內容簡介
《鑄造手冊:造型材料(第4捲)(第3版)》共分鑄鐵、鑄鋼、鑄造非鐵閤金、造型材料、鑄造工藝和特種鑄造6捲齣版。本書為第4捲《造型材料》。
第3版在第2版基礎上,進行瞭全麵修訂,更新和完善瞭許多技術內容。本書共有緒論、原砂與耐火材料、粘土型砂、水玻璃砂、樹脂黏結劑型砂與芯砂、油砂及其他有機黏結劑砂、塗料、過濾網、發熱—保溫冒口套與覆蓋劑、其他輔助材料、造型材料測試方法共11章,分彆論述瞭砂型鑄造使用的各種材料發展與現狀、選擇和應用造型材料過程中所必須掌握的知識、各種造型材料的最新國傢及行業相關標準。
目錄
第3版前言
第2版前言
第1章 緒論
1.1 造型材料的重要性
1.2 我國造型材料的發展概況
1.3 造型材料發展趨勢與展望
參考文獻
第2章 原砂與耐火材料
2.1 概述
2.2 矽砂
2.2.1 性狀和用途
2.2.2 來源和分類
2.2.3 石英的結構轉變特性
2.2.4 礦物組成和雜質成分的影響
2.2.5 矽砂粒度控製和錶示方法
2.2.6 矽砂的錶麵狀態和顆粒形狀
2.2.7 矽砂的加工
2.2.8 鑄造用矽砂的技術指標
2.2.9 鑒定鑄造黏結劑用標準砂的技術指標
2.3 特種砂
2.3.1 鋯砂
2.3.2 鎂砂
2.3.3 橄欖石砂
2.3.4 鉻鐵礦砂
2.3.5 鈦鐵礦砂
2.3.6 鈦渣砂、鉻渣砂、釩渣砂
2.3.7 剛玉砂
2.3.8 耐火熟料(鋁礬土砂、焦寶石砂、煤矸石砂)
2.3.9 陶粒砂
2.3.10 碳質砂(石墨和焦炭)
2.3.11 石灰石砂
2.4 原砂技術指標匯總
參考文獻
第3章 粘土型砂
3.1 概述
3.2 粘土
3.2.1 鑄造用粘土
3.2.2 鑄造用膨潤土
3.3 煤粉及其他輔助材料
3.3.1 煤粉及其復閤添加劑
3.3.2 重油和渣油
3.3.3 澱粉類材料
3.4 濕型砂的特點
3.5 粘土砂各種材料的選用
3.6 濕型砂的配比和性能
3.6.1 配比
3.6.2 型砂性能及其對鑄件質量的影響
3.7 型砂性能檢測頻率和檢測結果整理分析
3.7.1 型砂性能檢測頻率
3.7.2 檢測結果的整理
3.8 各種濕型砂對性能的基本要求
3.9 砂處理係統
3.10 混砂機及混砂工藝
3.10.1 混砂機
3.10.2 混砂工藝
3.11 型砂性能的在綫檢測與控製
3.12 濕型砂循環使用中的問題
3.12.1 熱砂問題
3.12.2 粉塵的積纍問題
3.12.3 廢砂的排放問題
3.13 粘土舊砂的再生
3.13.1 舊砂再生後用於濕型砂
3.13.2 舊砂再生後用於製芯
3.13.3 熱—機械再生法
3.13.4 烘乾—機械再生法
3.13.5 分彆落砂—機械再生法
3.13.6 廢砂和粉塵的再利用
參考文獻
第4章 水玻璃砂
4.1 概述
4.2 水玻璃
4.2.1 概述
4.2.2 水玻璃的硬化
4.2.3 水玻璃的粘結強度
4.2.4 水玻璃的製法和規格
4.2.5 水玻璃模數和濃度的調整
4.2.6 水玻璃的老化和物理改性
4.2.7 助粘劑
4.2.8 水玻璃的化學改性劑
4.2.9 水玻璃的復閤改性
4.2.10 水玻璃砂潰散劑
4.2.11 水玻璃硬化劑——有機酯
4.3 以水玻璃為黏結劑的型砂和芯砂
4.3.1 CO2吹氣硬化水玻璃砂
4.3.2 水玻璃自硬砂
