发布时间 : 星期六 文章2014上交大金属凝固原理复试回忆版 资料（全） 自己整理DOC更新完毕开始阅读
宏观正常偏析条件：铸件产生宏观偏析的规律与铸件的凝固特点密切相关。当铸件以逐层凝固方式凝固时，凝固前沿是平滑的或短锯齿形，溶质原子（ko＜1）易于向垂直于凝固界面的液体内传输。此时，枝晶间液体的流动对宏观偏析的影响降至次要地位，凝固后的铸件内外层之间溶质浓度差大，正常偏析显著。正常正常偏析少见原因：正常偏析随着溶质偏析系数|1-ko|值的增大而增大。但对于偏析系数较大的合金，当溶质含量较高时，铸件倾向体积凝固，反而减轻正常偏析或不产生正常偏析。
常见气体在铸件中的存在形态：气体元素在金属中主要有三种存在形态：固溶体、化合物和气态。若气体以原子状态溶解于金属中，则以固溶体形态存在。若气体与金属中某些元素的亲合力大于气体本身的亲合力，气体就与这些元素形成化合物。气体还能以分
17
子状态聚集成气泡存在于金属中。
气体对铸件质量的影响：气孔减小铸件的有效工作断面，还产生应力集中，成为零件断裂的裂纹源，显著降低铸件的强度和塑性。溶解于固态金属中的气体对铸件机械性能和质量也有不良影响。液态金属中溶解的气体对其铸造性能也有不良影响，阻止金属液补缩，使铸件产生晶间缩松，流动性明显降低。
非金属夹杂物的分类：1）简单氧化物2）复杂氧化物3）硅酸盐4）硫化物5）氮化物。前三类非金属夹杂物统称为氧化夹杂物。
夹杂物的分布：1)能作为金属非自发结晶核心的非金属夹杂物分布在晶内。2)能上浮到铸件表面的夹杂物、不溶解于金属液中的液态夹杂物及固态夹杂物在金属液中运动、碰撞、聚合，尺寸不断加大。若夹杂物的密度小于金属液的密度，可能集中到冒口中被排除，或保留在铸件上部、上表面层和铸件的拐角处。 处在金属凝固区内的高熔点固态微小夹杂物，可能被枝晶粘附，分布于晶内；否则分布于晶界。
减少和排除夹杂物的途径：（1）正确地选择合金成分，严格控制易氧化元素的含量。（2）加熔剂（3）采用复合脱氧剂（4）采用真空或在保护气氛下熔炼和浇注（5）应避免金属液在浇注和充型时发生飞溅和涡流，尽可能保证充型平稳。（6）过滤法（7）减少铸型的氧化气氛，在型砂中添加附加物
热裂的机理和理论：热裂纹是在凝固温度范围内、邻近固相线时形成的，或者说是在有效结晶温度范围形成的。液膜理论认为，液膜是产生热裂纹的根本原因，而铸件收缩受阻是产生热裂纹的必要条件。强度理论认为，合金存在热脆区和在热脆区内合金的断裂应变低是产生热裂纹的重要原因，而铸件的集中变形是产生热裂纹的必要条件。 结晶温度范围越宽的合金热裂倾向越大：结晶温度范围宽，热脆区大，低塑性时间长，热裂倾向大。
残余应力与下列因素有关：1）金属的弹性模量越大，铸件中的残余应力就越大2）铸件的残余应力与合金的自由线收缩系数成正比四种情况下铸件和铸型的温度场分布特点：（1）铸件在绝热铸型中凝固：导热系数远小于凝固金属的导热系数（2）金属—铸型界面热阻为主的金属型中凝固：传热过程取决于涂料层的热物理性质（3）厚壁金属型中的凝固：厚壁金属型中凝固金属和铸型的热阻都不可忽略，因而都存在明显的温度梯度（4）水冷金属型中的凝固：凝固传热的主要热阻是凝固金属的热阻，铸件中有较大的温度梯度。
四种情况下铸件和铸型的温度场分布特点：（1）铸件在绝热铸型中凝固：导热系数远小于凝固金属的导热系数（2）金属—铸型界面热阻为主的金属型中凝固：传热过程取决于涂料层的热物理性质（3）厚壁金属型中的凝固：厚壁金属型中凝固金属和铸型的热阻都不可忽略，因而都存在明显的温度梯度（4）水冷金属型中的凝固：凝固传热的主要热阻是凝固金属的热阻，铸件中有较大的温度梯度。
18
溶质分布：原始成分为C0的合金（k0＜1）以平面界面单向凝固后，沿试样凝固方向上的溶质分布，曲线b、c、d 都是正常偏析.原始成分为 Co 的合金在单向凝固后 的溶质分布
a—平衡b—固相无扩散液相只有 扩散c—固相无扩散液相均匀混合 d—液相部分扩散
液态金属生核率曲线：理论：在生核临界过冷度范围内，由于生核功数值过大，生核率基本上保持为零;当过冷度到达临界过冷度时，晶核几乎以不连续的方式突然出现，然后曲线迅速上升，并且在看不到出现最大值处结晶过程即告结束。I非 曲线在 I均 曲线以左。θ 越小，大量生核的临界过冷度就越小，I非 曲线就越接近纵坐标。实际：I非 从某一较小的临界过冷度处上升，通过最大值后下降，并在衬底面积全部为晶核铺满时中断。与均质生核率曲线相比，I非 从低到高的过渡要平缓得多。曲线所能达到的最大值随衬底面积 S 的增加而加大，曲线的位置则随θ的减小而左移。
金属结晶的生核率曲线a）由生核率公式得出的曲线b）考虑到衬底面积影响后的实际非均质生核率曲线
19
3、减少和消除铸造应力有哪些方法？ 答：减少：○1合金方面，选择弹性模量和收缩系数小的合金材料○2铸型方面，尽量使铸件在冷却过程中温度分布均匀○3浇铸条件，内浇口和冒口的位置应有利于铸件各部分温度的均匀分布○4改进铸件结构，避免产生较大的应力和应力集中。消除：○1人工时效，去除残余应力的热处理温度和保温时间应根据合金的性质铸件的结构以及冷却条件不同而做不同的规定○2自然时效，将具有残余应力的铸件至于露天场地经数月至半年以上自然消除应力○3共振时效，调整震动频率使铸件在震动过程中交变应力和残余应力叠加，使应力消失。
20