合金的铸造性能
铸造合金的化学成分对性能的影响分析
铸造合金的化学成分对性能的影响分析在铸造领域中，合金的化学成分对于最终产品的性能起着至关重要的作用。
通过调整合金的成分，可以实现对于铸件力学性能、耐蚀性、耐热性等方面的控制。
本文将对铸造合金的化学成分对性能的影响进行分析。
一、合金强度与成分关系在铸造合金中，元素及其含量会直接影响铸件的强度。
常见的合金元素包括铝、铜、锌、镁等。
铝合金是较为常见的铸造合金，其强度与铝的含量以及合金中其他元素的含量相关。
一般来说，铝合金中铝的含量越高，其强度就越高。
此外，铜作为合金元素的加入，可以有效提高铸件的强度。
二、耐蚀性与成分关系合金的耐蚀性是指合金在特定腐蚀介质下的抵抗能力。
不同成分的合金在耐蚀性方面表现出不同的特性。
例如，不锈钢合金中加入了铬元素，可以形成致密的氧化铬保护膜，提高其耐蚀性。
另外，钛合金中加入了钛元素，能够增加其在酸性介质中的耐蚀性。
三、热稳定性与成分关系热稳定性是指铸造合金在高温环境下的一系列性质表现。
从成分角度来看，钨合金是一种具有良好热稳定性的合金。
其主要成分钨的高熔点使得钨合金在高温下依然能够保持较好的强度和硬度。
此外，钼合金也是一种常用的高温合金，其成分中的钼元素能够提高合金的热稳定性。
四、导热性与成分关系导热性是指合金在传导热量方面的性能。
铝合金由于其良好的导热性能而被广泛应用于铸造领域。
铝合金中加入硅、铜等元素，能够进一步提高合金的导热性。
此外，铜合金也具有较好的导热性能，特别适用于一些导热要求较高的场合。
五、磁性与成分关系另一个需要考虑的性能是合金的磁性。
在铸造合金中，铁、镍等元素的加入会对合金的磁性产生明显影响。
铁合金是一类具有较好磁性的合金，其中的铁元素赋予了合金较高的磁导率。
而镍合金中加入镍元素能够增加合金的抗磁性能。
总结起来，铸造合金的化学成分对于最终产品的性能具有显著影响。
通过合金的成分调整，可以实现对铸件强度、耐蚀性、热稳定性、导热性以及磁性等方面性能的控制。
了解合金成分与性能之间的关系，对于优化铸造合金的设计和应用具有重要意义。
铸造铝合金的物理性能简介
铸造铝合金的物理性能简介铝合金是一种广泛应用于工业生产和日常生活中的材料。
其特点包括轻质、高强度、耐腐蚀、导热性好以及可塑性强等。
本文将简要介绍铸造铝合金的物理性能，帮助读者更好地了解和应用该材料。
1. 密度和重量特性铸造铝合金相对于其他金属材料，具有较低的密度，约为 2.7g/cm³。
它的轻质特性使得铸造铝合金在汽车、飞机等领域中广泛应用，能够减轻整体结构的重量，提高燃油效率。
2. 强度和机械性能铸造铝合金具有较高的强度，能够满足许多工业制造的需求。
铝合金的屈服强度通常在150-380MPa之间，抗拉强度可高达300-550MPa。
此外，铸造铝合金具有良好的抗疲劳性能，在长时间的使用中仍能保持较高的强度。
3. 导热性能铸造铝合金的导热性能优异，远远超过其他常见的金属材料。
这使得铝合金在工业制冷和热交换器等领域得到广泛应用。
铝合金的高导热性能还使得它在制造高速列车和电子设备的散热器时备受青睐。
4. 耐腐蚀性能铸造铝合金具有良好的耐腐蚀性能，能够在潮湿环境中长时间保持表面的光洁和稳定。
这一特性使铝合金成为制造飞机、汽车等需求高耐腐蚀性材料的优选。
5. 可塑性和加工性能铸造铝合金具有良好的可塑性和加工性能，易于进行成型和加工。
它可以通过压铸、锻造、挤压等方法制造成各种复杂形状的零部件。
同时，铝合金也适合进行焊接、切割、钻孔等二次加工操作，能够满足不同应用领域的需求。
6. 磨损和疲劳性能铸造铝合金经过适当处理和合金化可以提高其磨损和疲劳性能。
