逐层凝固是指纯金属或共晶成分合金在凝固过程中因不存在液、固并存的凝固区,铸件断面上外层的固体和内层的液体由一条界线清楚地分开,随着温度的下降,固体层不断加厚、液体层不断减少,直达铸件中心,这种凝固方式称为逐层凝固。
什么叫逐层凝固 ?
恒温下结晶的合金,在凝固过程中其铸件断面上凝固区宽度等于零铸件断面上凝固区宽度等于零铸件断面上凝固区宽度等于零,断面上的固体和液体由一条界线清楚分开。随温度下降,凝固层逐渐加厚直至铸件凝固结束。 包括纯金属、共晶合金、结晶温度范围很小或断面上温度梯度很大的情况。
铸件的凝固方式分为哪三种?
1.逐层凝固方式
逐层凝固方式如图所示,从图中可以看出,铸件温度梯度较大,而合金的结晶温度范围较窄,固液两相区的宽度较小,固相界面逐层向铸件中心推进。逐层凝固方式铸件组织致密,铸件质量好,但在最后凝固的位置会形成集中缩孔。可通过在铸件最后凝固部位设置冒口使缩孔产生在冒口中,从而消除铸件中的缩孔。纯金属、共晶合金等结晶温度范围窄的合金一般通过控制铸件温度场使铸件形成逐层凝固方式,并在最后凝固部位设置冒口清除铸件中的缩孔。
逐层凝固方式示意图
(1)体积凝固方式对结晶温度范围较宽的合金,如果铸件温度梯度较小,则在从铸件表面到中心的范围内几乎全部为液固两相区,即整个铸件体积内几乎同时结晶。体积凝固方式如图所示。
体积凝固方式示意图
宽结晶温度范围的合金在小的温度梯度下易形成体积凝固方式。体积凝固方式使铸件在整个体积内几乎同时结晶,许多同时凝固的最终部位因没有补缩金属液而形成分散的缩孔,使铸件的力学性能降低。对宽结晶温度范围的合金,可通过控制使铸件形成较大温度梯度,铸件以逐层凝固方式凝固消除缩孔,从而提高铸件质量。
(2)中间凝固方式一般情况下,以中间凝固方式凝固的合金具有一定的结晶温度范围,铸件温度梯度具有一定数值,铸件凝固过程中存在固相区、液相区和固液两相区,固液两相区的宽度并不是很大,如图所示。
中间凝固方式示意图
2.凝固时间计算
为保证冒口和冷铁具有合适的尺寸和正确的位置,并掌握合适的开箱时间,应对铸件的凝固时间进行估算。
实践表明,铸件的凝固时间与铸件的形状、铸型材料有关。对于平板铸件(厚度为D),铸件的凝固时间τ为τ=14J2D式中,K为铸件的凝固系数,可通过实验方法得到。几种合金在砂型中的凝固系数如表所示。
合金在砂型中的凝固系数K(M/S12)
对于除平板以外形状(圆柱、球等)的铸件,用铸件体积V与铸件表面积S的比值M=V/S来代替平板厚度,称M为铸件凝固模数或当量厚度,其凝固时间为τ=1K2VS()2=1K2M2此公式为“CHVORINOV”法则。此公式表明,只要铸件的模数相等,不管质量如何,凝固时间相近。
纯金属和共晶成分的合金是按什么方式凝固
纯金属和共晶成分合金的凝固方式都是逐层凝固
铸件的凝固方法有很多种。铸件在凝固的过程中,其断面上一般分为三个区:1—固相区2—凝固区3—液相区对凝固区影响较大的是凝固区的宽窄,依此划分凝固方式。
第一,中间凝固:大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间。
第二,逐层凝固:纯金属,共晶成分合金在凝固过程中没有凝固区,断面液,固两相由一条界限清楚分开,随温度下降,固相层不断增加,液相层不断减少,直达中心。
第三,糊状凝固:合金结晶温度范围很宽,在凝固某段时间内,铸件表面不存在固体层,凝固区贯穿整个断面,先糊状,后固化。
什么金属倾向于逐层凝固如何改变凝固形式
动态凝固曲线很小,铸件凝固区很小称为逐层凝固,相对的就是糊状凝固了,也叫体积凝固,中间凝固就是介于这两者之间,画相图的画就看他们的凝固区的大小了。
铸件的温度梯度。合金结晶温度范围一定时,凝固区宽度取决于铸件内外层的温度梯度。温度梯度愈小,凝固区愈宽。(内外温差大,冷却快,凝固区窄)。合金的结晶温度范围。范围小:凝固区窄,愈倾向于逐层凝固。如:砂型铸造,低碳钢逐层凝固,高碳钢糊状凝固。
影响因素
影响铸件凝固方式的主要因素是合金的结晶温度区间(取决于合金化学成分)和铸件的温度梯度(取决于合金冷却速度)。合金的结晶温度区间越小,则凝固区域越窄,越趋向于逐层凝固。当合金成分一定时,凝固方式取决于铸件截面上的温度梯度,温度梯度越大,对应的凝固区域越窄,越趋向于逐层凝固。
合金的凝固方式与铸件质量有什么关系?
