2-2常用合金鑄件的生產(chǎn)

1、第二章第二章 常用合金鑄件的生產(chǎn)常用合金鑄件的生產(chǎn)2-1 鑄鐵件鑄鐵件生產(chǎn)生產(chǎn)2-2 鑄鋼件生產(chǎn)鑄鋼件生產(chǎn)2-3 有色合金鑄件生產(chǎn)有色合金鑄件生產(chǎn)復習題復習題 用于鑄造的金屬材料種類繁多，有鑄鐵、鑄鋼、用于鑄造的金屬材料種類繁多，有鑄鐵、鑄鋼、鑄造鋁合金等，其中鑄鐵件應用最多，占鑄件總重量鑄造鋁合金等，其中鑄鐵件應用最多，占鑄件總重量的的4590。 1第一節(jié)第一節(jié) 鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵鑄鐵( (Cast iron) )：主要由鐵、碳、硅組成的主要由鐵、碳、硅組成的含碳量大含碳量大于于2.11的合金的總稱。在機械制造業(yè)中應用十分廣的合金的總稱。在機械制造業(yè)中應用十分廣泛。泛。鑄 鐵 中鑄 鐵

2、 中 C 有有 兩 種 存 在 形 式兩 種 存 在 形 式 ： 一 種 是 碳 化 鐵： 一 種 是 碳 化 鐵( (Cementite) )；另一種是石墨另一種是石墨( (Graphite) )。鑄鐵中鑄鐵中石墨形態(tài)石墨形態(tài)又可分為片狀石墨又可分為片狀石墨( (Flakes) )、球狀石球狀石墨墨( (Spheroids )、團絮狀石墨團絮狀石墨( (Rounded clumps)和蠕和蠕蟲狀石墨蟲狀石墨( (Vermicular or Compacted )。 2下一頁一、一、分類分類 根據(jù)碳的存在形式和石墨的形態(tài)不同根據(jù)碳的存在形式和石墨的形態(tài)不同 v 白口鑄鐵白口鑄鐵(White c

3、ast iron)：C主要以主要以Fe3C形式形式出現(xiàn)的鑄鐵，斷出現(xiàn)的鑄鐵，斷口呈口呈銀白色銀白色。性能：性能：又硬又脆，不能進行切削加工，所以在機器又硬又脆，不能進行切削加工，所以在機器零件中很少采用。零件中很少采用。主要用途：主要用途：煉鋼原料，也可處理成可鍛鑄鐵。煉鋼原料，也可處理成可鍛鑄鐵。 v 灰鑄鐵灰鑄鐵（Grey cast iron）：C主要以主要以片狀石墨形式片狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵，出現(xiàn)的鑄鐵，斷口是斷口是灰色灰色。 性能：性能：具有良好的鑄造性能、減振性能和減摩性具有良好的鑄造性能、減振性能和減摩性能，廣泛應用。能，廣泛應用。 v 球墨鑄鐵球墨鑄鐵(Nodular or du

4、ctile cast iron )：鐵水經(jīng)鐵水經(jīng)球化處理球化處理使使石墨石墨大部分或全部大部分或全部呈球狀呈球狀的鑄鐵。的鑄鐵。 性能：性能：具有良好的力學性能。具有良好的力學性能。 v 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵(Malleable cast iron )：白口鑄鐵通過白口鑄鐵通過石墨化退火石墨化退火，使，使碳主要以碳主要以團絮狀石墨形式團絮狀石墨形式存在。存在。 性能：性能：有較高韌性的鑄鐵。實際是不能鍛造的。有較高韌性的鑄鐵。實際是不能鍛造的。 3白口鑄鐵球墨鑄鐵灰鑄鐵可鍛鑄鐵后 退4v 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵(Compacted or vermicular graphite cast iron )：大

5、部分石墨為大部分石墨為蠕蟲狀石墨蠕蟲狀石墨的鑄鐵。是新的鑄鐵。是新發(fā)展起來的鑄鐵。發(fā)展起來的鑄鐵。 v 麻口鑄鐵麻口鑄鐵(Motted cast iron)：一種介于白口鑄鐵和一種介于白口鑄鐵和灰鑄鐵之間的鑄鐵。其中碳部分以碳化鐵形式出灰鑄鐵之間的鑄鐵。其中碳部分以碳化鐵形式出現(xiàn)，部分以石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵，斷口灰、白色現(xiàn)，部分以石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵，斷口灰、白色相間。它也很硬很脆，很少用。相間。它也很硬很脆，很少用。 5二、二、灰鑄鐵灰鑄鐵 (Gray cast iron)鑄造性能最好，價格較低，適于制造形狀復雜的底鑄造性能最好，價格較低，適于制造形狀復雜的底座、箱體類鑄件。座、箱體類鑄件。 C

6、2.8%3.8；Si1.22.7；Mn0.51.3；P0.3；S0.15 1.1.灰鑄鐵的成分、組織和性能灰鑄鐵的成分、組織和性能化學成分：化學成分：6金屬基體金屬基體Matrix:( (鐵素體鐵素體- -Ferrite，珠光體珠光體- -Pearlite ) ) + +片狀石墨片狀石墨- -Graphite flakes 。相當于在純鐵或鋼的基體上嵌入大量石墨片。相當于在純鐵或鋼的基體上嵌入大量石墨片。 根據(jù)基體組織不同，灰鑄鐵分為根據(jù)基體組織不同，灰鑄鐵分為三類：鐵素體灰鑄鐵三類：鐵素體灰鑄鐵( (F)F)，鐵素體珠光體灰鑄鐵鐵素體珠光體灰鑄鐵( (F-P)F-P)，珠光體灰鑄鐵珠光體灰鑄