这使得铝合金在制造高速运动部件、发动机零部件等高磨损和高应力工作环境下的应用更为广泛。
总结：铸造铝合金具有轻质、高强度、耐腐蚀、导热性好以及可塑性强等一系列优良的物理性能。
这些特点使得铝合金在汽车、航空航天、建筑等各个领域得到广泛应用。
同时，针对特定需求，通过合理的合金化和处理方法，铝合金的性能还可以进一步得到改善。
掌握铸造铝合金的物理性能，将有助于更好地应用和发展这一材料，推动创新和进步。
金属铸造性能包括
1.金属铸造性能包括：合金的流动性、凝固特性、收缩性、吸气性。
2.流动性：液态合金本身的流动能力。
3.流动性缺乏产生的缺陷：形成的晶粒将充型的通道堵塞，金属液被迫停止流动，于是铸件将产生浇不到或冷隔等缺陷。
4.提高流动性的措施〔简答〕：浇注温度浇注温度对合金充型能力有着决定性的影响。
浇注温度越高，合金的粘度下降，且因过热度高，合金在铸型中保持流动的时间长，故充型能力强，反之，充型能力差。
充型压力砂型铸造时，提高直浇道高度，使液态合金压力加大，充型能力可改善。
压力铸造、低压铸造和离心铸造时，因充型压力提高甚多，股充型能力强。
5.既然提高浇注温度可改善充型能力，为什么又要防止浇注温度过高？答：浇注温度过高，铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂、析出性气孔、粗晶等缺陷，故在保证充型能力足够的前提下，浇注温度不宜过高。
6.合金收缩经历的3个阶段：液态收缩凝固收缩固态收缩。
液态收缩和凝固收缩是体收缩，体积减小，产生孔洞、缩孔、缩松。
固态收缩是线收缩，三维方向尺寸减小，产生应力。
7.缩孔：〔1〕位置：它是集中在逐渐上部或最后凝固部位容积较大的孔洞。
〔2〕判断热接位置：画等温线、画最大接圆、用计算机凝固模拟法。
〔3〕如何消除缩孔：顺序凝固，顺序凝固是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，然后是靠近冒口部位凝固，最后才是冒口本身的凝固。
8.热应力：〔1〕热应力使铸件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表层受压缩。
铸件的壁厚差异越大，合金线收缩率越高，弹性模量越大，产生的热应力越大。
〔2〕去除热应力的方法：采用同时凝那么可减少铸造应力，防止铸件的变形和裂纹缺陷，又可免设冒口而省工省料。
9.时效处理：对于不允许发生形变的重要件必须进展时效处理。
自然时效是将铸件置于露天场地半年以上使缓慢的发生变形，使应力消除。
人工时效是将铸件加热到550~650摄氏度进展去应力退火。
10.以下铸件宜选用哪类铸造合金？(1)车窗车身〔2〕摩托车汽缸体〔3〕火车轮〔4〕压气机曲轴〔5〕汽缸套〔6〕自来水管道弯头〔7〕减速器涡轮（1）灰口铸铁〔灰铁300 灰铁350〕（2）铸造铝合金(不能产生溢漏，质量要轻)（3）铸钢〔耐磨性〕（4）球墨铸铁、可锻铸铁、孕育铸铁（5）孕育铸铁、球墨铸铁（6）黑心可锻铸铁（7）铸造锡锌铜11.型砂必备四个性能：〔1〕一定的强度〔缺陷：冲砂、磨砂、砂眼、塌箱、涨箱〕〔2〕一定的透气性〔气孔〕〔3〕较高的耐火性〔粘砂〕〔4〕一定的退让性〔应力、变形、形裂〕12.防治措施：添加锯木屑、草木灰、煤粉。
教案合金的铸造性能 精品
教案十八教学重点与难点1．重点合金的铸造性能2．难点熔模铸造教学方法与手段1．利用挂图等教具。
2．举典型实例，增强感性认识。
教学组织1.复习提问10分钟2.讲解75分钟3.小结5分钟教学内容第三节合金的铸造性能♦合金在铸造成形过程中获得外形准确、内部健全铸件的能力称为合金的铸造性能。
