三种凝固方式。纯金属和共晶成分的合金易按 逐层凝固 方式凝固。
4. 铸造生产的优点是 成形方便 、 适应性强 和 成本较低 。缺点是 铸件力学性能较低，铸件质量不够稳定 、 和 废品率高 。
5. 高岭土的化学式是 Al2O3?2SiO2?2H2O ；膨润土的化学式是 Al2O3?4SiO2?H2O?nH2O 。它们的晶体都是 晶层排列 结构的硅酸盐，其晶体结构中都包含着 铝氧四面体晶片 和 铝氧八面体晶片 两种基本结构单位，不同的是高岭土由 高岭石组 组成，而膨润土由 蒙脱石组矿物 组成。高岭土晶层结合力较 强 ，水 不能 进入晶层间，所以粘结性较 小 。
6. 铸造合金在凝固过程中的收缩分三个阶段，其中 液态收缩和凝固收缩 收缩是铸件产生缩孔和缩松的根本原因，而 固态收缩 收缩是铸件产生变形、裂纹的根本原因。
7. 影响合金流动性的主要因素是 液态合金的化学成分 。 8. 铸钢铸造性能差的原因主要是 熔点高，流动性差 和 收缩大 。
三、判断题
（×）1. 铸造热应力最终的结论是薄壁或表层受拉。 （×）2. 铸件的主要加工面和重要的工作面浇注时应朝上。
（√）3. 铸件上宽大的水平面浇注时应朝下。 （×）4. 铸造生产特别适合于制造受力较大或受力复杂零件的毛坯。 （×）5. 收缩较小的灰铁铸件可以采用定向（顺序）凝固原则来减少或消除铸 造内应力。
（√）6. 压铸由于熔融金属是在高压下快速充型，合金的流动性很强。 （√）7. 铸件的分型面应尽量使重要的加工面和加工基准面在同一砂箱内，以 保证铸件精度。
（×）8. 采用震击紧实法紧实型砂时，砂型下层的紧实度小于上层的紧实度。 （×）9. 熔模铸造所得铸件的尺寸精度高，而表面光洁度较低。
（×）10. 金属型铸造主要用于形状复杂的高熔点难切削合金铸件的生产。
四、简答题
1. 说明在湿型浇注时出现水分迁移现象传热、传质有何特征？不同砂型浇注过程中，从传质角度出发，应注意哪些问题？
1. 阐述用湿型砂铸造时出现水分迁移现象时，其传热、传质有何特征？ 答：（1）湿型中出现水分迁移现象时的传热、传质特征是：
热通过两种方式传递，一是通过温度梯度进行导热，未被吸收的热通过干砂区传导至蒸发界面使水分气化；二是靠蒸汽相传递热。（2分）
干砂区的外侧为蒸发界面及水分凝聚区，没有温度梯度。 铸件的表面温度与干砂区的厚度及其蓄热系数有关。(1分)
（2）有效地控制铸型中出现的各种传质现象以保证铸型和铸件的质量。 1）注意湿型砂混制好以后在调匀斗内调匀水分；制好的湿砂型放置时出现的风干现象；砂型的烘干过程；浇注金属液后湿砂型中出现的水分蒸发、迁移和凝聚现象。（2分）
2）化学粘结剂砂的吹气硬化：水玻璃砂中吹入的硬化剂CO2和呋喃树脂砂中吹入催化剂SO2在型内的扩散、促硬行为。（2分）
3）浇注有机粘结剂砂型（芯）时，注意造型材料的透气性和发气能力，降低粘结剂分解、燃烧时气体的扩散、逸出或渗入金属液中，形成气孔、或渗碳、渗硫层等。（2分）
2. 为什么对砂芯进行分级？生产上一般怎样划分？
答：砂芯主要用来形成铸件的内腔、孔洞和凹坑等部分，在浇注时，它的大部分表面被液态金属包围，经受铁液的热作用、机械作用都较强烈，排气条件也差，出砂、清理困难，因此对芯砂的性能要求比型砂高。为了便于合理选用砂芯用芯砂的粘结剂和有利芯砂管理，依据砂芯形状特征及在浇注期间的工作条件以及产品质量的要求，生产上将砂芯分为5级。
