金属凝固成形原理

本书是为适应普通高等学校材料成型及控制工程专业和材料加工工程学科的培养目标要求而编写的基础理论教材。本书着重阐明金属凝固成形（也称液态成形）的内在规律和物理本质，主要介绍熔融金属及其充型、凝固传热、凝固形核与晶体生长、合金的凝固及其凝固组织、凝固偏析、气孔与夹杂物、凝固收缩与缩孔、热裂铸造应力、变形与冷裂等。本书既注重基础理论的阐述，又注重凝固理论的工程应用，意在使读者通过学习，能够对金属凝固成形过程及基本原理有较深入和系统的理解，并能针对金属凝固成形过程中产生的实际问题提出有效的对策和解决方案。 本书可作为普通高等学校材料成型及控制工程专业的本科生教材和材料加工工程学科的研究生教材，也可作为铸造、冶金、材料、机械等领域工程技术人员的参考用书。

前言
第1章 熔融金属
1.1 熔融金属的结构
1.1.1 液、固、气三态的特性对比
1.1.2 理想纯金属的液态结构
1.1.3 实际金属的液态结构
1.2 熔融金属的性质
1.2.1 熔融金属的黏度
1.2.2 熔融金属的表面张力
1.3 熔融金属与环境的交互作用
1.3.1 金属液与水蒸气的反应
1.3.2 常见金属液的气体反应
习题
第2章 充型
2.1 充型能力的度量方法
2.2 熔融金属的停止流动机理与充型能力表征
2.2.1 熔融金属的停止流动机理
2.2.2 充型能力的简化计算
2.3 充型能力的影响因素及提高措施
2.3.1 影响充型能力的因素
2.3.2 提高充型能力的措施
2.4 连续流动性
习题
第3章 凝固传热
3.1 凝固传热的特点
3.2 凝固系统温度场的研究方法
3.2.1 温度场的实际测定
3.2.2 温度场的数学解析
3.2.3 温度场的数值计算
3.3 不同热阻条件下凝固系统的温度分布
3.4 铸件温度场的影响因素
3.5 凝固时间
3.5.1 平方根定律
3.5.2 折算厚度法则
3.5.3 热流发散效应
3.5.4 不同热阻条件下铸件的凝固时间
3.6 凝固方式
3.6.1 凝固动态曲线
3.6.2 凝固区域及其结构
3.6.3 凝固方式及其影响因素
3.6.4 凝固方式与铸件质量的关系
3.6.5 凝固方式的控制
3.7 凝固方向
3.7.1 顺序凝固与同时凝固
3.7.2 凝固方向的控制
习题
第4章 凝固形核与晶体生长
4.1 金属结晶的热力学条件
4.2 形核过程
4.2.1 均质形核
4.2.2 异质形核
4.3 生长过程
4.3.1 晶体生长的动力学过冷度
4.3.2 液-固界面的微观结构
4.3.3 液-固界面的生长机理和生长速度
4.3.4 过冷度对界面性质及动力学过程的影响
4.3.5 晶体的生长方向和生长界面
习题
第5章 合金的凝固
5.1 单相合金的平衡凝固
5.1.1 平衡分配系数
5.1.2 平衡凝固时的溶质再分配
5.2 单相合金的非平衡凝固
5.2.1 凝固界面区域平衡假设
5.2.2 固相无扩散、液相均匀混合时的溶质再分配
5.2.3 固相无扩散、液相只有有限扩散而无对流或搅拌时的溶质再分配
5.2.4 固相无扩散、液相存在部分混合时的溶质再分配
5.3 单相合金固-液界面前沿液相的过冷状态
5.3.1 热过冷
5.3.2 成分过冷
5.4 液相过冷对单相合金凝固过程的影响
5.4.1 热过冷对纯金属界面稳定性、界面形貌及结晶形态的影响
5.4.2 成分过冷对单相合金界面稳定性、界面形貌及结晶形态的影响
5.4.3 枝晶间距
5.5 共晶合金的凝固
5.5.1 共晶组织的形态及分类
5.5.2 共生区
5.5.3 共晶合金的结晶方式
5.5.4 非小平面-非小平面规则共晶的凝固
5.5.5 非小平面-小平面非规则共晶的凝固
习题
第6章 凝固组织
6.1 铸件凝固组织及其对性能的影响
6.1.1 铸件的宏观凝固组织
6.1.2 宏观凝固组织对铸件性能的影响
6.2 液相流动对凝固过程的影响
6.2.1 液相流动对凝固前沿的影响
6.2.2 液相流动对晶体游离与晶核增殖的影响
6.3 铸件凝固组织的形成机理
6.3.1 表面细晶粒区的形成
6.3.2 柱状晶区的形成
6.3.3 中心等轴晶区的形成
6.3.4 宏观凝固组织的影响因素
6.4 铸件宏观凝固组织的控制
6.4.1 等轴晶组织的获得和细化
6.4.2 定向凝固与柱状晶及单晶组织的获得
习题
第7章 凝固偏析
7.1 宏观偏析
7.1.1 正常偏析
7.1.2 反常偏析
7.1.3 重力偏析
7.2 微观偏析
7.2.1 枝晶偏析
7.2.2 胞状偏析与晶界偏析
7.2.3 微观偏析产生的非平衡第二相
7.2.4 微观偏析的度量与消除
7.3 镇静钢锭中的宏观偏析
习题
第8章 气孔与夹杂物
8.1 概述
8.1.1 气体的来源
8.1.2 气体的存在形态
8.1.3 非金属夹杂物的来源
8.1.4 非金属夹杂物的分类
8.2 气体的溶解
8.2.1 气体在金属中的溶解过程
8.2.2 气体溶解度的影响因素
8.2.3 气体在金属液中的传输
8.3 气体的析出
8.3.1 气体的扩散析出
8.3.2 气体以气泡形式从金属液中析出
8.4 铸件中的气孔
8.4.1 析出性气孔
8.4.2 反应性气孔
8.4.3 侵入性气孔
8.5 非金属夹杂物的生成
8.5.1 浇注前形成的非金属夹杂物
8.5.2 浇注充型时形成的非金属夹杂物
8.5.3 凝固过程中形成的非金属夹杂物
8.6 夹杂物的长大、形状和分布
8.6.1 夹杂物的聚合长大
8.6.2 夹杂物的形状
8.6.3 夹杂物的分布
8.7 预防、减少和去除夹杂物的途径
习题
第9章 凝固收缩与缩孔
9.1 收缩的基本概念
9.1.1 体收缩和线收缩
……