第二章 常用鑄造合金

1、材料成型基礎(chǔ)材料成型基礎(chǔ)張艷梅張艷梅第二章第二章 常用鑄造合金常用鑄造合金常用鑄造合金有：常用鑄造合金有：鑄鐵鑄鐵、鑄鋼、鑄造銅合金、鑄造鋁合金。、鑄鋼、鑄造銅合金、鑄造鋁合金。根據(jù)碳的存在形式分根據(jù)碳的存在形式分:1.白口鑄鐵白口鑄鐵: 碳碳以以Fe3C存存在，斷口呈銀白色。在，斷口呈銀白色。2.灰口鑄鐵灰口鑄鐵:碳以石墨狀碳以石墨狀存在，存在，斷口呈灰色。斷口呈灰色。3.麻口鑄鐵麻口鑄鐵:碳以碳以Fe3C和和石墨兩種狀態(tài)存在，斷石墨兩種狀態(tài)存在，斷口有黑白相間的麻點(diǎn)?？谟泻诎紫嚅g的麻點(diǎn)。2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.1 鑄鐵的分類鑄鐵的分類根據(jù)化學(xué)成分根據(jù)化學(xué)成分: 1.普通鑄鐵普通鑄鐵

2、 2.合金鑄鐵合金鑄鐵2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.1 鑄鐵的分類鑄鐵的分類1.普通灰口鑄鐵普通灰口鑄鐵: 石墨呈片狀石墨呈片狀。2.可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵:石墨呈團(tuán)絮狀石墨呈團(tuán)絮狀。3.球墨鑄鐵球墨鑄鐵:石墨呈球狀。石墨呈球狀。4.蠕墨鑄鐵：蠕墨鑄鐵：石墨呈蠕蟲狀。石墨呈蠕蟲狀。2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵灰口鑄鐵的分類灰口鑄鐵的分類:2.1.2 鑄鐵的石墨化鑄鐵的石墨化1.石墨化過程石墨化過程 石墨化過程和鑄鐵中的碳、硅含量有關(guān)；和鑄鐵石墨化過程和鑄鐵中的碳、硅含量有關(guān)；和鑄鐵的冷卻速度有關(guān)。的冷卻速度有關(guān)。1.碳、硅含量低，冷卻速度快，碳以碳、硅含量低，冷卻速度快，碳以Fe3C的形式析出，的形式

3、析出，為白口鑄鐵。為白口鑄鐵。2. 碳、硅含量高，冷卻速度慢，碳以石墨狀析出，為灰碳、硅含量高，冷卻速度慢，碳以石墨狀析出，為灰口鑄鐵?？阼T鐵。2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.2 鑄鐵的石墨化鑄鐵的石墨化1.石墨化過程石墨化過程 分三個(gè)階段：分三個(gè)階段：1. 11541. 1154共晶反應(yīng)形共晶反應(yīng)形成石墨。成石墨。2.2. 1154-7381154-738析出二析出二次石墨。次石墨。3.3. 738738共析反應(yīng)形成共析反應(yīng)形成石墨。石墨。2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.2 鑄鐵的石墨化鑄鐵的石墨化1.石墨化過程石墨化過程2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵 根據(jù)第三階段的轉(zhuǎn)變情況，可出現(xiàn)不同的灰口鑄根

4、據(jù)第三階段的轉(zhuǎn)變情況，可出現(xiàn)不同的灰口鑄鐵基體組織：鐵基體組織：1. 1. 珠光體組織：珠光體灰鑄鐵珠光體組織：珠光體灰鑄鐵2.2. 鐵素體組織：鐵素體灰鑄鐵鐵素體組織：鐵素體灰鑄鐵3.3. 鐵素體加珠光體：鐵素體加珠光體灰鑄鐵鐵素體加珠光體：鐵素體加珠光體灰鑄鐵2. 影響鑄件石墨化的因素影響鑄件石墨化的因素（1 1）鑄鐵成分的影響鑄鐵成分的影響 硅和碳是有效促進(jìn)石墨化的元素。硅和碳是有效促進(jìn)石墨化的元素。圖圖2-2 鋁、鈦、鎳、銅也可促進(jìn)石墨化過程。鋁、鈦、鎳、銅也可促進(jìn)石墨化過程。 硫和錳以及鉻、鎢、鉬等碳化物形成元素阻礙石墨化。硫和錳以及鉻、鎢、鉬等碳化物形成元素阻礙石墨化。2.1 2.

5、1 鑄鐵鑄鐵2.1.2 鑄鐵的石墨化鑄鐵的石墨化2. 影響鑄件石墨化的因素影響鑄件石墨化的因素2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.2 鑄鐵的石墨化鑄鐵的石墨化2. 影響鑄件石墨化的因素影響鑄件石墨化的因素2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.2 鑄鐵的石墨化鑄鐵的石墨化2. 影響鑄件石墨化的因素影響鑄件石墨化的因素（2 2）冷卻速度的影響冷卻速度的影響 冷卻速度越慢越有利于碳的石墨化。冷卻速度越慢越有利于碳的石墨化。 冷卻速度受鑄型冷卻條件及鑄件壁厚的影響。冷卻速度受鑄型冷卻條件及鑄件壁厚的影響。1.鑄型材料鑄型材料 金屬型、砂型金屬型、砂型2.鑄件壁厚鑄件壁厚 厚壁處厚壁處易形成鐵素體易形成鐵素體+粗

