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　　材料性能知識(shí)，選材推薦技術(shù)支持等?？梢栽诰€咨詢。SKD11材料數(shù)據(jù)

　　材料名稱:模具鋼材料等級:SKD11材料標(biāo)準(zhǔn):JISG4404:2000材料熱處理硬度:HRC58-60

　　軟退火到大約HB255

　　SKD11是一種高碳高鉻合金工具鋼，熱處理后硬度高，耐磨性好，淬透性強(qiáng)，尺寸穩(wěn)定性好。適用于制作高精度、長壽命的冷作模具和熱固性塑料模具。

　　SKD11特點(diǎn):具有良好的任性和抗高溫疲勞性能，能承受溫度融合，適合在高溫下長期工作，具有良好的切削性能和拋光性能。模具鋼特點(diǎn):高耐磨性，通用冷加工。模具鋼；淬火性能好，熱處理變形小。其優(yōu)點(diǎn)是:

　　1.進(jìn)行真空脫氣精煉，所以內(nèi)部品質(zhì)極其干凈。

　　2.良好的機(jī)械加工性能。

　　3.淬透性好，可以空冷淬火，不用擔(dān)心淬火開裂。

　　4.熱處理變形很小，淬火偏差很小，更適合有精度要求的模具。

　　5.優(yōu)異的耐磨性，更適合用作不銹鋼或高硬度材料的沖壓模具。

　　6.使用韌性好的材料；厚度不超過6mm的薄板，高效沖裁模。沖壓模具:各種剪刀、嵌入式刀片、木工刀片滾絲模具、耐磨滑塊冷鐓模具、熱固性樹脂成型模具、量規(guī)等拉深成型和冷擠壓模具；這種鋼容易車削，適用于制作鋒利的刀口、圓鋸、冷或熱切邊模、輥邊、螺紋線、鋼絲模、銑刀、沖擊模、圓輥、電力變壓器芯模、切鋼皮的滾刀、鋼管成型輥、特殊成型輥、精密量規(guī)、形狀復(fù)雜的冷壓工具、芯棒、冶金、錫模、塑料模、螺釘頭模等。處理方法；

　　1.在“淬火+回火”狀態(tài)下使用；2.在“淬火+冷處理+回火”狀態(tài)下使用(適用于高精度和尺寸穩(wěn)定性要求)；3.在“淬火+回火+滲氮”狀態(tài)下使用(適用于高表面硬度要求)；4.深冷處理為了獲得更高的硬度和尺寸穩(wěn)定性，模具淬火后立即低溫冷卻至-70℃至-80℃，并保持。形狀復(fù)雜、尺寸變化大的零件，深冷處理可能會(huì)開裂。5.模具或工件滲氮后，表面形成一層硬度高、具有一定耐蝕性的硬化結(jié)構(gòu)。6.525℃滲氮后，工件表面硬度約為1250HV，滲氮時(shí)間對滲碳層的影響見下表。滲氮時(shí)間(小時(shí))滲氮層深度為mm 0 . 250 . 300 . 357 . 570℃軟氮化后， 工件的表面硬度約為950HV。通常軟氮化處理2小時(shí)后，硬化層深度可達(dá)10-20μ m。磨削或在低溫回火狀態(tài)下工作，容易導(dǎo)致磨削裂紋。為防止裂紋，多次磨削應(yīng)采用小磨削進(jìn)給，并加好水冷條件。用線切割加工形狀復(fù)雜或尺寸較大的模具時(shí)，模具更終用線切割加工時(shí)通常會(huì)出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。為防止開裂，建議采用氣體淬火和高溫回火來降低熱處理應(yīng)力。或者對模具毛坯進(jìn)行型腔預(yù)處理。價(jià)格:國內(nèi)30/斤；日本進(jìn)口51/斤

　　661鋁合金的力學(xué)性能

　　661鋁合金的機(jī)械性能是高的抗拉強(qiáng)度、延伸率、彈性系數(shù)和抗疲勞性。

　　661鋁合金的機(jī)械性能:

　　661的極限抗拉強(qiáng)度為124MPa。

　　拉伸屈服強(qiáng)度為55.2MPa

　　伸長率為25.0%

　　彈性系數(shù)68.9GPa

　　極限抗彎強(qiáng)度為228MPa。

　　軸承強(qiáng)度103MPa

　　泊松比是0.330

　　疲勞強(qiáng)度為62.1MPa的鋁合金可以通過熱處理獲得良好的力學(xué)性能、物理性能和耐腐蝕性能?？蔁崽幚韽?qiáng)化鋁合金可以通過淬火、時(shí)效等熱處理手段提高其力學(xué)性能?？煞譃橛蹭X、鍛鋁、超硬鋁、特種鋁合金。

　　661鋁合金的熱處理工藝:

　　1)快速退火:在350-410℃下加熱；隨著材料有效厚度的不同，保溫時(shí)間在30 ~ 30 ~ 120min之間；或者空氣冷卻。2)高溫退火:在350-500℃下加熱；成品厚度≥6mm時(shí)，保溫時(shí)間10 ~ 30min，< 6mm時(shí)，進(jìn)行熱浸?？諝夂芾?。3)低溫退火:加熱溫度為150-250℃；保溫時(shí)間為2-3小時(shí)；或者空氣冷卻。

　　661鋁合金的力學(xué)性能使其成為理想的結(jié)構(gòu)材料，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、運(yùn)輸機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械和航空工業(yè)。飛機(jī)機(jī)身、蒙皮和壓縮機(jī)常采用鋁合金制造，以減輕自身重量。

　　050食品、化工和釀造工業(yè)用擠壓線圈、軟管和煙花粉。

　　060要求高耐腐蝕性和可成形性，但不要求高強(qiáng)度?；ぴO(shè)備是其典型應(yīng)用。

　　100用于加工需要良好的成型性和高耐腐蝕性但不需要高強(qiáng)度的零件和部件，如化工產(chǎn)品、食品工業(yè)設(shè)備和儲(chǔ)存容器、薄板工件、深拉或旋壓凹形器皿、焊接零件、熱交換器、印刷板、銘牌、反光裝置。

　　199電解電容器箔、光學(xué)反射沉積膜

　　350電線、導(dǎo)線束、母線、變壓器帶

　　2011要求良好切削性能的螺釘和機(jī)械加工產(chǎn)品。

　　2014適用于要求高強(qiáng)度、高硬度(包括高溫)的場合。重型飛機(jī)、鍛件、厚板和擠壓材料、車輪和結(jié)構(gòu)件、多級火箭的級燃料箱和航天器零件、卡車車架和懸掛系統(tǒng)零件。

　　2017年是個(gè)應(yīng)用于工業(yè)的2XXX合金。目前其應(yīng)用范圍較窄，主要用于鉚釘、通用機(jī)械零件、運(yùn)輸車輛的結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)件、螺旋槳和附件。

　　2024飛機(jī)結(jié)構(gòu)、鉚釘、導(dǎo)彈部件、卡車輪轂、螺旋槳部件和其他結(jié)構(gòu)部件。

　　036汽車車身鈑金零件

　　2048航空航天結(jié)構(gòu)部件和武器結(jié)構(gòu)部件

　　224航空結(jié)構(gòu)

　　218飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪和壓縮機(jī)環(huán)

　　219航天火箭焊接氧化劑貯箱、超音速飛機(jī)蒙皮和結(jié)構(gòu)件，工作溫度為-℃。良好的可焊性、高斷裂韌性和在T8狀態(tài)下的高抗應(yīng)力腐蝕開裂性。

　　219焊接2219合金覆蓋的電極和填充焊料

　　218模鍛件和自由鍛件。以及活塞和航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件。

　　2A01工作溫度小于或等于100℃的結(jié)構(gòu)鉚釘

　　工作溫度為℃的2A02渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)軸流壓氣機(jī)葉片

　　2A06工作溫度為℃的飛機(jī)結(jié)構(gòu)和工作溫度為℃的飛機(jī)結(jié)構(gòu)用鉚釘

　　2A10的強(qiáng)度高于2A01合金，用于制造工作溫度小于等于100℃的飛機(jī)結(jié)構(gòu)鉚釘

　　2A11中等強(qiáng)度結(jié)構(gòu)部件、螺旋槳葉片、車輛和飛機(jī)的建筑結(jié)構(gòu)部件。飛機(jī)用中等強(qiáng)度螺栓和鉚釘

