第1篇 液態模鍛理論基礎.

第1章 液態模鍛概述1

1.1液態模鍛發展簡介1

1.1.1液態模鍛興起是鑄鍛工藝結合的產物1

1.1.2液態模鍛發展回顧1

1.1.3發展趨勢3

1.2工藝方法分類3

1.3工藝特點及適用范圍6

參考文獻7

第2章 液態模鍛下的物理冶金行為8

2.1液態模鍛熱力學模型8

2.1.1絕熱壓縮型8

2.1.2等溫壓縮型9

2.1.3混合壓縮型9

2.2液態模鍛下合金的熱物理參數10

2.2.1熔化溫度（Tm）10

2.2.2熱導率（λ）12

2.2.3密度（γ）12

2.2.4結晶潛熱和比熱容12

2.3液態模鍛下合金相圖的特點13

.2.3.1鐵-碳（Fe-C）狀態圖13

2.3.2鋁-硅(Al-Si)狀態圖15

2.4液態模鍛下金屬和合金凝固的熱力學條件16

2.4.1凝固時體收縮（ΔV=VL-VS]0）的金屬和合金的熱力學條件16

2.4.2凝固時體膨脹（ΔV=VL-VS[0）的金屬和合金的熱力學條件17

2.5液態模鍛下金屬和合金凝固的動力學條件18

2.5.1形核率（N·）18

2.5.2長大線速度（R）21

2.5.3壓力與動力學條件的關系22

2.6成分過冷23

2.6.1“成分過冷”判斷式23

2.6.2“成分過冷”的過冷度24

2.6.3界面穩定性與晶體形態25

2.6.4液態模鍛下的“成分過冷”26

2.6.5液態模鍛下“結構效應”28

2.7偏析29

2.7.1偏析的基本特征29

2.7.2液態模鍛下壓力對顯微偏析的影響29

2.7.3液態模鍛下壓力對宏觀偏析的影響30

2.8液態模鍛下壓力對晶體長大中形成的結構缺陷的影響33

2.8.1空位的形成33

2.8.2位錯的形成33

2.8.3壓力對晶格空位和位錯的影響33

2.9液態模鍛下壓力對氣體析出過程的影響34

2.9.1氣體在金屬中的溶解度34

2.9.2氣泡形成35

2.9.3壓力對氣體析出過程的影響35

參考文獻36

第3章 液態模鍛下的凝固過程37

3.1液態模鍛下模具溫度場37

3.1.1解析解37

3.1.2數值解42

3.1.3液態模鍛模具溫度場的分析47

3.1.4各種因素對模具溫度場的影響50

3.2液態模鍛下熔體的溫度場50

3.2.1液態模鍛下熔體溫度場的試驗測定50

3.2.2液態模鍛下熔體溫度場的試驗觀察51

3.2.3壓力下熔體全場溫度場53

3.3液態模鍛下的動態凝固過程54

3.3.1澆注時的機械沖刷54

3.3.2金屬液內的自然對流55

3.3.3異形沖頭作用下金屬液的反向流動56

3.3.4硬殼層塑性變形時的金屬液流動56

3.3.5選擇結晶產生的低熔點物質流動56

3.4低碳鋼液態模鍛時的凝固方式57

3.4.1大氣壓下的低碳鋼凝固方式57

3.4.2液態模鍛時溫度場的分布57

3.4.3液態模鍛時金屬液凝固的特點58

3.4.4低碳鋼液態模鍛的凝固方式58

3.5液態模鍛件的收縮過程60

3.5.1壓力對收縮過程的影響60

3.5.2液態模鍛的收縮特征60

參考文獻64

第4章 液態模鍛下的力學過程65

4.1塑性變形在液態模鍛中的地位65

4.2液態模鍛組合體的假設66

4.2.1組合體的連續性67

4.2.2組合體三個區的力學性質67

4.2.3組合體力學行為67

4.3液態模鍛過程中金屬的塑性流動67

4.3.1初期金屬塑性流動方式68

4.3.2液態模鍛中的基本金屬塑性流動方式68

4.3.3最后階段的金屬塑性流動方式69

4.3.4密實金屬的塑性流動69

4.3.5液態模鍛過程中金屬塑性流動的組織觀察69

