0512-66159259 
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材料名稱:模具鋼材料等級(jí):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、磨削性好、淬透性強(qiáng)、尺寸穩(wěn)定性好，適用于制作高精度長(zhǎng)壽命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(zhǎng)期工作，具有良好的切削性能和拋光性能。模具鋼特點(diǎn):通用冷加工，高耐磨模具鋼；淬透性好，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、良好的可加工性
3，淬透性好，可以空冷淬火，不用擔(dān)心淬火裂紋。
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，更適用于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。沖壓模具及沖壓模具各種剪刀、鑲嵌刀片、木工刀片滾絲模具及耐磨滑塊冷鐓模具、熱固性樹脂成型模具、規(guī)等拉深成型及冷擠壓模具；這種鋼容易車削，適用于制作鋒利的刀片、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、特種成型輥、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)3。在“淬火+回火+滲氮”狀態(tài)下使用(適用于表面高硬度)4。深冷處理為了獲得更高的硬度和尺寸穩(wěn)定性，模具淬火后立即在-70至-80℃低溫冷卻并保持。形狀復(fù)雜、尺寸變化大的零件，深冷處理后有開裂的危險(xiǎn)。5.模具或工件滲氮后，表面形成高硬度和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(duì)滲碳層的影響見下表。滲氮時(shí)間(小時(shí))滲氮層深度mm 0 . 250 . 300 . 357 . 570℃軟氮化后，工件表面硬度約為950HV。通常情況下， 軟氮化2小時(shí)后，硬化層深度可達(dá)10-20 μm。磨削模具毛坯或在低溫回火狀態(tài)下工作時(shí)，磨削容易造成磨削裂紋。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，通常在更后用線切割加工時(shí)會(huì)遇到開裂。為防止開裂，建議采用氣淬和高溫回火降低熱處理應(yīng)力。或者對(duì)模具毛坯進(jìn)行型腔預(yù)處理處理。價(jià)格參考:國(guó)內(nèi)30/斤；日本進(jìn)口51/斤
6061鋁合金的力學(xué)性能
6061鋁合金的機(jī)械性能具有高的抗拉強(qiáng)度、延伸率、彈性系數(shù)和抗疲勞性。
6061鋁合金的機(jī)械性能:
6061的極限抗拉強(qiáng)度為124MPa。
拉伸屈服強(qiáng)度為55.2MPa
伸長(zhǎng)率25.0%
彈性系數(shù)68.9GPa
抗彎極限強(qiáng)度228MPa
軸承強(qiáng)度103MPa
泊松比是0.330
疲勞強(qiáng)度為62.1MPa的鋁合金通過熱處理可以獲得良好的力學(xué)性能、物理性能和耐腐蝕性能。可熱處理強(qiáng)化鋁合金通過淬火、時(shí)效等熱處理手段來提高其力學(xué)性能，可分為硬鋁、鍛造鋁、超硬鋁和特種鋁合金。
6061鋁合金的熱處理工藝:
1)快速退火:加熱溫度為350-410℃；根據(jù)材料的有效厚度不同，保溫時(shí)間在30 ~ 30 ~ 120分鐘之間；空氣或水冷卻。2)高溫退火:加熱溫度為350-500℃；成品厚度大于等于6 mm時(shí)，保溫時(shí)間10 ~ 30 min，小于6 mm時(shí)，加熱通過；空氣很冷。3)低溫退火:加熱溫度為150-250℃；保溫時(shí)間為2-3小時(shí)；空氣或水冷卻。
6061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)的機(jī)身、蒙皮、壓氣機(jī)往往采用鋁合金來減輕自身重量。
食品、化工、釀造行業(yè)用擠壓線圈、各種軟管、煙花粉。
1060對(duì)耐腐蝕性和成型性要求高，但對(duì)強(qiáng)度要求不高，所以化工設(shè)備是其典型用途。
1100用于加工需要良好成形性和高耐蝕性但不要求高強(qiáng)度的零部件，如化工產(chǎn)品、食品工業(yè)裝置和儲(chǔ)存容器、薄板加工件、深拉或旋壓凹面器皿、焊接件、熱交換器、印制板、銘牌和反光器具等。
電解電容器箔、光學(xué)反射沉積膜
1350線、導(dǎo)電絞線、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(chǎng)合。飛機(jī)重型、鍛件、厚板和擠壓材料、車輪和結(jié)構(gòu)部件、多級(jí)火箭和航天器部件的級(jí)燃料箱、卡車車架和懸掛系統(tǒng)部件。
2017年是個(gè)在工業(yè)上使用的2XXX合金。目前其應(yīng)用范圍較窄，主要包括鉚釘、通用機(jī)械零件、結(jié)構(gòu)和運(yùn)輸車輛的結(jié)構(gòu)件、螺旋槳及配件等。