　　2A12飛機(jī)蒙皮、隔板、肋條、翼梁、鉚釘?shù)?。、建筑物和運(yùn)輸車輛的結(jié)構(gòu)部件。

　　2A14形狀復(fù)雜的自由鍛件和模鍛件

　　2A16工作溫度為℃的航空航天飛機(jī)部件，工作溫度為室溫和高溫的焊接容器和氣密艙。

　　工作溫度為℃的2A17飛機(jī)零件。

　　形狀復(fù)雜的2A50中等強(qiáng)度零件

　　2A60壓縮機(jī)葉輪、導(dǎo)輪、風(fēng)扇、葉輪等。飛機(jī)引擎

　　2A70飛機(jī)蒙皮、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、導(dǎo)輪、輪盤等。

　　2A80航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片、葉輪、活塞、膨脹環(huán)等工作溫度高的零件。

　　2A90航空發(fā)動(dòng)機(jī)活塞

　　303用于加工需要良好的成形性、高耐蝕性和良好的焊接性的零件，或同時(shí)需要這些性能和比1XXX系列合金更高強(qiáng)度的工作，如廚房用具、食品和化工產(chǎn)品加工和儲(chǔ)存裝置、運(yùn)輸液體產(chǎn)品的罐和槽，以及用薄板加工的各種壓力容器和管道。

　　305房間隔板、擋板、活動(dòng)房間板、水槽和落水管、板材成形工件共用模具SKD11高速鋼、瓶蓋、瓶塞等。

　　3A21飛機(jī)油箱、油管、鉚釘線等。；建筑材料和食品等工業(yè)設(shè)備。

　　505合金類似于3003合金，強(qiáng)度適中，耐腐蝕性好。用作導(dǎo)體、炊具、儀表板、外殼和建筑裝飾。陽極氧化膜比3003合金上的氧化膜光亮，與6063合金的色調(diào)協(xié)調(diào)。

　　050板材可用作冰箱和冰柜內(nèi)襯、汽車煤氣管、油管、農(nóng)業(yè)灌溉管；也可加工厚板、管材、棒材、異型材料和線材等。

　　052該合金具有良好的成形性、耐腐蝕性、可燒結(jié)性、疲勞強(qiáng)度和適中的靜強(qiáng)度，用于制造飛機(jī)油箱、油管、運(yùn)輸車輛和船舶的鈑金件、儀表、路燈支架和鉚釘、五金制品等。

　　556鎂合金及電纜護(hù)套鉚釘、拉鏈、釘子等。；鋁包線廣泛用于加工農(nóng)業(yè)捕蟲罩等需要高耐蝕性的場合。

　　583用于要求耐腐蝕性高、焊接性好、強(qiáng)度適中的場合，如海軍艦艇、汽車、飛機(jī)板的焊接件；壓力容器、制冷裝置、電視塔、鉆井設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、導(dǎo)彈部件、裝甲等。需要嚴(yán)格的防火措施。

　　586用于要求高耐蝕性、良好焊接性和中等強(qiáng)度的場合，如船舶、汽車、飛機(jī)、低溫設(shè)備、電視塔、鉆井設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、導(dǎo)彈零件和甲板等。

　　554焊接結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)罐、壓力容器、船舶結(jié)構(gòu)和海上設(shè)施、運(yùn)輸罐

