普通高等教育「十二五」規劃教材：鑄件成形原理

　　《普通高等教育「十二五」規劃教材：鑄件成形原理》為高等學校材料成形及控制工程專業鑄造方向的專業基礎課教材，主要介紹金屬凝固過程的基本概念、基本理論、組織形成規律及控制原理，以及與鑄件成形相關的諸種缺陷的形成機制與控制原則，具體內容包括液態金屬的結構與性質、凝固溫度場、晶體形核與生長、單相合金凝固、多相合金凝固、鑄件凝固組織的控制、特殊條件下的凝固技術、液態金屬與氣相和渣相的相互作用、凝固過程中的成分偏析、氣孔和夾雜的形成與控制、凝固收縮過程中的缺陷形成與控制、固態冷卻過程中的缺陷形成與控制。
　　《普通高等教育「十二五」規劃教材：鑄件成形原理》在內容取捨、表達方式、篇章佈局等方面均進行了新的嘗試，尤其在凝固基礎知識方面做了較大程度的更新，力求在相關重要內容上與國內外當今的認知和發展水平同步，以體現高等教育教材應有的時代特徵。

前言
緒論
上篇 金屬凝固基本原理
第1章 液態金屬的結構與性質
1.1 引言
1.2 液態金屬的結構
1.2.1 液體與固體、氣體的結構比較及衍射特徵
1.2.2 由物質熔化過程認識液體結構
1.2.3 液態金屬結構的理論模型
1.2.4 實際金屬的液態結構
1.2.5 對液態結構的再認識及研究新進展
1.3 液態金屬的性質
1.3.1 液態金屬的粘度
1.3.2 液態金屬的表面張力
1.4 液態金屬的充型能力
1.4.1 液態金屬充型能力的基本概念
1.4.2 液態金屬的停止流動機理與充型能力
1.4.3 影響充型能力的因素
思考與練習

第2章 凝固溫度場
2.1 傳熱基本原理
2.1.1 基本概念
2.1.2 熱量的傳遞形式
2.1.3 導熱基本定律
2.2 鑄件的傳熱特點
2.3 鑄件凝固溫度場的研究方法
2.3.1 鑄件凝固溫度場的數學解析法
2.3.2 鑄件凝固溫度場的數值計算法
2.3.3 鑄件凝固溫度場的測量法
2.4 鑄件的凝固時間
2.4.1 鑄件凝固過程的平方根定律
2.4.2 鑄件凝固時間計算中的折算厚度法
2.5 影響鑄件溫度場的因素
2.6 鑄件凝固方式及與鑄件質量的關係
2.6.1 鑄件凝固區域結構
2.6.2 鑄件凝固方式及影響因素
2.6.3 鑄件凝固方式與內部質量的關係
思考與練習

第3章 晶體形核與生長
3.1 引言
3.2 液 固相變驅動力及過冷度
3.2.1 液 固相變驅動力
3.2.2 凝固過冷度
3.3 凝固形核
3.3.1 均質形核
3.3.2 非均質形核與均質形核的比較
3.3.3 非均質形核的形核條件
3.4 晶體生長
3.4.1 固液界面的微觀結構
3.4.2 晶體生長方式
思考與練習

第4章 單相合金凝固
4.1 凝固過程中的溶質再分配
4.1.1 溶質平衡分配係數
4.1.2 平衡凝固條件下的溶質再分配
4.1.3 固相無擴散而液相充分混合均勻的溶質再分配
4.1.4 固相中無擴散而液相中只有有限擴散的溶質再分配
4.1.5 液相中部分混合（有對流作用）的溶質再分配
4.2 合金凝固界面前沿的成分過冷
4.2.1 成分過冷的形成及其條件
4.2.2 成分過冷形成的判據
4.2.3 成分過冷的程度
4.3 成分過冷對合金單相固溶體結晶形態的影響
4.3.1 熱過冷對純物質液 固界面形態的影響
4.3.2 成分過冷對合金固溶體晶體形貌的影響規律
4.3.3 窄成分過冷作用下胞狀組織的形成及其形貌
4.3.4 較寬成分過冷作用下的枝晶生長
4.3.5 等軸晶的形成與內生生長
4.4 界面穩定性動力學分析
4.5 枝晶間距
4.5.1 胞狀晶及柱狀樹枝晶的一次間距
4.5.2 柱狀樹枝晶及等軸樹枝晶的二次間距
思考與練習
鑄件成形原理

第5章 多相合金凝固
5.1 共晶組織的分類及特點
5.2 規則共晶的凝固
5.2.1 層片狀共晶組織的形核過程
5.2.2 層片狀共晶組織的擴散耦合生長
5.2.3 層片狀共晶組織生長的界面過冷度
5.2.4 確定共晶片層間距的最小過冷度準則
5.2.5 棒狀共晶生長
5.3 共晶與枝晶相的競爭生長
5.3.1 共晶生長界面的失穩
5.3.2 偏離平衡相圖的共晶共生區
5.3.3 離異生長及離異共晶
5.4 非小平面 小平面非規則共晶的一般特徵及形成機制
5.5 灰口鑄鐵的非規則共晶結晶
5.5.1 奧氏體 石墨(γ G)共晶的多種方式
5.5.2 灰鑄鐵的共晶（片狀石墨+奧氏體）結晶
5.5.3 球墨鑄鐵的共晶（球狀石墨+奧氏體）結晶
5.6 Al Si合金的非規則共晶結晶
5.6.1 未變質Al Si合金的共晶生長
5.6.2 變質元素對共晶硅生長方式的作用——IIT機制
5.6.3 變質處理對Al Si共晶形核的作用——限制形核機制
5.6.4 變質處理與Al Si合金共晶結晶動力學
5.6.5 Al Si合金熔體的表面張力與變質效果
5.7 包晶凝固
5.7.1 包晶凝固過程
5.7.2 包晶轉變中的相競爭
思考與練習