6、大石墨片；粗大石墨片； 薄壁處薄壁處易形成白口或麻口組織。易形成白口或麻口組織。圖圖2-32.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.2 鑄鐵的石墨化鑄鐵的石墨化1. 灰鑄鐵的組織與性能灰鑄鐵的組織與性能 灰鑄鐵的組織結(jié)構(gòu)可看作在鋼的基體中嵌入了大量石灰鑄鐵的組織結(jié)構(gòu)可看作在鋼的基體中嵌入了大量石墨片。墨片。圖圖2-4（1）力學(xué)性能）力學(xué)性能 抗拉強(qiáng)度和彈性模量比鋼低得多，抗拉強(qiáng)度僅為抗拉強(qiáng)度和彈性模量比鋼低得多，抗拉強(qiáng)度僅為120-250MPa。塑性、韌性近于為零，脆性材料。塑性、韌性近于為零，脆性材料。 原因原因 灰鑄鐵中的片狀石墨猶如鋼基體中布滿裂紋?；诣T鐵中的片狀石墨猶如鋼基體中布滿裂紋。 降低承

7、載能力；降低承載能力； 造成應(yīng)力集中。造成應(yīng)力集中。 抗壓強(qiáng)度與鋼相近，達(dá)抗壓強(qiáng)度與鋼相近，達(dá)60-80MPa，一般鑄鐵可作抗，一般鑄鐵可作抗壓件用。壓件用。2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.3 灰鑄鐵灰鑄鐵1. 灰鑄鐵的組織與性能灰鑄鐵的組織與性能（2 2）工藝性能）工藝性能鑄造性能好；鑄造性能好；切削性能好；切削性能好；不可鍛造、沖壓；不可鍛造、沖壓；可焊性差?？珊感圆睢?2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.3 灰鑄鐵灰鑄鐵1. 灰鑄鐵的組織與性能灰鑄鐵的組織與性能（3 3）減振性）減振性 灰鑄鐵的減振性是鋼的灰鑄鐵的減振性是鋼的5-105-10倍，是制造機(jī)床床身、機(jī)倍，是制造機(jī)床床身、機(jī)座、導(dǎo)

8、軌、車輛制動(dòng)器的理想材料。座、導(dǎo)軌、車輛制動(dòng)器的理想材料。2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.3 灰鑄鐵灰鑄鐵（4 4）耐磨性）耐磨性 灰鑄鐵的耐磨性比鋼好，適于制造導(dǎo)軌、襯套、活塞灰鑄鐵的耐磨性比鋼好，適于制造導(dǎo)軌、襯套、活塞環(huán)。環(huán)。（5 5）缺口敏感性）缺口敏感性 灰鑄鐵的缺口敏感性比鋼好，增加了零件工作的可靠灰鑄鐵的缺口敏感性比鋼好，增加了零件工作的可靠性。性。1. 灰鑄鐵的組織與性能灰鑄鐵的組織與性能2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.3 灰鑄鐵灰鑄鐵 灰鑄鐵的力學(xué)性能除了與石墨的數(shù)量、大小、分灰鑄鐵的力學(xué)性能除了與石墨的數(shù)量、大小、分布有關(guān)外，還與基體組織有關(guān)：布有關(guān)外，還與基體組織有關(guān)：1

9、. 1. 珠光體灰鑄鐵：力學(xué)性能好，強(qiáng)度、硬度高，珠光體灰鑄鐵：力學(xué)性能好，強(qiáng)度、硬度高，用于制用于制造重要機(jī)件造重要機(jī)件；2.2. 鐵素體灰鑄鐵：塑性、韌性好，但強(qiáng)度太低，鐵素體灰鑄鐵：塑性、韌性好，但強(qiáng)度太低，生產(chǎn)上生產(chǎn)上很少使用很少使用；3.3. 鐵素體加珠光體灰鑄鐵：強(qiáng)度比珠光體灰鑄鐵稍低，鐵素體加珠光體灰鑄鐵：強(qiáng)度比珠光體灰鑄鐵稍低，但鑄造性能、切削性能、減振性能好，但鑄造性能、切削性能、減振性能好，用途最廣用途最廣。2. 灰鑄鐵的孕育處理灰鑄鐵的孕育處理2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.3 灰鑄鐵灰鑄鐵孕育處理：孕育處理：采用孕育劑硅鐵（硅含量采用孕育劑硅鐵（硅含量75w%）。）。孕

10、育鑄鐵組織：孕育鑄鐵組織：細(xì)晶粒珠光體細(xì)晶粒珠光體+細(xì)片狀石墨。細(xì)片狀石墨。孕育鑄鐵的性能：孕育鑄鐵的性能：強(qiáng)度、硬度強(qiáng)度、硬度顯著提高（抗拉強(qiáng)度顯著提高（抗拉強(qiáng)度250-350MPa，布氏硬度，布氏硬度HB=170-270）；）；塑性、韌性塑性、韌性較差；冷卻較差；冷卻速度對孕育鑄鐵的組織、性能影響很小，速度對孕育鑄鐵的組織、性能影響很小，鑄件厚大截面的性鑄件厚大截面的性能均勻能均勻。孕育鑄鐵的應(yīng)用：孕育鑄鐵的應(yīng)用：適于靜載下，要求較高強(qiáng)度、耐磨或氣密適于靜載下，要求較高強(qiáng)度、耐磨或氣密性的鑄件，特別是厚大鑄件，如重型機(jī)床床身、氣缸體、缸性的鑄件，特別是厚大鑄件，如重型機(jī)床床身、氣缸體、缸套