4.3.3 有機酯水玻璃砂冷芯盒工藝
4.3.4 烘乾硬化水玻璃砂
4.4 水玻璃舊砂再生
4.4.1 砂塊破碎
4.4.2 舊砂錶麵水玻璃膜的去除
4.4.3 水玻璃舊砂乾法再生
4.4.4 水玻璃舊砂熱法再生
4.4.5 水玻璃舊砂濕法再生
4.4.6 水玻璃舊砂熱濕法乾法聯閤再生
4.4.7 關於水玻璃舊砂的化學再生
4.4.8 水玻璃舊砂再生方法的選擇
參考文獻
第5章 樹脂黏結劑型砂與芯砂
5.1 概述
5.1.1 樹脂黏結劑砂的特點
5.1.2 自硬冷芯盒法
5.1.3 熱(溫)芯盒法
5.1.4 殼法
5.1.5 冷芯盒法
5.2 自硬冷芯盒黏結劑砂
5.2.1 概述
5.2.2 自硬呋喃樹脂砂
5.2.3 自硬酚醛樹脂砂
5.2.4 自硬堿性酚醛樹脂砂
5.2.5 自硬酚尿烷樹脂砂
5.2.6 自硬樹脂砂混砂裝置及混砂工藝
5.3 覆膜砂
5.3.1 概述
5.3.2 覆膜砂用原材料
5.3.3 覆膜砂配方及混製工藝
5.3.4 覆膜砂的標準與分類
5.3.5 覆膜砂型(芯)的製造
5.3.6 覆膜砂型(芯)鑄件缺陷
5.3.7 覆膜砂熱法再生與質量控製
5.4 熱(溫)芯盒黏結劑砂
5.4.1 概述
5.4.2 熱(溫)芯盒用樹脂黏結劑
5.4.3 熱芯盒法工藝
5.4.4 熱芯盒法存在的主要問題及解決途徑
5.4.5 溫芯盒法製芯
5.5 氣硬冷芯盒黏結劑砂
5.5.1 概述
5.5.2 胺法冷芯盒黏結劑砂
5.5.3 SO2硬化法黏結劑砂
5.5.4 低毒、無毒氣硬冷芯盒法黏結劑砂
5.6 自硬樹脂砂的再生
5.6.1 概述
5.6.2 自硬樹脂砂乾法再生
5.6.3 自硬樹脂砂熱法再生
5.6.4 自硬樹脂砂濕法、化學法和組閤法再生
5.6.5 自硬樹脂砂再生性能及控製
參考文獻
第6章 油砂及其他有機黏結劑砂
6.1 油砂
6.1.1 植物油砂
6.1.2 塔油砂
6.1.3 閤脂砂
6.1.4 渣油砂
6.1.5 乳化瀝青砂
6.2 聚乙烯醇砂
6.2.1 聚乙烯醇黏結劑
6.2.2 聚乙烯醇型(芯)砂
6.3 JD復交芯砂
6.3.1 JD復交黏結劑
6.3.2 JD—2型復交芯砂
參考文獻
第7章 塗料
7.1 概述
7.1.1 塗料的主要組成
7.1.2 鑄造塗料的分類
7.1.3 鑄造塗料的功能和作用
7.2 塗料主要組分及選用
7.2.1 耐火粉料
7.2.2 黏結劑(增稠劑)
7.2.3 懸浮劑
7.2.4 載體
7.3 塗料的配製工藝及設備
7.3.1 塗料的配製
7.3.2 塗料的配製設備
7.4 塗料的施塗方法及設備
7.4.1 概述
7.4.2 刷塗法
7.4.3 浸塗法
7.4.4 噴塗法
7.4.5 流塗法
7.4.6 粉末塗料施塗法和靜電噴塗法
7.4.7 非占位塗料
7.5 塗料的乾燥
7.5.1 水基塗料的幾種乾燥方式的比較
7.5.2 醇基塗料的點燃乾燥
7.6 幾種典型砂型(芯)鑄造塗料
7.6.1 樹脂砂型(芯)塗料
7.6.2 濕砂型塗料
7.6.3 水玻璃砂型(芯)用塗料
7.7 塗料常規性能的檢測
7.7.1 塗料工藝性能的測定
7.7.2 塗料烘乾態性能的測定
7.7.3 塗料高溫性能的檢測
參考文獻
第8章 過濾網
8.1 概述
8.1.1 過濾網的發展曆史
8.1.2 過濾機理及其功效
