合金的铸造性能总结(3)

铸造应力是热应力、机械应力和相变应力三者的代数和。根据情况不同，三种应力有时相互叠加，有时相互抵消。铸造应力的存在会带来一系列不良影响，诸如使铸件产生变形、裂纹 ，降低承载能力，影响加工精度等。

（2）减小和消除铸造应力的途径

①工艺方面

a.使铸件按“同时凝固”原则进行凝固(如图1-14所示)。为此，应将内浇道开设在薄壁处，在厚壁部位安放冷铁，使铸件各部分温差很小，同时进行凝固，由此热应力可减小到最低限度。应该注意的是，此时铸件中心区域往往出现缩松，组织不够致密。

b.提高铸型和型芯的退让性，及早落砂、打箱以消除机械阻碍，将铸件放入保温坑中缓冷，都可减小铸造应力。

②结构设计方面

应尽量做到结构简单，壁厚均匀，薄、厚壁之间逐渐过渡，以减小各部分的温差，并使各部

合金的铸造性能 缺陷等的总结

分能比较自由地进行收缩。

③铸件产生热应力后，可用自然时效、人工时效等方法消除。

(3) 变形和裂纹

① 变形

有带铸造应力的铸件处于不稳定状态，会自发地通过变形使应力减小而趋于稳定状态。显然 ，只有受弹性拉伸的部分缩短，受弹性压缩的部分伸长，铸件中的应力才有可能减小或消除 。

变形规律

T形铸件产生变形的方向如图B-10(a)虚线所示。这是因为T形铸件冷却后，厚壁受拉，薄壁受压，相当于两根不同长度的弹簧(图B-10(b)),将上面的短弹簧拉长，下面的长弹簧压短，以维持同样长度(图B-10(c))。但这样的组合弹簧系统是不稳定的，力图恢复到原来的平衡状态，即上面的弹簧要缩短，下面的弹簧要伸长，于是就出现了与上述情形相似的弯曲变形(图B-10(d))。

危害、对策

防止铸件变形的根本措施是减少铸造内应力，例如：设计时，铸件壁厚力求均匀；制定铸造工艺时，尽量使铸件各部分同时冷却，增加型(芯)砂的退让性等。在制造模样时，可以采用反变形法，即预先将模样做成与铸件变形相反的形状，以补偿铸件的变形。图B-11所示的机床床身，由于导轨较厚，侧壁较薄，铸造后产生挠曲变形。若将模样做出用双点划线表示的反挠度，铸造后会使导轨变得平直。应当指出，铸件变形后，往往只能减小而不能彻底消除铸造应力。机械加工后，零件内的应力失去平衡而引起再次变形，会使加工精度受到影响。因此，对于重要的铸件，机械加工之前应进行去应力退火。

② 裂纹

当铸造应力超过当时材料的强度极限时，铸件会产生裂纹。

合金的铸造性能 缺陷等的总结

裂纹可分为热裂和冷裂两种。

热裂——是在高温下形成的，是铸钢件、可锻铸铁坯件和某些轻合金铸件生产中最常见的铸造缺陷之一。其特征是：裂纹形状曲折而不规则，裂口表面呈氧化色(铸钢件裂口表面近似黑色 ，而铝合金则呈暗灰色)，裂纹沿晶粒边界通过。 热裂纹常出现于铸件内部最后凝固的部位或铸件表面易产生应力集中的地方。

冷裂——一般是在铸锭冷却到温度较低的弹性状态时，因铸锭内外温差大、铸造应力超过合金的强度极限而产生的，并且往往是由热裂纹扩展而成的。铸锭是否产生冷冽主要取决于合金的导热性和低温时的塑性。塑性差、脆性大、热导率小的合金，如白口铸铁、高碳钢和一些合金钢易产生冷裂。其特征是：裂纹形状为连续直线状或圆滑曲线状，常常是通过晶粒的。裂口表面干净，有金属的光泽或呈轻微的氧化色。 冷裂常出现在铸件受拉伸的部位，特别是应力集中的部位，如内尖角处、缩孔和非金属夹杂物附近。

危害、对策

凡是减小铸造应力或降低合金脆性的因素(如减少钢铁中有害元素硫、磷的含量等)均对防止 裂纹有积极影响。