4.3.6塑性流動帶來的外部尺寸變化71

4.3.7塑性流動帶來的下模周壁形態的變化72

4.4液態模鍛過程的力-位移曲線72

4.4.1試驗裝置及過程72

4.4.2力-行程曲線的試驗分析73

4.4.3力-位移曲線的物理意義73

4.5力、位移與時間關系曲線74

4.5.1平沖頭加壓下力-時間和位移-時間關系曲線74

4.5.2異形沖頭加壓下位移-時間曲線75

4.6壓力-行程和行程-時間理論曲線76

4.7沖頭下移和凝固補縮的相關關系76

4.7.1沖頭下移速度與金屬凝固速度關系76

4.7.2沖頭位移與凝固截面位移關系78

4.8液態模鍛過程的壓力損失79

4.8.1理論推導79

4.8.2平沖頭加壓時壓力損失80

4.9液態模鍛時高向變形程度的理論計算81

4.9.1公式推導81

4.9.2公式使用條件82

4.9.3實例83

4.10液態模鍛過程的力學分析83

4.10.1兩種力學模型83

4.10.2塑性變形體的力學分析84

4.11液態模鍛比壓值的解析解87

4.11.1固-液組合體的塑性變形87

4.11.2固-半固-液組合體的塑性變形91

4.11.3高徑比H/R[12較小的情況92

4.12作用于液態金屬上的有效壓力94

參考文獻95

第2篇 液態模鍛模具（液鍛模）、設備與工藝

第5章 液鍛模設計前準備96

5.1液鍛件的結構形狀分類96

5.2液鍛件的結構工藝性97

5.2.1液鍛件的形狀97

5.2.2液鍛件的精度98

5.2.3液鍛件的表面粗糙度98

5.3液鍛方式選擇100

5.4液鍛件圖設計100

5.4.1液鍛件位置101

5.4.2分型面102

5.4.3余量和公差的選擇103

5.4.4脫模斜度104

5.4.5圓角半徑105

5.4.6液鍛件的結構分析105

5.4.7液鍛件的孔106

5.4.8液鍛件的表面粗糙度106

5.4.9液鍛件的收縮率107

5.4.10液鍛件圖的制定107

5.5模具設計有關參數及其計算112

第6章 液鍛模結構設計116

6.1液鍛模的設計步驟116

6.1.1對液鍛模的基本要求116

6.1.2液鍛模設計的步驟116

6.2液鍛模的類型及基本機構117

6.2.1液鍛模的類型117

6.2.2液鍛模的基本機構117

6.3液鍛模的連接機構118

6.4卸料機構119

6.4.1下缸頂件式（X1）119

6.4.2拉桿打料式（X2）119

6.4.3頂桿式（X3）120

6.5開、合模（拔芯）機構120

6.5.1開、合模（拔芯）機構的組成120

6.5.2開、合模（拔芯）機構的主要類型及代碼120

6.6液鍛模的澆道結構123

6.6.1澆道的作用123

6.6.2澆道的位置123

6.6.3澆道的形狀及尺寸124

6.6.4澆道的截面形狀125

6.6.5澆道與液鍛件的連接形式126

6.6.6澆道的尺寸設計127

6.7排氣槽及溢流槽128

6.7.1排氣槽128

6.7.2溢流槽128

6.8靜壓液鍛模結構設計130

6.8.1靜壓液鍛模的結構特點130

6.8.2靜壓液鍛模的典型結構130

6.9擠壓液鍛模結構設計135

6.9.1擠壓液鍛模的結構特點135

6.9.2擠壓液鍛模的典型結構135

6.10間接液鍛模結構設計139

6.10.1對間接液鍛件的形狀要求139

6.10.2間接液鍛件分型面的選擇140

6.10.3間接液鍛模的典型結構140

6.11模具預熱143

6.11.1模具的預熱方法143

6.11.2電熱裝置的計算144

6.12模具冷卻146