11、、液壓件等。套、液壓件等。2. 灰鑄鐵的孕育處理灰鑄鐵的孕育處理2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.3 灰鑄鐵灰鑄鐵3. 灰鑄鐵件的生產(chǎn)特點(diǎn)及牌號灰鑄鐵件的生產(chǎn)特點(diǎn)及牌號2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.3 灰鑄鐵灰鑄鐵（1）灰鑄鐵的生產(chǎn)特點(diǎn)）灰鑄鐵的生產(chǎn)特點(diǎn) 灰鑄鐵的鑄造性能好：灰鑄鐵的鑄造性能好：接近共晶成分，流動(dòng)性好；接近共晶成分，流動(dòng)性好；石墨化膨脹，收縮小，鑄件的澆不到、縮孔、縮松、石墨化膨脹，收縮小，鑄件的澆不到、縮孔、縮松、氣孔、變形、裂紋等傾向小。氣孔、變形、裂紋等傾向小。 不需熱處理。不需熱處理。2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.3 灰鑄鐵灰鑄鐵（2）灰鑄鐵的牌號）灰鑄鐵的牌號2.1

12、 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.3 灰鑄鐵灰鑄鐵2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.4 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 球化劑：球化劑：鎂、鈣、稀土；鎂、鈣、稀土； 孕育劑：孕育劑：硅鐵、硅鈣合金。硅鐵、硅鈣合金。 球墨鑄鐵的性能：球墨鑄鐵的性能：2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.4 球墨鑄鐵球墨鑄鐵1.1.球墨鑄鐵的化學(xué)成分和組織球墨鑄鐵的化學(xué)成分和組織 球墨鑄鐵的化學(xué)成分特點(diǎn)：球墨鑄鐵的化學(xué)成分特點(diǎn)：高碳，低硅，低錳、硫、高碳，低硅，低錳、硫、磷。磷。 球墨鑄鐵的鑄態(tài)組織：球墨鑄鐵的鑄態(tài)組織：珠光體、鐵素體、球狀石墨、珠光體、鐵素體、球狀石墨、少量自由滲碳體。少量自由滲碳體。圖圖2-52-5

13、。 熱處理后，可得：熱處理后，可得：貝氏體、馬氏體貝氏體、馬氏體+ +球狀石墨。球狀石墨。 2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.4 球墨鑄鐵球墨鑄鐵2.2.球墨鑄鐵的球化和孕育處理球墨鑄鐵的球化和孕育處理 球化劑：球化劑：鎂、稀土（鑭鎂、稀土（鑭La、鈰、鈰Ce、釹、釹Nd等）；等）； 孕育劑：孕育劑：含含75w%硅的硅鐵、硅鈣合金。硅的硅鐵、硅鈣合金。 沖入法、型內(nèi)球化法。沖入法、型內(nèi)球化法。 2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.4 球墨鑄鐵球墨鑄鐵2.2.球墨鑄鐵的生產(chǎn)特點(diǎn)球墨鑄鐵的生產(chǎn)特點(diǎn) 2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵3.球墨鑄鐵的牌號球墨鑄鐵的牌號 以抗拉強(qiáng)度和延伸率為牌號分級標(biāo)準(zhǔn)。以抗拉強(qiáng)度和延

14、伸率為牌號分級標(biāo)準(zhǔn)。 2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.5 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵又稱瑪鋼或瑪鐵。它是將白口鑄鐵件在退火可鍛鑄鐵又稱瑪鋼或瑪鐵。它是將白口鑄鐵件在退火爐中經(jīng)長時(shí)間高溫石墨化退火，使白口組織中的滲碳體分爐中經(jīng)長時(shí)間高溫石墨化退火，使白口組織中的滲碳體分解，而獲得鐵素體或珠光體基加團(tuán)絮狀石墨的鑄鐵。解，而獲得鐵素體或珠光體基加團(tuán)絮狀石墨的鑄鐵。 組織：組織：鐵素體或珠光體鐵素體或珠光體+團(tuán)絮狀石墨。團(tuán)絮狀石墨。 性能：性能：可鍛鑄鐵的力學(xué)性能，如抗拉強(qiáng)度、可鍛鑄鐵的力學(xué)性能，如抗拉強(qiáng)度、塑性、韌塑性、韌性性優(yōu)于灰鑄鐵；并接近于同類基體的球墨鑄鐵。優(yōu)于灰鑄鐵；并接近于同類基體的球墨

15、鑄鐵。2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.5 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵分類：可鍛鑄鐵分類： （1）鐵素體可鍛鑄鐵（黑心可鍛鑄鐵）鐵素體可鍛鑄鐵（黑心可鍛鑄鐵） （2）珠光體可鍛鑄鐵）珠光體可鍛鑄鐵 （3）白心可鍛鑄鐵）白心可鍛鑄鐵白口鑄鐵在中性介質(zhì)中按圖工藝曲線退火第一、二兩個(gè)白口鑄鐵在中性介質(zhì)中按圖工藝曲線退火第一、二兩個(gè)階段石墨化過程充分進(jìn)行，得到黑心鐵素體可鍛鑄鐵；若階段石墨化過程充分進(jìn)行，得到黑心鐵素體可鍛鑄鐵；若第二階段石墨化過程未進(jìn)行，得到珠光體可鍛鑄鐵。若在第二階段石墨化過程未進(jìn)行，得到珠光體可鍛鑄鐵。若在氧化性氣氛中退火石墨化，同時(shí)還有脫碳過程，可得白心氧化性氣氛中退火石墨化，同

