第二章常用合金鑄件的生產(chǎn)

1、2022-2-23 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)目的及要求：目的及要求：1.1.要求掌握鑄鐵的分類(lèi)；要求掌握鑄鐵的分類(lèi)；2.2.了解鑄鐵的石墨化過(guò)程及其影響因素；了解鑄鐵的石墨化過(guò)程及其影響因素；3.3.基本掌握灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵的成分、組織、性基本掌握灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵的成分、組織、性能、牌號(hào)及用途。能、牌號(hào)及用途。重點(diǎn)及難點(diǎn)：重點(diǎn)及難點(diǎn)：1.1.灰口鑄鐵；灰口鑄鐵；2.2.石墨化及影響因素；石墨化及影響因素；第一節(jié)第一節(jié) 鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵是含碳量大于鑄鐵是含碳量大于2.11%2.11%的鐵碳合金。碳在鐵碳合金中的存在的鐵碳合金。碳在鐵碳合金中的

2、存在形式有形式有滲碳體和石墨滲碳體和石墨，是重要的鑄造合金。，是重要的鑄造合金。實(shí)際生產(chǎn)中，由于鑄鐵材料具有優(yōu)良的鑄造性能，且資源實(shí)際生產(chǎn)中，由于鑄鐵材料具有優(yōu)良的鑄造性能，且資源豐富，冶煉方便，價(jià)格低廉，鑄鐵件占鑄造中相當(dāng)大的份額。豐富，冶煉方便，價(jià)格低廉，鑄鐵件占鑄造中相當(dāng)大的份額。合金鑄鐵的應(yīng)用：合金鑄鐵的應(yīng)用：視頻視頻。2022-2-23根據(jù)碳在鑄鐵中存在形式分為：根據(jù)碳在鑄鐵中存在形式分為：白口鑄鐵和灰口鑄鐵。白口鑄鐵和灰口鑄鐵。1 1、白口鑄鐵：碳除微量溶于鐵素體外，全部以、白口鑄鐵：碳除微量溶于鐵素體外，全部以FeFe3 3C C形式存在形式存在，斷口呈銀白色。顯微組織。，斷口呈

3、銀白色。顯微組織。2 2、灰口鑄鐵：碳除微量溶于鐵素體外、灰口鑄鐵：碳除微量溶于鐵素體外, ,全部或大部分以石墨全部或大部分以石墨形式存在，斷口呈灰色。顯微組織。形式存在，斷口呈灰色。顯微組織?；铱阼T鐵分：灰口鑄鐵分：灰鑄鐵、可鍛鑄鐵灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵等。等。石墨形態(tài)對(duì)鑄鐵石墨形態(tài)對(duì)鑄鐵性能的影響：性能的影響：石墨片越圓整、越石墨片越圓整、越細(xì)小、分布越均勻細(xì)小、分布越均勻, ,則則對(duì)基體割裂作用越小。對(duì)基體割裂作用越小。 2022-2-23 一、灰鑄鐵一、灰鑄鐵 是指具有片狀石墨的鑄鐵，是應(yīng)用最是指具有片狀石墨的鑄鐵，是應(yīng)用最廣的鑄鐵廣的鑄鐵, ,占占8

4、0%80%以上。以上。視頻視頻： 1 1、灰鑄鐵的性能、灰鑄鐵的性能 顯微組織由金屬基體和片狀石墨組成顯微組織由金屬基體和片狀石墨組成，相當(dāng)于在純鐵或鋼的基體上嵌入了大量，相當(dāng)于在純鐵或鋼的基體上嵌入了大量石墨片。石墨片。 （1 1）機(jī)械性能：由于石墨的存在）機(jī)械性能：由于石墨的存在, ,減少承載面積減少承載面積, ,有應(yīng)力集中有應(yīng)力集中 抗拉強(qiáng)度和彈性模量低，塑性、韌性差，是脆性材料?？估瓘?qiáng)度和彈性模量低，塑性、韌性差，是脆性材料。 （2 2）工藝性能：不能鍛壓和沖壓；焊接性能差；鑄造性良好）工藝性能：不能鍛壓和沖壓；焊接性能差；鑄造性良好；切削加工性好。；切削加工性好。 （3 3）優(yōu)良的減