3. 何谓型砂的流动性？常采用哪些方法测定型砂流动性？
答：型砂在外力或自重作用下，沿模样和砂粒之间相对移动的能力称为流动性。常采用方法：1）用湿型硬度计测定标准试样两个端面硬度值的差别，硬度差别越小，表明型砂流动性越好。2）在标准圆柱形试样筒中放置一块高25mm的半圆形金属块，测定阶梯试样两平面硬度差值；3）测定在底侧有环形空腔型砂试样筒中冲击成的试样的高度；4）侧孔法：测定在冲击型砂试样时自圆柱形试样筒侧面小孔中挤出的型砂质量。
4. 合格的湿型砂应具备的主要性能有哪些？
答：良好的成形性：包括良好的流动性、可塑性和不粘模性；足够的强度：包括常温湿强度，高温强度，干强度和硬度等；一定的透气性：较小的吸湿性，较低的发气量；较高的耐火度：较好的热化学稳定性，较小的膨率和收缩率；较好的退让性，溃散性，耐用性。
5. 阐述湿型砂铸造时铸件产生夹砂结疤的主要原因及防治措施。
答：夹砂形成的主要原因有：1）铸型表面砂层受热发生膨胀，在砂层表面产生压缩应力，如砂粒不能重新排列，砂型表层就会受到破坏而产生夹砂结疤。2）铸型中浇入液态金属，铸型表面很薄的干燥层后产生高水层，其强度远比湿型本体低。铸型表层受热膨胀，产生裂纹。3）夹砂结疤的程度与裂纹发生的时间有关。
防止措施：1）减少型砂受热后的膨胀量以减少膨胀应力和提高砂型强度，以砂型表面脱离本体而拱起。2）在工艺方面采取措施
6. 普通铸钢用型大多采用水玻璃砂型，请说明钠水玻璃砂型配方、制作方法及硬化机理。
答：(1)钠水玻璃砂型的配方：目前广泛采用的CO2-钠水玻璃砂，大都由纯净的人造（或天然）的石英砂加入4.5%~8.0%的钠水玻璃配制而成。对于质量要求高的大型铸钢件砂型（芯），全部面砂或局部采用镁砂，铬铁矿砂，橄榄石砂，锆砂等特种砂代替石英砂比较有利。要求具有一定的湿态强度和可塑性的，可加入1%~3%的蓬润土或3%~6%的普通粘土，或加入部分粘土砂。为改善出砂性，有的芯砂中往往还加入1.5%的木屑，或加入5%的石棉粉，或加入其他附加物等。（3分）
(2)制作方法：钠水玻璃砂可按照配方使用各种混砂机混制。混好的砂放在有盖的容器中，或者覆盖湿的麻袋，以免砂中的水分蒸发或与空气中的CO2接触。钠水玻璃砂流动性好，可采用手工震实或微震紧实。（2分）
(3)硬化机理：目前铸造生产中常用的一些硬化方法，都是加入能直接或间接影响上述反应平衡点的气态、液态或粉状硬化剂，与OH-作用，从而降低pH值，或靠失水，或靠上述两者的复合作用来达到硬化。（1分）a失水发生由液态到固态的转变：凡是能去除水玻璃中水分的方法，如加热烘干，吹热空气或干燥的压缩空气，真空脱水，微波照射以及加入产生放热反应的化合无等都可以使钠水玻璃硬化。（2分）
b化学反应，形成新的产物：钠水玻璃在加入酸性或具有潜在酸性的物质时，
其pH值降低，稳定性下降，使得其水解和缩聚过程加速进行。（2分） 7. 侵入性气孔与反应性气孔的本质区别是什么？分析两种气孔的形成条件及形成过程，并提出防止措施。
答：（1）侵入性气孔与反应性气孔的形成原因不同。前者是由于砂型（芯）空隙中蒸发出的气体进入铸型中来不及逸出形成的较大的不圆整，梨形的气孔；后者是由于铸件与砂型中的物质反应，生成的气体在型中形核长大，来不及逸出，在铸件表面形成的针状或蝌蚪状垂直于铸件壁的气孔。（2分） （2）侵入性气孔形成的条件：
