金属凝固理论及应用技术PDF电子书下载

引言 1

第一篇 凝固理论 5

1 液态金属的结构和性质 5

1.1 固体金属的加热、熔化 5

1.2 液态金属的结构 7

1.2.1 液态金属的热物理性质 7

1.2.2 X射线结构分析 8

1.2.3 液态金属的结构 9

1.2.4 液态金属理论结构模型——刚球模型与PY理论 10

1.3 液态金属的性质 11

1.3.1 液态金属的黏滞性（黏度） 11

1.3.2 表面张力 13

2 液态金属凝固热力学及动力学 19

2.1 纯金属的凝固 19

2.2 二元合金的凝固平衡 21

2.3 压力及界面曲率对凝固点的影响 23

2.4 形核过程 26

2.5 形核率 28

2.6 固—液界面的结构 30

2.7 晶体生长 32

3 凝固过程中的溶质再分配 36

3.1 溶质再分配与平衡分配系数 36

3.2 非平衡凝固时的溶质再分配 37

3.2.1 液相均匀混合时的溶质再分配 37

3.2.2 液相中只考虑扩散时的溶质再分配 38

3.2.3 液相部分混合时的溶质再分配 41

4 单相合金凝固 43

4.1 单相合金平衡凝固 43

4.2 稳态凝固 43

4.3 液态合金凝固过程中的“成分过冷” 45

4.3.1 “成分过冷”产生的条件 45

4.3.2 “成分过冷”的过冷度 47

4.4 “成分过冷”对单相合金凝固过程的影响 49

4.4.1 无“成分过冷”的平面生长 49

4.4.2 窄成分过冷区的胞状生长 50

4.4.3 较宽成分过冷区的柱状树枝晶生长 51

4.4.4 宽成分过冷区的自由树枝晶生长 52

4.4.5 树枝晶的生长方向和枝晶间距 53

4.4.6 晶体形貌间的关系 55

5 多相合金凝固 56

5.1 共晶合金的凝固 56

5.1.1 概述 56

5.1.2 规则共晶凝固 58

5.1.3 非规则共晶凝固 62

5.2 偏晶合金和包晶合金的凝固 67

5.2.1 偏晶合金的凝固 67

5.2.2 包晶合金的凝固 68

第二篇 凝固控制技术 71

6 金属熔体控制 71

6.1 合金熔体的净化 71

6.1.1 非化学反应除气热力学 71

6.1.2 非化学反应除气动力学 72

6.1.3 有化学反应的除气热力学与动力学 75

6.1.4 合金熔体的净化方法 75

6.2 合金熔体的变质处理 87

6.2.1 基本概念 87

6.2.2 铝硅合金中共晶硅的变质处理 87

6.2.3 变质剂的种类与效果 92

6.2.4 变质处理工艺 92

6.2.5 铸铁中石墨的球化 93

6.2.6 其他变质方法 101

7 铸件凝固组织控制与凝固方式 106

7.1 铸件凝固组织的形成 106

7.1.1 凝固条件与凝固方式 106

7.1.2 铸件的典型凝固组织与形成过程 107

7.1.3 等轴晶的形核 110

7.1.4 铸件典型凝固组织形态的控制 111

7.2 等轴晶的晶粒细化 112

7.2.1 添加晶粒细化剂法 112

7.2.2 动力学细化法 117

7.2.3 熔炼及浇注过程的温度控制 118

7.3 铸铁多相合金凝固过程控制 120

7.3.1 影响铸铁组织的因素及控制 120

7.3.2 化学成分的影响 123

7.3.3 冷却速度的影响 127

7.3.4 孕育处理的影响 131

7.3.5 振动的影响 146

7.4 铝合金多相合金凝固过程控制 147

7.4.1 Al-Cu合金 147

7.4.2 Al-Si合金 149

7.4.3 Al-Cu-Si合金 150

7.4.4 振动能对铝及其合金凝固和组织的影响 152

7.4.5 压力对铝合金凝固过程、组织及性能的影响 153

7.5 凝固方式 157

7.5.1 凝固区域的结构 157

7.5.2 铸件的凝固方式 158

7.5.3 影响凝固方式的因素 159

7.5.4 铸件的凝固方式与铸件质量 160

8 常见的凝固缺陷及控制 161

8.1 成分偏析 161

8.1.1 微观偏析 161

8.1.2 宏观偏析 163