5、震性：石墨對(duì)機(jī)械振動(dòng)起緩沖作用，阻止振動(dòng)）優(yōu)良的減震性：石墨對(duì)機(jī)械振動(dòng)起緩沖作用，阻止振動(dòng)能量的傳播。能量的傳播。 （4 4）耐磨性好：石墨本身是一種良好的潤(rùn)滑劑，而石墨剝落）耐磨性好：石墨本身是一種良好的潤(rùn)滑劑，而石墨剝落后又可使金屬基體形成儲(chǔ)存潤(rùn)滑油的凹坑。后又可使金屬基體形成儲(chǔ)存潤(rùn)滑油的凹坑。 （5 5）缺口敏感性?。河捎谑菇饘倩w形成了大量缺口，）缺口敏感性?。河捎谑菇饘倩w形成了大量缺口，因此，外來(lái)缺口對(duì)灰鑄鐵的疲勞強(qiáng)度影響甚微。因此，外來(lái)缺口對(duì)灰鑄鐵的疲勞強(qiáng)度影響甚微。2022-2-232 2、影響鑄鐵組織和性能的因素：、影響鑄鐵組織和性能的因素： 控制鑄鐵的組織和性能，必

6、須控制其石墨化程度?？刂畦T鐵的組織和性能，必須控制其石墨化程度。鑄鐵的石墨化：鑄鐵的石墨化：碳以石墨的形式析出的過(guò)程。通常是石墨化過(guò)程充分與否，碳以石墨的形式析出的過(guò)程。通常是石墨化過(guò)程充分與否，會(huì)得到不同基體的鑄鐵組織。會(huì)得到不同基體的鑄鐵組織。鑄鐵的基體通常有：鐵素體灰口鑄鐵、鐵素體鑄鐵的基體通常有：鐵素體灰口鑄鐵、鐵素體珠光體灰珠光體灰口鑄鐵、珠光體灰口鑄鐵?？阼T鐵、珠光體灰口鑄鐵。影響鑄鐵石墨化的主要因素：是化學(xué)成分和冷卻速度。影響鑄鐵石墨化的主要因素：是化學(xué)成分和冷卻速度。1 1）化學(xué)成分：鑄鐵中的碳、硅、錳、硫、磷對(duì)其石墨化有著）化學(xué)成分：鑄鐵中的碳、硅、錳、硫、磷對(duì)其石墨化有著不

7、同的影響，其中最主要的是碳合硅。不同的影響，其中最主要的是碳合硅。C C是形成石墨的元素，是形成石墨的元素，SiSi是促進(jìn)形成石墨的元素。通常是促進(jìn)形成石墨的元素。通常C%C%、和、和SiSi% % 越高，越容易石墨越高，越容易石墨化?；?022-2-232 2）冷卻速度：）冷卻速度：相同化學(xué)成分的鑄鐵，若冷卻速度不同，其組織和性能也不相同化學(xué)成分的鑄鐵，若冷卻速度不同，其組織和性能也不同。冷卻速度主要取決于鑄型材料和壁厚。同。冷卻速度主要取決于鑄型材料和壁厚。減小冷卻速度減小冷卻速度可以促進(jìn)石墨化，易得到粗大的石墨片和鐵可以促進(jìn)石墨化，易得到粗大的石墨片和鐵素體基體素體基體 - - 灰口鑄

