铸件凝固过程中,其断面上一般存三个区域,即固态区、凝固区、液态区。
凝固区就是在位于液态区和固态区之间的“固态和液态共存”的区域。其宽度称为凝固区宽度。凝固区宽度对铸件质量有很大影响,铸件的凝固方式正是根据铸件断面上所呈现的凝固区宽度大小,而区分为逐层凝固、糊状凝固、和中间凝固。
下面我们来看看逐层凝固、糊状凝固等凝固方式的特征。
逐层凝固:凝固区宽度很窄时,属于逐层凝固方式。其凝固前沿直接与液态金属接触。属于窄凝固区的金属有纯金属(工业用铜、工业用锌、工业用锡),共晶合金(铝硅合金、近共晶合金如灰铸铁),窄结晶范围的合金(如低碳钢、铝青铜、结晶范围小的黄铜)。上面这些金属案例都属于逐层凝固方式。
当液态凝固成为固态而发生体积收缩时,可以不断得到液态的补充,产生分散缩松的倾向小,而是在铸件最后凝固的部位留下集中缩孔。集中缩孔容易消除,因而补缩性良好。由于收缩受阻产生的晶间裂纹,容易得到金属液的填充,使裂纹愈合,故铸件的热裂倾向性小。在充型过程中发生凝固时也具有较好的充型能力。
什么是糊状凝固:凝固区很宽时,属于糊状凝固方式。属于宽凝固区的金属有铝合金、镁合金(铝铜合金、铝镁合金、镁合金),铜合金(锡青铜、铝青铜、结晶温度范围大的黄铜),铁碳合金(高碳钢、球墨铸铁)。
凝固区越宽的金属,铸造时金属液中的气泡、夹杂物越不易上浮去除,补缩也困难。铸件产生热裂倾向性很大。当晶间出现裂纹时,也得不到液态金属的充填使之愈合。这类合金在充填过程中发生凝固时,其充填能力也差。
什么是中间凝固:介于窄凝固 区和宽凝固区的凝固称为中间凝固区。属于中间凝固区的合金有碳钢、高锰钢、一部分特种黄铜和白口铸铁等。其补缩特征、热裂倾向和充型能力介于逐层凝固和糊状凝固方式之间。这类铸件凝固 的控制,主要是调整工艺参数,在铸件截面上建立有利的温度梯度,缩小铸件截面上凝固 区域,使凝固方式 由糊状凝固转变为逐层凝固,以获得合格的铸件。
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