鋁合金鑄造培訓教材(鑄造基本知識)
1.鑄造基本知識
鑄造基本定義 珠光體――由鐵素體和滲碳體片交替組成的共折組織 鐵素體――即δ組、α組，由碳在鐵中形成的間隙固溶體，緯心立方晶格，δ相存在于1392℃~1536℃；α相存在于911℃以下。
奧氏體――即γ相，符號γ或а，由碳在γ鐵中形成的間隙固溶體，而心立方晶格，存在于727℃~1483℃ 石墨――鑄鐵中以游離狀態(tài)存在的碳，有折石墨，共晶石墨及共折石墨，共形態(tài)可呈片狀、蠕蟲狀、團絮狀及球狀。 滲碳體――即fe3c，鐵與碳形成的間隙化合物，復雜的正交晶格，有一次滲碳體、共晶滲碳體、二次滲碳體和共折滲碳體，開頭可呈片狀、扳條狀及網(wǎng)狀。
萊氏體――由奧氏體及其輕變產物和滲碳體組成的混合物。為共晶組織。
馬氏體相變――替換原子經(jīng)無擴散切變位移而產生的形狀改變，形核-長大型的相變 馬氏體――馬氏體相變的產物貝氏體――由鐵素體和碳休物組成的針狀聚合物，存在于馬氏體溫度以下珠光體溫度以下 索氏體――屬于珠光體類型，共組織比珠光體細小，具有良好的綜合機械性能 屈氏體――極細的珠光體組織，比索氏體還細 灰鑄鐵――基體組織和片狀石墨組成，斷口呈灰口 球墨鑄鐵――基體組織和球狀石墨組成，斷口呈銀白色 蠕墨鑄鐵――基體組織和蠕狀石墨組成，也會伴有少量球狀石墨，斷口呈膠狀，斷口呈白色 可鍛鑄鐵――組織為珠光體和萊氏體組成，退火后組織為基體和團絮狀石墨組成，斷口呈黑絨狀 控磨鑄鐵――基體組織和碳化物組成，斷口呈白口 耐熱鑄鐵――基體組織和片狀或球狀石墨組成，斷口呈灰口 耐腐蝕鑄鐵――基體組織和片狀或球狀石墨組成，斷口呈灰口 碳鋼――即碳素鋼，指含碳量。
2.鋁的鑄造常識 有哪些
鋁的鑄造 鋁的鑄造一般采用立式或水平式水冷半連續(xù)鑄造法。
為改善立式鑄造的坯錠組織和表面質量，還發(fā)展出電磁結晶槽、矮結晶槽和熱頂鑄造法（見金屬的凝固）。水冷半連續(xù)鑄造法是通過流槽將液體金屬導入用水冷卻的結晶器內，使液體金屬冷卻形成凝固的外殼，由鑄造機底座牽引或靠自身重量均勻下降而脫出結晶器，形成坯錠。
工藝參數(shù)因合金成分和坯錠尺寸的不同，差異很大。一般應盡量提高鑄造速度和冷卻速度，降低結晶槽的高度。
鑄造溫度通常比合金的液相線高50~110℃。此外，還發(fā)展出鋁板帶連續(xù)鑄軋工藝。
板材、帶材生產 采用平輥軋制，基本工序為熱軋、冷軋、熱處理和精整。對化學成分復雜的 LY12、LC4等硬鋁合金，熱軋前應進行均勻化處理。
處理溫度一般低于合金中低熔點相的共晶溫度10~15℃，保溫12~24小時。硬鋁合金的包鋁是將包鋁板放在經(jīng)過銑面的坯錠兩面，借助于熱軋焊合。
包鋁層的厚度一般為板材厚度的4%。熱軋一般在再結晶溫度以上進行。
熱軋可在單機架可逆軋機上進行，或在多機架上實行連軋。為提高成品率和生產效率發(fā)展大鑄錠軋制，錠重達10~15噸以上。
年產量在10萬噸以下的工廠，一般用四輥可逆熱軋和采用熱上卷工藝，熱軋帶材厚度為6~8毫米左右。產量10萬噸以上的工廠，多在四輥可逆熱軋機開坯后采用單機架或兩機架、三機架、五機架連軋，實行熱精軋，帶材厚度可達2.5~3.5毫米。
熱軋帶材成卷后作為冷軋坯料。為保證金屬有最佳的塑性，應在單相組織狀態(tài)下進行熱軋。