16、時(shí)還有脫碳過程，可得白心可鍛鑄鐵?？慑戣T鐵。2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.5 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵 黑心可鍛鑄鐵的基體為鐵素體，故塑性、韌性黑心可鍛鑄鐵的基體為鐵素體，故塑性、韌性好，耐腐蝕，適于制造受到?jīng)_擊、形狀復(fù)雜的薄壁小好，耐腐蝕，適于制造受到?jīng)_擊、形狀復(fù)雜的薄壁小件，廣泛用于制造各種水管接頭、農(nóng)機(jī)件等。件，廣泛用于制造各種水管接頭、農(nóng)機(jī)件等。 珠光體可鍛鑄鐵的強(qiáng)度、硬度耐磨性優(yōu)良，并珠光體可鍛鑄鐵的強(qiáng)度、硬度耐磨性優(yōu)良，并可通過淬火、調(diào)質(zhì)等處理來強(qiáng)化，可取代鍛鋼制造小可通過淬火、調(diào)質(zhì)等處理來強(qiáng)化，可取代鍛鋼制造小型連桿、曲軸等重要件。型連桿

17、、曲軸等重要件。 白心可鍛鑄鐵的力學(xué)性能較差，一般很少使用。白心可鍛鑄鐵的力學(xué)性能較差，一般很少使用。2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.5 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵雖然存在退火周期長，生產(chǎn)過程復(fù)雜，能可鍛鑄鐵雖然存在退火周期長，生產(chǎn)過程復(fù)雜，能耗大的缺點(diǎn)，但在生產(chǎn)形狀復(fù)雜，承受沖擊載荷的薄耗大的缺點(diǎn)，但在生產(chǎn)形狀復(fù)雜，承受沖擊載荷的薄壁小件時(shí)，目前仍有不可替代的位置。這些小件若用壁小件時(shí)，目前仍有不可替代的位置。這些小件若用鑄鋼制造困難較大，若用球墨鑄鐵，質(zhì)量又難保證。鑄鋼制造困難較大，若用球墨鑄鐵，質(zhì)量又難保證。可鍛鑄鐵不僅對金屬原材料的限制小，且質(zhì)量容易控可鍛鑄鐵不僅對金屬原材料的限制小，

18、且質(zhì)量容易控制。今后發(fā)展方向，主要是探求快速退火新工藝，發(fā)制。今后發(fā)展方向，主要是探求快速退火新工藝，發(fā)展可鍛鑄鐵新品種。展可鍛鑄鐵新品種。2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵蠕墨鑄鐵的組織蠕墨鑄鐵的組織2.1.6 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵顯微組織是由蠕蟲狀石墨和鋼的基體組成，蠕墨鑄鐵顯微組織是由蠕蟲狀石墨和鋼的基體組成，石墨的重量百分?jǐn)?shù)約石墨的重量百分?jǐn)?shù)約4。光學(xué)顯微鏡下，蠕墨鑄鐵中石。光學(xué)顯微鏡下，蠕墨鑄鐵中石墨形似片狀，片短而厚，長厚比為墨形似片狀，片短而厚，長厚比為2-10，端部比較鈍、，端部比較鈍、比較圓似蠕蟲狀。其三維結(jié)構(gòu)為相互聯(lián)接的立體分枝狀。比較圓似蠕蟲狀。其三維

19、結(jié)構(gòu)為相互聯(lián)接的立體分枝狀。2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵蠕墨鑄鐵的性能：蠕墨鑄鐵的性能： 因蠕蟲狀石墨對基體的割裂作用不如片狀強(qiáng)烈，且應(yīng)因蠕蟲狀石墨對基體的割裂作用不如片狀強(qiáng)烈，且應(yīng)力集中小，故蠕墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、斷后伸長力集中小，故蠕墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、斷后伸長率、彈性模量和彎曲強(qiáng)度均優(yōu)于灰鑄鐵，接近于鐵素體基率、彈性模量和彎曲強(qiáng)度均優(yōu)于灰鑄鐵，接近于鐵素體基體的球墨鑄鐵，同時(shí)其導(dǎo)熱性、減振性、鑄造性、切削加體的球墨鑄鐵，同時(shí)其導(dǎo)熱性、減振性、鑄造性、切削加工性優(yōu)于球墨鑄鐵。工性優(yōu)于球墨鑄鐵。2.1.6 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵蠕墨鑄鐵的性能：蠕墨鑄鐵的性能：2

20、.1.6 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵 蠕墨鑄鐵的生產(chǎn)特點(diǎn)蠕墨鑄鐵的生產(chǎn)特點(diǎn) 蠕墨鑄鐵的生產(chǎn)原理同球墨鑄鐵：蠕墨鑄鐵的生產(chǎn)原理同球墨鑄鐵： 蠕化處理：蠕化劑（鎂鈦合金、稀土鎂鈦合金）。蠕化處理：蠕化劑（鎂鈦合金、稀土鎂鈦合金）。 孕育處理：孕育劑。孕育處理：孕育劑。 2.1.6 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵的牌號蠕墨鑄鐵的牌號 RuT4202.1 2.1 鑄鐵鑄鐵蠕墨鑄鐵的應(yīng)用：蠕墨鑄鐵的應(yīng)用： 因蠕墨鑄鐵的機(jī)械性能好，導(dǎo)熱性和耐熱性優(yōu)良，因因蠕墨鑄鐵的機(jī)械性能好，導(dǎo)熱性和耐熱性優(yōu)良，因而適于制造在熱循環(huán)、工作溫度較高或較大溫度梯度下工而適于制造在熱循環(huán)、工作溫度較高或較大溫度梯度下