7、鐵( (P) P) 。片狀石墨片狀石墨是影響灰鑄鐵機械性能的決定性因素。灰鑄鐵的是影響灰鑄鐵機械性能的決定性因素?；诣T鐵的基體組織實際上就是純鐵、亞共析鋼和共析鋼的組織，但基體組織實際上就是純鐵、亞共析鋼和共析鋼的組織，但由于分布著大量石墨，使其性能與碳鋼有很大不同。由于分布著大量石墨，使其性能與碳鋼有很大不同。 顯微組織顯微組織(Structure )7v力學性能較差：力學性能較差： b20MPa，=0,布氏硬度約布氏硬度約3HBS，故其故其強度、硬度、強度、硬度、塑性幾乎都是趨于塑性幾乎都是趨于0 0。相當于在鋼的基體上存在大量裂。相當于在鋼的基體上存在大量裂紋和空洞，在石墨片的尖角造成嚴

8、重的應力集中。由于紋和空洞，在石墨片的尖角造成嚴重的應力集中。由于片狀石墨對基體的割裂作用片狀石墨對基體的割裂作用，使得灰鑄鐵的抗拉強度、，使得灰鑄鐵的抗拉強度、塑性比碳鋼要低的多?；诣T鐵幾乎沒有什么塑性和韌性。塑性比碳鋼要低的多?；诣T鐵幾乎沒有什么塑性和韌性。由于石墨片對于灰鑄鐵承受壓應力的影響比較小，所以由于石墨片對于灰鑄鐵承受壓應力的影響比較小，所以灰鑄鐵的抗壓強度和硬度與同樣基體的碳鋼差不多。灰鑄鐵的抗壓強度和硬度與同樣基體的碳鋼差不多。 性能特點性能特點8v工藝性能：工藝性能：鑄造性能好鑄造性能好( (缺陷少缺陷少) )，鑄造工藝簡便，鑄造后成品率比較，鑄造工藝簡便，鑄造后成品率比較

9、高；高；切削加工性能好切削加工性能好（excellent machinability）。由于石墨割由于石墨割裂了金屬基體，在切削加工時灰鑄鐵的切削容易脆斷，形裂了金屬基體，在切削加工時灰鑄鐵的切削容易脆斷，形成崩碎切屑。同時石墨是固體潤滑劑，能夠減輕刀具的磨成崩碎切屑。同時石墨是固體潤滑劑，能夠減輕刀具的磨損?；诣T鐵硬度比較適中，便于進行切削。損。灰鑄鐵硬度比較適中，便于進行切削。灰鑄鐵很脆，又沒有塑性，灰鑄鐵很脆，又沒有塑性，不能鍛造不能鍛造。灰鑄鐵在焊接時容易產(chǎn)生白口組織和裂紋，故灰鑄鐵在焊接時容易產(chǎn)生白口組織和裂紋，故焊接性能很焊接性能很差差。不能通過熱處理來改變石墨的形態(tài)，所以灰鑄鐵不

10、能通過熱處理來改變石墨的形態(tài)，所以灰鑄鐵不能用熱不能用熱處理處理來改善力學性能。來改善力學性能。 9v 耐磨性好耐磨性好（good resistance to adhesive wear and galling ）。石墨有石墨有潤滑作用潤滑作用, ,而且石墨剝落后形成為微小的空洞，而且石墨剝落后形成為微小的空洞，可以可以儲存潤滑油儲存潤滑油，因此灰鑄鐵的耐磨性能很好。適，因此灰鑄鐵的耐磨性能很好。適于導軌、襯套、活塞環(huán)等。于導軌、襯套、活塞環(huán)等。 性能特點性能特點v 減振性好減振性好（outstanding sound and vibration damping characteristics

11、 ）。）。石墨割裂了金屬的基體，就能阻礙石墨割裂了金屬的基體，就能阻礙振動的傳播，并且吸收振動的能量，轉(zhuǎn)化成熱能消振動的傳播，并且吸收振動的能量，轉(zhuǎn)化成熱能消耗掉。所以灰鑄鐵的減振性能比較好。適于機床床耗掉。所以灰鑄鐵的減振性能比較好。適于機床床身、鋼琴鍵盤的框架等。身、鋼琴鍵盤的框架等。 10從鐵水或鑄鐵組織中結(jié)晶出或析出石墨的過程。從鐵水或鑄鐵組織中結(jié)晶出或析出石墨的過程。 2.2.影響灰鑄鐵組織和性能的因素影響灰鑄鐵組織和性能的因素（Effect of Various Factors on Structure and Properties of Gray Cast Iron ) 鑄鐵石墨

12、化鑄鐵石墨化(Graphitization)性能決定于組織，鑄鐵組織中對性能起決定性作用的性能決定于組織，鑄鐵組織中對性能起決定性作用的是石墨，包括石墨的形態(tài)，石墨的大小，還有它的數(shù)是石墨，包括石墨的形態(tài)，石墨的大小，還有它的數(shù)量和分布等。因此影響灰鑄鐵組織的因素就是影響量和分布等。因此影響灰鑄鐵組織的因素就是影響石石墨化墨化的因素。的因素。 影響石墨化的因素主要是鐵水的影響石墨化的因素主要是鐵水的化學成分化學成分和和冷卻速度冷卻速度。 11化學成分對石墨化的影響化學成分對石墨化的影響(Composition)v C和和Si: 是是促進石墨化促進石墨化的元素。的元素。C是形成石墨的元素，但它是

13、形成石墨的元素，但它只有在只有在Si的促進作用的促進作用下才能以石墨的形態(tài)析出。如果含下才能以石墨的形態(tài)析出。如果含Si量很低，量很低，0.5時時，即使含碳量很高也，即使含碳量很高也不會析出石墨不會析出石墨。鑄。鑄鐵中鐵中C和和Si的含量越高，析出的石墨就越多，也就越粗大，的含量越高，析出的石墨就越多，也就越粗大，基體中的鐵素體也就越多，結(jié)果鑄鐵的強度和硬度就比較基體中的鐵素體也就越多，結(jié)果鑄鐵的強度和硬度就比較低。相反，低。相反，C和和Si的含量比較低，析出的石墨就比較少，的含量比較低，析出的石墨就比較少，也比較細小，基體中的珠光體就比較多，鑄鐵的強度和硬也比較細小，基體中的珠光體就比較多，