LY11、LY12等合金的熱軋開坯溫度為400~455℃。前幾道道次變形率一般在10%以內，以后逐漸增大。
純鋁和軟鋁合金道次變形率可達50%，硬鋁合金則為40%左右。熱軋總變形率可達90%以上。
冷軋常在室溫下進行，通過冷軋可獲得尺寸精確、表面光潔和平整的較薄的板材和帶材，并可獲得具有特定力學性能的加工硬化的板材和帶材。冷軋主要采用帶式法生產工藝，應用四輥可逆軋機或四輥不可逆軋機進行冷軋，當前發(fā)展不可逆軋機進行冷軋。
軋機裝備有液壓壓下、液壓彎輥、厚度自動控制系統(tǒng)或測輥縫的厚度自動控制系統(tǒng)及板形控制儀，由微型電子計算機控制、記錄、儲存各種參數(shù)，以獲得尺寸精確、板形平整的板帶材，如 0.18毫米帶材公差可達±5微米。小工廠也有塊式法生產板材的。
退火后鋁的冷變形率可達90%以上。多相的硬鋁合金冷加工硬化明顯，需中間退火。
中間退火后的冷變形率為60~70%。熱軋用乳液潤滑，冷軋已由乳液發(fā)展為全油潤滑。
采用單獨控制噴嘴的多段冷卻系統(tǒng)，以減少鋁板和軋輥的摩擦，冷卻軋輥，控制輥型，洗除鋁粉及其他雜質，以獲得良好的表面質量及板形。 經(jīng)冷軋和熱處理后的帶卷常在輥式矯直機上或在拉彎連續(xù)矯直機列上進行精整。
平整淬火后的板片應在時效孕育期內進行，一般在淬火后30~40分鐘內完成。淬火板的平直壓光總變形量不應超過2%。
1955年試驗成功的鋁板帶連續(xù)鑄軋可生產薄板和鋁箔坯料。中國于70年代初開始用此法生產薄板。
3.鑄造基本知識
一 液態(tài)金屬的流動特點
金屬夜的流動性越高，則越易充滿鑄型的型腔、獲得健全的鑄件。那么可以提高澆鑄速度來保證金屬夜的流動。
二 合金的凝固特點
逐層凝固時合金的充型能力強，產生冷隔、澆不足、縮松等缺陷的傾向小，這主要在于選材，是技術人員考慮的問題。
三 合金的收縮特點
如果鑄件在凝固過程中，由于金屬液態(tài)收縮和凝固收縮，造成體積減小，得不到液態(tài)的補充，會在鑄件最后凝固的部位形成了孔洞，容積較大而集中的孔洞稱為縮孔，細小而分散的叫縮松。才用順序凝固的方法可以防止。所謂的順序凝固是指在鑄件的厚大部位附設冒口的工藝措施，使鑄件的凝固順序由遠離冒口的部位先凝固并依次向冒口推進，冒口部位最后凝固的方法。
鑄件在凝固過程中，由于鑄件壁厚不均勻和各部位的散熱情況不同，造成各部委的冷卻速度不同，似的各部位在同一時刻的收縮量不一致而產生應力。熱應力使鑄件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表層受壓縮。鑄件的壁厚差別越大，熱應力越大。防治方法：設法減少鑄件冷卻過程中各部位的溫差，使各部位收縮一致，如將澆鑄系統(tǒng)開在薄壁處，在厚壁處安放冷鐵等。
四 砂型
合理的選擇分形面的位置，這關系到模樣的結構、型芯的數(shù)量、造型工藝等。合理選擇澆鑄位置。
分形面的位置跟澆鑄位置的選擇，都因鑄件類型不同而不同，這個你可以問有經(jīng)驗的師傅。
4.鋁的鑄造常識 有哪些
鋁的鑄造一般采用立式或水平式水冷半連續(xù)鑄造法。為改善立式鑄造的坯錠組織和表面質量，還發(fā)展出電磁結晶槽、矮結晶槽和熱頂鑄造法（見金屬的凝固）。水冷半連續(xù)鑄造法是通過流槽將液體金屬導入用水冷卻的結晶器內，使液體金屬冷卻形成凝固的外殼，由鑄造機底座牽引或靠自身重量均勻下降而脫出結晶器，形成坯錠。工藝參數(shù)因合金成分和坯錠尺寸的不同，差異很大。一般應盡量提高鑄造速度和冷卻速度，降低結晶槽的高度。鑄造溫度通常比合金的液相線高50~110℃。此外，還發(fā)展出鋁板帶連續(xù)鑄軋工藝。
