合金的铸造性能

时间：2023-10-17 百科知识版权反馈

【摘要】：金属在熔炼、充填铸型和冷却凝固过程中所表现出来的一系列工艺性能称为金属的铸造性能。液态金属充满铸型的能力称为流动性。合金的液态收缩和凝固收缩表现为合金的体积缩小，通常用体积收缩率来表示，它们是铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本原因。影响吸气性和氧化性的主要因素是液态金属的温度和合金的化学成分。高铝铸铁与铝合金的吸气性较大。镁合金的氧化性较严重。

第四节　合金的铸造性能

金属在熔炼、充填铸型和冷却凝固过程中所表现出来的一系列工艺性能称为金属的铸造性能。金属铸造性能的好坏，对能否获得没有气孔、缩孔、裂纹及其它缺陷的完好铸件具有极为重要的意义。金属的铸造性能包括流动性、收缩性、偏析性、吸气性和氧化性等。

一、流动性

液态金属充满铸型的能力称为流动性。如果流动性过低，常常不能把型腔全部充满，造成铸件因浇不足或冷隔等缺陷而报废。对于薄壁或外形复杂的铸件，要求金属液有较高的流动性。

影响金属流动性的因素主要是合金的化学成分和浇注温度。在一般情况下具有共晶成分或靠近共晶成分的合金，以及结晶温度范围窄的合金，都具有良好的流动性。铸铁的流动性好，铸铁中含磷能进一步提高流动性，而含硫则会降低流动性。铜及铜合金中黄铜的流动性好，而锡青铜的流动性则较差，纯铜最差。铝合金中铝硅合金（硅铝明）流动性最好，铝铜合金最差。此外，浇注温度越高、铸型导热能力越低、浇注充填压力越高、流动阻力越小等，均能提高流动性。

二、收缩性

液态金属在冷却凝固过程中，体积和尺寸减小的现象称为收缩。收缩是铸造合金本身的物理性质，是铸件中许多缺陷（如缩孔、缩松、裂纹、变形、残余内应力等）产生的基本原因。

在液态金属浇入铸型直到凝固前的冷却过程中，由于温度下降，原子间的间距和空穴数量减小，液态金属的体积减缩。金属结晶过程中，金属原子继续有序排列，金属原子间距进一步缩小，空穴基本消失。在金属凝固后的继续冷却中（直到室温），原子间距还要进一步缩小。因此，金属从浇注温度冷却到室温要经历三个互相联系的收缩阶段。即：液态收缩——从浇注温度冷却到凝固开始温度（液相线温度）的收缩；凝固收缩——从凝固开始温度冷却到凝固终止温度（固相线温度）的收缩；固态收缩——从凝固终止温度冷却到室温的收缩。

合金的液态收缩和凝固收缩表现为合金的体积缩小，通常用体积收缩率来表示，它们是铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本原因。合金的固态收缩，虽然也是体积变化，但它只引起铸件外部尺寸的变化，因此，通常用线收缩率来表示。固态收缩是铸件产生内应力、变形和裂纹等缺陷的主要原因。

不同的合金，收缩率不同。在常用合金中铸钢收缩率最大约2%，灰铸铁最小约1%。这是因为，灰铸铁中的碳主要是以石墨状态存在，而石墨的比容大，在结晶过程中，析出石墨所产生的体积膨胀，抵消了部分收缩。

三、偏析性

铸件凝固后，各部分成分不均匀的现象称为偏析。铸件中的偏析，有枝晶偏析和区域偏析两种。

枝晶偏析是指在各个晶粒内部的化学成分不均匀。合金冷凝时，熔点较高的组元先凝固，较多地集中在初晶轴线上，熔点较低的组元后凝固，充填于轴线空隙之间，而在冷却过程中又来不及扩散均匀，这就出现了枝晶偏析。枝晶偏析一般可用扩散退火的方法消除。

区域偏析是指铸件各部分化学成分不均匀的现象。例如：铅锡合金、铅青铜等由于铅与锡、铅与铜之间密度相差较大，先结晶出的晶体与剩余金属液的密度不同（成分不同所致），造成了铸件上下层成分不同。这种偏析不能用扩散退火的方法消除。主要依靠在结晶之前进行搅拌和采用较快的冷凝速度进行预防。

四、吸气性和氧化性

金属在液态时，溶解（吸收）气体的能力称为吸气性。如果液态时吸收气体多，则在凝固时，有可能来不及逸出，这样就可能出现气孔、白点等缺陷。

金属液与空气接触，就会被空气中的氧气氧化，形成氧化物，若不及时清除，则在铸件中就可能出现夹渣缺陷。

影响吸气性和氧化性的主要因素是液态金属的温度和合金的化学成分。液态金属的温度越高，溶解（吸收）气体的能力越大。也越容易氧化。高铝铸铁与铝合金的吸气性较大。镁合金的氧化性较严重。

复习思考题

1．什么叫铸造？铸造有哪些特点？