1.金属充型能力测定(2)

此图3的纵坐标可以用流动长度L代替△V而使该图成为L——τ曲线图。在该图上曲线每一时刻的斜率dL/dτ即表示在该时刻金属液流头的流动速度。

由图3可以看出金属液在试样型腔中的流动过程可以分为以下四个阶段。

Ⅰ——加速流动阶段 Ⅱ——匀速流动阶段 Ⅲ——减速流动阶段 Ⅳ——停止流动阶段

图3 动态水平圆直棒形流动性试样L—τ曲线

Ⅰ.加速流动阶段—由浇注开始时刻算起，直到直浇道充满金属液，达到要求的几何压头高度的时刻τ斜率

dLdτ2

为止。特征是此阶段的曲线

随着时间的延续不断地增大。因为随着直浇道中几何压头的

dLdτ逐渐达到要求值，金属液的流动速度也加大，因此故称为加速流动阶段。

也不断地增大，

Ⅱ.匀速流动阶段—由直浇道中达到并且保持稳定的几何压头的时刻τ1算起,直到由斜率的曲线斜率

dLdτdLdτ开始变小的时刻τ2为止。特征是此阶段

基本上不随着时间的延续而发生变化，即等于常数。

此阶段的L——τ曲线为一倾斜直线段，说明金属液以匀速在型腔内流动。因为直浇道中维持稳定的几何压头，金属液在型腔内匀速流动称之为匀速流动阶段。从图1—3上可看到在该段直线上仍存在着若干细小的波折，这可能是由于型腔孔道对金属液的流动的阻力有微小的变化（如孔径尺寸有变化或流动途径有曲折而引起阻力变化）而产生的。但在总体上，L—τ曲线在此阶段仍保持其直线的性质。即为常数。

从第一阶段和第二阶段金属液流动特征来看，它们都属于金属液的纯液态流动。即孔道壁上此时还未形成凝固金属的管壳或即使形成管壳又可能被金属液重熔掉。金属液中也未析出微小的晶粒，金属液此时以纯液态形式在铸型的孔道内流动。

Ⅲ、减速流动阶段—由τ2时刻开始直到金属液停止流动的时刻τ3为止。特征是曲线的斜率

dLdτdLdτ随着时间的延续不断的变小。说明

金属液的流动速度，在此阶段不断的减小。这是由于在τ2时刻开始，孔道壁上形成了凝固金属的管壳，金属液在管壳的狭窄的通道中流动前进，因此导致流动速度的下降。并且随着时间的延续，管壳厚度逐渐增大，液流通道变得越来越窄小，流动阻力越来越大，因此流动速度越来越慢，使L—τ曲线在此阶段出现斜率

dLdτ越来越小的线段。

如果在金属液流中还析出微小的固体晶粒，并且产生这些晶粒又聚集又长大的情况，则更会缩短这个阶段而迅速地使金属液停止流动。

在这阶段的曲线上也可以有若干微小的波折。这可能由于金属液液流流头也形成—层固体薄壳，但它经不住几何压头的作用，在流动

过程中不断地被液体金属冲破而导致液流流速细微的波动，使这阶段的曲线上有若干个微小的波折，但从整体上看，L—τ曲线在这阶段的曲线具有斜率阶段。

从减速流动阶段特征来看，它符合于金属液在结晶态下流动的特点，既它是一种结晶态下的流动，也就是金属液在凝固金属的管壳中的流动或甚至是液流中混杂有固体小晶粒的多相液体的流动。

Ⅳ、停止流动阶段—从τ3开始即进入金属液停止流动阶段。该阶段特征是L—τ曲线的斜率

dLdτdLdτ不断减小直至

dLdτ=0的性质，故称之为减速流动的

=0。即成为与时间横坐标平行的直

线，流头停止流动的原因应根据具体情况来分析，可能是由于凝固金属的管壳增厚进而堵塞了流动通道；或由于留头结成足以抵抗直浇道几何压头的硬壳而使流头丧失前进的能力；或由于流头积累了微小晶粒，形成了晶粒网络而使流头停止流动。

清理铸型即可测得水平圆棒形流动性试样的长度，此即金属液停止流动时的长度，为该种试样的流动性。从图3上可看出该种试样金属液停止流动的时间为τ3。

（3）动态螺旋形流动性试样的铸型结构

铸型结构完全相同于图1，只是在螺旋形的孔道中放好与砂箱绝缘的电阻丝，如图4所示。将电阻两端引出型外，接到如图3所示的测量线上，浇注金属液即可得动态螺旋形流动性试样的L—τ曲线。清理铸型就可以测出金属液停止流动的长度，即动态试样流动性。

三、实验内容

1．测定的金属

测定近共晶成分的孕育铸铁和亚共晶成分铸铁的静态及动态螺旋形流动性试样的停止流动长度，即其流动性。

近共晶成分的孕育铸铁设计成分为：C3.5%，Si2.4%，S0.06%。用Zl5生铁和费钢配料，75%Si的硅铁和FeS调整Si，S含量。炉内含Si量调至2%。浇包内用铁水冲熔的硅铁（孕育剂）和FeS量，使铁水最后达到设计成分。

在相同的过热度150℃情况下，比较这两种成份铸铁的流动性。 因此：共晶成份 铸铁浇注温度=共晶温度+150℃

亚共晶成份铸铁浇注温度=液相线温度+150℃

图4 动态试样电阻丝的安装

1．砂箱 2.梯形截面的螺旋形沟道 3.电阻丝 4.直浇道

准备好静态和动态螺旋形流动性试样的铸型各两个。

近共晶成份的孕育铸铁和亚共晶成份的铸铁都要各浇一个静态的和动态的螺旋形试样。 3．清理

打箱、清理试样，测出四个试样的螺旋线长度，记下流动性数值。

考察静态和动态螺旋形流动性试样的流头特征。 四、实验报告的主要内容和要求 1．实验名称 2．测定结果

（1）按下表要求列出实测数据：

铸碳当化学成分% 铁量种CE% 类 C Si Mn P S 浇液相线铸或共晶温温度℃ 度 停止流动长度即流动性（毫米） 静态 动态 动态试样停止流动时间τ3（秒） 流头断口（灰口、白备口、麻口） 静态 动态 注 （2）根据光线示波器记录纸用坐标纸画出两种铸铁的动态试样的流动长度L—时间τ曲线图。

（3）画出两种铸铁静态和动态试样流头实况和断口征图（共四个图），表示出有无缩孔、缩松、表面缩凹及注明灰口，白口特征。 3．分析和结论

（1）根据实验结果分析和对比两种铸铁的流动性及其结论。 （2）分析、对比两种铸铁动态试样的L—τ曲线的特点。 （3）根据流动实况和断口特征图，分析两种铸铁停止流动的原因以及流头与流动性之间的关系。