21、工作的零件，如大型柴油機(jī)的汽缸蓋、制動(dòng)盤、氣缸套、排作的零件，如大型柴油機(jī)的汽缸蓋、制動(dòng)盤、氣缸套、排氣管、鋼錠模及金屬型等。氣管、鋼錠模及金屬型等。 又因其斷面敏感性小，鑄造性能好，故可用于制造形狀又因其斷面敏感性小，鑄造性能好，故可用于制造形狀復(fù)雜的大鑄件，如重型機(jī)床和大型柴油機(jī)的機(jī)體等。復(fù)雜的大鑄件，如重型機(jī)床和大型柴油機(jī)的機(jī)體等。 用蠕墨鑄鐵代替孕育鑄鐵既可提高強(qiáng)度，又可節(jié)省許多用蠕墨鑄鐵代替孕育鑄鐵既可提高強(qiáng)度，又可節(jié)省許多廢鋼。廢鋼。2.1.6 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵 1. 耐磨鑄鐵耐磨鑄鐵 高磷耐磨鑄鐵：加入高磷耐磨鑄鐵：加入0.4-0.7的的P可形成高硬度斷續(xù)

22、可形成高硬度斷續(xù)網(wǎng)狀分布的磷共晶；網(wǎng)狀分布的磷共晶； 鉻鉬銅耐磨鑄鐵：加入鉻、鉬、銅可形成高硬度的鉻鉬銅耐磨鑄鐵：加入鉻、鉬、銅可形成高硬度的C、N化合物；化合物； 釩鈦耐磨鑄鐵：加入釩鈦耐磨鑄鐵：加入V、Ti等元素，可形成高硬度的等元素，可形成高硬度的C、N化合物化合物 ； 耐磨鑄鐵用于機(jī)床導(dǎo)軌、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸套、活塞環(huán)、軸耐磨鑄鐵用于機(jī)床導(dǎo)軌、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸套、活塞環(huán)、軸套、磨球等。套、磨球等。2.1.7 合金鑄鐵合金鑄鐵2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.7 合金鑄鐵合金鑄鐵 2. 耐熱鑄鐵耐熱鑄鐵 鑄鐵的耐熱性是指它在高溫下抵抗氧化和生長的能力。鑄鐵的耐熱性是指它在高溫下抵抗氧化和生長的能力。

23、氧化是指在高溫氧化是指在高溫600以上反復(fù)加熱時(shí)，使鑄鐵表層發(fā)生化學(xué)以上反復(fù)加熱時(shí)，使鑄鐵表層發(fā)生化學(xué)腐蝕起皮的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象是由于滲碳體分解為石墨，以及腐蝕起皮的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象是由于滲碳體分解為石墨，以及氧化性氣體滲入鑄鐵內(nèi)部造成氧化所致。氧化性氣體滲入鑄鐵內(nèi)部造成氧化所致。 為防止鑄鐵的高溫氧化，可向鑄鐵中加入鋁、硅、鉻等為防止鑄鐵的高溫氧化，可向鑄鐵中加入鋁、硅、鉻等合金元素，使鑄件表面形成一層致密的如合金元素，使鑄件表面形成一層致密的如A12O3，Si02，Cr2O3等氧化膜，保護(hù)內(nèi)部不被繼續(xù)氧化并在高溫使用時(shí)等氧化膜，保護(hù)內(nèi)部不被繼續(xù)氧化并在高溫使用時(shí)不致發(fā)生石墨化過程，從而提高鑄鐵

24、的耐熱性。不致發(fā)生石墨化過程，從而提高鑄鐵的耐熱性。 2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.7 合金鑄鐵合金鑄鐵 2. 耐熱鑄鐵耐熱鑄鐵 耐熱鑄鐵的組織最好是鐵素體基體的球墨鑄鐵，因?yàn)榍蚰蜔徼T鐵的組織最好是鐵素體基體的球墨鑄鐵，因?yàn)榍驙钍使铝⒎植迹ゲ幌噙B，不易形成氣體滲入通道，有狀石墨呈孤立分布，互不相連，不易形成氣體滲入通道，有利于耐熱性提高。利于耐熱性提高。 耐熱鑄鐵用于加熱爐底板、爐門、鋼錠模等。耐熱鑄鐵用于加熱爐底板、爐門、鋼錠模等。2.1 2.1 鑄鐵鑄鐵2.1.7 合金鑄鐵合金鑄鐵3. 耐蝕鑄鐵耐蝕鑄鐵 鑄鐵中加入大量的鑄鐵中加入大量的Si、Al、Ni、Cu、Mo等合金元素，等合金