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。
2036汽車車身鈑金零件
2048空天飛行器的結(jié)構(gòu)件和武器結(jié)構(gòu)件
2124空天飛行器的結(jié)構(gòu)部件
飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油機(jī)的活塞，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的葉輪和壓氣機(jī)環(huán)。
2219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。
2319焊接拉動(dòng)2219合金焊條和填充焊料。
2618模鍛件和自由鍛件?；钊秃娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)零件
工作溫度小于或等于100℃的2A01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℃的飛機(jī)結(jié)構(gòu)和工作溫度℃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飛機(jī)的中等強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件、螺旋槳葉片、車輛和建筑結(jié)構(gòu)件。飛機(jī)用中等強(qiáng)度螺栓和鉚釘
2A12飛機(jī)蒙皮、框架、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工作在℃的航天器部件，工作在室溫和高溫的焊接容器和氣密艙。
2A17工作溫度為℃的飛機(jī)零件
2A50形狀復(fù)雜的中等強(qiáng)度零件
2A60航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉輪、導(dǎo)輪、風(fēng)扇、葉輪等。
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
3003用于加工需要良好成形性、高耐蝕性和良好焊接性的零件和部件，或既需要這些性能又需要比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、用薄板加工的各種壓力容器和管道等。
3105房間隔斷、擋板、拖板、天溝、落水管、SKD11鈑金成形加工零件通用模具。高速鋼、瓶蓋、瓶塞等。
3A21飛機(jī)油箱、油道、鉚釘線等。建筑材料和食品以及其他工業(yè)設(shè)備等。
與3003合金類似，5005具有中等強(qiáng)度和良好的耐腐蝕性。用作導(dǎo)體、炊具、儀表板、外殼和建筑裝飾。陽(yáng)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)。
5050片材可用作冰箱和冰柜內(nèi)襯、汽車風(fēng)管、油管、農(nóng)業(yè)灌溉管；還可以加工厚板、管材、棒材、異型材料和線材。
5052該合金具有良好的成形性、耐蝕性、燭照性、疲勞強(qiáng)度和適中的靜強(qiáng)度，用于制造飛機(jī)油箱和油管，以及交通車輛和船舶的鈑金件、儀表、路燈支架和鉚釘、五金制品等。
5056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)捕蟲器和其他需要高耐腐蝕性的場(chǎng)合。
5083用于需要耐腐蝕性高、焊接性好、強(qiáng)度中等的地方，如船舶、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。
5086用于需要高耐蝕性、良好焊接性和中等強(qiáng)度的地方，如船舶、汽車、飛機(jī)、低溫設(shè)備、電視塔、鉆機(jī)、運(yùn)輸設(shè)備、導(dǎo)彈零件和甲板等。
5154焊接結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)罐、壓力容器、船舶結(jié)構(gòu)和海上設(shè)施以及運(yùn)輸罐。
5182板材用于加工易拉罐、汽車車身板件、方向盤、加強(qiáng)件、支架等零件。
5252用于制造高強(qiáng)度的裝飾件，如汽車的裝飾件。陽(yáng)極氧化后具有光亮透明的氧化膜。
5254過氧化氫和其他化學(xué)產(chǎn)品容器
5356焊接鎂含量大于3%的鋁鎂合金焊條和焊絲
5454海上設(shè)施的焊接結(jié)構(gòu)、壓力容器和管道。
5456鋼板、高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)罐、壓力容器和船舶材料。
5457經(jīng)過拋光和陽(yáng)極氧化處理的汽車和其他設(shè)備的裝飾部件。
5652過氧化氫和其他化學(xué)產(chǎn)品的儲(chǔ)存容器
5657經(jīng)過拋光和陽(yáng)極氧化處理的汽車和其他設(shè)備的裝飾部件，但在任何情況下，都必須保證材料具有細(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)件。