合金的铸造性能主要有吸气性、氧化性、流动性和收缩等。
一、流动性流动性是指熔融金属的流动能力。
(一)流动性对铸件质量的影响液态合金的流动性好，充型能力就强，容易获得尺寸准确、外形完整和轮廓清晰的铸件，避免产生冷隔和浇不足等缺陷。
也有利于金属液中非金属夹杂物和气体的排出，避免产生夹渣和气孔等缺陷。
同时，合金的流动性愈好，也有利于补充在凝固过程中所产生的收缩，避免产生缩孔和缩松等缺陷。
(二)影响流动性的因素合金流动性的大小与浇注温度，化学成分和铸型的充填条件等因素有关。
1．浇注温度对流动性的影响灰铸铁的浇注温度一般为1250℃～1350℃，碳素铸钢为1500℃～1550℃。
2．合金化学成分对流动性的影响化学成分不同的合金具有不同的结晶特点，其流动性也不同。
其中纯金属和共晶成分的合金流动性最好。
在常用的铸造合金中，铸铁的流动性好，铸钢的流动性差。
3．铸型的充填条件对流动性的影响铸型中凡能增加合金液流动阻力和提高冷却速度的因素均使流动性降低。
二、收缩合金在液态凝固和冷却至室温过程中，产生体积和尺寸减小的现象称为收缩。
收缩是铸造合金本身的物理性质，是铸件中缩孔、缩松、裂纹、变形、残余内应力产生的基本原因。
(一)收缩的三个阶段合金从浇注温度冷却到室温要经过液态收缩、凝固收缩、固态收缩三个阶段。
液态收缩是指熔融金属在凝固阶段的体积收缩；凝固收缩是指溶融金属在凝固阶段的体积收缩；固态收缩是指金属在固态由于温度降低而发生的体积收缩。
这两种收缩使型腔内液面降低，它们是形成铸件缩孔和缩松缺陷的基本原因。
合金的固态收缩，虽然也是体积变化，但它主要表现为铸件外部尺寸的变化，因此，通常用线收缩率来表示。
几种铸造铝合金的铸造性能及力学性能分析
几种铸造铝合金的铸造性能及力学性能分析罗佳;孙亮【摘要】主要对3种铸造铝合金的铸造性能和力学性能进行研究对比.第一种是铝硅系的铸造铝合金,假设为A(ZL101,Al-7.1%Si-0.3%Mg);第二种是铝镁系的铸造铝合金,假设为B(ZL301,Al-10.0%Mg-0.09%Ti);第三种是最近新研制调配出的低镁低硅铝合金,假设为C(Al-2.5%Si-2.1%Mg-0.8%Mn-0.2%Cr).通过试验及结果对比可知,这3种铝合金的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率都表现出极好的强度,即具有很好的力学性能.其中,合金A的铸造性能良好;合金B的铸造性能、抗应力能力较差;低镁低硅的铝合金C的性能比较均衡,表现出很高的综合性能.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】2页(P30,32)【关键词】铝合金;铸造性能;力学性能【作者】罗佳;孙亮【作者单位】池州职业技术学院,池州 247000;池州职业技术学院,池州 247000【正文语种】中文就传统制造行业来说，普遍用到的铸造铝合金分为两大类。
一类是铝硅合金（如ZL101），可使用热处理强化后提高强度，延伸塑性[1]。
该合金的铸造性能优良，流动性好，较小的线收缩率，较低的热裂倾向，较高的气密性，但有产生缩孔的隐患，广泛应用于我国船舰雷达天线底座、泵外壳、齿轮箱、仪表壳等地方。
铝硅合金对海水腐蚀抗性较差，即便涂了防腐漆，也容易产生不规律的点片腐蚀。
另一类则是铝镁合金（如ZL301）对海水具有较强的抗腐蚀性能，铸造性能相对较差，且存在应力腐蚀倾向。
这两类铸造铝合金均不能满足舰船某些构件的应用需要。
因此，研制一种新型铸造铝合金，使其铸造工艺性能、力学性能及耐蚀性（包括抗应力腐蚀性能）等综合性能良好，满足舰船用铸造合金的要求，具有重大的国防意义[2]。