　　582板材用于加工易拉罐、汽車車身板件、控制面板、加強(qiáng)件、支架等零件。

　　552用于制造高強(qiáng)度的裝飾件，如汽車的裝飾件等。陽極氧化后具有光亮透明的氧化膜。

　　254個(gè)過氧化氫和其他化學(xué)產(chǎn)品容器

　　鎂含量大于3%的556鋁鎂合金焊條和焊絲

　　454焊接結(jié)構(gòu)、壓力容器、海上設(shè)施管道

　　556鋼板、高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)罐、壓力容器、船舶材料

　　457拋光和陽極氧化的汽車和其他設(shè)備的裝飾部件

　　652過氧化氫和其他化學(xué)產(chǎn)品儲(chǔ)存容器

　　557拋光和陽極氧化的汽車和其他設(shè)備的裝飾部件，但在任何情況下，必須確保材料具有細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)。

　　5A02飛機(jī)油箱和導(dǎo)管、焊絲、鉚釘、船舶結(jié)構(gòu)

　　5A03中強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)、冷沖壓零件、焊接容器和焊絲可用于替代5A02合金。

　　5A05焊接結(jié)構(gòu)件，飛機(jī)蒙皮骨架

　　5A06焊接結(jié)構(gòu)、冷模鍛件、焊接和拉伸容器應(yīng)力件、飛機(jī)蒙皮骨件。

　　5A12焊接結(jié)構(gòu)，防彈甲板

　　6005擠壓型材和管材用于要求強(qiáng)度和高度大于6063合金的結(jié)構(gòu)部件，如梯子、電視天線等。

　　009汽車車身板

　　010板材:汽車車身

　　661要求各種具有高強(qiáng)度、可焊性和耐腐蝕性的工業(yè)結(jié)構(gòu)，如用于制造卡車、塔式建筑、船舶、有軌電車、家具、機(jī)械零件、精密加工等的管、棒、型材和板材。

　　663建筑型材、灌溉管道和車輛擠壓材料、貨架、家具、圍欄等。

　　666鍛件和焊接結(jié)構(gòu)用擠壓材料

　　670汽車工業(yè)用重型焊接結(jié)構(gòu)和擠壓材料及管材

　　601公共汽車用高強(qiáng)度棒材、電導(dǎo)體和散熱設(shè)備等

　　601高強(qiáng)度導(dǎo)電棒和線

　　205厚板，高抗沖擊踏板和擠壓件

　　662要求螺紋高應(yīng)力零件具有比2011和2017合金更好的耐腐蝕性。

　　651車輛的擠壓結(jié)構(gòu)件、水管和油管等。

　　663建筑和各種電器型材，以及汽車裝飾件經(jīng)陽極氧化處理后表面光亮。

　　6A02復(fù)雜形狀的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件、鍛件和模鍛件

　　關(guān)鍵詞:AL6061鋁合金

　　詳細(xì)描述:

　　6061鋁合金6061鋁合金6061鋁合金6061化學(xué)成分-久林

　　661鋁合金是一種經(jīng)過冷處理的鋁鍛造產(chǎn)品，適用于耐腐蝕性和抗氧化性要求較高的應(yīng)用場合。能

　　良好的可用性、優(yōu)異的界面特性、易于涂布和良好的加工性能?？捎糜诘蛪何淦骱惋w機(jī)接頭。

　　661鋁板的力學(xué)性能

　　抗拉強(qiáng)度:310Mpa，屈服強(qiáng)度:276Mpa，硬度:95HB。

　　661鋁板的加工性能

　　661鋁合金經(jīng)過熱處理和預(yù)拉伸工藝(-T651)，強(qiáng)度無法與2XXX系列或7XXX系列相比，但具有鎂硅合金的許多特性，如優(yōu)良的加工性能、優(yōu)良的焊接特性和電鍍性能、良好的耐蝕性、高韌性、加工后不變形、材料致密無缺陷、易拋光、易著色成膜、氧化效果優(yōu)異等。