板材、帶材生產 采用平輥軋制，基本工序為熱軋、冷軋、熱處理和精整。對化學成分復雜的 LY12、LC4等硬鋁合金，熱軋前應進行均勻化處理。處理溫度一般低于合金中低熔點相的共晶溫度10~15℃，保溫12~24小時。硬鋁合金的包鋁是將包鋁板放在經(jīng)過銑面的坯錠兩面，借助于熱軋焊合。包鋁層的厚度一般為板材厚度的4%。熱軋一般在再結晶溫度以上進行。熱軋可在單機架可逆軋機上進行，或在多機架上實行連軋。為提高成品率和生產效率發(fā)展大鑄錠軋制，錠重達10~15噸以上。年產量在10萬噸以下的工廠，一般用四輥可逆熱軋和采用熱上卷工藝，熱軋帶材厚度為6~8毫米左右。產量10萬噸以上的工廠，多在四輥可逆熱軋機開坯后采用單機架或兩機架、三機架、五機架連軋，實行熱精軋，帶材厚度可達2.5~3.5毫米。熱軋帶材成卷后作為冷軋坯料。為保證金屬有最佳的塑性，應在單相組織狀態(tài)下進行熱軋。LY11、LY12等合金的熱軋開坯溫度為400~455℃。前幾道道次變形率一般在10%以內，以后逐漸增大。純鋁和軟鋁合金道次變形率可達50%，硬鋁合金則為40%左右。熱軋總變形率可達90%以上。
冷軋常在室溫下進行，通過冷軋可獲得尺寸精確、表面光潔和平整的較薄的板材和帶材，并可獲得具有特定力學性能的加工硬化的板材和帶材。冷軋主要采用帶式法生產工藝，應用四輥可逆軋機或四輥不可逆軋機進行冷軋，當前發(fā)展不可逆軋機進行冷軋。軋機裝備有液壓壓下、液壓彎輥、厚度自動控制系統(tǒng)或測輥縫的厚度自動控制系統(tǒng)及板形控制儀，由微型電子計算機控制、記錄、儲存各種參數(shù)，以獲得尺寸精確、板形平整的板帶材，如 0.18毫米帶材公差可達±5微米。小工廠也有塊式法生產板材的。退火后鋁的冷變形率可達90%以上。多相的硬鋁合金冷加工硬化明顯，需中間退火。中間退火后的冷變形率為60~70%。熱軋用乳液潤滑，冷軋已由乳液發(fā)展為全油潤滑。采用單獨控制噴嘴的多段冷卻系統(tǒng)，以減少鋁板和軋輥的摩擦，冷卻軋輥，控制輥型，洗除鋁粉及其他雜質，以獲得良好的表面質量及板形。
經(jīng)冷軋和熱處理后的帶卷常在輥式矯直機上或在拉彎連續(xù)矯直機列上進行精整。平整淬火后的板片應在時效孕育期內進行，一般在淬火后30~40分鐘內完成。淬火板的平直壓光總變形量不應超過2%。
1955年試驗成功的鋁板帶連續(xù)鑄軋可生產薄板和鋁箔坯料。中國于70年代初開始用此法生產薄板。
5.想學習鑄造看那些書
1·
鑄造工藝及工裝設計 李晨希 主編 /2014-08-01 /化學工業(yè)出版社
全書旨在為讀者提供鑄造工藝設計的理論依據(jù)和實用手段。書中重點介紹了鑄鐵件、鑄鋼件和非鐵合金鑄件的澆注系統(tǒng)設計、補縮系統(tǒng)設計、出氣孔設計以及工裝設計等內容，同時也闡明了特種鑄造工藝設計的有關要求和要點。書中列舉了典型鑄件工藝設計實例，詳細介紹工藝設計有關的步驟和計算方法，幫助讀者透徹學習和理解工藝設計有關的知識。
2·
鑄造造型材料實用手冊 作者：李遠才