25、元素，可以提高鑄鐵基體組織的電極電位，并使鑄鐵表面形成一可以提高鑄鐵基體組織的電極電位，并使鑄鐵表面形成一層致密的保護(hù)膜，內(nèi)部組織為單相基體加孤立分布的少量層致密的保護(hù)膜，內(nèi)部組織為單相基體加孤立分布的少量球狀石墨，從而可使鑄鐵具有耐蝕性。球狀石墨，從而可使鑄鐵具有耐蝕性。 根據(jù)腐蝕介質(zhì)的不同，需選擇不同的耐蝕合金鑄鐵。根據(jù)腐蝕介質(zhì)的不同，需選擇不同的耐蝕合金鑄鐵。如高硅耐蝕鑄鐵在含氧酸如高硅耐蝕鑄鐵在含氧酸(如硝酸等如硝酸等)中耐蝕性好中耐蝕性好 ；含銅耐；含銅耐蝕鑄鐵在堿性介質(zhì)中耐蝕性好。蝕鑄鐵在堿性介質(zhì)中耐蝕性好。 耐蝕合金鑄鐵主要用于制造化工機(jī)械的閥門、管道、耐蝕合金鑄鐵主要用于制造化

26、工機(jī)械的閥門、管道、泵及相關(guān)容器泵及相關(guān)容器。2.2 2.2 鑄鋼鑄鋼 鑄鋼占鑄件總量的鑄鋼占鑄件總量的15%，僅次于灰鑄鐵。，僅次于灰鑄鐵。 （1）鑄鋼的綜合機(jī)械性能高于各類鑄鐵，它不僅強(qiáng)度鑄鋼的綜合機(jī)械性能高于各類鑄鐵，它不僅強(qiáng)度高，而且具有鑄鐵不可比的優(yōu)良塑性和韌性，最適宜制造高，而且具有鑄鐵不可比的優(yōu)良塑性和韌性，最適宜制造承受大能量沖擊負(fù)荷下的高強(qiáng)度、高韌性復(fù)雜零件，如火承受大能量沖擊負(fù)荷下的高強(qiáng)度、高韌性復(fù)雜零件，如火輪、鍛錘機(jī)架和砧座、高壓閥門、軋輥等。輪、鍛錘機(jī)架和砧座、高壓閥門、軋輥等。 （2）某些合金鑄鋼具有特殊性能，如耐磨性、耐蝕性、）某些合金鑄鋼具有特殊性能，如耐磨性、

27、耐蝕性、耐熱性。耐熱性。 （3）鑄鋼的焊接性能好，便于采用鑄一焊聯(lián)合結(jié)構(gòu)制鑄鋼的焊接性能好，便于采用鑄一焊聯(lián)合結(jié)構(gòu)制造形狀復(fù)雜的大型鑄件，在重型機(jī)械制造中甚為重要。造形狀復(fù)雜的大型鑄件，在重型機(jī)械制造中甚為重要。 按化學(xué)成分，鑄鋼可分為鑄造碳鋼和鑄造合金鋼兩大按化學(xué)成分，鑄鋼可分為鑄造碳鋼和鑄造合金鋼兩大類。其中，碳鋼應(yīng)用鉸廣，約占鑄鋼件總產(chǎn)量的類。其中，碳鋼應(yīng)用鉸廣，約占鑄鋼件總產(chǎn)量的80以上。以上。2.2 2.2 鑄鋼鑄鋼1. 碳素鑄鋼碳素鑄鋼 碳素鑄鋼的主要強(qiáng)化元素為碳，其含量為碳素鑄鋼的主要強(qiáng)化元素為碳，其含量為0.2一一0.6，次要強(qiáng)化元素為硅和錳，它們的含量分別為，次要強(qiáng)化元素為硅

28、和錳，它們的含量分別為(0.5一一0.6)Si，(0.8一一0.9)Mn，其它元素的總量不，其它元素的總量不超過超過1%。由于合金元素少、成本低、鑄造性能及綜合。由于合金元素少、成本低、鑄造性能及綜合力學(xué)性能好、熔煉容易而得到廣泛應(yīng)用，可作為一般力學(xué)性能好、熔煉容易而得到廣泛應(yīng)用，可作為一般工程結(jié)構(gòu)。工程結(jié)構(gòu)。2.2 2.2 鑄鋼鑄鋼碳素鑄鋼的牌號碳素鑄鋼的牌號 我國碳素鑄鋼按屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分級，計(jì)有五個(gè)牌號。我國碳素鑄鋼按屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分級，計(jì)有五個(gè)牌號。2.2 2.2 鑄鋼鑄鋼2. 合金鑄鋼合金鑄鋼 合金鑄鋼牌號合金鑄鋼牌號ZG+數(shù)字?jǐn)?shù)字+合金元素符號合金元素符號+數(shù)字。數(shù)字。 合

29、金鑄鋼分為低合金鑄鋼（合金總量小于合金鑄鋼分為低合金鑄鋼（合金總量小于5%）和高）和高合金鑄鋼（合金總量大于合金鑄鋼（合金總量大于10%）。）。2.2 2.2 鑄鋼鑄鋼2. 合金鑄鋼合金鑄鋼 低合金鑄鋼：錳系、錳硅系、鉻系。低合金鑄鋼：錳系、錳硅系、鉻系。 普通低合金鋼發(fā)展以普通低合金鋼發(fā)展以Cr、Mn、Ni、Mo、Si為主為主的合金系，國外重點(diǎn)發(fā)展的合金系，國外重點(diǎn)發(fā)展Cr、Ni、Mo合金系，我國結(jié)合金系，我國結(jié)合資源條件發(fā)展合資源條件發(fā)展Cr、Mn合金系，輔以合金系，輔以Si、Mo、V等元等元素，近年也注意素，近年也注意Ni在低合金鋼中的應(yīng)用。在低合金鋼中的應(yīng)用。 在在錳系低合金鋼中錳系低

