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绪论 1

一、铸造的概念和特点 1

二、我国铸造技术的发展 2

三、本课程的性质和任务 5

四、本课程和其它课程的分工 5

参考文献 6

第一章 液态金属的结构和性质 7

1-1 金属的膨胀及熔化 7

一、晶体中的原子结合 7

二、金属的加热膨胀 8

三、金属的熔化 9

1-2 液态金属的结构 9

一、一些物理性质的变化 10

二、X线衍射分析 10

三、金属的液态结构 11

四、实际金属的液态结构 14

1-3 液态金属的性质 15

一、液态金属的粘滞性 15

二、液态金属的表面张力 19

思考与练习 25

参考文献 25

第二章 液态金属的充型能力 27

2-1 液态金属充型能力的基本概念 27

2-2 液态金属的停止流动机理及充型能力的计算 29

一、液态金属的停止流动机理 29

二、液态金属充型能力的计算 31

2-3 影响充型能力的因素及提高充型能力的措施 34

一、金属性质方面的因素 35

二、铸型性质方面的因素 41

三、浇注条件方面的因素 43

四、铸件结构方面的因素 44

思考与练习 44

参考文献 45

第三章 铸件的凝固 46

3-1 铸件的温度场 46

一、数学解析法 46

二、数值模拟法 51

三、铸件温度场的测定 57

四、影响铸件温度场的因素 59

3-2 铸件的凝固方式 62

一、凝固动态曲线 62

二、凝固区域及其结构 63

三、铸件的凝固方式及其影响因素 64

3-3 金属的凝固方式与铸件质量的关系 67

一、窄结晶温度范围的合金 67

二、宽结晶温度范围的合金 69

三、中等结晶温度范围的合金 70

3-4 铸件的凝固时间 70

一、凝固时间的理论计算 70

二、经验计算法 72

思考与练习 76

参考文献 77

第四章 液态金属结晶的基本原理 79

4-1 液态金属的结晶过程 79

一、液态金属结晶的热力学条件 79

二、液态金属的结晶过程 80

4-2 生核过程 81

一、均质生核的概念与均质生核的局限性 81

二、非均质生核过程 82

三、动力生核 87

4-3 晶体生长界面动力学过程 88

一、晶体生长中固-液界面处的原子迁移 88

二、固-液界面的微观结构 89

三、界面的生长机理和生长速度 92

四、晶体的生长方向和生长表面 96

4-4 单相合金的结晶 97

一、固-液界面前方的局部温度分布 97

二、单相合金结晶过程中的溶质再分配 98

三、固-液界面前方熔体的过冷状态 104

四、界面前方过冷状态对结晶过程的影响 107

4-5 共晶合金的结晶 115

一、共晶组织的特点和共晶合金的分类 115

二、共晶合金的结晶方式 116

三、非小面-非小面共晶合金的结晶 120

四、非小面-小面共晶合金的结晶 125

思考与练习 127

参考文献 129

第五章 铸件结晶组织的形成和控制 131

5-1 铸件宏观结晶组织的形成及其影响因素 131

一、铸件结晶中的晶粒游离 131

二、表面细晶粒区的形成 136

三、柱状晶区的形成 136

四、内部等轴晶区的形成 137

五、影响铸件宏观结晶组织形成的因素 139

5-2 铸件结晶组织的控制 141

一、铸件结晶组织对铸件质量和性能的影响 141

二、等轴晶组织的获得和细化 142

三、单向凝固和柱状晶及单晶组织的获得 150

四、共晶合金结晶组织的控制 154

思考与练习 155

参考文献 156

第六章 铸件化学成分的不均匀性 157

6-1 微观偏析 157

一、枝晶偏析 157

二、晶界偏析 162

6-2 宏观偏析 162

一、枝晶间液体的流动对宏观偏析的影响 162

二、正常偏析 164

三、逆偏析 166

四、Ⅴ型和逆Ⅴ型偏析 168

五、带状偏析 168

六、重力偏析 170

思考与练习 170

参考文献 171

第七章 铸件中的气体 172

7-1 概述 172

一、常见气体在铸件中的存在形态 172

二、气体的来源 172

三、气体溶解度的表示方法 172

四、气体对铸件质量的影响 172

7-3 气体在金属中的溶解与析出 173

一、金属的吸气过程 173

二、单质气体在金属中的溶解 173

三、复合气体在金属中的溶解 176

四、气体的析出 176

7-3 析出性气孔 180

一、特征 180

二、析出性气孔的形成 180

三、影响析出性气孔的主要因素 182

四、防止析出性气孔的途径 183

7-4 反应性气孔 183

一、特征 183

二、金属与铸型间的反应性气孔 183

三、金属液内反应性气孔 185

四、反应性气孔的防止 186

思考与练习 186

参考文献 187

第八章 铸件中的非金属夹杂物 188

8-1 概述 188

一、非金属夹杂物的分类 188

二、非金属夹杂物的来源 188

三、非金属夹杂物对铸件质量的影响 188

8-2 非金属夹杂物的生成 189

一、非金属夹杂物生成的热力学条件 189

二、浇注前形成的非金属夹杂物 191

三、浇注时形成的非金属夹杂物 193

四、凝固时形成的非金属夹杂物 194

8-3 夹杂物的长大、分布和形状 195

一、夹杂物的聚合长大 195

二、夹杂物的分布 195

三、夹杂物的形状 196

8-4 减少和排除夹杂物的途径 198

思考与练习 199

参考文献 200

第九章 铸件的收缩 201

9-1 铸造合金的收缩 201

一、收缩的基本概念 201

二、铸钢的收缩 203

三、铸铁的收缩 205

四、铸件的收缩 206

9-2 铸件中的缩孔和缩松 208

一、缩孔 208

二、缩松 211

三、灰铸铁和球铁铸件的缩孔和缩松 215

9-3 防止铸件产生缩孔和缩松的途径 218

一、顺序凝固和同时凝固 218

二、浇注系统的引入位置及浇注工艺 222

三、冒口、补贴和冷铁的应用 223

四、加压补缩 223

五、悬浮浇注 224

思考与练习 224

参考文献 225

第十章 铸件的热裂 226

10-1 概述 226

10-2 热裂形成的温度范围及形成机理 227

一、热裂形成的温度范围 227

二、热裂的形成机理 228

10-3 影响热裂形成的因素和防止铸件产生热裂的途径 232

一、影响因素 232

二、防止铸件产生热裂的途径 235

思考与练习 236

参考文献 237

第十一章 铸造应力、变形及冷裂纹 238

11-1 概述 238

11-2 铸件在冷却过程中产生的应力 238

一、固态无相变的合金铸件瞬时应力的发展过程 240

二、固态有相变的合金铸件瞬时应力的发展过程 242

三、铸件在冷却过程中产生的机械阻碍应力 242

四、影响残余应力的因素 243

五、减小和消除铸造应力的途径 245

11-3 铸件的变形和冷裂 246

一、铸件在冷却过程中的变形 246

二、铸件在存放和机械加工后产生的变形 247

三、铸件的冷裂 248

四、防止铸件产生变形和冷裂的途径 248

思考与练习 250

参考文献 250