8.1.3 過濾網的種類及綜閤性能對比
8.2 縴維過濾網
8.2.1 縴維過濾網的品種
8.2.2 縴維過濾網的主要規格及性能
8.2.3 適用範圍及應注意的問題
8.3 直孔陶瓷過濾網
8.3.1 品種規格及主要性能參數
8.3.2 適用範圍及應注意的問題
8.4 泡沫陶瓷過濾網
8.4.1 品種規格及適用範圍
8.4.2 主要性能及參數
8.5 過濾網的應用及設計
8.5.1 過濾網的選擇
8.5.2 過濾網安放位置的選擇
8.5.3 過濾網的尺寸及片數確定
8.5.4 過濾節的設計
8.5.5 過濾網的組閤使用
8.5.6 應用實例
參考文獻
第9章 冒口套及覆蓋劑
9.1 概述
9.1.1 冒口套的發展曆史
9.1.2 冒口套的種類
9.1.3 冒口套的組成及主要性能
9.1.4 冒口套的效能
9.2 冒口套用原材料
9.2.1 保溫材料
9.2.2 發熱材料
9.2.3 耐火骨料
9.2.4 黏結劑
9.3 保溫冒口套
9.3.1 保溫冒口套的組成
9.3.2 保溫冒口套的性能指標
9.3.3 保溫冒口套規格型號
9.3.4 保溫冒口套的應用範圍
9.4 發熱—保溫冒口套
9.4.1 發熱—保溫冒口套的組成
9.4.2 發熱—保溫冒口套的主要性能
9.4.3 發熱—保溫冒口套的應用範圍
9.4.4 主要尺寸規格
9.5 發熱冒口套
9.5.1 發熱冒口套的組成及主要性能
9.5.2 發熱冒口套的特點及應用範圍
9.5.3 主要尺寸規格
9.6 發熱—保溫覆蓋劑
9.6.1 發熱—保溫覆蓋劑的作用
9.6.2 發熱—保溫覆蓋劑的材料組成
9.6.3 發熱—保溫覆蓋劑的使用
9.7 易割片
9.7.1 易割片的作用
9.7.2 易割片所用材料
9.7.3 易割片的規格
9.7.4 易割片的使用方法
9.8 冒口套的設計及應用
9.8.1 冒口套的選用
9.8.2 冒口套的設計方法
9.8.3 發熱—保溫冒口套應用實例
參考文獻
第10章 其他輔助材料
10.1 脫模劑
10.1.1 自硬樹脂砂用脫模劑
10.1.2 冷芯盒用脫模劑
10.1.3 熱芯盒、覆膜砂造型製芯用脫模劑
10.1.4 粘土砂專用脫模劑
10.1.5 水玻璃砂專用脫模劑
10.2 砂芯膠閤劑
10.2.1 烘乾型膠閤劑
10.2.2 常溫自硬快乾型膠閤劑
10.2.3 常溫自乾型膠閤劑
10.2.4 熱熔膠
10.3 封箱泥條(膏)及密封圈
10.3.1 封箱泥條
10.3.2 封箱泥膏
10.3.3 密封圈(墊)
10.4 鑄造用透氣繩
10.5 防脈紋添加劑
10.5.1 脈紋缺陷預防的常用措施
10.5.2 防脈紋添加劑的使用指南
10.5.3 防脈紋添加劑的檢測指標
10.6 修補膏
10.7 澆注管
10.7.1 澆注管材質
10.7.2 常用澆注管的規格(以長安造型耐火材料廠産品為例)
參考文獻
第11章 造型材料測試方法
11.1 原材料的測試方法
11.1.1 取樣規則
11.1.2 原砂性能測試方法
11.1.3 原砂的化學成分分析
11.1.4 粘土和膨潤土
11.1.5 粘土和膨潤土的成分分析(JB/T9225—1999)
11.1.6 桐油、植物油
11.1.7 閤脂、渣油
11.1.8 紙漿廢液、亞硫酸鹽木漿廢液及糖漿
11.1.9 澱粉、糊精
11.1.10 鬆香(GB/T 8146—2003)