30、合金鋼中，錳是主要強(qiáng)化元素。它一部分，錳是主要強(qiáng)化元素。它一部分固溶于鐵素體中，使鐵素體強(qiáng)化。過剩的錳形成固溶于鐵素體中，使鐵素體強(qiáng)化。過剩的錳形成(Fe，Mn)3C碳化物。碳化物。2.2 2.2 鑄鋼鑄鋼2. 合金鑄鋼合金鑄鋼 錳硅系錳硅系： 一般碳鋼的硅含量為一般碳鋼的硅含量為0.20一一0.45，當(dāng)硅量超，當(dāng)硅量超過這一含量范圍時(shí)便稱為合金元素。將錳鋼中的硅含過這一含量范圍時(shí)便稱為合金元素。將錳鋼中的硅含量提高到量提高到0.6為一為一1.0，就構(gòu)成硅錳低合金鋼。，就構(gòu)成硅錳低合金鋼。 硅在鋼中不形成碳化物而固溶于鐵素體其固溶硅在鋼中不形成碳化物而固溶于鐵素體其固溶強(qiáng)化作用很大，僅次于碳而

31、超過其它合金元素，從而強(qiáng)化作用很大，僅次于碳而超過其它合金元素，從而大大提高鋼的強(qiáng)度和硬度。大大提高鋼的強(qiáng)度和硬度。2.2 2.2 鑄鋼鑄鋼高合金鑄鋼高合金鑄鋼： 鑄造高合金鋼含有鑄造高合金鋼含有10以上的一種或多種合金元素。以上的一種或多種合金元素。加入大量合金元素的主要目的是改變材料的耐熱性、耐蝕加入大量合金元素的主要目的是改變材料的耐熱性、耐蝕性和耐磨性。性和耐磨性。 適用于高溫、耐蝕或抗磨的機(jī)械零件。適用于高溫、耐蝕或抗磨的機(jī)械零件。 高錳鋼是含約高錳鋼是含約13Mn，具有很高的耐磨性，可制作，具有很高的耐磨性，可制作球磨機(jī)襯板，挖掘機(jī)的斗齒，坦克及拖拉機(jī)的履帶板等。球磨機(jī)襯板，挖掘機(jī)

32、的斗齒，坦克及拖拉機(jī)的履帶板等。2. 合金鑄鋼合金鑄鋼 2.2 2.2 鑄鋼鑄鋼2.2.2 鑄鋼的鑄造工藝鑄鋼的鑄造工藝 鑄鋼的鑄造性能差：鑄鋼的鑄造性能差： 熔點(diǎn)高熔點(diǎn)高（1500） 、流動(dòng)性、流動(dòng)性差、收縮大差、收縮大（比鑄鐵大三倍）（比鑄鐵大三倍） ，鋼液易氧化、吸氣，易產(chǎn)，鋼液易氧化、吸氣，易產(chǎn)生粘砂、冷隔、澆不到、縮孔、縮松、氣孔、變形、裂紋生粘砂、冷隔、澆不到、縮孔、縮松、氣孔、變形、裂紋等。等。 改善鑄造性能的措施：改善鑄造性能的措施： （1）鑄鋼用砂具有高耐火性，良好的透氣性和退讓性，鑄鋼用砂具有高耐火性，良好的透氣性和退讓性，低的發(fā)氣性等。低的發(fā)氣性等。 （2）鑄鋼件要安置冒

33、口和冷鐵，以實(shí)現(xiàn)順序凝固。鑄鋼件要安置冒口和冷鐵，以實(shí)現(xiàn)順序凝固。 （3）在壁厚相交處設(shè)計(jì)防裂筋。）在壁厚相交處設(shè)計(jì)防裂筋。 2.2 2.2 鑄鋼鑄鋼2.2.2 鑄鋼的鑄造工藝鑄鋼的鑄造工藝 （2）鑄鋼件要安置冒口和鑄鋼件要安置冒口和冷鐵，以實(shí)現(xiàn)順序凝固。冷鐵，以實(shí)現(xiàn)順序凝固。2.2 2.2 鑄鋼鑄鋼3. 鑄鋼的熱處理鑄鋼的熱處理 熱處理是生產(chǎn)鑄鋼件的必要工序。因?yàn)殍T態(tài)件晶粒粗大，熱處理是生產(chǎn)鑄鋼件的必要工序。因?yàn)殍T態(tài)件晶粒粗大，組織不均勻，常存有殘余內(nèi)應(yīng)力，會降低鑄鋼件的強(qiáng)度，特組織不均勻，常存有殘余內(nèi)應(yīng)力，會降低鑄鋼件的強(qiáng)度，特別是塑性和韌性。為此需對鑄鋼件進(jìn)行正火或退火處理，以別是塑性和