6.12.1冷卻方法及裝置146

6.12.2冷卻的計算149

6.12.3冷卻結構設計要點150

6.12.4模具的預熱和冷卻裝置的代碼151

第7章 液鍛模零件設計152

7.1凹模152

7.1.1凹模的形式152

7.1.2可分式凹模的設計原則152

7.1.3凹模的強度計算153

7.1.4凹模的尺寸計算157

7.1.5凹模的連接方式157

7.1.6凹模的技術條件159

7.2凸模159

7.2.1凸模的形式及連接方式159

7.2.2凸模的強度校核161

7.2.3凸模尺寸的計算164

7.2.4凸模的技術條件164

7.2.5凸模墊板164

7.3壓頭、壓套及分流錐165

7.3.1壓頭165

7.3.2壓套（Yt）167

7.3.3分流錐169

7.3.4壓頭、壓套及分流錐的結構形式及代碼170

7.4型芯與鑲塊170

7.4.1型芯與鑲塊的作用170

7.4.2型芯與鑲塊的設計原則170

7.4.3型芯與鑲塊的結構形式、固定方法及代碼171

7.4.4型芯與鑲塊的技術條件172

7.5導柱、導套和導正銷173

7.5.1導向零件的設計要點173

7.5.2導柱的設計173

7.5.3導正銷的設計174

7.5.4導套的設計174

7.6模板和模柄175

7.6.1模板和模柄的作用175

7.6.2模板的設計175

7.6.3模柄的設計181

7.7卸料（打料）零件184

7.7.1頂板（Db）184

7.7.2頂圈（Dq）184

7.7.3頂桿（Dg）185

7.7.4頂套（Dt）187

7.7.5卸料板（頂桿固定板）（Db）189

7.7.6拉桿和推桿190

7.8固定板和模套191

7.8.1固定板191

7.8.2模套192

7.9開、合模（拔芯）零件193

7.9.1斜銷（K1）193

7.9.2斜鍵（K2）195

7.9.3導滑鑲塊197

7.9.4液壓開、合模（拔芯）機構（K5）199

7.9.5鎖模套（K6）201

7.9.6鎖模芯塊（K7）202

7.9.7導滑板（軌）（K8）202

7.10模具安裝用壓板及常用標準件204

7.10.1模具安裝用壓板204

7.10.2圓柱螺旋壓縮彈簧204

7.10.3碟形彈簧207

7.10.4氮氣彈簧..211

7.10.5常用標準件219

第8章 液鍛模的材料及技術要求221

8.1工作零件材料的選用及熱處理221

8.2其他零件材料的選用及熱處理227

8.3液鍛模零件的公差、配合及表面粗糙度227

8.4液鍛模的技術要求235

8.4.1液鍛模零部件的技術要求235

8.4.2模具總裝后的技術要求235

第9章 液鍛模的使用與維修237

9.1液鍛模的安裝與調試237

9.1.1液鍛模的安裝237

9.1.2液鍛模的調試239

9.1.3液鍛生產中常遇見的技術問題及其解決辦法240

9.2液鍛生產操作規程及液鍛安全技術243

9.2.1液鍛生產操作規程243

9.2.2液鍛生產安全技術243

9.3液鍛模的損壞形式及改進措施245

9.3.1凹模的損壞形式、原因及其改進措施245

9.3.2凸模的損壞形式、原因及其改進措施245

9.3.3其他液鍛模零件的損壞形式246

9.4液鍛模的修復246

第10章 液鍛模用涂料247

10.1涂料的作用及要求247

10.1.1涂料的作用247

10.1.2涂料的性能247

10.2常用的液鍛模涂料248

10.3涂料的噴涂工藝249

第11章 液態模鍛用設備250

11.1熔化設備250

11.1.1液鍛工藝對熔煉爐的要求250

