第四章

常用合金鑄件的生產

鑄鐵件的生產鑄鋼件的生產鋁、銅合金鑄件的生產第一節

鑄鐵件的生產鑄鐵的分類鑄鐵的結晶過程和石墨化灰口鑄鐵的組織與性能特點常用鑄鐵的性能及生產一、鑄鐵的分類鐵–碳合金中碳的存在形式滲碳體石墨鋼白口生(鑄)鐵灰口鑄鐵普通灰口鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵蠕墨鑄鐵麻口鑄鐵碳在鑄鐵中存在的形態示意圖二、鑄鐵的結晶過程和石墨化Fe–Fe3CFe–G1、一次結晶過程和共晶石墨化2、二次結晶過程和共析石墨化二次結晶:鑄鐵凝固后在繼續冷卻過程中發生的組織轉變。在二次結晶過程中(奧氏體中固溶碳的析出、共析轉變),析出的石墨沉積于原有石墨上(共晶石墨)。

3、影響鑄鐵石墨化的因素

化學成分冷卻速度1)化學成分碳和硅:碳和硅是強石墨化元素。Ⅰ-白口鑄鐵區Ⅱa-麻口鑄鐵區Ⅱ-珠光體灰口鑄鐵區Ⅱb-珠光體、鐵素體灰口鑄鐵區Ⅲ-鐵素體灰口鑄鐵區錳:是有益元素,微弱阻止石墨化,

可消除硫的有害作用。磷:是有害元素,可促進石墨化。硫:是有害元素,強烈阻止石墨化。鑄鐵壁厚（mm）102030405060704.05.06.07.0（wC+wSi）%白口鑄鐵麻口鑄鐵灰口鑄鐵白口鑄鐵：P+Fe3C+Le灰口鑄鐵：麻口鑄鐵：P+Fe3C+G+Le珠光體灰口鑄鐵珠光體+鐵素體灰口鑄鐵鐵素體灰口鑄鐵珠光體灰口鑄鐵：P+G片鐵素體灰口鑄鐵：F+G片珠光體+鐵素體灰口鑄鐵：P+F+G片2、冷卻速度三角試棒斷口組織三、灰口鑄鐵的組織與性能特點1、灰口鑄鐵的組織特征:

金屬基體

+石墨

金屬基體

–鐵素體、珠光體、鐵素體+珠光體

石墨

–片狀、團絮狀、球狀、蠕蟲狀2、灰口鑄鐵的性能特點1)機械性能較差灰口鑄鐵組織=鋼的組織+大量石墨石墨的硬度低(3HBS);抗拉強度低(σb20Mpa);塑性差(0%)。灰口鑄鐵基體組織=鋼的組織+大量裂紋和孔洞2、灰口鑄鐵的性能特點2)耐磨性好

石墨本身的摩擦系數小;脫落

石墨處的凹坑,可以儲存潤滑油。

灰口鑄鐵的耐磨性比碳鋼好2、灰口鑄鐵的性能特點3)減震性好石墨在金屬基體中能很好的阻止振動的傳播。2、灰口鑄鐵的性能特點4)缺口敏感性小材料抗拉強度σb(Mpa)彎曲疲勞強度Mpa缺口作用系數

β=σw/σ’w無缺口σw有缺口σ’w灰口鑄鐵2701151151.0鑄鋼4402301551.52、灰口鑄鐵的性能特點5)鑄造性能和切削加工性能好。6)其他工藝性差

焊接性差;熱處理性能差;不能鍛造和沖壓。四、常用鑄鐵的性能及生產

普通灰口鑄鐵孕育鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵蠕墨鑄鐵1、普通灰口鑄鐵1)牌號HT

100Φ30mm試棒的最低抗拉強度值(Mpa)灰口鑄鐵1、普通灰口鑄鐵2)性能特點

鐵水不經過任何處理,石墨呈粗大的片狀,強度低。3)典型牌號

牌號HT100HT150HT200組織F+粗大片狀GF+P+較粗片狀GP+小片狀G2、孕育鑄鐵–高強度灰口鑄鐵1)工藝特點:

鐵水需經過孕育處理。2)孕育處理:

澆注前向鐵水內加入少量促進石墨化元素(稱為孕育劑,75%Si–Fe)。3)組織特點:P細小+均勻分布G細小2、孕育鑄鐵–高強度灰口鑄鐵4)性能特點:

強度和硬度明顯提高,

耐磨性好,壁厚敏感性小,同一截面上機械性能的齊一性較好。2、孕育鑄鐵–高強度灰口鑄鐵5)典型牌號:HT250;HT300;HT350;3、可鍛鑄鐵(韌性鑄鐵、瑪鋼)1)工藝特點鑄出白口坯件在950℃,保溫30小時。在730℃,保溫20小時。珠光體可鍛鑄鐵鐵素體可鍛鑄鐵3、可鍛鑄鐵(韌性鑄鐵、瑪鋼)2)組織特點