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、焊接容器應(yīng)力件、飛機(jī)蒙皮骨件。
5A12焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件，防彈甲板
6005擠壓型材和管道用于要求強(qiáng)度和高度大于6063合金的結(jié)構(gòu)部件，如梯子和電視天線。
6009汽車車身板件
6010板材:汽車車身
6061要求各種具有一定強(qiáng)度、可焊性和高耐蝕性的工業(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)械零件和精密加工的管、棒、型材和板材。
6063建筑型材，灌溉管和擠壓材料的車輛，長(zhǎng)凳，家具和圍欄。
6066鍛件和焊接結(jié)構(gòu)用擠壓材料
6070汽車工業(yè)用重型焊接結(jié)構(gòu)和擠壓材料及管材
6101公共汽車用高強(qiáng)度棒材、電導(dǎo)體和散熱設(shè)備。
6201高強(qiáng)度導(dǎo)電棒和線
6205厚板、踏板和高抗沖擠壓件
6262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。
6351車輛的擠壓結(jié)構(gòu)件，水、油等管道。
6463建筑和各種電器的型材，以及經(jīng)陽(yáng)極氧化處理后表面光亮的汽車裝飾件。
6A02形狀復(fù)雜的飛機(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鋁板6061鋁材6061化學(xué)成分-久林
6061鋁合金是一種經(jīng)過冷處理的鋁鍛造產(chǎn)品，適用于對(duì)耐腐蝕性和抗氧化性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)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。可用于低壓武器和飛機(jī)接頭。
6061鋁板的力學(xué)性能
抗拉強(qiáng)度:310Mpa，屈服強(qiáng)度:276Mpa，硬度:95HB。
6061鋁板的切削加工性
經(jīng)過熱處理和預(yù)拉伸(-T651)，6061鋁合金的強(qiáng)度無法與2XXX系列或7XXX系列相比，但它具有許多鎂硅合金特性，并具有優(yōu)良的機(jī)械加工性、優(yōu)良的焊接特性、電鍍性、良好的耐腐蝕性、高韌性、加工后不變形、材料致密無缺陷、易拋光、易著色膜、氧化效果優(yōu)良。
6061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)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
11.2017合金鋁條熱銷！
鋁合號(hào)的分類.久林
根據(jù)鋁板所含金屬元素的不同，鋁板可分為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。5000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常用模具。高速鋼。也可以叫鋁鎂合金。其主要特點(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，所以常用于航空，如飛機(jī)油箱。它也廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)行業(yè)。加工工藝是連鑄連軋，屬于熱軋鋁板系列，可以氧化深加工。在國(guó)內(nèi)，5000系列鋁板屬于比較成熟的鋁板之一。
六個(gè)6000系列代表6061，主要含有鎂和硅，所以綜合了4000系列和5000系列的優(yōu)點(diǎn)。6061是一種經(jīng)過冷處理的鋁鍛造產(chǎn)品，適用于具有高耐腐蝕性和氧化要求的應(yīng)用。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。
6061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)。
6061鋁的典型用途:飛機(jī)零件、照相機(jī)零件、耦合器、船舶配件和五金、電子配件和連接器、裝飾或各種五金、鉸鏈頭、磁頭、制動(dòng)活塞、液壓活塞、電氣配件、閥門和閥門零件。
Skd61防材料熱壓鑄模具鋼DAC出廠條件:軟退火至HB185特性:SKD61是一種具有良好強(qiáng)度、韌性和耐熱性平衡的熱模具鋼，韌性高，能延長(zhǎng)模具的使用壽命，性能優(yōu)越。用途: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、熱鍛沖頭的熱鍛鑄造。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)中CSiMnCrMoVPS的含量(%)為0.35 ~ 0.420 . 80 ~ 1.200 . 30 ~ 0.504 . 80 ~ 5.501 . 20 ~ 1。模具鋼SKD-61工廠條件:軟退火至HB，抗高溫回火軟化能力強(qiáng)。