　　661鋁板的主要用途

　　航空航天夾具、電氣夾具和通信領(lǐng)域也廣泛用于自動(dòng)化機(jī)械零件、精密加工、模具制造、電子和精密儀器、SMT、PC板焊料載體等。

　　厚度:0.5-300MM(產(chǎn)地；美鋁、臺(tái)灣省、俄羅斯、西南、東光)；

　　4、7A0

　　24、撒謊

　　12、2A

　　12、20

　　1.2017合金鋁條熱銷！

　　鋁合號的分類.久林

　　根據(jù)鋁板所含金屬元素的不同，鋁板大致可分為9大類，即9個(gè)系列。讓我們一步一步來介紹。

　　5000系列代表5052.5005.5083.5A05系列。500系列鋁板屬于常用的合金鋁板系列。主要元素是鎂，鎂含量在3-5%之間。SKD11是常用模具。高速鋼。也可以叫鋁鎂合金。主要特點(diǎn)是密度低，抗拉強(qiáng)度高，延伸率高。在相同面積下，鋁鎂合金的重量低于其他系列，因此常用于航空，如飛機(jī)油箱。它也廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)行業(yè)。工藝是連鑄連軋，屬于熱軋鋁板系列，可以做深度氧化處理。在中國，5000系列鋁板是成熟的鋁板系列之一。

　　6000系列代表6061，主要含有鎂和硅兩種元素，所以綜合了4000和5000系列的優(yōu)點(diǎn)。6061是經(jīng)過冷處理的鋁鍛造產(chǎn)品，適用于對耐腐蝕性和抗氧化性要求較高的應(yīng)用場合。良好的可用性、優(yōu)異的界面特性、易于涂布和良好的加工性能。可用于低壓武器和飛機(jī)接頭。

　　661的一般特點(diǎn):界面特性優(yōu)異，易涂裝，強(qiáng)度高，使用性好，耐腐蝕性強(qiáng)。

　　661鋁的典型用途:飛機(jī)零件、照相機(jī)零件、耦合器、船用配件和五金件、電子配件和接頭、裝飾或各種五金件、鉸鏈頭、磁頭、制動(dòng)活塞、液壓活塞、電氣附件、閥門和閥門零件。

　　Skd61材料證明是熱壓鑄的模具鋼DAC出廠狀態(tài):軟退火至HB185特點(diǎn):SKD61是一種強(qiáng)度、韌性、耐熱性平衡良好的熱。模具鋼，韌性高，可延長模具使用壽命，性能優(yōu)越。用途:適用于制造熱鍛鋁、鎂、鋅合金壓鑄模及鉸刀、滾壓刀、切槽刀、剪刀、熱鍛沖頭等。用于普通壓鑄模具/鋅壓鑄模具/低壓鑄模具/高硬度塑料模具。SKD61(特種熱壓模具合金鋼)元素CSiMnCrMoVPS含量(%)為0.35 ~ 0.420 . 80 ~ 1.200 . 30 ~ 0.504 . 80 ~ 5.501 . 20 ~ 1.1。模具鋼SKD-61工廠條件:軟退火至HB，具有很強(qiáng)的抗高溫回火和軟化性能。

　　優(yōu)異的高溫抗沖擊性和抗熱疲勞性?？垢邷厝蹞p。DHA1的應(yīng)用:鋁和鋅壓鑄模:硬度HRC 41 ~ 48與上述模具附件(柱塞套、沖頭等)相同。):硬度HRC 45 ~ 50熱擠壓模具:硬度HRC 43 ~ 48熱切割刀片:硬度HRC 35 ~ 45燙印模具:硬度HRC 42 ~ 50其他通用熱加工工具。DHA的化學(xué)成分:大同鋼種DHA1 JIS相應(yīng)鋼種SKD 61 c 0.32-0.42 si 0.80-0.10 Mn≦0.5 Cr 4.50-5.50 mo 1.00-1.50v 0.80-1.20 DHA 1熱處理:鍛造溫度:熱處理?xiàng)l件:退火緩冷；淬火、油冷回火、空冷硬度:退火(HB)≦229；回火(HRC)≦53。過渡點(diǎn):Ac；ar；Ms320 .