P(或F)+團絮狀G3)性能特點

強度、硬度高,耐磨性好,

有一定的韌性。3、可鍛鑄鐵(韌性鑄鐵、瑪鋼)4)牌號KT

300–06延伸率δ6%抗拉強度σb

300Mpa可鍛鑄鐵4、球墨鑄鐵1)工藝特點:鐵水需經過球化處理和孕育處理。2)球化處理:

往鐵水中加入球化劑,球化劑是稀土鎂合金。4、球墨鑄鐵3)球化處理方法4、球墨鑄鐵4)組織特點:P(或F)+球狀G5)性能特點:

抗拉強度和屈服強度很高;疲勞強度較高;硬度和耐磨性比其他鑄鐵都高。珠光體球墨鑄鐵和45號鍛綱的機械性能比較表性能45號鍛鋼(正火)P球鐵(正火)抗拉強度

σb(Mpa)690815屈服強度

σ0.2(Mpa)410640屈強比

σ0.2/σb0.590.785延伸率

δ(%)263疲勞強度(帶缺口試樣)

σ-1(Mpa)150155硬度

HBS<229229～3214、球墨鑄鐵正火:

使具有F+P+Fe3C的鑄態基體組織,為高強度的珠光體基體組織。6)熱處理特點退火:

使鑄態組織中的Fe3C或P

中的Fe3C分解,以獲得高塑性的鐵素體基體組織。4、球墨鑄鐵6)熱處理特點調質處理:為獲得綜合機械性能較高的組織。

S回火

+G球狀

等溫淬火:為獲得既有高強度和韌性,又有高硬度和耐磨性的組織。

B下

+G球狀4、球墨鑄鐵7)牌號QT

400–18延伸率δ18%抗拉強度σb

400Mpa球墨鑄鐵5、蠕墨鑄鐵

組織特征:金屬基體+蠕蟲狀G。2)性能特點:機械性能比灰口鑄鐵高。壁厚敏感性比灰口鑄鐵小。導熱性、減震性和耐熱疲勞性比球墨鑄鐵高。工藝性能良好。兩種鑄鐵抗拉強度對壁厚的敏感性比較5、蠕墨鑄鐵3)工藝特點:

鐵水需蠕化處理。4)蠕化劑:稀土硅鐵或稀土硅鈣合金。5)牌號RuT

260抗拉強度σb

260Mpa蠕墨鑄鐵第二節

鑄鋼件的生產

鑄鋼的分類鑄鋼的鑄造工藝特點一、鑄鋼的分類1.碳素鑄鋼:ZG15～ZG55等。2.低合金鑄鋼:ZG40Mn、ZG40Cr、

ZG30CrMnSi等。3.高合金鑄鋼:ZGMn13、ZG1Cr13、

ZG1Cr18Ni9等。二、鑄鋼的鑄造工藝特點

鑄鋼的鑄造性能生產鑄鋼件的工藝措施鑄鋼件的熱處理鑄鋼的熔煉1、鑄鋼的鑄造性能鑄鋼的鑄造性能差:

熔點高,鋼液易氧化;

流動性差;

收縮量大;

易產生鑄造缺陷;2、生產鑄鋼件的工藝措施

提高對型砂性能的要求。合理使用耐火涂料。合理運用鑄造工藝。鑄鋼齒輪的鑄型工藝3、鑄鋼件的熱處理

由于鑄鋼件存在許多鑄造缺陷,機械性能差,特別是塑性低。此外還存在較大的鑄造應力。

常用的熱處理工藝有:退火和正火。鑄鋼件不宜淬火,易開裂。

4、鑄鋼的熔煉電弧爐煉鋼4、鑄鋼的熔煉感應電爐煉鋼第三節

鋁、銅合金鑄件的生產

鋁合金鑄件的生產銅合金鑄件的生產一、鋁合金鑄件的生產1、鋁合金鑄造工藝特點鋁合金熔點低,流動性好,可鑄形狀復雜的薄壁鑄件。鋁合金導熱快、易氧化和易吸氣(H2),須采用熔劑覆蓋保護和在熔煉后期去氣精煉等工藝。常用的鋁合金熔煉設備3、鋁合金鑄件的澆注系統二、銅合金鑄件的生產1、銅合金鑄造工藝特點

由于各種成分的銅合金的結晶特征不同,鑄造性能不同,所以鑄造工藝特點也不同。2、錫青銅合金鑄造工藝特點

錫青銅的結晶溫度范圍很大,同時凝固區域很寬,流動性較差,易產生