8、鐵；圖為三角試件不同冷卻速度下的組織?；铱阼T鐵；圖為三角試件不同冷卻速度下的組織。增大冷卻速度增大冷卻速度則阻礙石墨化，此時(shí)只有部分碳以細(xì)石墨片則阻礙石墨化，此時(shí)只有部分碳以細(xì)石墨片析出，而另一部分碳則以滲碳體析出，得到白口鑄光體基體。析出，而另一部分碳則以滲碳體析出，得到白口鑄光體基體。3 3）壁厚：壁越薄則冷卻速度）壁厚：壁越薄則冷卻速度，壁越厚則冷卻速度，壁越厚則冷卻速度。2022-2-233 3、灰鑄鐵的孕育處理、灰鑄鐵的孕育處理提高和改善灰口鑄鐵提高和改善灰口鑄鐵性能的途徑：性能的途徑：改善基體組織改善基體組織改變石墨形態(tài)、數(shù)量、大小和分布改變石墨形態(tài)、數(shù)量、大小和分布灰口鑄鐵的孕育

9、處理是提高和改善灰口鑄鐵的性能的途徑灰口鑄鐵的孕育處理是提高和改善灰口鑄鐵的性能的途徑行之有效的方法。行之有效的方法。常用的孕育劑是含常用的孕育劑是含SiSi量為量為75%75%的硅鐵。的硅鐵?；铱阼T鐵的孕育處理方法：灰口鑄鐵的孕育處理方法：即將熔煉出的鐵水在澆鑄前加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為即將熔煉出的鐵水在澆鑄前加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.25% 0.25%0.60%0.60%的孕育劑，孕育劑在鐵水中形成大量彌散的的孕育劑，孕育劑在鐵水中形成大量彌散的石墨結(jié)晶核心石墨結(jié)晶核心，使石，使石墨化作用顯著提高，從而得到在細(xì)珠光體上均勻分布著細(xì)片狀石墨化作用顯著提高，從而得到在細(xì)珠光體上均勻分布著細(xì)片狀石墨的組織。墨的

10、組織。選用碳、硅量低的鐵水：原鐵水選用碳、硅量低的鐵水：原鐵水含碳量越低，石墨越細(xì)小，鑄鐵含碳量越低，石墨越細(xì)小，鑄鐵 的強(qiáng)的強(qiáng)度、硬度就越高。度、硬度就越高。2022-2-234 4、灰鑄鐵的牌號(hào)及其生產(chǎn)特點(diǎn)、灰鑄鐵的牌號(hào)及其生產(chǎn)特點(diǎn)灰鑄鐵的牌號(hào)灰鑄鐵的牌號(hào)HTXXX HTXXX ：以其力學(xué)性能來(lái)表示。：以其力學(xué)性能來(lái)表示。HT: HT: 表示灰口鑄鐵中文拼音的代號(hào)表示灰口鑄鐵中文拼音的代號(hào)XXX: XXX: 三位數(shù)字表示最抵抗拉強(qiáng)度三位數(shù)字表示最抵抗拉強(qiáng)度(MPa)(MPa)基體：基體：F F、P P、F+PF+P石墨形態(tài)：片狀。石墨形態(tài)：片狀?；诣T鐵的生產(chǎn)特點(diǎn)：灰鑄鐵的生產(chǎn)特點(diǎn)：灰鑄鐵通

11、常是沖天爐內(nèi)熔煉，不需進(jìn)灰鑄鐵通常是沖天爐內(nèi)熔煉，不需進(jìn)行爐前處理，直接澆注。行爐前處理，直接澆注。灰鑄鐵的澆注溫度較低（灰鑄鐵的澆注溫度較低（1200-13501200-1350），因而對(duì)型砂的要求比鑄鋼低，一般多采），因而對(duì)型砂的要求比鑄鋼低，一般多采用濕型來(lái)鑄造。不需要熱處理。用濕型來(lái)鑄造。不需要熱處理。2022-2-23 二、可鍛鑄鐵二、可鍛鑄鐵 又稱(chēng)瑪鐵。它是將白口鐵經(jīng)石墨化退火而成的一種鑄鐵。石又稱(chēng)瑪鐵。它是將白口鐵經(jīng)石墨化退火而成的一種鑄鐵。石墨呈團(tuán)絮狀，大大減輕對(duì)金屬基體的割裂作用，故提高抗拉強(qiáng)度墨呈團(tuán)絮狀，大大減輕對(duì)金屬基體的割裂作用，故提高抗拉強(qiáng)度 種類(lèi)：按退火方法不同種類(lèi)