8.2 凝固收缩及凝固组织致密度的控制 167

8.2.1 凝固收缩率 168

8.2.2 缩松的形成与控制 171

8.2.3 强化补缩的方法——保温冒口与保温补贴 173

8.3 裂纹的形成与控制 177

8.3.1 铸造应力的形成 177

8.3.2 热裂 179

8.3.3 冷裂 184

8.4 气孔的形成与控制 186

8.4.1 气孔的分类 186

8.4.2 气体的析出 187

8.4.3 气孔的形成机理 188

8.4.4 防止气孔产生的措施 191

8.5 夹杂物的形成与控制 193

8.5.1 夹杂物的来源及分类 193

8.5.2 初生夹杂物 193

8.5.3 二次氧化夹杂物 195

8.5.4 次生氧化夹杂物 196

8.5.5 焊缝中的夹杂物 196

9 凝固新技术 197

9.1 定向凝固 197

9.1.1 定向凝固工艺 197

9.1.2 定向凝固技术的应用 201

9.2 优质铸件凝固 206

9.3 深过冷凝固 206

9.4 超常凝固 208

9.4.1 微重力下的凝固 208

9.4.2 声悬浮技术 211

9.4.3 高压凝固 212

9.5 快速凝固 212

9.5.1 快速凝固方法 213

9.5.2 快速凝固的特征 214

9.6 半固态金属的特性及半固态铸造 215

9.6.1 半固态金属的特性 215

9.6.2 连续搅拌对半固态金属凝固的影响 216

9.6.3 半固态铸造 219

10 连续铸造技术 222

10.1 连铸技术的发展现状 223

10.1.1 连铸技术的发展史 223

10.1.2 我国连铸技术的发展现状 225

10.2 连铸的基本方法 226

10.2.1 立式连铸机 226

10.2.2 弧形连铸机 228

10.2.3 水平连铸机 229

10.3 连铸过程凝固组织特点及质量控制 229

10.3.1 连铸过程凝固特点 229

10.3.2 连铸凝固组织、缺陷 231

10.4 连铸工艺过程的控制环节 242

10.4.1 结晶器的结构设计 242

10.4.2 结晶器振动 243

10.4.3 连铸速率的控制 243

10.4.4 铸坯的弯曲与矫直 243

10.5 连铸连轧新技术 244

10.5.1 薄板坯连铸连轧技术 244

10.5.2 连铸CSP新技术 246

10.5.3 其他薄板连铸连轧技术 251

10.5.4 我国薄板坯连铸连轧技术的发展现状 254

10.6 其他合金的连铸技术 257

10.6.1 铝合金的连续铸造 257

10.6.2 其他合金的连铸 263

10.7 O.C.C．连铸技术 266

10.7.1 O.C.C．连铸技术的原理与特点 266

10.7.2 O.C.C．连铸方法 267

10.7.3 O.C.C．连铸的凝固过程与质量控制 273

11 焊接技术 276

11.1 焊接方法 276

11.2 焊接设备 277

11.3 焊接材料 278

11.3.1 焊条 278

11.3.2 焊丝 280

11.3.3 焊剂 281

11.3.4 焊接用气体 281

11.4 焊接工艺 281

11.4.1 手工电弧焊 281

11.4.2 埋弧焊 287

11.4.3 气体保护电弧焊 288

11.4.4 等离子弧焊 289

11.4.5 堆焊 290

11.4.6 气焊 292

11.4.7 电阻焊 294

11.4.8 钎焊 295

11.5 焊接构件的热处理 295

11.6 焊接缺陷及质量检测 295

11.6.1 焊接缺陷 295

11.6.2 焊接质量的检验 297

11.7 焊接新技术 298

11.7.1 激光焊 298

11.7.2 数字化焊接技术 299

11.7.3 搅拌摩擦焊技术 299

11.8 焊接新技术新工艺的发展及前景 299

11.8.1 能源方面 300

11.8.2 计算机在焊接中的应用 300

11.8.3 焊接机器人和智能化 300

11.8.4 提高焊接生产率 301

参考文献 302