11.1.2液鍛生產中用的熔煉爐250

11.2普通液壓機254

11.2.1用作液鍛生產的普通液壓機的基本要求254

11.2.2國產通用液壓機的型號及主要技術參數254

11.2.3普通液壓機改造要點255

11.3壓鑄機改造的臥式液鍛機255

11.3.1用作液鍛生產的壓鑄機的基本要求255

11.3.2國產臥式壓鑄機基本參數255

11.3.3壓鑄機改造要點256

11.4專用液鍛機256

11.4.1對專用液鍛機的要求256

11.4.2專用液鍛機簡介256

11.5輔助設備258

11.5.1噴涂機械手258

11.5.2取件機械手258

11.5.3余熱熱處理池259

第12章 液態模鍛工藝參數260

12.1液態金屬質量260

12.1.1液鍛生產中常用的有色合金260

12.1.2有色合金的鑄造特性260

12.1.3鋁合金及其熔煉262

12.1.4銅合金及其熔煉271

12.1.5常用液鍛鎂合金的熔煉281

12.1.6鎂合金液鍛件的處理290

12.2充型速度296

12.3澆注溫度296

12.3.1澆注溫度對液鍛件的質量及模具壽命的影響296

12.3.2澆注溫度的選擇297

12.4模具溫度297

12.5比壓298

12.6液鍛保壓時間299

參考文獻300

第3篇 液態模鍛與擠壓鑄造件的組織性能、質量控制及生產實例

第13章 液態模鍛與擠壓鑄造合金的組織與性能301

13.1鋁合金301

13.1.1Al-Si系鑄造鋁合金301

13.1.2Al-Si-Cu-Mg系活塞鋁合金306

13.1.3Al-Mg系合金308

13.1.4Al-Cu系合金309

13.1.5Al-Zn-Mg-Cu系合金314

13.2鋁基復合材料314

13.2.1壓力浸滲工藝制備的鋁基復合材料314

13.2.2攪溶復合工藝制備的鋁基復合材料316

13.3銅合金317

13.3.1黃銅317

13.3.2錫青銅和鉛青銅319

13.3.3鋁青銅及其他無錫青銅320

13.4鑄鐵321

13.5鋼326

13.5.1壓力下結晶對鋼的組織的影響326

13.5.2碳素鋼328

13.5.3低合金鋼330

13.5.4高合金鋼331

13.6鎂合金及鎂基復合材料333

13.6.1壓力對Mg-Al狀態圖的影響333

13.6.2擠壓鑄造鎂合金的組織與性能334

13.6.3擠壓鑄造鎂基復合材料337

13.7鋅合金及鈷基合金337

13.7.1壓力對Zn-Al合金凝固特性的影響338

13.7.2ZA27鋅合金339

13.7.3ZA43鋅合金342

13.7.4鈷基高溫合金344

第14章 液態模鍛與擠壓鑄造件的常見缺陷及其控制方法345

14.1表面粗糙及表面損傷類缺陷345

14.1.1表面粗糙類缺陷345

14.1.2直接沖頭擠壓冷隔346

14.1.3直接擠壓夾皮347

14.1.4表面損傷類缺陷347

14.2縮松、縮孔及滲漏類缺陷348

14.2.1壓力不足造成的縮松、縮孔348

14.2.2沖頭局部受阻而造成的縮松、縮孔348

14.2.3壓力損失造成的縮松、縮孔349

14.3氣孔、氣泡類缺陷349

14.3.1熱處理起泡的直接原因349

14.3.2直接擠壓鑄件的熱處理起泡特點350

14.3.3間接擠壓鑄件熱處理起泡的特點351

14.4夾渣類缺陷352

14.4.1夾渣卷入的途徑353

14.4.2控制夾渣卷入的措施354

14.4.3金屬性硬點的形成與防止355

14.5裂紋類缺陷356

14.5.1直接沖頭擠壓和柱塞擠壓時的裂紋357