形成过程：气体在空隙内有气相处形成气核，气体逐渐向气泡核中聚集，使气泡长大，压力增大，当气泡长到一定大小时，下部出现腰或颈，最后断开，逃离型壁进入金属液中。（1分）
防止措施：a减少铸型发气量；b提高金属液的静压力，即形成时的阻力；c使砂型的紧实度适中，有利于气体排出。（1分）
（3）反应性气孔的形成条件：金属液或金属液的氧化物与型内的附加物或加热时生成的气体反应，生成较多的气体。（1分） 形成过程：（2分）
a CO形成学说：Fe与金属液中的CO2反应生成CO，CO不溶于金属液，在固相或夹杂物上成核，生成的气体聚集，沿阻力小，柱状晶方向生长，来不及逸出，形成气孔；
b氢引起学说：FeO与金属液中的H反应生成H2O，钢液脱氧不好时，生成的H2O质点为气泡核，气体聚集来不及逸出时，形成气孔；
c氮引起学说：有机粘结剂砂型中，各组分发生反应生成NH3等气体，分解形成[N][H]，吸附、溶解、聚集，打一定量时，金属液温度降低，氮气析出成为气泡核，气体聚集，来不及析出时形成气孔。
防止措施：a防止金属液与铸型发生化学反应；b尽量减少有机粘结剂的使用，或用涂料或添加剂等；c避免铸型发生吸气；d在保证砂型强度的基础上尽量降低型中水分含量。（1分）
8. 什么是分型面？确定分型面需要遵循什么原则？ 答：分型面是指两半铸型相互接触的表面。 在选择铸型分型面时应考虑如下原则：
（1）分型面应选在铸件的最大截面上，并力求采用平面。 （2）应尽量减少分型面的数量，并尽量做到只有一个分型面。 （3）应尽可能减少活块和型芯的数量，注意减少砂箱高度。
（4）尽量把铸件的大部分或全部放在一个砂箱内，并使铸件的重要加工面、工作面、加工基准面及主要型芯位于下型内。
五、问答题
1. 铸钢件、球铁件较易产生皮下气孔，请分析成因和防止办法。 答：（一）铸钢件皮下气孔的成因
（3） 氢引起的皮下气孔 如果钢液脱氧不好，而在金属的硬皮（或氧化膜）附近氢的浓度又高，则有可能发生2[H]+FeO→H2O+Fe的反应，生成的水就附着在生长着的晶粒上成为气泡的核心，此后，凝固过程中析出的氢和由界面侵入的氢都向气泡核心集中，使气泡长的。气泡来不及逸出时，就成为皮下气孔。 液态金属中氢含量过高的原因主要有：
3） 液中含有少量的铝，并发生反应2Al+3H2O→Al2O3+6[H]
4） 炉衬，铁液包未烘干，在湿型中流动时间过长。与水蒸气发生反应产生初生氢。
对应的防治措施：选用的炉料，孕育剂的含铝量要低，要干净（干的和没有铁锈，油污等）；减少铁液和水汽相接触地时间和量；浇铸时型内具有较强的还原气氛（如型砂中加入煤粉）以降低氢，氮的分压。（2分） （4） 氮引起的皮下气孔
当钢液浇入树脂砂型中时，含氮树脂受热迅速分解出包括氨气在内的许多成分的气体，其中活性氨气在金属—铸型界面瞬间分解为初生态的[N]和[H]. 当氮富集程度达到临界值时,在钢液凝固过程中,其溶解度降低,而以分子态析出,并以微小的氧化物质点气膜,微小缩孔和型,芯表面微孔气膜生成气泡核.气泡在脱落和迁移过程中来不及逸出,被凝固于铸件表层,形成富集氮的皮下气孔.
相应的防治措施:从上述皮下气孔的形成,可知注意排气和减少树脂分解的气氛与金属界面接触时间; 加入占砂质量的2%-3%的黑色或红色氧化铁粉;严格控制氮的含量;降低砂中树脂的加入量, 以及采用低氮.无氮呋喃树脂等 ,不过树脂砂芯,砂型表面通常均要涂敷涂料,如果涂料具有高度高温气密性,或呈烧结玻