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万博体育app铸造合金的结晶与凝固条件有关

时间:2020-01-02来源:未知作者:admin点击:
当铸型型腔狭窄、结构复杂及有大的水平面等结构时,将会使合金液的流动变得困难,降低充型能力。耐磨陶瓷管材料发气量大,浇注时型腔內气体增多,也会增加充型阻力,使合金的

  当铸型型腔狭窄、结构复杂及有大的水平面等结构时,将会使合金液的流动变得困难,降低充型能力。耐磨陶瓷管材料发气量大,浇注时型腔內气体增多,也会增加充型阻力,使合金的充型能力变差综上所述,合金的充型能力与合金的流动性、浇注条件及铸型条件有关。为提高合金的充型能力,应尽量选择共晶成分或结晶温度区间小、流动性好的合金,同时应尽量优化外部工艺条件。在许多情况下,合金是确定的,因此需要从其他方面采取措施来提高合金的充型能力。浇入铸型中的合金液在冷却凝固过程中要发生结晶,同时伴随着收缩。凝固和收缩对铸件的质量影响很大,为了保证铸件质量,必须合理地控制铸件的凝固和收缩过程。铸造合金的结晶也是通过晶核的形成和晶体的长大这两个过程来实现的。实际生产过程中,铸造合金的结晶大多以非均质方式形核。由于实际铸造合金中往往存在杂质,这样在液态铸造合金结晶时就会由一些外来的微小固态质点形成外来晶核,即非均质形核,也称为孕育(变质)处理。非均质形核所需能量较小,因而可以在较小的过冷度下获得较多的晶核数目,从而获得晶粒细小的铸件。铸造合金的结晶与凝固条件有关,凝固条件不同,晶体形态会发生变化。铸型型壁处传热快,型壁表面又有促进形核的作用,这样达到结晶条件的那部分液体在型壁上就会产生大量晶核,在型壁“激冷”及液体合金热对流的综合作用下形成一层很薄的等轴细晶区。与此同时,铸型温度升高,液体合金的冷却速度降低,过冷度减小,形核率降低,使那些与传热最快方向相反、与型壁垂直的晶核优先长大并进入液体合金,而其他方向上的晶核由于受相邻晶体的阻碍而生长较慢。

  此过程持续进行,就形成了向液体合金内部平行长大的柱状晶区。铸型部,由于过冷度减小较大,温度梯度小,传热逐渐无方向性,万博体育app晶体向各个方向均匀长大,即形成粗大的等轴晶区。铸件的质量和力学性能主要取决于柱状晶和等轴晶所占比例的大小。耐磨陶瓷管结晶后是以等轴晶为主还是以柱状晶为主,除了与铸造合金的成分有关,还与铸件的凝固方式有关。铸件的成形过程是液态金属在铸型中的凝固过程。合金的凝固方式对铸件的质量、性能及铸造工艺等都有极大的影响铸件在凝固过程中,其断面一般存在3个区域,即固相区、凝固区和液相区其中液相和固相并存的凝固区对铸件质量影响最大。通常,根据凝固区的宽窄将耐磨陶瓷管的凝固方式分为逐层凝固、中间凝固和糊状凝固三种方式,逐层凝固纯金属或共晶成分的合金在凝固过程中因不存在液、固相并存的凝固区,故断面上外层的固体和内层的液体由一条界线(凝固前沿)清楚地分开。随着温度的下降,固体层不断加厚,液体层不断减小,直到中心层全部凝固。这种凝固方式称为逐层凝固。逐层凝固得到的晶体主要是柱状晶。灰铸铁、铝硅合金、硅黄铜及低碳钢等倾向于这种凝固方式。介于逐层凝固和糊状凝固之间的凝固方式称为中间凝固。中间凝固得到的晶体既有等轴晶,又有柱状晶,大多数合金都属于这种凝固方式铸件质量与其凝固方式密切相关。

  一般来说,逐层凝固时,液态合金的充型能力强,便于防止缩孔和缩松。糊状凝固时,充型能力较差,且难以补缩,难以获得致密的铸件。尽管大多数的合金都属于中间凝固,在铸造选材时,仍倾向于选择逐层凝固的合金,如灰铸铁。同时采用适当的工艺措施,诚少铸造缺陷的形成,保证铸件质量。合金在浇注、凝固直至冷却到室温的过程中体积或尺寸缩减的现象,称为收缩。收缩是合金固有的物理特性,但如果在铸造过程中不能对收缩进行控制,常常会导致铸件产生缩孔、缩松、变形和裂纹等缺陷。因此,必须研究合金的收缩规律及对铸件质量的影响。液态收缩和凝固收缩使金属液体积缩小,一般表现为型内液面降低,是铸件产生缩孔和缩松的基本原因。固态收缩指合金从固相线温度冷却到室温时的收缩。固态收缩通常直接表现为铸件外形尺寸的减小,故一般用线收缩率来表示。线收缩对铸件形状和尺寸精度影响很大,是铸造应力、变形和裂纹等缺陷产生的基本原因。合金总的收缩率为上述三种收缩的和。对于不同的合金,有不同的收缩率在常用铸造合金中,铸钢收缩率较大,而灰铸铁较小。这是由于灰铸铁中的碳在凝固过程中以石墨态析出的缘故。石墨的比容大,产生体积膨胀,部分抵消了合金的收缩。