试验材料为A（ZL101，Al-7.1%Si-0.3%Mg）、B（ZL301，Al-10.0%Mg-0.09%Ti）及新近研制开发的低镁低硅铝合金C（Al-2.5%Si-2.1%Mg-0.8%Mn-0.2%Cr），均为砂型铸造[3]，分别通过细砂铸件铸造铝合金板试验，浇注温度为750℃。
铸造铝合金力学性能
SB
F
165
2
65
SB
T6
245
2
90
J
F
195
2
70
J
T6
275
100
ZAISi12Cu2Mgl
ZL108
J
Tl
195
——
85
J
T6
255
——
90
ZAISi12CulMgINil
ZL109
J
T1
195
90
J
T6
245
——
100
ZAISi5Cu6Mg
ZL110
S
F
125
——
80
J
F
155
——
铸造铝合金的力学性能
1合金分类和代号
合金代号是由表示铸铝的汉语拼音字母“ZL”及其后面的三个阿拉伯数字组成。
ZL后面第一位数字表示合金的系列，其中1、2、3、4分别表示铝硅、铝铜、铝镁、铝锌系列合金，ZL后面第二、三位数字表示合金的顺序号。
优质合金在其代号后附加字母“A”。
合金种类
Al-Si系
Al-Cu系
T2
退火
消除铸件在铸造加工过程中产生的应力，提高尺寸稳定性及合金的塑性。
T4
固溶处理加自然时效
通过加热保温及快速冷却实现固溶强化以提高合金的力学性能，特别是提高合金的塑性及常温工作下合金的抗腐蚀性能。
T5
固溶处理加不完全人工时效
固溶处理后进行不完全人工时效，时效是在较低的温度或较短时间下进行。目的是进一步提高合金的强度和硬度。
T9
冷热循环处理
充分消除铸件内应力及稳定尺寸。用于高精度铸件
铝合金压铸特点
铝合金压铸特点
铝合金压铸的特点主要有以下几点：
1. 铸造性能好：铝合金具有较好的流动性，能够塑造出各种复杂的形状，且尺寸精准，铸造性能好。
2. 密度小且比强度高：铝合金的密度大约在2.5～2.9克/厘米3之间，比强度（δb＞r）较高。
3. 耐蚀性、耐磨性、导热性和导电性好：铝合金具有较好的耐腐蚀性，可抵抗大部分酸、碱等化学试剂的侵蚀。
同时，铝合金也有较好的耐磨性、导热性和导电性。
4. 其他特性：铝合金容易粘模，切削性能较差。
铝合金的体积收缩率较大，容易产生缩孔。
此外，铝合金的硬度较低，在装卸和搬运过程中容易划伤和损伤工件表面。
在铝合金压铸过程中，需要充分考虑上述特点，并采取相应的工艺措施，以获得优质的铸件。
铝合金铸造性能概述
铝合金在铸造过程中的行为取决于它的物理化学性质(液相线和固相线温度、热容、导热性、气体的溶解度等)和本身的铸造性能。
合金的铸造性能，即合金在铸造过程中的工艺性能，通常指合金在铸造生产过程中所表现的液态金属的流动性、收缩现象、形成铸造裂纹的倾向性、区域偏析的倾向性等。
像所有工艺性能一样，铸造性能取决于合金的物理化学性能和力学性能的综合。
前苏联A·A·博奇瓦尔院士最详细地研究过成分和组织对铝合金铸造性能影响的规律性，图2—4—1是根据这些研究结果绘制出的铝合金最具代表性的二元共晶系合金铸造性能与成分的关系示意图。
表2—4—1是变形铝合金的典型物理性能。
图2—4—l二元共晶系合金铸造性能与成分关系示意图
(a)二元共晶状态图：ab平衡固相线，ac—不平衡固相线，ad—线收缩开始温度线；(b)有效结晶区间和线收缩；(c)完全线收缩；(d)热脆性；(e)缩孔体积(嵋)和疏松体积(K)；(f)气密性；(g)区域偏析和浮出物倾向；(h)液流性(1——在液相线以上过热一定温度时的液流性；2——在固定温度浇铸时的液流性)
