铸件成形原理

　　《普通高等教育“十二五”规划教材：铸件成形原理》为高等学校材料成形及控制工程专业铸造方向的专业基础课教材，主要介绍金属凝固过程的基本概念、基本理论、组织形成规律及控制原理，以及与铸件成形相关的诸种缺陷的形成机制与控制原则，具体内容包括液态金属的结构与性质、凝固温度场、晶体形核与生长、单相合金凝固、多相合金凝固、铸件凝固组织的控制、特殊条件下的凝固技术、液态金属与气相和渣相的相互作用、凝固过程中的成分偏析、气孔和夹杂的形成与控制、凝固收缩过程中的缺陷形成与控制、固态冷却过程中的缺陷形成与控制。《普通高等教育“十二五”规划教材：铸件成形原理》在内容取舍、表达方式、篇章布局等方面均进行了新的尝试，尤其在凝固基础知识方面做了较大程度的更新，力求在相关重要内容上与国内外当今的认知和发展水平同步，以体现高等教育教材应有的时代特征。

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前言
绪论
上篇 金属凝固基本原理
第1章 液态金属的结构与性质
1.1 引言
1.2 液态金属的结构
1.2.1 液体与固体、气体的结构比较及衍射特征
1.2.2 由物质熔化过程认识液体结构
1.2.3 液态金属结构的理论模型
1.2.4 实际金属的液态结构
1.2.5 对液态结构的再认识及研究新进展
1.3 液态金属的性质
1.3.1 液态金属的粘度
1.3.2 液态金属的表面张力
1.4 液态金属的充型能力
1.4.1 液态金属充型能力的基本概念
1.4.2 液态金属的停止流动机理与充型能力
1.4.3 影响充型能力的因素
思考与练习
第2章 凝固温度场
2.1 传热基本原理
2.1.1 基本概念
2.1.2 热量的传递形式
2.1.3 导热基本定律
2.2 铸件的传热特点
2.3 铸件凝固温度场的研究方法
2.3.1 铸件凝固温度场的数学解析法
2.3.2 铸件凝固温度场的数值计算法
2.3.3 铸件凝固温度场的测量法
2.4 铸件的凝固时间
2.4.1 铸件凝固过程的平方根定律
2.4.2 铸件凝固时间计算中的折算厚度法
2.5 影响铸件温度场的因素
2.6 铸件凝固方式及与铸件质量的关系
2.6.1 铸件凝固区域结构
2.6.2 铸件凝固方式及影响因素
2.6.3 铸件凝固方式与内部质量的关系
思考与练习
第3章 晶体形核与生长
3.1 引言
3.2 液 固相变驱动力及过冷度
3.2.1 液 固相变驱动力
3.2.2 凝固过冷度
3.3 凝固形核
3.3.1 均质形核
3.3.2 非均质形核与均质形核的比较
3.3.3 非均质形核的形核条件
3.4 晶体生长
3.4.1 固液界面的微观结构
3.4.2 晶体生长方式
思考与练习
第4章 单相合金凝固
4.1 凝固过程中的溶质再分配
4.1.1 溶质平衡分配系数
4.1.2 平衡凝固条件下的溶质再分配
4.1.3 固相无扩散而液相充分混合均匀的溶质再分配
4.1.4 固相中无扩散而液相中只有有限扩散的溶质再分配
4.1.5 液相中部分混合（有对流作用）的溶质再分配
4.2 合金凝固界面前沿的成分过冷
4.2.1 成分过冷的形成及其条件
4.2.2 成分过冷形成的判据
4.2.3 成分过冷的程度
4.3 成分过冷对合金单相固溶体结晶形态的影响
4.3.1 热过冷对纯物质液 固界面形态的影响
4.3.2 成分过冷对合金固溶体晶体形貌的影响规律
4.3.3 窄成分过冷作用下胞状组织的形成及其形貌
4.3.4 较宽成分过冷作用下的枝晶生长
4.3.5 等轴晶的形成与内生生长
4.4 界面稳定性动力学分析
4.5 枝晶间距
4.5.1 胞状晶及柱状树枝晶的一次间距
4.5.2 柱状树枝晶及等轴树枝晶的二次间距
思考与练习
铸件成形原理
第5章 多相合金凝固
5.1 共晶组织的分类及特点
5.2 规则共晶的凝固
5.2.1 层片状共晶组织的形核过程
5.2.2 层片状共晶组织的扩散耦合生长
5.2.3 层片状共晶组织生长的界面过冷度
5.2.4 确定共晶片层间距的最小过冷度准则
5.2.5 棒状共晶生长
5.3 共晶与枝晶相的竞争生长
5.3.1 共晶生长界面的失稳
5.3.2 偏离平衡相图的共晶共生区
5.3.3 离异生长及离异共晶
5.4 非小平面 小平面非规则共晶的一般特征及形成机制
5.5 灰口铸铁的非规则共晶结晶
5.5.1 奥氏体 石墨(γ G)共晶的多种方式
5.5.2 灰铸铁的共晶（片状石墨+奥氏体）结晶
5.5.3 球墨铸铁的共晶（球状石墨+奥氏体）结晶
5.6 Al Si合金的非规则共晶结晶
5.6.1 未变质Al Si合金的共晶生长
5.6.2 变质元素对共晶硅生长方式的作用——IIT机制