14、鑄鐵的強度和硬度比較高，但是度比較高，但是C、Si含量過低就不能析出石墨，就會形含量過低就不能析出石墨，就會形成白口鑄鐵。成白口鑄鐵。 12化學成分對石墨化的影響化學成分對石墨化的影響(Composition) v S：是是強烈阻止石墨化強烈阻止石墨化的元素。使得鑄鐵形成白口組織。的元素。使得鑄鐵形成白口組織。除此之外還增大鑄鐵的收縮率，降低鐵水的流動性。所除此之外還增大鑄鐵的收縮率，降低鐵水的流動性。所以以S是有害元素，應該嚴格控制。是有害元素，應該嚴格控制。 v Mn：是是微弱阻止石墨化微弱阻止石墨化的元素。的元素。Mn還能起到還能起到脫脫S的作用的作用來消除來消除S的有害影響。因此在鐵水

15、中應保持的有害影響。因此在鐵水中應保持Mn的一定含量。的一定含量。 v P：促進石墨化促進石墨化元素，還可以降低鐵水的粘度，提高流動元素，還可以降低鐵水的粘度，提高流動性。但是性。但是P會使鑄鐵產(chǎn)生冷脆性，因此從整體說會使鑄鐵產(chǎn)生冷脆性，因此從整體說P也是一也是一種有害元素，應該限制它的含量。種有害元素，應該限制它的含量。 13冷卻速度對石墨化的影響冷卻速度對石墨化的影響(Effect of cooling rate) 因為石墨的析出需要有一個因為石墨的析出需要有一個C原子的遷移和聚集的過程，原子的遷移和聚集的過程，所以所以冷卻速度慢，析出石墨多而粗冷卻速度慢，析出石墨多而粗和和鐵素體的基體鐵

16、素體的基體。相反冷卻速度比較快，吸收石墨比較少，這時比較容易相反冷卻速度比較快，吸收石墨比較少，這時比較容易得到細小的石墨片和珠光體的基體。得到細小的石墨片和珠光體的基體。但冷卻速度太快，但冷卻速度太快，C原子來不及聚集和析出，就容易得原子來不及聚集和析出，就容易得到白口組織。到白口組織。與冷卻速度直接有關(guān)的因素主要是與冷卻速度直接有關(guān)的因素主要是鑄件壁厚和鑄型材料鑄件壁厚和鑄型材料。 14 在澆注前向鐵水里加入少量促進石墨化的元素，人在澆注前向鐵水里加入少量促進石墨化的元素，人為添加大量晶核，獲得均勻分布的為添加大量晶核，獲得均勻分布的細小片狀石墨和細細小片狀石墨和細珠光體基體珠光體基體的一

17、種處理工藝。的一種處理工藝。3.3.灰鑄鐵的孕育處理灰鑄鐵的孕育處理v 孕育處理的目的：孕育處理的目的：為了獲得均勻分布的細小片狀石墨和為了獲得均勻分布的細小片狀石墨和細珠光體基體組織。為了獲得細珠光體基體組織就要適細珠光體基體組織。為了獲得細珠光體基體組織就要適當降低當降低C C和和SiSi的含量。為了防止低的含量。為了防止低C C低低SiSi造成白口組織，造成白口組織，就要進行孕育處理。就要進行孕育處理。v 孕育處理的實質(zhì)：孕育處理的實質(zhì)：石墨化；細化石墨片和珠光體。石墨化；細化石墨片和珠光體。v 孕育鑄鐵孕育鑄鐵( (又叫變質(zhì)鑄鐵又叫變質(zhì)鑄鐵) )：鐵水經(jīng)孕育處理后獲得的灰鐵水經(jīng)孕育處理

18、后獲得的灰鑄鐵。沒有經(jīng)過孕育處理的灰鑄鐵叫做普通灰鑄鐵。鑄鐵。沒有經(jīng)過孕育處理的灰鑄鐵叫做普通灰鑄鐵。 15孕育鑄鐵性能特點孕育鑄鐵性能特點 v 強度提高很多。強度提高很多。 普通鑄鐵普通鑄鐵b150MPa，孕育鑄鐵孕育鑄鐵b250350MPa。又稱高強度灰鑄鐵。又稱高強度灰鑄鐵。 v 冷卻速度對其組織性能影響較小，壁厚敏感性小。冷卻速度對其組織性能影響較小，壁厚敏感性小。 v 性能均勻性好，即同一截面上性能一致性好。性能均勻性好，即同一截面上性能一致性好。 16HT1004.4.灰鑄鐵的灰鑄鐵的牌號及其生產(chǎn)特點牌號及其生產(chǎn)特點灰鑄鐵的牌號灰鑄鐵的牌號(Grades of gray cast

19、iron)HT150HT200、HT250HT300、HT350鐵素體灰鑄鐵鐵素體灰鑄鐵鐵素體珠光鐵素體珠光體灰鑄鐵體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵孕育鑄鐵孕育鑄鐵HT抗拉強度抗拉強度生產(chǎn)特點生產(chǎn)特點 v 沖天爐沖天爐或感應電爐，不需進行爐或感應電爐，不需進行爐前處理。前處理。v 鑄型不需補縮冒口和冷鐵。鑄型不需補縮冒口和冷鐵。v 澆注溫度較低。澆注溫度較低。v 鑄鐵件不需熱處理。鑄鐵件不需熱處理。17沖沖 天天 爐爐v 沖天爐結(jié)構(gòu)沖天爐結(jié)構(gòu)：爐身爐缸爐體，爐底，煙囪，加料口，：爐身爐缸爐體，爐底，煙囪，加料口，火花罩，前爐（儲存鐵水），過橋（連接爐缸和前爐），火花罩，前爐（儲存鐵水），過橋（