第6章 鑄件凝固組織的控制
6.1 鑄件宏觀組織特徵
6.2 表面激冷晶區的形成機理
6.3 柱狀晶區的形成機理
6.4 內部等軸晶區的形成機理
6.4.1 成分過冷理論
6.4.2 激冷等軸晶型壁脫落與游離理論
6.4.3 枝晶熔斷及結晶雨理論
6.5 鑄件宏觀凝固組織控制
6.6 凝固組織與熔體熱歷史的相關性
6.6.1 熔體熱歷史與凝固相關性
6.6.2 凝固行為及組織與熔體狀態相
關性的認識
思考與練習

第7章 特殊條件下的凝固
7.1 快速凝固
7.1.1 快速凝固原理
7.1.2 快速凝固工藝
7.1.3 快速凝固材料的特點
7.2 塊體非晶合金
7.2.1 塊體非晶合金形成的理論基礎
7.2.2 多組元塊體的非晶合金設計
7.2.3 非晶合金複合材料
7.2.4 塊體非晶合金的性能及應用
7.3 定向凝固
7.3.1 定向凝固原理
7.3.2 定向凝固工藝
7.3.3 定向凝固的應用
7.4 超常條件下的凝固
7.4.1 微重力凝固
7.4.2 超重力凝固
7.4.3 超高壓凝固
思考與練習

下篇 鑄件成形過程缺陷形成與控制
第8章 液態金屬與氣相和渣相的相互作用
8.1 鑄件成形過程中氣體的來源與產生
8.1.1 氣體的來源
8.1.2 鑄型內的氣體
8.2 氣體在金屬中的溶解
8.2.1 氣體在金屬中的存在形式
8.2.2 氣體在金屬中的溶解度
8.2.3 雙原子氣體在液態金屬和合金中的溶解
8.2.4 化合態氣體在金屬和合金中的溶解
8.3 氧化性氣體對金屬的氧化
8.3.1 金屬氧化還原方向的判據
8.3.2 自由氧對金屬的氧化
8.4 氣體的影響和控制
8.4.1 氣體對金屬質量的影響
8.4.2 氣體的控制措施
8.5 熔渣的作用與形成
8.5.1 熔渣的作用與鑄造熔渣的分類
8.5.2 熔煉過程中的熔渣來源與構成
8.6 熔渣的結構及鹼度
8.6.1 熔渣結構的分子理論
8.6.2 熔渣結構的離子理論
8.6.3 離子與分子共存理論
8.6.4 熔渣的鹼度
8.7 渣相的物理性質
8.8 活性熔渣對金屬的氧化
8.9 液態金屬的脫氧、脫碳、脫硫和脫磷
8.9.1 液態金屬的脫氧
8.9.2 液態金屬的脫碳
8.9.3 液態金屬的脫硫
8.9.4 液態金屬的脫磷
思考與練習

第9章 凝固過程中的成分偏析
9.1 引言
9.2 顯微偏析
9.2.1 晶內偏析（枝晶偏析）
9.2.2 晶界偏析
9.3 宏觀偏析
9.3.1 正常偏析
9.3.2 逆偏析
9.3.3 帶狀偏析
9.3.4 V型及逆V型偏析
9.3.5 密度偏析
思考與練習

第10章 氣孔和夾雜的形成與控制
10.1 引言
10.2 鑄件中的氣孔
10.2.1 氣孔的分類及特徵
10.2.2 氣體在金屬中的析出
10.2.3 析出型氣孔
10.2.4 侵入型氣孔
10.2.5 反應型氣孔
10.3 鑄件中的夾雜
10.3.1 概述
10.3.2 夾雜物的形成原因
10.3.3 夾雜物的長大、分佈及形狀
10.3.4 夾雜物的防止措施
思考與練習

第11章 凝固收縮過程中的缺陷形成與控制
11.1 金屬的收縮
11.1.1 收縮的基本概念
11.1.2 鑄鐵的收縮
11.1.3 鑄鋼的收縮
11.1.4 鑄件的收縮
11.2 縮孔與縮松的分類及特徵
11.2.1 縮孔
11.2.2 縮松
11.3 縮孔與縮松的形成機理
11.3.1 縮孔的形成機理
11.3.2 縮松的形成機理
11.3.3 鑄鐵件的縮孔及縮松形成特點
11.4 影響縮孔與縮松的因素及防止措施
11.4.1 影響縮孔與縮松的因素
11.4.2 影響灰鑄鐵和球墨鑄鐵縮孔與縮松的因素
11.4.3 防止縮孔與縮松的措施
11.5 熱裂紋的形成與控制
11.5.1 熱裂紋的分類及形成機理
11.5.2 熱裂紋的影響因素及防止措施
思考與練習

第12章 固態冷卻過程中的缺陷形成與控制
12.1 鑄造應力
12.1.1 應力的分類和危害
12.1.2 鑄件熱應力的形成
12.1.3 影響鑄造應力的因素
12.1.4 減小鑄造應力的途徑
12.1.5 降低鑄造應力的方法
12.2 鑄件變形
12.2.1 鑄件變形種類
12.2.2 鑄件變形的影響因素
12.2.3 防止鑄件變形的途徑
12.3 鑄件裂紋
12.3.1 熱裂紋
12.3.2 冷裂紋
思考與練習