14.5.2間接沖頭擠壓時的裂紋357

14.6幾何形狀與圖紙不符類缺陷358

14.6.1直接擠壓鑄造時的形狀不符的缺陷359

14.6.2間接擠壓鑄造時的形狀不符類缺陷359

14.7化學成分與性能不符合要求類缺陷360

14.7.1擠壓鑄造對密度偏析的影響360

14.7.2擠壓鑄造異常偏析的形成361

第15章 液態模鍛與擠壓鑄造件的開發與生產實例362

15.1鋁合金件的生產實例362

15.1.1鋁合金活塞362

15.1.2鑲圈內冷鋁活塞363

15.1.3鋁合金厚壁杯形件364

15.1.4鋁合金薄壁杯形件和高腳杯形件365

15.1.5氣動儀表鋁合金零件365

15.1.6摩托車鋁輪轂368

15.1.7汽車鋁輪轂370

15.1.8汽車空調壓縮機缸體372

15.1.9大型線軸鋁凸盤373

15.1.10油泵鋁殼體373

15.1.11起重電機殼體375

15.1.12空壓機鋁連桿377

15.1.13汽車制動主缸體378

15.1.14大型薄壁整體鋁合金壁板件379

15.2銅合金件的生產實例380

15.2.1青銅蝸輪380

15.2.2柱塞軸流青銅泵體381

15.2.3青銅法蘭盤382

15.2.4銅合金套筒383

15.2.5紫銅吹氧噴頭383

15.2.6黃銅閥體384

15.2.7黃銅三通閥386

15.3鋼、鐵件的開發與生產實例386

15.3.1碳鋼平法蘭與長頸法蘭387

15.3.2碳鋼壓環388

15.3.3鋼質上底座本體件389

15.3.4導彈合金鋼前艙蓋391

15.3.5槍械合金鋼支架391

15.3.6鑿巖機合金鋼缸體392

15.3.7鍛壓模具鋼墊板393

15.3.8高速鋼輥環394

15.3.9迫擊炮球鐵彈體396

15.3.10球鐵齒輪397

15.3.11球鐵及貝氏體鋼耙片398

15.3.12鑄鐵閥蓋400

15.3.13鑄鐵鍋400

15.4鋅合金及鎂合金件402

15.4.1增氧機鋅合金蝸輪403

15.4.2鋅合金齒輪404

15.4.3鎂合金軸筒405

15.4.4鎂合金殼體406

15.4.5摩托車發動機鎂合金外殼408

15.4.6車用鎂合金輪轂410

15.5金屬基復合材料件412

15.5.1擠壓鑄造壓力浸滲復合法制造鋁活塞實例412

15.5.2攪溶復合擠壓鑄造法制造履帶板實例416

參考文獻418第4篇 液態模鍛技術的新發展第16章 連鑄連鍛技術420

16.1連鑄連鍛（簡稱連鍛）工藝簡介420

16.2連鑄連鍛技術分析及工藝參數422

16.2.1連鍛生產中的合金液充型過程分析422

16.2.2連鍛生產中的鍛造過程分析423

16.2.3連鍛的工藝參數425

16.3連鑄連鍛模設計426

16.3.1連鍛模的種類426

16.3.2連鍛模的基本機構427

16.3.3連鑄連鍛模實例428

16.4連鑄連鍛設備430

16.5連鑄連鍛生產431

第17章 液態擠壓432

17.1液態擠壓類型432

17.1.1連續鑄擠（Castex）432

17.1.2固態重熔擠壓432

17.1.3液態擠壓433

17.2管材液態擠壓433

17.3液態浸滲后直接擠壓工藝的研究434

17.4液態擠壓強韌化434

17.4.1鋅基合金液態擠壓強韌化434

17.4.2ZL108鋁合金液態擠壓強韌化438

17.5液態浸滲后直接擠壓Al2O3sf/Al復合材料組織與性能研究442

17.5.1Al2O3sf/Al復合材料的組織研究442

17.5.2Al2O3sf/Al復合材料性能的研究444