20、連接爐缸和前爐），出鐵口，出渣口，支撐部分，加料系統(tǒng)，鼓風系統(tǒng)。出鐵口，出渣口，支撐部分，加料系統(tǒng)，鼓風系統(tǒng)。 v 沖天爐熔煉工作原理沖天爐熔煉工作原理 v 沖天爐熔煉過程沖天爐熔煉過程 雖然沖天爐煉出的鐵水質(zhì)量比較差，成分不容易控雖然沖天爐煉出的鐵水質(zhì)量比較差，成分不容易控制，鐵水溫度也比較低，但這種熔煉方法設(shè)備簡單、投制，鐵水溫度也比較低，但這種熔煉方法設(shè)備簡單、投資少、操作方便，生產(chǎn)率也比較高，生產(chǎn)成本比較低，資少、操作方便，生產(chǎn)率也比較高，生產(chǎn)成本比較低，所以它的應用目前最廣泛，占所以它的應用目前最廣泛，占90左右。左右。 18三、三、可鍛可鍛鑄鐵鑄鐵（Malleable Cast I

21、ron ）白口鑄鐵白口鑄鐵(White cast iron)經(jīng)經(jīng)石墨化退火石墨化退火而成的一種鑄鐵。而成的一種鑄鐵。 鋼的基體組織鋼的基體組織團絮狀石墨團絮狀石墨（Clump or Popcorn G ） 鐵素體（黑心）可鍛鑄鐵鐵素體（黑心）可鍛鑄鐵、珠光體可鍛鑄鐵、白心、珠光體可鍛鑄鐵、白心可鍛鑄鐵?？慑戣T鐵。 1.1.可鍛鑄鐵的組織、性能和用途可鍛鑄鐵的組織、性能和用途 組織組織(Structure)KTH300-06KTH抗拉強度伸長率抗拉強度伸長率牌號牌號(Grades) 19下一頁可鍛鑄鐵的力學性能介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間。這可鍛鑄鐵的力學性能介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間。這是團絮狀石墨

22、對基體的割裂作用介于片狀石墨和球狀是團絮狀石墨對基體的割裂作用介于片狀石墨和球狀石墨之間?？慑戣T鐵的塑性、韌性比灰鑄鐵高的多。石墨之間?？慑戣T鐵的塑性、韌性比灰鑄鐵高的多。其實它不能鍛造。其實它不能鍛造。 性能性能(Properties)由于可鍛鑄鐵的強度比灰鑄鐵高，又有一定的塑性和由于可鍛鑄鐵的強度比灰鑄鐵高，又有一定的塑性和韌性，因此可鍛鑄鐵應用于制造承受沖擊、振動和載韌性，因此可鍛鑄鐵應用于制造承受沖擊、振動和載荷比較大的零件，如汽車后橋殼、閥門、管件等。荷比較大的零件，如汽車后橋殼、閥門、管件等。 用途用途(Application) 20后 退汽車后橋殼汽車后橋殼剎車瓦剎車瓦21v 鑄

23、出完全是白口組織的鑄出完全是白口組織的白口鑄鐵坯件白口鑄鐵坯件。 這一點很重要，在鑄造坯件時，如果出現(xiàn)片狀石墨，這一點很重要，在鑄造坯件時，如果出現(xiàn)片狀石墨，就不可能再得到團絮狀石墨，因此它的組織中不能有片狀就不可能再得到團絮狀石墨，因此它的組織中不能有片狀石墨。為了得到全白口的鑄鐵坯件，可鍛鑄鐵的鐵水中石墨。為了得到全白口的鑄鐵坯件，可鍛鑄鐵的鐵水中SiSi和和C C的含量一定要低，一般的含量一定要低，一般C 為2.42.8 Si為 0.81.4。凝固時凝固時C全部是以全部是以Fe3C（滲碳體）的形態(tài)出現(xiàn)，因滲碳體）的形態(tài)出現(xiàn)，因此此可鍛鑄鐵的流動性較差，收縮大，容易產(chǎn)生縮孔、縮松可鍛鑄鐵的

24、流動性較差，收縮大，容易產(chǎn)生縮孔、縮松和裂紋等缺陷和裂紋等缺陷。 2.2.生產(chǎn)特點生產(chǎn)特點-生產(chǎn)過程分兩步生產(chǎn)過程分兩步 所以所以鑄造工藝上鑄造工藝上注意注意設(shè)置冒口和冷鐵，砂型和設(shè)置冒口和冷鐵，砂型和砂芯應有較好的退讓性，以防止裂紋。砂芯應有較好的退讓性，以防止裂紋。 22v 進行進行石墨化退火石墨化退火。 作用是使?jié)B碳體作用是使?jié)B碳體( (FeFe3 3C)C)分解，析出團絮狀石墨，如分解，析出團絮狀石墨，如果原先的組織不是完全白口存在片狀石墨，那么退火時果原先的組織不是完全白口存在片狀石墨，那么退火時析出的石墨附著在片狀石墨上，這樣就得不到團絮狀石析出的石墨附著在片狀石墨上，這樣就得不到

25、團絮狀石墨。墨。 可鍛鑄鐵需要很長的石墨化退火時間?？慑戣T鐵需要很長的石墨化退火時間。23四、四、球墨球墨鑄鐵鑄鐵(Nodular or ductile cast iron ) 上世紀上世紀4040年代發(fā)展起來的。它的出現(xiàn)使得鑄鐵的性能年代發(fā)展起來的。它的出現(xiàn)使得鑄鐵的性能發(fā)生了質(zhì)的飛躍。球墨鑄鐵的應用日益廣泛。發(fā)生了質(zhì)的飛躍。球墨鑄鐵的應用日益廣泛。 碳鋼基體組織碳鋼基體組織球狀石墨球狀石墨 1.1.球墨球墨鑄鐵的組織、性能和用途鑄鐵的組織、性能和用途 組織組織球鐵是鐵水經(jīng)過球鐵是鐵水經(jīng)過球化處理球化處理，使石墨大部分或全部為，使石墨大部分或全部為球狀球狀。is produced by tr