表2—4—1变形铝合金典型热物理性能
注：①指在20～100℃范围内的平均线膨胀系数。
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减小液态合金流动阻力及降低冷却速度的工艺因 素均可提高合金的流动性。具体工艺措施有：
增加直浇口高度提高液态合金静压力 增大浇注速度提高液态合金动压力 简化浇注系统，光滑铸型型壁，减小流动阻力 减少型砂发气量，减小气体对合金流动的反压力 增大型砂透气性，减少气体反压力 预热铸型，降低冷却速度，提高合金流动性
在相同浇注温度下将不同的液态合金浇入相同砂型中以 测定化学成分对合金流动性的影响
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
浇注温度对合金流动性的影响
提高浇注温度
浇注温度过高
液态合金热容量增加， 冷却速度降低，合金 保持液态的时间增长， 流动性好；液态合金 内摩擦减少，粘度降 低，流动性好。
但是浇注温度如果过 高，则容易导致合金 的吸气、氧化及收缩 等缺陷的发生。
缩松—铸件中分散型的孔洞
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
防止缩孔缩松的工艺措施
浇注温度—合金浇注温度越高，液态收缩越大，铸件
越容易形成缩孔。因此在保证合金流动性的前提下应尽 量降低浇注温度。
化学成分—采用结晶间隔小的合金或接近共晶成分
的合金来生产铸件。另外增加铸铁含硅量可以促进石 墨化进程，因此控制铸件含碳量可以防止缩松。
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
化学成分对合金流动性的影响
化学成分的影响主要体现在碳含量对流动性的影 响上。
接近共晶成分
合金结晶温度范围缩小，所成树枝状晶体增 大未凝合金流动阻力及增大冷却速度的倾向 减弱，其流动性提高。
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
铸造工艺对合金流动性的影响
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
合金的收缩
液态合金在铸型型腔内冷却凝固的过程中 ，其体积和尺寸减小的现象称为合金的收 缩。收缩分为三个阶段：
液态收缩—自浇注温度冷却至凝固开始温度之间的收缩
凝固收缩—自凝固开始温度冷却至凝固终止温度之间的 收缩
固态收缩—自凝固终止温度冷却至室温之间的收缩
螺旋形试样
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
合金流动性的测定
合金流动性一般用标准螺旋试样测定，合箱前用 水平仪校正下箱水平，浇注时采用如下方式：
相同液态合金相同浇注温度下浇注不同砂型以测定铸造 工艺（冷却速度）对合金流动性的影响
相同液态合金在不同浇注温度下浇注相同砂型以测定浇 注温度对合金流动性的影响
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
热应力的形成
热应力的室温状态总是 在铸件的厚处、慢冷处或中心处受拉 在铸件的薄处、快冷处或表面处受压
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
机械应力的形成
机械应力是铸件收缩时受到机械阻碍而形成 的内应力。这种收缩应力使铸件产生拉应力 或剪切应力，铸件经开箱出砂后应力即自行 消除，因此它是一种瞬时应力。机械应力在 铸型中与热应力共同作用，促使铸件开箱出 砂前的热裂或低温冷却时的冷裂现象发生。