　　日本日立SKD61優(yōu)質(zhì)熱作壓鑄合金鋼

　　硅硅硅錳錳鉻鉻鉬釩釩釩釩

　　0.391.00.45.21.40.8

　　其應(yīng)用能耐受鋁、鎂、鋅的腐蝕和熱量的急劇變化，適用于制造鋁、鎂、鋅合金壓鑄模具、鉸刀、滾壓刀具、切槽刀具、剪刀和熱鍛沖頭等的熱鍛和鑄造。

　　日立金屬SKD61(日本標(biāo)準(zhǔn)DAC)廣泛應(yīng)用于鋁和鋅壓鑄模具。SKD61是一種具有良好的強(qiáng)度、韌性和耐熱性平衡的加熱器。模具鋼近年來，隨著各向同性產(chǎn)品的發(fā)展，日益向高韌性和各向同性方向發(fā)展。它可以延長模具的壽命，使其性能優(yōu)越。

　　用于普通壓鑄模具/鋅壓鑄模具/低壓鑄模具/高硬度塑料模具。

　　鋼的類型:熱加工模具鋼材料

　　用途:能承受鋁、鎂、鋅的腐蝕和熱的急劇變化。適用于制造鋁、鎂、鋅合金壓鑄模具及鉸刀、滾壓刀、切槽刀、剪刀、熱鍛沖頭。鋼的特性:高溫強(qiáng)韌性平衡好，易加工。

　　熱壓鑄模具鋼SKD-61工廠現(xiàn)狀:軟退火到熱壓鑄模具鋼DAC的工廠狀態(tài):軟退火至HB185

　　工廠狀態(tài)軟退火至HB Fencola H13合金工具鋼

　　H13是高溫作業(yè)。模具鋼。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T..

　　H13熱壓鑄模具鋼統(tǒng)一數(shù)字代碼A20502

　　化學(xué)成分百分比:

　　C0.320.45

　　Si0.801.20

　　錳0.200.50

　　Cr4.755.50

　　Mo1.101.75

　　V0.801.20

　　p小于或等于0.030，s小于或等于0.030

　　合金工具鋼，簡稱合金鋼，是在碳鋼的基礎(chǔ)上添加合金元素形成的鋼種。其中合成鋼包括:量具和刀具用鋼、抗沖擊工具用鋼、冷加工用鋼。模具鋼熱加工模具鋼，非磁性模具鋼，塑料模具鋼。

　　特性和用途:

　　H13美國進(jìn)口空氣淬火硬化熱作。模具鋼。性能和用途與4Cr5MoSiV鋼基本相同，但由于釩含量較高，中溫(600℃)性能優(yōu)于熱加工用4Cr5MoSiV鋼。模具鋼應(yīng)用廣泛的代表性鋼種。

　　晶粒尺寸對金屬力學(xué)性能的影響

　　晶粒尺寸對金屬材料的性能有很大的影響:

　　晶粒間的“邊界”稱為晶界。晶粒越大，晶界越大，“晶界”類似于材料中的“裂紋”。那么晶粒越大，材料中的“裂紋”就越大。其次，晶粒中的原子排列有規(guī)律，容易產(chǎn)生“滑移”。而晶界上的原子排列雜亂，有許多“位錯(cuò)”和“劈裂”，使原子平面難以滑移和變形。當(dāng)晶粒較細(xì)時(shí)，滑移變形較小，能被晶界有效地抑制。第三，晶粒和晶界越細(xì)，外部總重量和變形分散的晶粒就越多，不是更好嗎？因此，晶粒越細(xì)，金屬材料的性能越好。

　　控制晶粒大小的方法有很多，主要有兩個(gè)原則:1。在結(jié)晶過程中增加金屬的過冷度。2.增加晶核。

　　部分:金屬材料液態(tài)成形的基礎(chǔ)

　　(2)金屬的結(jié)晶

　　1.結(jié)晶條件

　　純金屬液體緩慢冷卻過程的時(shí)間-溫度曲線，即純金屬的冷卻曲線。

　　根據(jù)冷卻曲線的分析，當(dāng)液態(tài)純金屬冷卻到平衡結(jié)晶溫度Tm(又稱理論結(jié)晶溫度、熱力學(xué)凝固溫度、熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)等。)，液態(tài)純金屬不會(huì)立即自發(fā)結(jié)晶。只有冷卻到Tm以下，固體才會(huì)開始結(jié)晶，然后長大并放出大量潛熱，使溫度上升到略低于平衡結(jié)晶溫度，在冷卻曲線上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)溫度平臺(tái)。凝固完成后，由于沒有潛熱釋放，溫度繼續(xù)下降。理論結(jié)晶溫度Tm與實(shí)際結(jié)晶溫度Tn的溫差稱為過冷度，記為△TTm-Tn。