26、eating liquid iron with Magnesium, which causes spheroidal graphite to grow during solidification, 由于球墨鑄鐵的化學成分、冷卻速度和熱處理不同，由于球墨鑄鐵的化學成分、冷卻速度和熱處理不同，可以得到不同的基體組織。常用的是珠光體和鐵素體基可以得到不同的基體組織。常用的是珠光體和鐵素體基體的球墨鑄鐵。體的球墨鑄鐵。 24下一頁v 力學性能力學性能：比灰鑄鐵高得多比灰鑄鐵高得多；抗拉強度與碳鋼相當；抗拉強度與碳鋼相當；屈服點比碳鋼高得多，屈強比比碳鋼高屈服點比碳鋼高得多，屈強比比碳鋼高4040；疲勞

27、；疲勞強度與中碳鋼相近；塑性、韌性還不如碳鋼。強度與中碳鋼相近；塑性、韌性還不如碳鋼。v 仍保持灰鑄鐵的仍保持灰鑄鐵的優(yōu)良性能優(yōu)良性能：良好的耐磨性和減振性；：良好的耐磨性和減振性；良好的鑄造性能和切削加工性能等。良好的鑄造性能和切削加工性能等。 性能性能可以用來制造受力復雜，負荷較大的重要零件。可以用來制造受力復雜，負荷較大的重要零件。比如曲軸、凸輪軸、輪轂等。比如曲軸、凸輪軸、輪轂等。 用途用途(Application) 由于石墨成球狀，使得石墨對基體的割裂作用減小到最低限度。由于石墨成球狀，使得石墨對基體的割裂作用減小到最低限度。 QT400-18QT抗拉強度伸長率抗拉強度伸長率牌號牌號

28、(Grades) 25后 退汽車發(fā)動機曲軸汽車發(fā)動機曲軸輪轂輪轂262.2.球墨球墨鑄鐵的鑄鐵的生產(chǎn)特點生產(chǎn)特點 對原鐵水的熔煉要求對原鐵水的熔煉要求 v 嚴格控制原鐵水的化學成分：嚴格控制原鐵水的化學成分：C 3.64.0，Si 1.01.3，Mn不大于不大于0.40.6，S不大于不大于0.06，P不大于不大于0.08。 特點：高碳、低硅、低錳、硫、磷。特點：高碳、低硅、低錳、硫、磷。v 鐵水出爐溫度高：鐵水出爐溫度高：必須在必須在14001420C以上。以上。 這是因為經(jīng)過球化處理以后，鐵水溫度大約降低這是因為經(jīng)過球化處理以后，鐵水溫度大約降低50100C。27下一頁球化處理球化處理 v

29、球化劑：能使石墨成為球狀的添加劑。球化劑：能使石墨成為球狀的添加劑。 我們國家普遍使用的是我們國家普遍使用的是稀土硅鐵鎂合金稀土硅鐵鎂合金。加入。加入量大約是鐵水總量的量大約是鐵水總量的1.31.31.81.8。 v 球化處理的方法：球化處理的方法：沖入法沖入法。往鐵水中進入往鐵水中進入球化劑球化劑，以便結(jié)晶出球狀石墨，以便結(jié)晶出球狀石墨的處理工藝。的處理工藝。 28鐵水鐵水包草灰孕育劑球化劑v 把球化劑放在澆包的堤壩內(nèi)，上把球化劑放在澆包的堤壩內(nèi)，上面覆蓋一層面覆蓋一層硅鐵硅鐵，然后再覆蓋稻，然后再覆蓋稻草灰等。草灰等。v 出爐時把鐵水沖向沒有放置球化出爐時把鐵水沖向沒有放置球化劑的一側(cè)，首

30、先沖入大約劑的一側(cè)，首先沖入大約2/32/3的鐵的鐵水，鐵水深度不能小于水，鐵水深度不能小于200200mmmm。v 沖入后鐵水沸騰，大約持續(xù)沖入后鐵水沸騰，大約持續(xù)2 24 4分鐘，然后沖入其余鐵水，補加分鐘，然后沖入其余鐵水，補加鐵水時還要同時加入鐵水時還要同時加入孕育劑孕育劑，經(jīng)，經(jīng)過攪拌，覆蓋稻草灰，并且取樣，過攪拌，覆蓋稻草灰，并且取樣，檢查球化合格以后立即進行澆注。檢查球化合格以后立即進行澆注。 沖沖 入入 法法后 退29在球化處理同時，還要進行孕育處理在球化處理同時，還要進行孕育處理v 孕育劑孕育劑一般采用一般采用7575的的硅鐵硅鐵，加入量在采用沖入法球，加入量在采用沖入法球化

31、時是鐵水重量的化時是鐵水重量的0.80.81.21.2，鐵素體球鐵取上限，鐵素體球鐵取上限，珠光體球鐵可以略少。珠光體球鐵可以略少。 v 孕育處理的方法孕育處理的方法：沖入法球化時是進行爐前孕育，：沖入法球化時是進行爐前孕育，即把一部分孕育劑蓋在球化劑的上面，其余的在第即把一部分孕育劑蓋在球化劑的上面，其余的在第二次沖鐵水時從出鐵槽沖入鐵水包中。二次沖鐵水時從出鐵槽沖入鐵水包中。 v 孕育處理的作用孕育處理的作用：促進石墨化，消除球化元素鎂造成的：促進石墨化，消除球化元素鎂造成的白口傾向，并且細化球狀石墨，增加共晶團的數(shù)量。白口傾向，并且細化球狀石墨，增加共晶團的數(shù)量。 30球墨鑄鐵可以進行多

32、種熱處理球墨鑄鐵可以進行多種熱處理 v 退火退火：為了：為了獲得鐵素體基體獲得鐵素體基體。由于球狀石墨對基體的割裂作用比較小，因而球墨鑄鐵可以通過熱處理由于球狀石墨對基體的割裂作用比較小，因而球墨鑄鐵可以通過熱處理來來改善基體組織改善基體組織，從而明顯改善力學性能。常用的熱處理方法有：，從而明顯改善力學性能。常用的熱處理方法有： 球墨鑄鐵鑄態(tài)組織一般是鐵素體珠光體球狀石墨，退火的目球墨鑄鐵鑄態(tài)組織一般是鐵素體珠光體球狀石墨，退火的目的是使珠光體中的滲碳體分解，得到具有較高韌性和塑性的鐵素的是使珠光體中的滲碳體分解，得到具有較高韌性和塑性的鐵素體球墨鑄鐵。所以體球墨鑄鐵。所以退火主要用于鐵素體球

