热应力越大。
（1）白口铸铁。
（2）灰口铸铁。
（3）麻口铸铁。
2.灰口铸铁的特性和应用
（1）灰口铸铁的性能
①抗拉强度、塑性和韧性均较差。
②抗压强度较好，与钢相近。
③具有减振性。石墨能缓冲振动，因此灰口铸铁是制造机床床身和机器底座的好材料。
④耐磨性好。石墨具有润滑作用，因此灰口铸铁适合于制造导轨、衬套和活塞环等零件。
对于一些小型铸件，可以通过振动方式释放内应力，也可以将其加热到550～650℃进行去应力退火，这种时效方式叫人工时效。
由于零件在粗加工时也会产生应力，因此时效处理宜安排在粗加工之后进行，以便将零件上所有应力一并消除。
2.1.4常用合金铸件的生产
1.铸铁及其分类
铸铁根据碳的存在形式不同分为以下3种类型。
⑤缺口敏感性小。灰口铸铁对缺口不敏感，不会形成应力集中，增加了零件的可靠性。
（2）灰口铸铁的种类
①珠光体灰口铸铁：Fe3C含量为0.8%，强度、硬度较高，用于制造机床床身和机件等重要零件。
②珠光体-铁素体灰口铸铁：Fe3C含量小于0.8%，强度、硬度比珠光体灰口铸铁略低，但是铸造性能和减振性良好，便于熔炼，应用最广泛。
③铁素体灰口铸铁：碳全部为石墨，强度和硬度差，应用较少。
3．铸钢及其应用
在生产铸钢件时，应注意以下几点。
①要求型砂的耐火度高，有良好的透气性和退让性。
2应严格控制浇注温度，防止过高或过低。
3铸钢件必须热处理。
1、蠕墨铸铁的应用
由于蠕墨铸铁的力学性能较高，导热性和耐热性良好，适合于制造工作温度较高或具有较高温度梯度的零件，例如柴油机汽缸盖、制动盘、钢锭模、金属型等。还可以用于制造形状复杂的大型铸件，例如重型机床床身等。