　　從圖中可以看出，金屬的結(jié)晶只有在一定的過冷度下才能自發(fā)進(jìn)行。從熱力學(xué)的角度來看

　　1.任何導(dǎo)致系統(tǒng)自由能降低的過程都是自發(fā)過程。在結(jié)晶前后的兩種狀態(tài)下，金屬由兩種不同的相組成，即液相和固相。兩個(gè)不同的聚集態(tài)自然有兩個(gè)不同的自由能。

　　圖2-1-29顯示了同一種金屬材料的液相和固相的自由能溫度曲線。圖中顯示兩條曲線有一個(gè)交點(diǎn)，對應(yīng)的溫度就是理論結(jié)晶溫度Tm。在溫度Tm下，液相和固相處于兩相平衡狀態(tài)，自由能相等，可以長期共存。當(dāng)溫度高于Tm時(shí)，液相自由能低于固相自由能，金屬處于液相時(shí)是穩(wěn)定的。當(dāng)溫度低于Tm時(shí)，金屬的穩(wěn)定狀態(tài)是固態(tài)。

　　因此，如果液態(tài)金屬要結(jié)晶，它必須低于Tm溫度。液態(tài)和固態(tài)金屬之間存在自由能差(△F)，這個(gè)能量差△F就是液態(tài)結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力。

　　2.結(jié)晶的過程

　　液態(tài)金屬結(jié)晶時(shí)，首先在液態(tài)下形成一些微小的晶體(稱為晶核)，然后它們作為核心繼續(xù)生長。隨著這些晶體的長大，新的晶核出現(xiàn)并逐漸長大，直到液態(tài)金屬消失。如動(dòng)畫2-1-8所示:

　　(1)晶核的形成

　　當(dāng)液態(tài)金屬結(jié)晶時(shí)，晶核通常以兩種方式形成:

　　1)自發(fā)形核自發(fā)形核是指在一定的過冷度下，結(jié)晶核心從液態(tài)金屬本身自發(fā)生長出來。

　　2)非自發(fā)成核非自發(fā)成核是指附著在熔融金屬中未溶解的固體雜質(zhì)表面形成晶核。

　　在金屬結(jié)晶過程中，形核主要是非自發(fā)形核。

　　3)晶核的生長晶核生長的本質(zhì)是原子從液體向固體表面的轉(zhuǎn)移。

　　當(dāng)過冷度較高時(shí)，特別是金屬中有雜質(zhì)時(shí)，金屬晶體往往以枝晶的形式生長。晶核在生長初期，其內(nèi)部原子排列比較規(guī)則，所以外觀也比較規(guī)則。但是隨著晶核的不斷長大，晶體的邊角就形成了。由于邊角處的散熱條件比其他部位好，容易存在晶體缺陷，所以晶體在邊角處優(yōu)先生長，如圖2-1-11所示。

　　圖2-1-11樹枝狀晶體的生長過程

　　可以看出，它的生長方式就像一根樹枝，先長出干枯的樹枝，稱為初生晶軸，然后在初生晶軸變長變粗的同時(shí)，在其側(cè)棱角處長出樹枝，稱為次生晶軸。隨著時(shí)間的推移，二級晶軸生長，三級晶軸同時(shí)生長，如此不斷生長分支，直至液體完全消失。

　　3丟失。更終的晶體被稱為枝晶，或簡稱枝晶。每個(gè)枝晶都會(huì)長成一個(gè)晶粒。部分:金屬材料液態(tài)成形的基礎(chǔ)

　　3.鑄件的晶粒結(jié)構(gòu)

　　鑄件的晶粒結(jié)構(gòu)是指鑄件的晶粒形狀和尺寸。

　　一般鑄件的典型晶粒結(jié)構(gòu)分為三個(gè)區(qū)域?？磩?dòng)畫2-1-9演職組織圖。(1)表面細(xì)紋區(qū)