優(yōu)異的高溫抗沖擊性和抗熱疲勞性。抗高溫熔損能力強(qiáng)。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:采用硬度HRC 43 ~ 48熱剪切刀片:使用硬度為HRC35 ~ 45的刀片；燙印模具:采用硬度HRC 42 ~ 50其他通用熱加工工具。DHA1的化學(xué)成分:大同鋼種DHA1JIS對(duì)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；冷回火和空冷時(shí)淬火油的硬度:退火(HB)≦229；淬火回火(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
碳碳硅硅錳錳鉻鉬釩釩
0.391.00.45.21.40.8
特點(diǎn)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、鋅合金壓鑄模具和鉸刀、滾刀刀、開槽刀、剪刀、熱鍛沖頭的熱鍛鑄造。
日立金屬SKD61(日本標(biāo)準(zhǔn)DAC)是鋁和鋅壓鑄模具中使用更廣泛的鋼。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，日益向高韌性各向同性方向發(fā)展，可以延長(zhǎng)模具的壽命，使其具有更好的性能。
用于一般壓鑄模具/鋅壓鑄模具/低壓鑄模具/高硬塑料模具。
鋼的類型:熱加工模具鋼材料
特點(diǎn)應(yīng)用:能承受鋁、鎂、鋅的腐蝕和熱量的急劇變化，適用于制造鋁、鎂、鋅合金壓鑄模具和鉸刀、滾刀刀、開槽刀、剪刀、熱鍛沖頭的熱鍛鑄造。鋼材特長(zhǎng):高溫強(qiáng)韌性平衡好，易加工。
熱壓鑄模具鋼SKD-61工廠條件:軟退火到熱壓鑄。模具鋼DAC工廠狀態(tài):軟退火至HB185
美國(guó)Fencola H13合金工具鋼出廠狀態(tài)軟退火到HB
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(jiǎn)稱合金鋼，是在碳鋼的基礎(chǔ)上添加合金元素形成的一種鋼。其中，組合鋼包括:量具用鋼、抗沖擊工具用鋼、冷加工用鋼。模具鋼熱加工模具鋼非磁性的模具鋼塑料的模具鋼。
特性和用途:
這是從美國(guó)進(jìn)口的H13空氣淬火硬化熱作。模具鋼。該鋼的性能和用途與4Cr5MoSiV鋼基本相同，但由于釩含量較高，所以在中溫(600度)下的性能優(yōu)于4Cr5MoSiV鋼，而且是熱加工的。模具鋼具有廣泛用途的代表性鋼種。
晶粒尺寸對(duì)金屬力學(xué)性能的影響
晶粒尺寸對(duì)金屬材料的性能有很大的影響:
晶粒之間的“邊界”稱為晶界，晶粒越大——晶界越大，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，晶粒內(nèi)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。然后當(dāng)晶粒較細(xì)時(shí)，其內(nèi)部的滑動(dòng)變形較小，能被晶界有效抑制。第三，晶粒和晶界越細(xì)，總的外部載荷和變形將越好地分散到更多的晶粒上。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很多，主要有兩個(gè)原則:1。增加金屬結(jié)晶的過冷度。2.增加晶核。
節(jié):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中時(shí)間與溫度的關(guān)系曲線就是純金屬的冷卻曲線。
通過分析冷卻曲線可以得知，當(dāng)液態(tài)純金屬冷卻到平衡結(jié)晶溫度Tm(也稱為理論結(jié)晶溫度、熱力學(xué)凝固溫度、熔點(diǎn)和冰點(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(zhǎng)大，釋放大量潛熱，使溫度上升到略低于平衡結(jié)晶溫度，在冷卻曲線上出現(xiàn)一個(gè)溫度平臺(tái)。固化完成后，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，記為△TTm-Tn。
從圖中可以看出，金屬結(jié)晶只能在一定的過冷度下自發(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)的。在金屬結(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是同一種金屬材料的液相和固相的自由能溫度變化曲線。圖中顯示兩條曲線有一個(gè)交點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的溫度就是理論結(jié)晶溫度Tm。在溫度Tm下，液相和固相處于自由能相等的兩相平衡狀態(tài)，可以長(zhǎng)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)是固相。