34、韌性。為此需對鑄鋼件進(jìn)行正火或退火處理，以細(xì)化晶粒，提高機(jī)械性能和消除內(nèi)應(yīng)力。細(xì)化晶粒，提高機(jī)械性能和消除內(nèi)應(yīng)力。 正火鋼件的機(jī)械性能高于退火鋼件且成本低，應(yīng)盡可能正火鋼件的機(jī)械性能高于退火鋼件且成本低，應(yīng)盡可能采用。但正火較退火的應(yīng)力大，因此，對于碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于采用。但正火較退火的應(yīng)力大，因此，對于碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于或等于或等于0.35%或形狀復(fù)雜，容易產(chǎn)生裂紋的鑄鋼件應(yīng)采用退或形狀復(fù)雜，容易產(chǎn)生裂紋的鑄鋼件應(yīng)采用退火；對于碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于火；對于碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.35%或形狀簡單的鑄鋼件可采用或形狀簡單的鑄鋼件可采用正火。正火。2.3 2.3 鑄造有色金屬及合金鑄造有色金屬及合金 鑄造有色合金一

35、般是指除鑄鋼、鑄鐵等黑色合金以鑄造有色合金一般是指除鑄鋼、鑄鐵等黑色合金以外的鑄造合金。鑄造有色合金品種較多，有鋁合金、銅外的鑄造合金。鑄造有色合金品種較多，有鋁合金、銅合金、鎂合金、鈦合金以及軸承合金等。合金、鎂合金、鈦合金以及軸承合金等。 常用的有鑄造銅合金和鑄造鋁合金。常用的有鑄造銅合金和鑄造鋁合金。2.3 2.3 鑄造有色金屬及合金鑄造有色金屬及合金2.3.1 鑄造鋁合金鑄造鋁合金1. 鑄造鋁合金的分類、性能及應(yīng)用鑄造鋁合金的分類、性能及應(yīng)用 由鋁與硅、銅、鎂、鋅等組成的合金稱為鑄造鋁合金，由鋁與硅、銅、鎂、鋅等組成的合金稱為鑄造鋁合金，分為鋁硅、鋁銅、鋁鎂及鋁鋅合金四類。分為鋁硅、鋁

36、銅、鋁鎂及鋁鋅合金四類。 牌號：牌號：ZAl+主元素主元素+主元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。主元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：密度小，熔點(diǎn)低，導(dǎo)電性好，耐蝕性優(yōu)良。密度小，熔點(diǎn)低，導(dǎo)電性好，耐蝕性優(yōu)良。2.3 2.3 鑄造有色金屬及合金鑄造有色金屬及合金2.3.1 鑄造鋁合金鑄造鋁合金1. 鑄造鋁合金的分類、性能及應(yīng)用鑄造鋁合金的分類、性能及應(yīng)用 鋁硅合金：鋁硅合金：流動(dòng)性好、線收縮率低、熱裂傾向小、氣密性流動(dòng)性好、線收縮率低、熱裂傾向小、氣密性好，因此，有良好的鑄造性能。經(jīng)變質(zhì)處理或時(shí)效處理，還好，因此，有良好的鑄造性能。經(jīng)變質(zhì)處理或時(shí)效處理，還具有良好的力學(xué)性能，故應(yīng)用最廣，約占鑄鋁件產(chǎn)量的具有良好的力學(xué)

37、性能，故應(yīng)用最廣，約占鑄鋁件產(chǎn)量的50。常用于制造形狀復(fù)雜的薄壁件或氣密性要求較高的鑄件，如常用于制造形狀復(fù)雜的薄壁件或氣密性要求較高的鑄件，如內(nèi)燃機(jī)缸體、活塞、化油器、儀表外殼、電動(dòng)機(jī)外殼等。內(nèi)燃機(jī)缸體、活塞、化油器、儀表外殼、電動(dòng)機(jī)外殼等。2.3 2.3 鑄造有色金屬及合金鑄造有色金屬及合金2.3.1 鑄造鋁合金鑄造鋁合金1.鑄造鋁合金的分類、性能及應(yīng)用鑄造鋁合金的分類、性能及應(yīng)用 鋁銅、鋁鎂合金：因遠(yuǎn)離共晶成分，結(jié)晶溫度范圍大，鋁銅、鋁鎂合金：因遠(yuǎn)離共晶成分，結(jié)晶溫度范圍大，鑄造性能差。鑄造性能差。 2.3 2.3 鑄造有色金屬及合金鑄造有色金屬及合金2.3.1 鑄造鋁合金鑄造鋁合金2.

38、 鑄造鋁合金的生產(chǎn)特點(diǎn)鑄造鋁合金的生產(chǎn)特點(diǎn)（1）鑄造鋁合金在液態(tài)下具有易氧化和吸氣的特性。）鑄造鋁合金在液態(tài)下具有易氧化和吸氣的特性。 鋁合鋁合金易氧化生成金易氧化生成Al2O3，在鑄件中形成非金屬夾渣。鋁液還極，在鑄件中形成非金屬夾渣。鋁液還極易吸收氫氣，使鑄件產(chǎn)生針孔缺陷。易吸收氫氣，使鑄件產(chǎn)生針孔缺陷。 （2）采用坩堝爐熔煉。用）采用坩堝爐熔煉。用NaCl和和KCl等密度小、熔點(diǎn)低的等密度小、熔點(diǎn)低的熔劑覆蓋金屬液隔絕空氣。熔煉后期用熔劑覆蓋金屬液隔絕空氣。熔煉后期用ZnCl和和C2Cl6去氣精去氣精煉。煉。（3）為防止鋁液在澆注過程中氧化、吸氣，盡量使其平穩(wěn)）為防止鋁液在澆注過程中氧化、吸氣，盡量使其平穩(wěn)快澆、快凝，多采用底注式或某些特殊的澆注系統(tǒng)，防止