本書是一本關于鑄造造型材料的工具書，全面系統(tǒng)地介紹了鑄造造型材料及其應用。其主要內容包括：原砂及耐火原料、粘結材料、添加材料、輔助材料、工藝過程材料、無機粘結劑型砂和芯砂、有機化學粘結劑砂、其他鑄型（芯）砂、鑄造涂料、熔模鑄造材料、消失模鑄型。書中匯集了豐富的鑄造造型材料相關技術資料、數(shù)據(jù)和圖表，實用性較強。
本書可供鑄造工程技術人員、從事鑄造造型材料生產和銷售的相關人員參考，也可作為相關專業(yè)在校師生的參考書。
出版社：北京：機械工業(yè)出版社 出版社時間：2009年3月
6.鋁合金鑄造工藝
一、鑄造概論 鋁合金鑄造的種類如下： 由于鋁合金各組元不同，從而表現(xiàn)出合金的物理、化學性能均有所不同，結晶過程也不盡相同。
故必須針對鋁合金特性，合理選擇鑄造方法，才能防止或在許可范圍內減少鑄造缺陷的產生，從而優(yōu)化鑄件。 1、鋁合金鑄造工藝性能 鋁合金鑄造工藝性能，通常理解為在充滿鑄型、結晶和冷卻過程中表現(xiàn)最為突出的那些性能的綜合。
流動性、收縮性、氣密性、鑄造應力、吸氣性。鋁合金這些特性取決于合金的成分，但也與鑄造因素、合金加熱溫度、鑄型的復雜程度、澆冒口系統(tǒng)、澆口形狀等有關。
（1） 流動性 流動性是指合金液體充填鑄型的能力。流動性的大小決定合金能否鑄造復雜的鑄件。
在鋁合金中共晶合金的流動性最好。 影響流動性的因素很多，主要是成分、溫度以及合金液體中存在金屬氧化物、金屬化合物及其他污染物的固相顆粒，但外在的根本因素為澆注溫度及澆注壓力（俗稱澆注壓頭）的高低。
（2） 收縮性 收縮性是鑄造鋁合金的主要特征之一。一般講，合金從液體澆注到凝固，直至冷到室溫，共分為三個階段，分別為液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮。
合金的收縮性對鑄件質量有決定性的影響，它影響著鑄件的縮孔大小、應力的產生、裂紋的形成及尺寸的變化。通常鑄件收縮又分為體收縮和線收縮，在實際生產中一般應用線收縮來衡量合金的收縮性。
鋁合金收縮大小，通常以百分數(shù)來表示，稱為收縮率。 ①體收縮 體收縮包括液體收縮與凝固收縮。
鑄造合金液從澆注到凝固，在最后凝固的地方會出現(xiàn)宏觀或顯微收縮，這種因收縮引起的宏觀縮孔肉眼可見，并分為集中縮孔和分散性縮孔。集中縮孔的孔徑大而集中，并分布在鑄件頂部或截面厚大的熱節(jié)處。
分散性縮孔形貌分散而細小，大部分分布在鑄件軸心和熱節(jié)部位。顯微縮孔肉眼難以看到，顯微縮孔大部分分布在晶界下或樹枝晶的枝晶間。
縮孔和疏松是鑄件的主要缺陷之一，產生的原因是液態(tài)收縮大于固態(tài)收縮。生產中發(fā)現(xiàn)，鑄造鋁合金凝固范圍越小，越易形成集中縮孔，凝固范圍越寬，越易形成分散性縮孔，因此，在設計中必須使鑄造鋁合金符合順序凝固原則，即鑄件在液態(tài)到凝固期間的體收縮應得到合金液的補充，是縮孔和疏松集中在鑄件外部冒口中。
對易產生分散疏松的鋁合金鑄件，冒口設置數(shù)量比集中縮孔要多，并在易產生疏松處設置冷鐵，加大局部冷卻速度，使其同時或快速凝固。 ②線收縮 線收縮大小將直接影響鑄件的質量。
線收縮越大，鋁鑄件產生裂紋與應力的趨向也越大；冷卻后鑄件尺寸及形狀變化也越大。 對于不同的鑄造鋁合金有不同的鑄造收縮率，即使同一合金，鑄件不同，收縮率也不同，在同一鑄件上，其長、寬、高的收縮率也不同。
