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1、金属的收缩,1 金属的收缩,一、收缩的基本概念： 金属在液态、凝固态和固态的冷却过程中，所发生的体积减小的现象称为收缩。 收缩是铸造金属本身的物理性质，也是重要的铸造性能之一，是引起铸件中缩孔、缩松、应力、变形、热裂和冷裂等缺陷的基本原因。 金属从液态到常温的体积改变量称为体收缩。,液态收缩,凝固收缩,铸件体积变化（体积收缩率）,缩松、缩孔,固态收缩,铸件外形尺寸的变化（线收缩率）,应力、变形和裂纹,液态金属从浇注温度冷却到常温要经历三个阶段，液态收缩阶段、凝固收缩阶段和固态收缩阶段。,金属的收缩,金属收缩的三个阶段： （）液态收缩液态金属从浇注温度T浇冷却到液相线温度TL产生的体收缩（体积改
2、变量）。在此阶段，液体金属不发生状态和组织变化，收缩由温度下降引起（仅表现为型腔内金属液面的降低）。其大小可用液态收缩率表示：,的因素：,浇注温度,合金成分,合金成分、温度、气体和夹杂物含量,是液态收缩率，其影响因素主要是，浇注温度、合金成分等。,影响,（）凝固收缩,金属从液相线冷却到固相线所产生的收缩。 （1）对于纯金属和共晶合金，凝固期间的体收缩只是由于状态的改变，而与温度无关，所以具有一定的数值。 （2）具有一定结晶温度范围的合金由液态转变为固态时，状态的改变和温度的降低都引起收缩。 （3）某些合金（如Bi-Sb）在凝固过程中，其凝固体积收缩率为负值。,（）固态收缩,固态收缩率：,线收缩
3、率： 金属的线收缩是铸件产生应力、变形和裂纹的基本原因。 （冷却阶段的相变也会引起收缩率的变化）,金属在固相线已下发生的体收缩,其表现形式为三维尺寸的同时缩小。,线收缩的开始温度,对于纯金属和共晶合金的线收缩是在金属形成凝固壳开始的。 对于具有一定结晶温度范围的合金，随着枝晶数量增多，彼此相连构成连续的骨架，则开始线收缩。,合金的线收缩开始温度与成分的关系,线收缩与状态图的关系,共晶型合金,b)固溶体合金,c)有限固溶体合金,a)共晶型合金,合金的线收缩与成分的关系,金属从浇注温度冷却到室温产生的体收缩,影响金属收缩的因素 （1）合金化学成分： 不同的化学成分的合金，其收缩率不同。 （2）浇注
4、温度： 合金的浇注温度越高，过热度越大，液态收缩量也越大，故总收缩量增加。 （3）铸件的实际收缩率还受铸件的结构、尺寸、铸型和铸芯的性质、浇注系统等因素的影响。铸件的受阻收缩总是小于其自由收缩,二、铸钢的收缩： 纯铁和碳钢的收缩过程曲线（比容的变化）,碳钢的比容与温度和含碳量的关系,1.液态收缩：,含碳量增加1%，,增加20%,钢液温度每下降100,，,=1.51.75%,：,=0.4,1.6,/,钢液每降100,：,（0.41.6）,=（0.41.6）%,：随含碳量增加，随浇注温度增加，而增加。,2.凝固收缩：,包括状态改变和温度降低两部分。,3.固态收缩：,分为以下三个阶段：,)珠光体转变
5、前收缩：从凝固终了到,相变前的温度范围，,2.)共析转变期的膨胀：,相变时，体积,，,3.)珠光体转变后收缩：,转变终了到室温，,碳钢的总收缩为液态、凝固态和固态收缩之和。,三、铸铁的收缩：,1.液态收缩： 对共晶铸铁：,为碳质量分数,铸铁的收缩过程曲线,1-白口铸铁,2-灰口铸铁,2.凝固收缩：,1）对亚共晶白口铁：,：凝固体收缩率,：因状态改变的体收缩。平均值为3%,：凝固温度范围内的体收缩系数。平均值为,2）对石墨铸铁（灰口、蠕墨和球墨）,一次收缩、石墨化膨胀、二次收缩 表灰铸铁的自实作用（自补缩作用） 3.固态收缩 缩前膨胀，珠光体前收缩：对铸件的热裂倾向性有重要影响。 珠光体收缩、共
6、析膨胀、珠光体后收缩：对铸件产生应力、变形、冷裂有影响。,珠光体前收缩,共析转变膨胀,珠光体后收缩,自由线收缩率,铸件为简单的直杆，不受收缩阻力时的线收缩率称为自由线收缩率,自由收缩和受阻收缩实例（铸钢） a 自由收缩； b、c、d受阻收缩,铸件的收缩：,以上讲的收缩，只考虑了金属本身的成分、温度和相变的影响。而实际铸件在收缩时，要受到外界阻力的影响。,自由收缩：铸件在铸型中收缩仅受到金属表面与铸型 表面之间的摩擦阻力时，为自由收缩。,受阻收缩：铸件在铸型中的收缩还受到其它阻力时。,铸件在铸型中收缩时受到的阻力为以下几种：,1）铸型表面的摩擦力：与铸件重量、铸型表面的平滑程度有关。 2）热阻力：各部分的收缩彼此制约产生阻力而不能自由收缩时。-与铸件结构有关。 3）机械阻力：当铸件由于本身结构的特点，如具有突出部分或内腔部分有型芯，在收缩时便会受到铸型和型芯的阻力，而不能自由收缩。,The end！,