图7-33 T型梁铸钢件变形示意图 反变形法：有效地防止变形的产生，如图1-15所示。
图7-34 箱体件反变形量方向 （五）铸件的裂纹
当铸造内应力超过金属材料的抗拉强度时，铸件便产生裂纹，根据产生温度的不同，裂纹可分为热裂和冷裂两种。
1. 热裂 高温下的金属强度很低，如果金属的线收缩受到铸型或型芯的阻碍，机械应力超过该温度下金属的强度，便产生热裂。
特征：热裂纹尺寸较短、缝隙较宽、形状曲折、缝内呈严重的氧化色。 影响热裂因素：
（1）合金性质（合金的结晶特点和化学成分） （2）铸型阻力（铸型、型芯的退让性）
防止热裂的方法：合理的铸件结构；型砂和芯砂的退让性；严格限制钢和铸铁中硫的含量等。特别是后者，因为硫能增加钢和铸铁的热脆性，使合金的高温强度降低。 2. 冷裂 低温形成的裂纹为冷裂。
冷裂纹特征：表面光滑，具有金属光泽或呈微氧化色，贯穿整个晶粒，常呈圆滑曲线或直线状。脆性大、塑性差的合金，如白口铸铁、高碳钢及某些合金钢，最易产生冷裂纹，大型复杂铸铁件也易产生冷裂纹。冷裂往往出现在铸件受拉应力的部位，特别是应力集中的部位。
防止冷裂的方法：减小铸造内应力和降低合金的脆性。如铸件壁厚要均匀；增加型砂和芯砂的退让性；降低钢和铸铁中的磷含量，因为磷能显著降低合金的冲击韧度，使钢产生冷脆。如铸钢的磷含量大于0.1%、铸铁的磷含量大于0.5%时，因冲击韧度急剧下降，冷裂
倾向明显增加。
7.4 铸件结构工艺性
7.4.1 铸件工艺对铸件结构的要求 外形、内腔、斜度
1．对铸件外形的要求：(1)避免铸件外形侧凹；(2)铸件外形应去掉不必要的外圆角，使分型面为 平面。(3)设计铸件上的凸台和筋条时，应考虑方便造型；4)铸件的外形应尽可能使铸件的分型面数目最少。
2．对铸件内腔的要求：(1)铸件的内腔尽可能不用或少用型芯，使工艺简化。
(2)当铸件内腔较复杂，需用型芯时，应考虑型芯是否稳固，排气和清理是否方便
(3)若一些铸件的内腔结构不利于型芯的稳定、排气和清理时，应考虑增设工艺孔。 3．结构斜度
结构斜度是指在铸件所有垂直于分型面的非加工面上设计的斜度
7.4.2 金属或合金的铸造性能对铸件结构的要求（50min）
考虑到铸件所用金属或合金的铸造性能的好坏，否则铸件会出现浇不足、冷隔、缩孔、缩松、变形和裂纹等缺陷
1．合理设计铸件壁；2．铸件壁与壁连接；3．与合金铸造性能相关的问题
合金铸造性能与铸件结构之间的关系
对铸件结构的要求 不好的铸件结构 较好的铸件结构 铸件的壁厚应尽可能均匀，否则易在厚壁处产生缩孔、缩松、内应力和裂纹 铸件内表面及外表面转角的连接处应为圆角，以免产生裂纹、缩孔、粘砂和掉砂缺陷。铸件内圆角半径R的尺寸见表1-12 铸件上部大的水平面（按浇注位置）最好设计成倾斜面，以免产生气孔、夹砂和积聚非金属夹杂物 为了防止裂纹，应尽可能采用能够自由收缩或减缓收缩受阻的结构，如轮辐设计成弯曲形状 在铸件的连接或转弯处，应尽量避免金属的积聚和内应力的产生，厚壁与薄壁相连接要逐步过渡，并不能采用锐角连接，以防止出现缩孔、缩松和裂纹。几种壁厚的过渡形式及尺寸见表1-13
对细长件或大而薄的平板件，为防止弯曲变形，应采用对称或加肋的结构。灰铸铁件壁及肋厚参考值见表1-14 表 铸件的内圆角半径R值 （mm）
（a+b）/2 铸R铁 ＜8~ 12~16 16~20 20~27 27~35 35~45 45~60 8 12 4 6 6 8 10 12 16 20 值 铸钢 6 6 8 10 12 16 20 25 表 几种壁厚的过度形式及尺寸
