金屬凝固理論教材整理

1、_第一章第一章緒論一、金屬材料成型方法金屬材料成型就是把原來無定型的材料加工成形狀滿足要求的器件。塑性成形：金屬坯料在外力作用下產生塑性變形，從而獲得具有一定幾何形狀，尺寸和精度，以及服役性能的材料、毛坯或零件的加工方法。軋制：金屬通過旋轉的軋輥受到壓縮，橫斷面積減小，長度增加的過程。擠壓：金屬在擠壓筒中受推力作用從?？字辛鞒龆迫「鞣N斷面金屬材料的加工方法。舉例：棒、管、型；其它：異型截面。鍛造：鍛錘錘擊工件產生壓縮變形A.自由鍛：金

2、屬在上下鐵錘及鐵砧間受到沖擊力或壓力而產生塑性變形的加工。B.模鍛：金屬在具有一定形狀的鍛模膛內受沖擊力或壓力而產生塑性變形的加工。舉例：飛機大梁，火箭捆挷環(huán)等沖壓：金屬坯料在沖模之間受壓產生分離或變形的加工方法。二、材料成型方法與組織的關系材料成型方法與工件組織有緊密的關系。如鑄造與軋制比，組織在晶粒形狀、尺寸和取向方面均有明顯差別。柱狀晶縮孔和氣孔（收縮及氣體逸出引起）非金屬夾雜物（卷入）熱變形：塑性變形溫度高于該金屬的再結晶溫度。

3、特征：經過回復和再結晶組織均勻化，塑性好，消除內部缺陷，形成軋制流線流紋。冷變形：塑性變形溫度低于該金屬的再結晶溫度。特征：晶粒沿變形最大的方向伸長，形成纖維組織和形變織構；晶粒間產生碎晶。金屬產生加工硬化現象。三、金屬液態(tài)成型（鑄造）的發(fā)展1、鑄造是一門古老而年輕的科學。根據文獻記載和實物考察，證明我國鑄造生產技術至少有四千年以上的悠久歷史?？煞謨纱蟀l(fā)展階段：前兩千年：以青銅鑄造為主，形成燦爛的商周青銅文化。出土的編鐘，鑄造精巧、音律

4、準確、音色優(yōu)美。后兩千年：以鑄鐵為主。公元前六世紀，發(fā)明了生鐵和鑄鐵技術，制造的生產工具取代了青銅。_為了承受澆鑄的壓力并確保足夠的強度，外范四周用泥土填滿并層層夯實。鐘鈕旁邊四處不易覺察的疤痕，是四個澆口的位置。采用最典型的雨淋式澆鑄法：幾十座熔爐沿四條槽道排開，爐內大火流金、銅汁鼎沸；地坑里內外模范同時高溫預熱。當爐膛中的銅液相繼奔瀉而出后，這口萬鈞大鐘便一氣呵成?；赝饲榇司?，五百年前的手工作坊式生產，分明已經透出了近代大工業(yè)的規(guī)

5、模和氣概。冷卻冷卻也是一道致命的工序?？觾仁且粓F沒有熄滅的地火和流焰，必須控制冷卻速度防止鐘體炸裂。世界著名的俄羅斯大鐘就因冷卻過程中的閃失出現裂紋，結果淪為一口啞鐘。而孕育永樂大鐘的地坑此時是一個天然的自動冷卻系統(tǒng)。可以想象當年勞苦的工匠們付出了多少心血，精心呵護，才能確保永樂大鐘在平安降溫中平安降生?；瘜W成分從大鐘頂部一個微小的砂眼中取出一個微小的金屬顆粒；從大鐘底部不顯眼的邊緣刮掉一點金屬粉末?；瘜W定量分析結果表明，大鐘上下部位的

6、成份是均勻一致的：銅80.54%；錫16.41%；鉛1.12%；鋅0.22%……也許為了提高身價、增添吉祥并加強抗銹蝕能力，大鐘內還檢出了0.03%的金和0.04%的銀。青銅的機械性能曲線顯示，當含錫量在15%至17%時，抗拉強度達最高值，聲學性能也達到最佳狀態(tài)。是誰為大鐘的合金設計了這樣高明的化學成分？幾十只不同的熔爐如何讓共同熔出的青銅液保持成份一致？我們不由陷入深深的遐想。曾侯乙編鐘（戰(zhàn)國）司母戊大方鼎（商代晚期）20世紀60年代

7、后，研究的重點在經典理論的應用，出現了快速凝固、定向凝固、等離子熔化技術、激光表面重熔技術、半固態(tài)鑄造、調壓鑄造等凝固技術和材料成型方法。其后，對凝固過程的認識逐漸從經驗主義中擺脫出來。大野篤美提出了晶粒游離和晶粒增殖的理論。隨著計算機技術的發(fā)展，通過計算機定量地描述液態(tài)金屬的凝固過程，對凝固組織和凝固缺陷進行預測，在此基礎上，出現了許多新的凝固理論和模型。它們將溫度場、應力場、流動場耦合起來進行研究，其結果更接近于實際。國際國內已出現