應根據(jù)具體情況而定。 （3） 熱裂性 鋁鑄件熱裂紋的產生，主要是由于鑄件收縮應力超過了金屬晶粒間的結合力，大多沿晶界產生從裂紋斷口觀察可見裂紋處金屬往往被氧化，失去金屬光澤。
裂紋沿晶界延伸，形狀呈鋸齒形，表面較寬，內部較窄，有的則穿透整個鑄件的端面。 不同鋁合金鑄件產生裂紋的傾向也不同，這是因為鑄鋁合金凝固過程中開始形成完整的結晶框架的溫度與凝固溫度之差越大，合金收縮率就越大，產生熱裂紋傾向也越大，即使同一種合金也因鑄型的阻力、鑄件的結構、澆注工藝等因素產生熱裂紋傾向也不同。
生產中常采用退讓性鑄型，或改進鑄鋁合金的澆注系統(tǒng)等措施，使鋁鑄件避免產生裂紋。通常采用熱裂環(huán)法檢測鋁鑄件熱裂紋。
（4） 氣密性 鑄鋁合金氣密性是指腔體型鋁鑄件在高壓氣體或液體的作用下不滲漏程度，氣密性實際上表征了鑄件內部組織致密與純凈的程度。 鑄鋁合金的氣密性與合金的性質有關，合金凝固范圍越小，產生疏松傾向也越小，同時產生析出性氣孔越小，則合金的氣密性就越高。
同一種鑄鋁合金的氣密性好壞，還與鑄造工藝有關，如降低鑄鋁合金澆注溫度、放置冷鐵以加快冷卻速度以及在壓力下凝固結晶等，均可使鋁鑄件的氣密性提高。也可用浸滲法堵塞泄露空隙來提高鑄件的氣密性。
（5） 鑄造應力 鑄造應力包括熱應力、相變應力及收縮應力三種。各種應力產生的原因不盡相同。
①熱應力 熱應力是由于鑄件不同的幾何形狀相交處斷面厚薄不均，冷卻不一致引起的。在薄壁處形成壓應力，導致在鑄件中殘留應力。
②相變應力 相變應力是由于某些鑄鋁合金在凝固后冷卻過程中產生相變，隨之帶來體積尺寸變化。主要是鋁鑄件壁厚不均，不同部位在不同時間內發(fā)生相變所致。
③收縮應力 鋁鑄件收縮時受到鑄型、型芯的阻礙而產生拉應力所致。這種應力是暫時的，鋁鑄件開箱是會自動消失。
但開箱時間不當，則常常會造成熱裂紋，特別是金屬型澆注的鋁合金往往在這種應力作用下容易產生熱裂紋。 鑄鋁合金件中的殘留應力降低了合金的力學性能，影響鑄件的加工精度。
鋁鑄件中的殘留應力可通過退火處理消除。合金因導熱性好，冷卻過程中無相變，只要鑄件結構設計合理，鋁鑄件的殘留應力一般較小。
（6） 吸氣性 鋁合金易吸收氣體，是鑄造鋁合金的主要特性。液態(tài)鋁及鋁合金的組分與爐料、有機物燃燒產物及鑄型等所含水分發(fā)生反應而產生的氫。
7.學習鑄造技術
如果你只是想學習一下鑄造知識，我建議你瀏覽鑄造手冊。一共全六冊。（第1卷）鑄鐵 （第2卷）鑄鋼 （第3卷）鑄造非鐵合金 （第4卷）造型材料 （第5卷）鑄造工藝 （第6卷）特種鑄造
如果你想從事鑄造行業(yè)，我認為應該系統(tǒng)的學習。個人意見，《材料科學基礎》《金屬學原理》這是所有學金屬材料的基礎，首先看，而且必須看。然后是《金屬液態(tài)成型原理》，《冶金傳輸原理》，《金屬熱處理原理與工藝》，這些就是鑄造過程中比較重要的幾個過程了。然后再看《鑄造工技師培訓教材》，這就比較貼近實際了。最后瀏覽一般鑄造手冊。這樣過一遍，你就算基本入行了，但也就是剛剛入行。想做精就要多看書，在實際工作中多問，多聽，多思考了，鑄造這一行經(jīng)驗很重要。
8.關于鋁合金的知識
關于鋁合金知識。