11.1.11 覆膜砂樹脂
11.1.12 熱芯盒樹脂
11.1.13 三乙胺硬化酚尿烷冷芯盒樹脂
11.1.14 SO2固化樹脂
11.1.15 CO2固化或甲酸甲酯固化酚醛樹脂
11.1.16 CO2固化聚丙烯酸樹脂或聚乙烯醇樹脂
11.1.17 自硬砂用呋喃樹脂
11.1.18 磺酸類固化劑
11.1.19 水玻璃黏結劑
11.1.20 煤粉及其代用材料
11.2 型(芯)砂性能測試方法
11.2.1 粘土砂
11.2.2 水玻璃砂
11.2.3 覆膜砂
11.2.4 熱芯盒砂
11.2.5 冷芯盒樹脂砂
11.2.6 自硬樹脂砂
11.3 塗料
11.3.1 取樣和製備(JB/T 9226—2008)
11.3.2 塗料性能測定
11.4 過濾網
11.4.1 過濾網外觀測定
11.4.2 過濾網性能測定
11.5 冒口套
11.5.1 密度(GB/T 5071—1997)
11.5.2 常溫耐壓強度(GB/T 5072—2008)
11.5.3 常溫抗摺強度(GB/T 3001—2007)
11.5.4 熱導率試驗(YB/T 059—1994)
11.5.5 耐火度試驗(GB/T 7322—2007)
11.5.6 含水量試驗(YB/T 5120—1993)
參考文獻
附錄 造型材料産品性能數據
附錄A 鑄造用矽砂
附錄B 特種砂
附錄C 鑄造用膨潤土
附錄D 水玻璃及有機酯
附錄E 鑄造用煤粉
附錄F 鑄造用樹脂
附錄G 樹脂砂用固化劑
附錄H 覆膜砂
附錄I 鑄造用塗料
附錄J 過濾網
附錄K 冒口套
附錄L 其他輔助材料
附錄M 造型材料檢測儀器
附錄N 造型材料檢測儀器生産廠傢
前言/序言
《高級金屬材料的微觀結構與性能》 (暫定書名:此為模擬書名,旨在說明本書內容與《鑄造手冊:造型材料(第4捲)(第3版)》無關) --- 前言 在現代工程領域,材料科學與工程的進步是推動技術革新的核心驅動力。特彆是金屬材料,其在航空航天、能源、生物醫學以及精密製造等高端應用中的地位無可替代。理解金屬材料的微觀結構——從原子排列到晶界、相變乃至宏觀力學性能之間的內在聯係,是實現材料設計與優化的基石。 本書《高級金屬材料的微觀結構與性能》旨在為材料學專業學生、研究人員以及從事先進金屬研發和應用的高級工程師提供一本全麵、深入且具有前沿視野的專業參考書。本書並非聚焦於鑄造過程中所使用的特定砂型或粘結劑材料,而是將視角提升至金屬材料本身——探究其在凝固、熱處理、塑性變形等過程中內部結構演化的基本原理及其對最終性能的決定性影響。 --- 第一部分:金屬材料的晶體結構與缺陷基礎 本部分奠定瞭理解金屬行為的微觀基礎。我們首先係統迴顧瞭金屬的晶體結構,包括體心立方(BCC)、麵心立方(FCC)和密排六方(HCP)結構的幾何特徵及其對塑性潛力的影響。重點分析瞭理想晶體結構與實際晶體結構之間的差異。 隨後,本書深入探討瞭晶體缺陷的分類與錶徵。從點缺陷(如空位、間隙原子、取代原子)在擴散過程中的作用,到綫缺陷(位錯)的滑移、交滑移、纏結及其對金屬加工硬化的機製,均進行瞭詳細的力學分析。特彆關注瞭麵缺陷(如晶界、孿晶界)在晶粒尺寸效應和高角度晶界散射中的關鍵角色。缺陷的密度和分布狀態是決定材料強度、韌性和疲勞壽命的核心因素。 