图 例 尺 寸 铸铁 b≤2a 铸钢 铸铁 b＞2a 铸钢 R≥(1/6~1/3)(a+b)/2 R≈(a+b)/4 L＞4(b-a) L＞5(b-a) b＞2a R≥(1/6~1/3)(a+b)/2；R1≥R+(a+b)/2 C≈3(b-a)1/2，h≥（4~5）C 表 灰铸铁件壁及肋厚参考值
铸件质量/㎏ 5 6~10 11~60 61~100 101~500 501~800 801~1200 铸件最大尺/㎜ 外壁厚度/㎜ 300 500 750 1250 1700 2500 3000 7 8 10 12 14 16 18 内壁厚度/㎜ 6 7 8 10 12 14 16 肋的厚度/㎜ 5 5 6 8 8 10 12 零件举例 盖、拨叉、轴套、端盖 挡板、支架、箱体、闷盖 箱体、电动机支架、溜板箱、托架 箱体、液压缸体、溜板箱 油盘、带轮、镗模架 箱体、床身、盖、滑座 小立柱、床身、箱体、油盘 （三）砂型铸造铸件最小壁厚的设计
最小壁厚：每种铸造合金都有其适宜的壁厚，不同铸造合金所能浇注出铸件的“最小壁厚”也不相同，主要取决于合金的种类和铸件的大小，见表 。
表 砂型铸造铸件最小壁厚的设计 mm
铸件尺寸 ＜200×200 200×200~500×500 ＞500×500 铸钢 5~8 10~12 15~20 灰铸铁 3~5 4~10 10~15 球墨铸铁 可锻铸铁 铝合金 4~6 8~12 12~20 3~5 6~8 — 3~3.5 4~6 — 铜合金 3~5 6~8 — 7.5 常用合金铸件的制造
常用合金：铸铁、铸钢和非铁合金中的铝、铜合金，本节主要介绍这几种合金的性能、生产特点、应用以及如何选择铸造方法等。 一、 铸铁件的生产
铸铁：含碳量大于2.11%的铁碳合金，铸造合金中应用最广。在实际应用中，铸铁是以铁、碳和硅为主要元素的多元合金。铸铁的常用成分范围见表1-16。
表1-16 铸铁的常用成分范围
组 元 wC wSi wMn wP wS wFe 成分（%） 2.4~4.0 0.6~3.0 0.4~1.2 ≤0.3 ≤0.15 其余 分类：根据碳的存在形式的不同，铸铁可分为：白口铸铁、灰铸铁和麻口铸铁；根据铸铁中石墨形态的不同，灰铸铁又可分为：普通灰铸铁（简称灰铸铁）、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁；根据铸铁化学成分的不同，还可将铸铁分为：普通铸铁和合金铸铁。
（一）灰铸铁
1．灰铸铁的显微组织和性能特点 金属基体（F、F+P、P）与片状石墨（G）所组成，如图7-35所示。
图7-35 灰铸铁的显微组织 a）铁素体灰铸铁b）铁素体+珠光体灰铸铁c）珠光体灰铸铁 性能特征：灰铸铁的抗拉强度和弹性模量均比钢低得多，通常ζb
约为120~250MPa，
抗压强度与钢接近，一般可达600~800MPa，塑性和韧度近于零，属于脆性材料，不能锻造和冲压；焊接时产生裂纹的倾向大，焊接区常出现白口组织，焊后难以切削加工，焊接性差；灰铸铁的铸造性能优良，铸件产生缺陷的倾向小；由于石墨的存在切削加工性能好，切削加工时呈崩碎切屑，通常不需加切削液；灰铸铁的减振能力为钢的5~10倍，是制造机床床身、机座的主要材料；灰铸铁的耐磨性好，适于制造润滑状态下工作的导轨、衬套和活塞环等。