33、墨鑄鐵件的生產(chǎn)退火主要用于鐵素體球墨鑄鐵件的生產(chǎn)。 v 正火正火：為了：為了增加珠光體含量增加珠光體含量。正火的目的是增加珠光體含量，使得組織細化，達到提高球墨鑄正火的目的是增加珠光體含量，使得組織細化，達到提高球墨鑄鐵強度、硬度和耐磨性的目的。鐵強度、硬度和耐磨性的目的。正火主要用于珠光體球墨鑄鐵件正火主要用于珠光體球墨鑄鐵件的生產(chǎn)的生產(chǎn)。 v 調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)：為了獲得比正火更好的綜合力學性能。用于某：為了獲得比正火更好的綜合力學性能。用于某些要求高或截面大的球墨鑄鐵件，如用于大型船用柴些要求高或截面大的球墨鑄鐵件，如用于大型船用柴油機曲軸。油機曲軸。 313.3.球墨鑄鐵的鑄造性能與鑄造工藝特點

34、球墨鑄鐵的鑄造性能與鑄造工藝特點 實際充型能力比灰鑄鐵差實際充型能力比灰鑄鐵差 這是因為球化處理和孕育處理使得鐵這是因為球化處理和孕育處理使得鐵水溫度大大降低，因此在水溫度大大降低，因此在鑄造工藝上鑄造工藝上應該應該大大大大提高鐵水的出爐溫度和澆注溫度提高鐵水的出爐溫度和澆注溫度，同，同時時加大澆道尺寸加大澆道尺寸。通常球鐵件澆注系統(tǒng)的。通常球鐵件澆注系統(tǒng)的尺寸要比灰鐵件加大尺寸要比灰鐵件加大15153030。 32比灰鐵易產(chǎn)生縮孔、縮松、夾渣等比灰鐵易產(chǎn)生縮孔、縮松、夾渣等 這是因為球墨鑄鐵的凝固是糊狀凝固，它這是因為球墨鑄鐵的凝固是糊狀凝固，它的凝固區(qū)比較寬，因此澆注后在比較長的時間的凝固

35、區(qū)比較寬，因此澆注后在比較長的時間內(nèi)凝固的外殼不夠結(jié)實。與此同時，球墨鑄鐵內(nèi)凝固的外殼不夠結(jié)實。與此同時，球墨鑄鐵凝固時，由于石墨膨脹量比灰鑄鐵大，如果鑄凝固時，由于石墨膨脹量比灰鑄鐵大，如果鑄型剛度比較小，鑄型就要發(fā)生膨脹，這樣就使型剛度比較小，鑄型就要發(fā)生膨脹，這樣就使得鑄件容易產(chǎn)生縮孔和縮松。因此一般要得鑄件容易產(chǎn)生縮孔和縮松。因此一般要設(shè)冒設(shè)冒口和冷鐵口和冷鐵，采用，采用定向凝固定向凝固原則，加強補縮；同原則，加強補縮；同時時提高砂型緊實度，增加鑄型剛度提高砂型緊實度，增加鑄型剛度。 33五、五、蠕墨蠕墨鑄鐵鑄鐵石墨呈短片狀，片端鈍而圓，類似蠕蟲。石墨呈短片狀，片端鈍而圓，類似蠕蟲。

36、1.1.蠕墨鑄鐵的性能蠕墨鑄鐵的性能 介于片狀和球狀石墨之間的一種過渡組織。介于片狀和球狀石墨之間的一種過渡組織。 v 力學性能力學性能：介于基體相同的灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，：介于基體相同的灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，如抗拉強度優(yōu)于灰鑄鐵，具有一定的塑性和韌性如抗拉強度優(yōu)于灰鑄鐵，具有一定的塑性和韌性(b360440MPa，1.54.5)，但因石墨但因石墨是相互連接的，強度和韌性都不如球鐵。是相互連接的，強度和韌性都不如球鐵。v 導熱性導熱性：優(yōu)于球鐵，而抗生長和抗氧化性較其它鑄：優(yōu)于球鐵，而抗生長和抗氧化性較其它鑄鐵均高。同時，其斷面敏感性較灰鑄鐵小故厚大鐵均高。同時，其斷面敏感性較灰鑄鐵小故厚大

37、截面上的性能較為均勻。截面上的性能較為均勻。v 耐磨性耐磨性：優(yōu)于孕育鑄鐵及高磷耐磨鑄鐵。：優(yōu)于孕育鑄鐵及高磷耐磨鑄鐵。 342.2.蠕墨鑄鐵的制取蠕墨鑄鐵的制取 v 原鐵水和爐前處理與球墨鑄鐵類似。爐前處理時，原鐵水和爐前處理與球墨鑄鐵類似。爐前處理時，先向鐵水中加蠕化劑（稀土鎂鈦、稀土鎂鈣合金或先向鐵水中加蠕化劑（稀土鎂鈦、稀土鎂鈣合金或鎂鈦合金，加入量為鐵水重量的鎂鈦合金，加入量為鐵水重量的1 12 2），再加），再加人孕育劑。人孕育劑。v 蠕墨鑄鐵的鑄造性能接近灰鑄鐵，縮孔、縮松傾向蠕墨鑄鐵的鑄造性能接近灰鑄鐵，縮孔、縮松傾向比球墨鑄鐵小，故鑄造工藝較簡便。比球墨鑄鐵小，故鑄造工藝較簡