　　液態(tài)金屬剛倒入結(jié)晶器時(shí)，由于結(jié)晶器壁溫度低，與之接觸的一薄層液態(tài)金屬被強(qiáng)烈過冷，形成大量自發(fā)晶核。這些晶核迅速生長并相互接觸，在鑄件表面形成等軸細(xì)晶區(qū)。(2)柱狀晶粒區(qū)

　　細(xì)晶區(qū)形成的同時(shí)，模壁溫度不斷升高，使得剩余液態(tài)金屬的冷卻速度逐漸降低，過冷度減小，形核速率變慢。此時(shí)晶軸垂直于模壁的晶粒有利于熱量沿枝晶軸向模壁傳遞，因此這些晶粒優(yōu)先長大，從而形成柱狀晶粒。(3)中心等軸晶粒區(qū)

　　隨著柱狀晶發(fā)展到一定程度，通過結(jié)晶的柱狀晶層和結(jié)晶器壁向外散熱的速度越來越慢，錠模中心殘留液態(tài)金屬的內(nèi)部溫差越來越小，散熱方向不明顯，從而形成較厚的等軸晶區(qū)。

　　從上面可以看出，鑄錠的顯微組織是不均勻的，從表層到心部由細(xì)小的等軸晶、柱狀晶和粗大的等軸晶組成。

　　4.鑄件晶粒結(jié)構(gòu)的控制

　　晶粒組織對鑄件的力學(xué)性能有很大影響。

　　鑄錠表面細(xì)晶區(qū)顯微組織致密，力學(xué)性能良好，但由于這個(gè)區(qū)域很薄，對鑄錠性能影響不大。柱狀晶區(qū)的顯微組織比中心等軸晶區(qū)更致密。但是柱狀晶體的連接

　　4.由于非金屬夾雜物和低熔點(diǎn)雜質(zhì)的存在，接觸表面變成易碎表面，并且在熱壓過程中經(jīng)常沿著易碎表面破裂。因此，通常不希望鋼錠的柱狀晶粒面積過大。但是，對于塑性好的有色金屬及其合金，有時(shí)為了獲得更致密的組織，希望獲得柱狀組織。

　　(1)細(xì)晶強(qiáng)化:

　　等軸晶晶界長，雜質(zhì)分布分散，各方向力學(xué)性能差異小，晶粒越細(xì)，鑄件的強(qiáng)度和硬度越高，塑性和韌性越好。這種提高金屬強(qiáng)度的方法稱為細(xì)晶強(qiáng)化。在所有的金屬強(qiáng)化方法中，細(xì)晶強(qiáng)化是更理想的一種。因此，通常希望鑄件具有細(xì)小的等軸晶粒結(jié)構(gòu)。

　　(2)細(xì)晶強(qiáng)化法:

　　1)在結(jié)晶過程中增加液態(tài)金屬的過冷度

　　根據(jù)過冷度對形核率和生長速率的影響，增加過冷度可以使鑄件晶粒變小。在連續(xù)冷卻的條件下，冷卻速率越大，過冷度越大。為提高冷卻速度，可采取降低熔體澆注溫度、選擇吸熱導(dǎo)熱能力強(qiáng)的澆注材料等措施。比如金屬型的速度比砂型高，所以金屬型鑄造的晶粒尺寸比砂型鑄造的要小。

　　2)改性處理

　　在熔融金屬結(jié)晶前，在熔融金屬中加入一些物質(zhì)(稱為變質(zhì)劑)，形成大量分散的固體顆粒作為非自發(fā)形核界面，或起到阻礙晶體生長的作用，從而獲得細(xì)小晶粒。這種細(xì)化晶粒的方法稱為變質(zhì)處理。

　　3)附加振動(dòng)

　　液態(tài)金屬結(jié)晶時(shí)，可采用機(jī)械振動(dòng)、超聲波振動(dòng)或電磁振動(dòng)，使模具中的液態(tài)金屬運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致枝晶破碎，破碎的晶塊充當(dāng)晶核，從而細(xì)化晶粒。

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