所以液態(tài)金屬要想結(jié)晶，必須低于Tm溫度。金屬的液態(tài)和固態(tài)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)，然后以它們?yōu)楹诵牟粩嗌L(zhǎng)。當(dāng)這些晶體長(zhǎng)大時(shí)，新的晶核出現(xiàn)并逐漸長(zhǎng)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)形核是指在一定過冷度下，液態(tài)金屬自身自發(fā)生長(zhǎng)出晶核。
2)非自發(fā)成核非自發(fā)成核是指附著在金屬液體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，自發(fā)形核是形核的主要形式。
3)晶核的生長(zhǎng)晶核生長(zhǎng)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(zhǎng)。在晶核生長(zhǎng)之初，由于其內(nèi)部原子排列規(guī)律的特點(diǎn)，形狀也比較規(guī)則。但是隨著晶核的不斷生長(zhǎng)，形成了晶體的頂角和棱角。由于頂角和棱角處的散熱條件比其他部位好，容易存在晶體缺陷，所以晶體在頂角和棱角處優(yōu)先生長(zhǎng)，如圖2-1-11所示。
圖2-1-11枝晶生長(zhǎng)過程
可見它的生長(zhǎng)方式就像樹枝一樣。首先長(zhǎng)出干枝，稱為初生晶軸。然后在主晶軸被拉長(zhǎng)加粗的同時(shí)，在其側(cè)邊棱角處長(zhǎng)出分枝，稱為次晶軸。隨著時(shí)間的推移，二級(jí)晶軸生長(zhǎng)，三級(jí)晶軸同時(shí)生長(zhǎng)，如此生長(zhǎng)分枝，直至液體完全消滅。
3丟失。更終得到的晶體稱為枝晶，或簡(jiǎn)稱枝晶。每個(gè)枝晶都會(huì)長(zhǎng)成一個(gè)晶粒。節(jié):金屬材料液態(tài)成形的基礎(chǔ)
3.鑄件的晶粒結(jié)構(gòu)
鑄件的晶粒組織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鑄造結(jié)構(gòu)圖。(1)表面細(xì)紋區(qū)
液態(tài)金屬剛澆入結(jié)晶器時(shí)，由于結(jié)晶器壁溫度較低，與之接觸的液態(tài)金屬薄層被強(qiáng)烈過冷，形成大量自發(fā)晶核。這些晶核迅速生長(zhǎng)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，使剩余液態(tài)金屬的冷卻速度逐漸減慢，過冷度降低，形核速度減慢。此時(shí)，當(dāng)晶軸垂直于模壁時(shí)，沿枝晶軸的傳熱是有利的，因此這些晶粒優(yōu)先生長(zhǎng)，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)晶的柱狀晶層和模壁散熱的速度越來越慢，錠模中心剩余液態(tài)金屬內(nèi)部的溫差越來越小，散熱方向不明顯，從而形成粗大的等軸晶區(qū)。
從上面可以看出，鑄錠的組織是不均勻的，從表面到中心由細(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
晶粒結(jié)構(gòu)對(duì)鑄件的力學(xué)性能有很大影響。
鑄錠表面細(xì)晶區(qū)組織致密，力學(xué)性能良好，但由于面積較薄，對(duì)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
接觸表面常含有非金屬夾雜物和低熔點(diǎn)雜質(zhì)，使其成為脆性表面，在熱壓加工過程中常沿脆性表面斷裂。因此，通常不希望鑄錠的柱狀晶粒面積過大。然而，對(duì)于具有良好塑性的有色金屬及其合金，為了獲得更致密的結(jié)構(gòu)，有時(shí)希望獲得柱狀結(jié)構(gòu)。
(1)細(xì)晶強(qiáng)化:
等軸晶晶界長(zhǎng)，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?gòu)?qiáng)度的方法叫做細(xì)晶強(qiáng)化。在所有的金屬?gòu)?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)增加液態(tài)金屬在結(jié)晶過程中的過冷度。
根據(jù)過冷度對(duì)形核速率和生長(zhǎng)速率的影響規(guī)律，增加過冷度可以使鑄件晶粒變小。在連續(xù)冷卻的情況下，冷卻速度越大，過冷度越大。為提高冷卻速度，可采取措施降低熔體的澆注溫度，選擇吸熱導(dǎo)熱能力強(qiáng)的模具材料。比如金屬型的冷區(qū)速度比砂型高，所以金屬型鑄件的晶粒比砂型鑄件的晶粒細(xì)。
2)變質(zhì)處理
在熔融金屬結(jié)晶前，向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)成核界面，或阻礙晶體生長(zhǎng)，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)
在熔融金屬結(jié)晶過程中，可采用機(jī)械振動(dòng)、超聲波或電磁振動(dòng)等措施，使結(jié)晶器內(nèi)的液態(tài)金屬運(yùn)動(dòng)，使枝晶破碎，破碎的晶體作為形核，從而細(xì)化晶粒。
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