38、便。35返返 回回3.3.蠕墨鑄鐵的蠕墨鑄鐵的應用應用 v 力學性能高，導熱性和耐熱性優(yōu)良力學性能高，導熱性和耐熱性優(yōu)良適于制造工作溫適于制造工作溫度較高或具有較高溫度梯度的零件。如大型柴油機度較高或具有較高溫度梯度的零件。如大型柴油機氣缸蓋、排氣管、制動盤、鋼錠模、金屬型等。氣缸蓋、排氣管、制動盤、鋼錠模、金屬型等。v 由于其斷面敏感性小、由于其斷面敏感性小、鑄造性能好鑄造性能好，故可用于制造，故可用于制造形狀復雜的大鑄件。如重型機床和大型柴油機機體形狀復雜的大鑄件。如重型機床和大型柴油機機體等。用蠕墨鑄鐵代替孕育鑄鐵既可提高強度，又可等。用蠕墨鑄鐵代替孕育鑄鐵既可提高強度，又可節(jié)省許多廢鋼

39、。節(jié)省許多廢鋼。36第二節(jié)第二節(jié) 鑄鋼件鑄鋼件（Steel castings)生產(chǎn)生產(chǎn)下一頁 鑄鋼件有鑄鋼件有鑄造碳鋼件鑄造碳鋼件和和合金鋼鑄件合金鋼鑄件兩大類。鑄造兩大類。鑄造的產(chǎn)量大約占鑄件總產(chǎn)量的的產(chǎn)量大約占鑄件總產(chǎn)量的15左右，鑄鋼件也是一左右，鑄鋼件也是一種重要的鑄造合金。種重要的鑄造合金。 一、鑄鋼的組織、性能和用途一、鑄鋼的組織、性能和用途 1.1.組織組織 鑄造碳鋼是鑄造碳鋼是C0.6的亞共析鋼。組織是鐵素的亞共析鋼。組織是鐵素體體F珠光體珠光體P，無石墨。無石墨。 2.2.力學性能力學性能 比鑄鐵好，強度高，尤其是塑性、韌性比鑄鐵好，強度高，尤其是塑性、韌性比鑄鐵好得多。比鑄

40、鐵好得多。 3.3.用途用途 鑄造碳鋼主要用于制造承受重載及沖擊載荷而鑄造碳鋼主要用于制造承受重載及沖擊載荷而形狀又比較復雜的零件，如水壓機橫梁、軋鋼形狀又比較復雜的零件，如水壓機橫梁、軋鋼機機架等。機機架等。 37后 退38二、鑄鋼件的生產(chǎn)特點二、鑄鋼件的生產(chǎn)特點 v 對型砂和砂型要求高。因為鑄鋼熔點高，所以型砂的耐火性高，對型砂和砂型要求高。因為鑄鋼熔點高，所以型砂的耐火性高，強度高，透氣性和退讓性好。常用干型。強度高，透氣性和退讓性好。常用干型。v 采用順序凝固原則，設(shè)置冒口、冷鐵，防止縮孔。因為鑄鋼收采用順序凝固原則，設(shè)置冒口、冷鐵，防止縮孔。因為鑄鋼收縮量比較大?？s量比較大。 v 嚴

41、格控制澆注溫度，一般在嚴格控制澆注溫度，一般在1500150016501650C C范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 v 鑄鋼件必須進行退火或正火。達到細化晶粒，均勻組織，消除鑄鋼件必須進行退火或正火。達到細化晶粒，均勻組織，消除殘余應力，提高力學性能。殘余應力，提高力學性能。 1.1.鑄鋼件的熔煉方法鑄鋼件的熔煉方法由于鑄鋼的含碳量低，熔點高，化學成分的控制比較由于鑄鋼的含碳量低，熔點高，化學成分的控制比較嚴格，所以不能用沖天爐來熔煉，要用嚴格，所以不能用沖天爐來熔煉，要用電爐電爐和平爐。和平爐。2.2.鑄鋼件的鑄造生產(chǎn)特點鑄鋼件的鑄造生產(chǎn)特點 返返 回回39第三節(jié)第三節(jié) 有色合金鑄件有色合金鑄件（Non-

42、ferrous Metal Castings)生產(chǎn)生產(chǎn)鋁、鎂、鈦、鈹?shù)容p金屬鋁、鎂、鈦、鈹?shù)容p金屬具有相對密度小、比強具有相對密度小、比強度高等特點，廣泛用于航空航天、汽車、船舶度高等特點，廣泛用于航空航天、汽車、船舶和軍事領(lǐng)域；和軍事領(lǐng)域；銀、銅、金（包括鋁）等貴金屬銀、銅、金（包括鋁）等貴金屬具有優(yōu)良導電導具有優(yōu)良導電導熱和耐蝕性，是電器儀表和通訊領(lǐng)域不可缺少熱和耐蝕性，是電器儀表和通訊領(lǐng)域不可缺少的材料；的材料；鎳、鎢、鉬、鉭及其合金鎳、鎢、鉬、鉭及其合金是制造高溫零件和電真是制造高溫零件和電真空元器件的優(yōu)良材料；還有專用于原子能工業(yè)空元器件的優(yōu)良材料；還有專用于原子能工業(yè)的的鈾、鐳、鈹

43、鈾、鐳、鈹；用于石油化工領(lǐng)域的；用于石油化工領(lǐng)域的鈦、銅、鈦、銅、鎳鎳等。等。40一、鑄造銅合金一、鑄造銅合金(Copper Alloys)1.1.黃銅黃銅 以鋅為主加元素的銅合金。以鋅為主加元素的銅合金。v 含鋅量小于含鋅量小于4747。隨著含鋅量增加，合金的強度和塑性。隨著含鋅量增加，合金的強度和塑性顯著提高，但超過顯著提高，但超過4747之后其力學性能將顯著下降。之后其力學性能將顯著下降。v 鑄造黃銅的力學性能多比青銅高，而價格卻較青銅低。鑄造黃銅的力學性能多比青銅高，而價格卻較青銅低。v 常用于一般用途的軸瓦、襯套、齒輪等耐磨件和閥門等常用于一般用途的軸瓦、襯套、齒輪等耐磨件和閥門等耐