減輕重量就是在提高性能，比如越野車的前后輪，如果使用合格的鋁合金輪圈，使重量減少后，抗沖擊能力有所提高，使用中響應能力的提高與越野的樂趣同步上升。
鋁合金及鋁基符合材料在摩托車上使用，尤其是在越野車的使用，比例會越來越高。從目前看，鋁及鋁產品是比多數(shù)鋼鐵稍貴，而比其他有色金屬卻便宜，并且鋁資源的儲量是極大的~~
世界前端的產品早已用上了鈦、鈹?shù)犬a品，從價格上看，鋁產品的廣泛應用是必然的~
關于鋁合金制品，其重量輕、抗沖擊、耐用等方面優(yōu)勢，在摩托車上逐漸增多，為此查閱了相關書籍，將自己的粗淺理解獻丑于這里的朋友。
鋁是地殼中分布最光桿的元素之一，約為8.8%。僅僅次于氧和硅也就是金屬元素的第一位。近幾十年來，鋁的材料工藝技術突飛猛進，如果想提高性能必然要考慮采用輕金屬及復合材料。比如活塞，如果摩托車采用鋼制的活塞，其性能只能達到鋁合金的一半。
鋁合金的分兩大類，加工材和鑄造材。加工材目前為8個系，其編號多為4位數(shù)字，有些人以為編號越高越好，其實是不盡正確的。還有的朋友認為硬度越高越好，也是有些片面的。
變形鋁合金（加工材）方面：
1, 1***系，非熱處理型合金，為純鋁，如1000合金。1***系導電、導熱性優(yōu)。在表面處理后適合做外觀件，其強度不足，但做為反射板卻不錯，1060、1070可做配電用途及散熱材料
2, 2***系，熱處理型合金，鋁-銅系合金，如2024合金。實際上多為鋁-銅-鎂合金。杜拉鋁、超杜拉鋁（硬鋁）就是指2017、2024等材料，該系材料的強度可與剛相抗衡，由于它含有較多的銅，耐蝕性較差。該系合金的焊接性能較差，在結合時適宜用鉚接、螺絲固定，以及電阻焊接。
3, 3***系，非熱處理型合金，鋁-錳系合金，如3034合金。多用語建材容器及汽車配管，最常見的是易拉罐。
4, 4***系，非熱處理型合金，鋁-硅系合金，如4043合金。4032添加了硅，抑制他的熱膨脹，改善它的耐熱性，當作鍛造活塞材料使用。
5, 5***系，熱處理型合金，鋁-鎂系合金，如5083合金。裝飾材料，如天花板。
6, 6***系，熱處理型合金，鋁-鎂-硅系合金，如6063合金。6***系列合金強度與耐蝕性都好，是結構用才的常用材料，但無法達到2***系、7***系的強度性能。
7, 7***系，熱處理型合金，鋁-鋅-鎂-銅系合金，如7075合金。7***系合金中有些為不含銅的合金。主要用于飛機、體育運動器材等，是目前主要開發(fā)的鋁合金之一。
8, 8***系，熱處理型合金，鋁-鋰系合金，如8089合金。
鑄造鋁合金方面：
1， 鋁-硅系合金，如ZL102合金
2， 鋁-鎂系合金，如ZL103合金
3， 鋁-銅-硅系合金，如ZL107合金
4， 鋁-銅-鎂-硅系合金，如ZL110合金
5， 鋁-鎂-硅系合金，如ZL104合金
6， 鋁-鎂-鋅系合金，如ZL104合金
并非是所有鋁合金都適合使用，而且熱處理的效果直接影響性能。我比較關注2***系、7***系鋁合金，它們地適合越野車的部件，比較成熟的是2014、7075。當然2***系的2618-T61抗拉強度達到625M，布氏硬度為的115，這是不錯的鋼的指標。鋁合金的使用，不僅要在不同的溫度情況下看它的抗拉伸、布氏硬度、疲勞強度、強度，還要看它熱處理的指標等，以及是否適合耐腐蝕等。我國鋁產品和鋁加工材的產品均為世界首屈一指，但材料工藝也急需成為世界第一強國。
