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绪论1

第1章　液态金属的结构和性质3

1.1　液态金属的结构3

1.1.1　液体与固体、气体结构比较及衍射特征3

1.1.2 由物质熔化（汽化）过程认识液态金属的结构5

1.1.3　液态金属结构的理论模型7

1.1.4 实际金属的液态结构9

1.2　液态金属的性质10

1.2.1　液态金属的黏度10

1.2.2　液态金属的表面张力14

1.3　液态金属的充型能力21

1.3.1 充型能力的概念及其测定方法21

1.3.2　液态金属停止流动机理及充型能力的计算23

1.3.3　影响液态金属充型能力的因素及提高充型能力的措施26

思考与练习31

第2章　铸件凝固过程中的传热及液体流动32

2.1　铸件凝固温度场32

2.1.1　导热的基本概念和定律32

2.1.2　数学解析法33

2.1.3　数值模拟法37

2.1.4　测温法38

2.1.5　不同界面热阻条件下的温度场39

2.1.6　影响铸件温度场的因素40

2.2　铸件的凝固方式42

2.2.1　凝固动态曲线42

2.2.2　凝固区结构及特征44

2.2.3　铸件的凝固方式及其影响因素45

2.3　铸件的凝固时间47

2.3.1　平方根定律47

2.3.2 当量厚度法则49

2.4　铸件凝固过程中的液体流动50

2.4.1　凝固过程中液相区的液体流动50

2.4.2　液态金属在枝晶间的流动52

思考与练习53

第3章　液态金属凝固热力学及动力学54

3.1　液态金属凝固热力学54

3.1.1　液态金属凝固热力学条件54

3.1.2　液态金属凝固过程中能量的增加55

3.2　均质形核56

3.2.1　形核功57

3.2.2　形核率58

3.3　非均质形核60

3.3.1　形核功及形核速率60

3.3.2　形核剂的条件62

3.3.3　影响非均质形核的因素62

3.4　纯金属晶体生长63

3.4.1　晶体宏观生长方式64

3.4.2　晶体微观生长方式65

思考与练习71

第4章　单相及多相合金的凝固73

4.1　凝固过程的溶质再分配73

4.1.1　溶质再分配现象的产生73

4.1.2　溶质平衡分配系数74

4.1.3　平衡凝固时的溶质再分配75

4.1.4　近平衡凝固时溶质再分配76

4.2　固—液界面前沿的成分过冷82

4.2.1　成分过冷的产生83

4.2.2　成分过冷对单相合金结晶形态的影响85

4.3　多相合金的凝固91

4.3.1　共晶合金的凝固91

4.3.2 包晶合金的凝固99

4.3.3　偏晶合金的凝固101

思考与练习103

第5章　铸件宏观组织及其控制105

5.1　铸件的宏观组织105

5.2　表层细晶区及内部柱状晶区的形成106

5.2.1　表层细晶粒区的形成106

5.2.2　柱状枝晶区的形成106

5.3　中心等轴晶的形成107

5.3.1　过冷液体中非均质形核理论107

5.3.2　型壁晶粒脱落与游离理论108

5.3.3　枝晶熔断理论110

5.3.4　结晶雨理论110

5.4　铸件晶粒组织的控制110

5.4.1　合理控制热学条件110

5.4.2　向合金熔体中加入形核剂113

5.4.3　动力学细化113

思考与练习115

第6章　铸件的缩孔与缩松116

6.1　收缩的基本概念116

6.1.1　液态收缩117

6.1.2　凝固收缩117

6.1.3 固态收缩118

6.1.4　铸件的收缩119

6.2　缩孔及缩松120

6.2.1　缩孔121

6.2.2　缩松122

6.2.3　铸铁件的缩孔与缩松123

6.3　影响缩孔与缩松的因素及防止措施124

6.3.1　影响缩孔与缩松的因素124

6.3.2　影响灰铸铁和球墨铸铁缩孔和缩松的因素125

6.3.3　防止和消除铸件缩孔与缩松的途径125

思考与练习129

第7章　铸件中的成分偏析130

7.1　微观偏析130

7.1.1 晶内偏析130

7.1.2　晶界偏析132

7.2　宏观偏析133

7.2.1　正常偏析133

7.2.2　逆偏析134

7.2.3 V形偏析和逆V形偏析134

7.2.4　带状偏析135

7.2.5　重力偏析136

思考与练习136

第8章　铸件中的气孔与夹杂物138

8.1　铸造过程中的气体及其来源138

8.1.1　气体的来源138

8.1.2　气体的种类与存在形态138

8.1.3　气体对铸件质量的影响139

8.2　气体在金属液中的溶解与析出140

8.2.1 气体的溶解140

8.2.2　气体的析出144

8.3　铸件中的气孔147

8.3.1　析出性气孔147

8.3.2　反应性气孔150

8.3.3　侵入性气孔153

8.4　铸件中的非金属夹杂物155

8.4.1 夹杂物的来源与分类155

8.4.2　一次夹杂物157

8.4.3 二次氧化夹杂物159

8.4.4　偏析夹杂物160

思考与练习163

第9章　铸造应力、变形及裂纹164

9.1　铸造应力164

9.1.1 热应力164

9.1.2　相变力168

9.1.3　机械阻碍应力169

9.1.4　减小及消除铸造应力的措施169

9.2　铸件的变形与冷裂170

9.2.1　铸件的变形170

9.2.2　铸件的冷裂172

9.3　铸件的热裂173

9.3.1　热裂的分类和形貌特征174

9.3.2　热裂的形成机理175

9.3.3　影响热裂形成的因素177

9.3.4　防止热裂的途径181

思考与练习182

第10章　液态金属在特殊条件下的凝固与成形183

10.1　快速凝固183

10.1.1　快速凝固简介183

10.1.2 快速凝固过程的动力学与热力学基础183

10.1.3　快速凝固的特征184

10.1.4　快速凝固方法187

10.2 定向凝固与单晶生长188

10.2.1　概述188

10.2.2　定向凝固的理论基础188

10.2.3　定向凝固工艺190

10.2.4　单晶制备194

思考与练习195

参考文献196