44、蝕件。耐蝕件。 純銅俗稱紫銅，其導電性、導熱性、耐蝕性及塑性純銅俗稱紫銅，其導電性、導熱性、耐蝕性及塑性均優(yōu)，但強度、硬度低，且價貴，因此極少用它來制造均優(yōu)，但強度、硬度低，且價貴，因此極少用它來制造機件。機械上廣泛應用的是銅合金。機件。機械上廣泛應用的是銅合金。41n黃銅黃銅n以鋅為主要合金元素的銅合金稱為黃銅。以鋅為主要合金元素的銅合金稱為黃銅。n黃銅按化學成分可分為普通黃銅和特殊黃銅。黃銅按化學成分可分為普通黃銅和特殊黃銅。n按工藝可分為加工黃銅和鑄造黃銅。按工藝可分為加工黃銅和鑄造黃銅。 黃銅棒黃銅棒42n單相黃銅塑性好。單相黃銅塑性好。n常用牌號有常用牌號有H80、H70、H 68（

45、銅均百分含量的數(shù)字銅均百分含量的數(shù)字 ）。n適于制造冷變形零件，如彈適于制造冷變形零件，如彈殼、冷凝器管等。殼、冷凝器管等。n兩相黃銅熱塑性好兩相黃銅熱塑性好, 強度高強度高.n常用牌號有常用牌號有H59、H62。n適于制造受力件，如墊圈、適于制造受力件，如墊圈、彈簧、導管、散熱器等彈簧、導管、散熱器等。冷凝器冷凝器管管汽車機油泵襯套汽車機油泵襯套432.2.青銅青銅 銅與鋅以外的元素所組成的合金。銅與鋅以外的元素所組成的合金。v 錫青銅的線收縮率低，不易產(chǎn)生縮孔，其耐磨性錫青銅的線收縮率低，不易產(chǎn)生縮孔，其耐磨性和耐蝕性優(yōu)于黃銅，但易產(chǎn)生顯微縮松。故適用和耐蝕性優(yōu)于黃銅，但易產(chǎn)生顯微縮松。故

46、適用于致密性要求不高的耐磨、耐蝕件。于致密性要求不高的耐磨、耐蝕件。v 鋁青銅有著優(yōu)良的力學性能和耐磨、耐蝕性，但鋁青銅有著優(yōu)良的力學性能和耐磨、耐蝕性，但鑄造性較差，故僅用于重要的耐磨、耐蝕件。鑄造性較差，故僅用于重要的耐磨、耐蝕件。44n除黃銅和白銅外的其他銅合金除黃銅和白銅外的其他銅合金統(tǒng)稱為青銅。統(tǒng)稱為青銅。 n加工青銅的牌號為加工青銅的牌號為：Q +主加主加元素符號及其平均百分含量元素符號及其平均百分含量+其他元素平均百分含量其他元素平均百分含量n如如QSn4-3(含含4%Sn、3%Zn).n常用青銅有錫青銅、鋁青銅、常用青銅有錫青銅、鋁青銅、鈹青銅、硅青銅、鉛青銅等鈹青銅、硅青銅、

47、鉛青銅等。 青銅制品青銅制品45二、鑄造鋁合金二、鑄造鋁合金(Aluminium Alloys)1.1.硅鋁明硅鋁明v 流動性好、線收縮率低、熱裂傾向小、氣密性好，又有足流動性好、線收縮率低、熱裂傾向小、氣密性好，又有足夠的強度，所以應用最廣，約占鑄造鋁合金總產(chǎn)量的夠的強度，所以應用最廣，約占鑄造鋁合金總產(chǎn)量的5050以上。以上。v 適用于形狀復雜的薄壁件或氣密性要求較高的鑄件，如內(nèi)適用于形狀復雜的薄壁件或氣密性要求較高的鑄件，如內(nèi)燃機氣缸體、化油器、儀表外殼等。燃機氣缸體、化油器、儀表外殼等。v 鋁合金的密度小，熔點低，導電性、導熱性和耐蝕性鋁合金的密度小，熔點低，導電性、導熱性和耐蝕性優(yōu)良

48、，因此也常用來制造鑄件。優(yōu)良，因此也常用來制造鑄件。v 鑄造鋁合金分為鋁硅合金、鋁銅合金、鋁鎂合金及鋁鑄造鋁合金分為鋁硅合金、鋁銅合金、鋁鎂合金及鋁鋅合金四類。鋅合金四類。46在普通鑄造條件下，在普通鑄造條件下， ZL102組織幾乎全部為共晶體，組織幾乎全部為共晶體，由粗針狀的硅晶體和由粗針狀的硅晶體和 固溶體組成，強度和塑性都較固溶體組成，強度和塑性都較差。生產(chǎn)上通常用鈉鹽變質(zhì)劑進行變質(zhì)處理差。生產(chǎn)上通常用鈉鹽變質(zhì)劑進行變質(zhì)處理, 得到細得到細小均勻的共晶體加一次小均勻的共晶體加一次 固溶體組織，以提高性能。固溶體組織，以提高性能。未變質(zhì)處理未變質(zhì)處理 經(jīng)變質(zhì)處理經(jīng)變質(zhì)處理 ZL102的鑄態(tài)

49、組織的鑄態(tài)組織47n加入其他合金元素的鋁硅鑄造加入其他合金元素的鋁硅鑄造合金稱復雜合金稱復雜(或特殊或特殊)硅鋁明。硅鋁明。nAl-Si系鑄造鋁合金的鑄造性能系鑄造鋁合金的鑄造性能好，具有優(yōu)良的耐蝕性、耐熱好，具有優(yōu)良的耐蝕性、耐熱性和焊接性能。性和焊接性能。 活塞活塞( (裙部為鋁硅合金裙部為鋁硅合金) )l用于制造飛機、儀表、用于制造飛機、儀表、電動機殼體、汽缸體、電動機殼體、汽缸體、風機葉片、發(fā)動機活風機葉片、發(fā)動機活塞等。塞等。48n Al-Cu系鑄造鋁合金系鑄造鋁合金n這類合金的耐熱性好，強度較高；但密度大，鑄這類合金的耐熱性好，強度較高；但密度大，鑄造性能、耐蝕性能差，強度低于造性能、耐蝕性能差，強度低于Al-Si系合金。系合金。汽缸頭汽缸頭l常用代號有常用代號有ZL201 (ZAlCu5Mn)、ZL203 (