铸造性能的范畴
合金的铸造性能包括氧化性、吸气性 、流动性、收缩和偏析等。铸造性能 主要体现在铸造合金的工艺性能上， 直接影响合金的铸造质量。
2020年8月金的流动性
浇注铸型时，液态合金充填铸型型腔的能力称 为合金的流动性。
流动性好
液态合金填充型腔的能力强，得 到的铸件尺寸精确、轮廓清晰、 表面光洁，可以浇铸薄壁或形状 复杂的铸件。
流动性差
合金溶液中的杂质及气体不易 排出，容易产生夹渣、气孔缺 陷；不利于补充液态合金凝固 过程的收缩，易产生缩孔及缩 松缺陷。
流动性对铸件质量影响示意图
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
合金流动性的测定
合金流动性一般用标准螺旋试样测定，合箱前用 水平仪校正下箱水平，浇注时采用如下方式：
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
防止热应力变形及裂纹的工艺措施
基本原则是尽量减少铸件各部分温差，使 之均匀冷却。
1. 设计时应尽量使铸件的壁厚均匀或形状对称。
2. 在铸造工艺上遵循同时凝固原则。所谓同时凝固原则
是使铸件各个部分没有大的温度差而同时凝固。 3. 采用反变形法，用以抵消铸件所产生的变形。 4. 采用天然时效或人工时效消除铸件残余应力。
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
防止机械应力变形及裂纹的工艺措施
机械应力造成的热裂缺陷是主要的预防对 象，防止热裂的工艺措施有
1. 使铸件结构合理，壁厚均匀，形状对称 2. 提高铸型或型芯的容让性 3. 严格控制钢和铸铁的含硫量
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
氧化性
铸造工艺—遵循顺序凝固原则。
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
合金的线收缩及其铸造缺陷
合金的固态收缩在铸件的内部产生内应力而引起铸 件尺寸的变化，称为线收缩，是铸件产生内应力、 变形及裂纹的主要原因。
合金在凝固后的固体状态下继续冷却，若线收缩受阻，会在 铸件内部产生铸造应力。铸造应力如果是在铸件冷却过程中 残存下来的，则称之为热应力或残存应力，它是由于铸件厚 薄不匀，各部分冷却速度不一，在同一时间内各部分收缩不 匀而产生的；如果是在铸件收缩时因机械阻碍而暂存下来的， 则称之为机械应力或暂存应力。
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
热应力的形成
• 热应力的形成分为三个阶段
热应力的形成
• Ⅰ（塑性状态）因为粗细杆均处于塑性状态，所 以铸件中无应力
• Ⅱ（弹塑性状态）细杆冷却速度大，并已进入弹 性阶段，收缩时受粗杆阻碍，因此受拉应力； 此时如发生断裂则称为热裂
• Ⅲ（弹性状态）粗细杆均进入弹性阶段，但粗杆 温度较高，将进一步冷却收缩，由于细杆的阻 碍将使得粗杆受到拉应力的作用，细杆则受压 应力；此时如发生断裂则称为冷裂
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
合金的体收缩及其铸造缺陷
合金的液态收缩和凝固收缩表现为合金体积的 缩小，称为体收缩，是铸件产生缩孔和缩松的 根本原因。
液态合金在体收缩过程中由于收缩部分得不到 及时的金属补充，而在铸件最后凝固的部位形 成孔洞，成为缩孔和缩松。
？ 缩孔—铸件中集中型的孔洞—防止缩孔缩松的工艺措施