參考文獻446

第18章 半固態成形技術447

18.1半固態成形特點及應用范圍447

18.1.1工藝分類447

18.1.2工藝特點450

18.1.3適用范圍及應用現狀450

18.2半固態成形工藝過程分析451

18.2.1半固態金屬坯料的制備451

18.2.2半固態金屬的二次加熱（局部加熱）454

18.2.3半固態成形455

18.3半固態壓鑄455

18.3.1半固態壓鑄模具設計456

18.3.2半固態壓鑄設備456

18.3.3半固態壓鑄工藝457

18.3.4半固態壓鑄工藝實例457

18.4半固態模鍛457

參考文獻459

附錄1“液態模鍛與擠壓鑄造”分類名稱對照表460

附錄2各國擠壓鑄造與液態模鍛工藝的名稱對照表...460

液態模鍛（擠壓鑄造）是使液態金屬在高壓下凝固、流動成形，直接獲得制件或毛坯的方法。它具有液態金屬利用率高、工序簡化和質量穩定等優點，是一種節能型的、具有潛在應用前景的液態成形技術　。

本書全面總結液態模鍛技術的國內外研究和應用情況，著重闡明了液態模鍛理論、模具設計和設備選用、工藝參數選定及質理控制，以及近年來液態模鍛技術新發展，如連鑄連鍛技術、液態擠壓技術和半固態成形技術等。

本書是一本專門性著作，它對高等院校材料及材料加工專業的本科生、研究生，將是一本有益的參考書，對從事本技術研究、開發和應用的科技人員，更是一本有益的借鑒資料。

液態模鍛，又稱擠壓鑄造、連鑄連鍛，是一種既具有鑄造特點，又類似模鍛的新興金屬成形工藝。它是將一定量的被鑄金屬液直接澆注入涂有潤滑劑的型腔中，并持續施加機械靜壓力，利用金屬鑄造凝固成形時易流動和鍛造技術使已凝固的硬殼產生塑性變形，使金屬在壓力下結晶凝固并強制消除因凝固收縮形成的縮孔縮松，以獲得無鑄造缺陷的液態模鍛制件。人們通常把這種方法稱之為液態模鍛。

液態模鍛（擠壓鑄造）可分為兩大類：直接擠壓鑄造（direct squeeze casting）和間接擠壓鑄造（indirect squeeze casting）。直接擠壓工藝類似于金屬模鍛，壓力直接施加于液態金屬的整個面上；間接擠壓工藝與壓鑄接近，壓力通過澆道間接作用于液態金屬上。間接擠壓鑄件內部質量低于直接擠壓件而高于壓鑄件。

鑄造技術研究發表

據2018年6月17日中國知網顯示，《鑄造技術》共出版文獻13314篇。

據2018年6月17日萬方數據知識服務平臺顯示，《鑄造技術》共載文5008篇。

鑄造技術收錄情況

《鑄造技術》是北京大學《中文核心期刊要目總覽》來源期刊（1992年（第一版），1996年（第二版），2000年版，2004年版，2008年版，2011年版，2014年版）；被CA化學文摘（美）（2014）收錄。

鑄造技術影響因子

據2018年6月17日中國知網顯示，《鑄造技術》總被引次數37638次，總下載次數1167434次；（2017版）復合影響因子為0.384，（2017版）綜合影響因子為0.318。

截至2018年6月17日萬方數據知識服務平臺顯示，《鑄造技術》總被引量為20289次，下載量為257383次；據2015年中國期刊引證報告（擴刊版）數據顯示，《鑄造技術》影響因子為0.46，在全部統計源期刊中（6735種）排名第第3134名，在金屬學與金屬工藝中（53種）排名第21名。

鑄造技術榮譽表彰

1994年，《鑄造技術》被評為全國“中文核心期刊”。

1998年，《鑄造技術》雜志獲陜西省優秀科技期刊特等獎。

2000年，《鑄造技術》雜志獲陜西省十佳科技期刊獎，被評為全國優秀期刊。

鑄造技術形象標識

鑄造技術辦刊理念

《鑄造技術》堅持“面向企業，服務一線”的辦刊宗旨和“實用化、市場化、信息化”的辦刊理念。