第二部分:凝固過程的微觀動力學 雖然本書不涉及鑄造工藝的外部參數,但對金屬凝固過程的微觀動力學探討是理解材料起源的關鍵。本章側重於非平衡凝固和快速凝固的理論模型。 詳細闡述瞭界麵能、過冷度與形核機製(均質與非均質形核)。在枝晶生長方麵,本書運用相場(Phase Field)模型和數值模擬方法,解析瞭枝晶間距(Dendrite Arm Spacing, DAS)的形成機理,並討論瞭偏析現象(Segregation)的形成與消除。對於粉末冶金或增材製造(AM)等快速凝固技術,我們將分析非平衡態相的形成、快速冷卻速率對晶粒細化的影響,以及殘餘應力和微觀孔隙率的控製。 第三部分:相變理論與熱處理工程 金屬性能的絕大部分是通過熱處理手段來調控的。本部分是本書的理論核心之一,重點分析瞭熱力學驅動下的微觀相變過程。 擴散型相變,如鐵素體/奧氏體轉變、共析反應的動力學(貝氏體和珠光體的形成),采用Cahn-Hilliard理論和Kinetics模型進行量化描述。同時,對無擴散型相變(馬氏體轉變)的剪切機製、形變孿晶和應變誘導相變進行瞭深入分析,特彆關注瞭形狀記憶閤金和馬氏體不銹鋼中的相關行為。 熱處理設計部分,本書詳細探討瞭時-溫-變質麯綫(TTT/CCT)的建立與應用,以及時效強化(析齣強化)的微觀機製,包括GP區、$eta'$相等析齣相的形核、長大及Orowan環模型的應用。對固溶處理和晶粒細化技術(如晶粒細化劑的作用機理)也提供瞭詳盡的理論支撐。 第四部分:塑性變形與織構演化 金屬材料的塑性是其應用的基礎。本章專注於從晶體學角度剖析宏觀塑性。 詳細分析瞭單晶和多晶體材料中的滑移係統、臨界分剪應力定律(CRSS)以及多晶體平均場理論(如Voigt和Reuss模型)。變形過程中,位錯的交互作用導緻加工硬化和殘餘應力的積纍。本書對恢復(Recovery)、再結晶(Recrystallization)和晶粒長大等熱塑性過程的驅動力和動力學進行瞭嚴謹的分析。 特彆強調瞭形變織構(Deformation Texture)和再結晶織構的形成機製。通過電子背散射衍射(EBSD)等先進錶徵技術獲得的數據,量化瞭織構對抗磁各嚮異性、磁緻伸縮效應以及機械性能各嚮異性的影響。 第五部分:先進結構與功能材料的微觀調控 本部分將理論知識應用於前沿材料體係,展示瞭微觀結構控製的工程價值。 超細晶粒與納米晶材料: 探討瞭Hall-Petch關係在超細尺度下的失效機製(反Hall-Petch效應),以及通過高能塑性變形技術(如高應變率剪切、角磨)實現晶粒細化的原理。 高性能閤金設計: 針對鎳基高溫閤金中的$gamma'$相強化、鈦閤金中的相界強化($alpha+eta$相的比例控製),以及高熵閤金(HEA)中單相固溶強化的微觀基礎,進行係統闡述。 疲勞與斷裂的微觀機製: 深入分析瞭疲勞裂紋的萌生、擴展與斷裂過程,重點關注晶界、析齣相和錶麵氧化層對疲勞壽命的控製作用。裂紋擴展的J積分理論在不同微觀結構背景下的適用性討論。 --- 總結與展望 《高級金屬材料的微觀結構與性能》力求構建一個從原子尺度到宏觀工程性能的完整知識鏈條。它強調理論的嚴謹性、模型的精確性以及與先進實驗技術的結閤。本書內容聚焦於金屬材料本徵的微觀結構演變規律及其性能調控,完全獨立於任何特定的鑄造工藝或造型材料領域,為讀者提供瞭一套普適於所有金屬材料科學研究和應用的核心理論框架。