5.6.3 变质处理对Al Si共晶形核的作用——限制形核机制
5.6.4 变质处理与Al Si合金共晶结晶动力学
5.6.5 Al Si合金熔体的表面张力与变质效果
5.7 包晶凝固
5.7.1 包晶凝固过程
5.7.2 包晶转变中的相竞争
思考与练习
第6章 铸件凝固组织的控制
6.1 铸件宏观组织特征
6.2 表面激冷晶区的形成机理
6.3 柱状晶区的形成机理
6.4 内部等轴晶区的形成机理
6.4.1 成分过冷理论
6.4.2 激冷等轴晶型壁脱落与游离理论
6.4.3 枝晶熔断及结晶雨理论
6.5 铸件宏观凝固组织控制
6.6 凝固组织与熔体热历史的相关性
6.6.1 熔体热历史与凝固相关性
6.6.2 凝固行为及组织与熔体状态相
关性的认识
思考与练习
第7章 特殊条件下的凝固
7.1 快速凝固
7.1.1 快速凝固原理
7.1.2 快速凝固工艺
7.1.3 快速凝固材料的特点
7.2 块体非晶合金
7.2.1 块体非晶合金形成的理论基础
7.2.2 多组元块体的非晶合金设计
7.2.3 非晶合金复合材料
7.2.4 块体非晶合金的性能及应用
7.3 定向凝固
7.3.1 定向凝固原理
7.3.2 定向凝固工艺
7.3.3 定向凝固的应用
7.4 超常条件下的凝固
7.4.1 微重力凝固
7.4.2 超重力凝固
7.4.3 超高压凝固
思考与练习
下篇 铸件成形过程缺陷形成与控制
第8章 液态金属与气相和渣相的相互作用
8.1 铸件成形过程中气体的来源与产生
8.1.1 气体的来源
8.1.2 铸型内的气体
8.2 气体在金属中的溶解
8.2.1 气体在金属中的存在形式
8.2.2 气体在金属中的溶解度
8.2.3 双原子气体在液态金属和合金中的溶解
8.2.4 化合态气体在金属和合金中的溶解
8.3 氧化性气体对金属的氧化
8.3.1 金属氧化还原方向的判据
8.3.2 自由氧对金属的氧化
8.4 气体的影响和控制
8.4.1 气体对金属质量的影响
8.4.2 气体的控制措施
8.5 熔渣的作用与形成
8.5.1 熔渣的作用与铸造熔渣的分类
8.5.2 熔炼过程中的熔渣来源与构成
8.6 熔渣的结构及碱度
8.6.1 熔渣结构的分子理论
8.6.2 熔渣结构的离子理论
8.6.3 离子与分子共存理论
8.6.4 熔渣的碱度
8.7 渣相的物理性质
8.8 活性熔渣对金属的氧化
8.9 液态金属的脱氧、脱碳、脱硫和脱磷
8.9.1 液态金属的脱氧
8.9.2 液态金属的脱碳
8.9.3 液态金属的脱硫
8.9.4 液态金属的脱磷
思考与练习
第9章 凝固过程中的成分偏析
9.1 引言
9.2 显微偏析
9.2.1 晶内偏析（枝晶偏析）
9.2.2 晶界偏析
9.3 宏观偏析
9.3.1 正常偏析
9.3.2 逆偏析
9.3.3 带状偏析
9.3.4 V型及逆V型偏析
9.3.5 密度偏析
思考与练习
第10章 气孔和夹杂的形成与控制
10.1 引言
10.2 铸件中的气孔
10.2.1 气孔的分类及特征
10.2.2 气体在金属中的析出
10.2.3 析出型气孔
10.2.4 侵入型气孔
10.2.5 反应型气孔
10.3 铸件中的夹杂
10.3.1 概述
10.3.2 夹杂物的形成原因
10.3.3 夹杂物的长大、分布及形状
10.3.4 夹杂物的防止措施
思考与练习
第11章 凝固收缩过程中的缺陷形成与控制
11.1 金属的收缩
11.1.1 收缩的基本概念
11.1.2 铸铁的收缩
11.1.3 铸钢的收缩
11.1.4 铸件的收缩
11.2 缩孔与缩松的分类及特征
11.2.1 缩孔
11.2.2 缩松
11.3 缩孔与缩松的形成机理
11.3.1 缩孔的形成机理
11.3.2 缩松的形成机理
11.3.3 铸铁件的缩孔及缩松形成特点
11.4 影响缩孔与缩松的因素及防止措施
11.4.1 影响缩孔与缩松的因素
11.4.2 影响灰铸铁和球墨铸铁缩孔与缩松的因素
11.4.3 防止缩孔与缩松的措施
11.5 热裂纹的形成与控制
11.5.1 热裂纹的分类及形成机理
11.5.2 热裂纹的影响因素及防止措施
思考与练习
第12章 固态冷却过程中的缺陷形成与控制
12.1 铸造应力
12.1.1 应力的分类和危害
12.1.2 铸件热应力的形成
12.1.3 影响铸造应力的因素
12.1.4 减小铸造应力的途径
12.1.5 降低铸造应力的方法
12.2 铸件变形
12.2.1 铸件变形种类
12.2.2 铸件变形的影响因素
12.2.3 防止铸件变形的途径
12.3 铸件裂纹
12.3.1 热裂纹
12.3.2 冷裂纹
思考与练习