铸件的凝固方式
(1)逐层凝固方式
合金在凝固过程中其断面上固相和液相由一条界线清楚地分开,这种凝固方式称为逐层凝固。常见合金如灰铸铁、低碳钢、工业纯铜、工业纯铝、共晶铝硅合金及某些黄铜都属于逐层凝固的合金。
(2)糊状凝固方式
合金在凝固过程中先呈糊状而后凝固,这种凝固方式称为糊状凝固。球墨铸铁、高碳钢、锡青铜和某些黄铜等都是糊状凝固的合金。
(3)中间凝固方式
大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间,称为中间凝固方式。中碳钢、高锰钢、白口铸铁等具有中间凝固方式。
扩展资料:
凝固方式的影响因素
(1)合金凝固温度范围的影响
合金的液相线和固相交叉在一起,或间距很小,则金属趋于逐层凝固;如两条相线之间的距离很大,则趋于糊状凝固;如两条相线间距离较小,则趋于中间凝固方式。
(2)铸件温度梯度的影响
增大温度梯度,可以使合金的凝固方式向逐层凝固转化;反之,铸件的凝固方式向糊状凝固转化。
铸造合金的收缩
铸造合金从液态冷却到室温的过程中,其体积和尺寸缩减的现象称为收缩。它主要包括以下三个阶段:
1.液态收缩金属在液态时由于温度降低而发生的体积收缩。
2.凝固收缩熔融金属在凝固阶段的体积收缩。液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的基本原因。
3.固态收缩金属在固态时由于温度降低而发生的体积收缩。固态收缩对铸件的形状和尺寸精度影响很大,是铸造应力、变形和裂纹等缺陷产生的基本原因。
参考资料来源:百度百科——合金
zl101a铝合金凝固顺序
zl101a铝合金凝固顺序如下。
1、逐层凝固,共晶成分铸造铝合金在凝固过程中不存在液、固并存的凝固区,故断面上外层的固体和内层的液体由一条界线(凝固前沿)清楚分开。
2、糊状凝固,铸造铝合金的结晶温度范围很宽,且铝铸件的温度分布较为平坦,则在凝固的某段时间内,铸件表面并不存在固体层,而液、固并存的凝固区贯穿整个断面,类似于水泥凝固,糊状而后固化,称为糊状凝固。
3、中间凝固,大多数凝固介于逐层与糊状凝固之间,称为中间凝固。
液态金属凝固的方式分为哪三种
液态金属凝固的方式分为逐层凝固、中间凝固、糊状凝固。
液态金属是指一种不定型金属,液态金属可看作由正离子流体和自由电子气组成的混合物。液态金属也是一种不定型、可流动液体的金属。
顺序凝固和逐层凝固方式有何区别
铸件的凝固过程如果没有合理的控制,铸件易产生缩孔,缩松一铸件的凝固1凝固方式:铸件凝固过程中,其断面上一般分为三个区:1—固相区2—凝固区3—液相区对凝固区影响较大的是凝固区的宽窄,依此划分凝固方式。1)逐层凝固
铸钢件:低碳钢铸件、中碳钢铸件、高碳钢铸件铸造工艺有什么不同?
低碳钢铸件、中碳钢铸件、高碳钢铸件铸造工艺区别:
一、冒口设计区别
高碳钢体积收缩率大,设计冒口相对较大;中碳钢次之,低碳钢体积收缩率最小;
二、浇注温度区别
高碳钢浇注温度低,中碳钢次之,低碳钢浇注温度最高;
三、凝固方式区别
高碳钢呈整体凝固趋势,低碳钢为逐层凝固,中碳钢处于中间凝固状态。所以,高碳钢补贴距离短,需加大工艺补贴,以强化补缩通道,实现顺序凝固;
四、线收缩率不同
高碳钢线收缩率小,低碳钢收缩率大,中碳钢在中间。随含碳量增加线收缩率逐渐减小。
五、钢水含氧量不同
低碳钢含氧量高,高碳钢含氧量低,中碳钢含氧量处于中间。脱氧时低碳钢加Al量最大,依次是中碳钢、高碳钢。
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