12、：按退火方法不同 黑心可鍛鑄鐵黑心可鍛鑄鐵(KTH(KTH，鐵素體基體，鐵素體基體)- )- 最常用最常用 珠光體可鍛鑄鐵珠光體可鍛鑄鐵(KTZ)(KTZ) 白心可鍛鑄鐵白心可鍛鑄鐵(KTB(KTB，很少用，很少用) )。黑心可鍛鑄鐵。黑心可鍛鑄鐵。 牌號(hào)：牌號(hào)：KTH300-06 - KTH300-06 - 用用KTHKTH表示，后面用數(shù)字分別表示其表示，后面用數(shù)字分別表示其最抵抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。最抵抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。 性能特征：性能特征： 強(qiáng)度高強(qiáng)度高b b=300-400Mpa=300-400Mpa，塑性，塑性(12%)(12%)和韌性和韌性(k k 30J/Cm 30J/Cm2 2)

13、)好。石墨化退火周好。石墨化退火周期長(zhǎng)，期長(zhǎng)，40-70h, 40-70h, 鑄件成本高。硬度珠光體可鑄件成本高。硬度珠光體可鍛鑄鐵較低。表鍛鑄鐵較低。表2-42-4為黑心可鍛鑄鐵的牌號(hào)、為黑心可鍛鑄鐵的牌號(hào)、性能及用途。性能及用途?？慑戣T鐵的生產(chǎn)：可鍛鑄鐵的生產(chǎn)：視頻視頻 可鍛鑄鐵通常用于制造形狀復(fù)雜、承可鍛鑄鐵通常用于制造形狀復(fù)雜、承受沖擊載荷的薄壁小件。受沖擊載荷的薄壁小件。視頻視頻：2022-2-23 三、球墨鑄鐵三、球墨鑄鐵： 向出爐的高溫鐵水中加入一定量的球化劑向出爐的高溫鐵水中加入一定量的球化劑和孕育劑，直接得到球狀石墨的鑄造合金。和孕育劑，直接得到球狀石墨的鑄造合金。 球化劑：

14、金屬鎂或稀土鎂。球化劑：金屬鎂或稀土鎂。 孕育劑：含孕育劑：含SiSi量為量為75%75%或或95%95%的硅鐵。的硅鐵。 生產(chǎn)特點(diǎn)：生產(chǎn)特點(diǎn)： 1 1）出爐的鐵水溫度必須高大）出爐的鐵水溫度必須高大14001400以上；以上；- - 以防止球化處理、孕育處理后鐵液溫度過(guò)低以防止球化處理、孕育處理后鐵液溫度過(guò)低，產(chǎn)生澆不足等缺陷。，產(chǎn)生澆不足等缺陷。 2 2）嚴(yán)格操作球化處理和孕育處理；）嚴(yán)格操作球化處理和孕育處理； 3 3）安放冒口、冷鐵，熱處理）安放冒口、冷鐵，熱處理- -縮孔、縮松縮孔、縮松、皮下氣孔、夾渣等缺陷。、皮下氣孔、夾渣等缺陷。 性能及牌號(hào)：性能及牌號(hào)：QT400-18QT40

15、0-18 強(qiáng)度和韌性高于灰鑄鐵。其牌號(hào)用強(qiáng)度和韌性高于灰鑄鐵。其牌號(hào)用QTQT，后，后面用數(shù)字分別表示其最抵抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。面用數(shù)字分別表示其最抵抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。表表2-52-5為牌號(hào)、性能和用途。為牌號(hào)、性能和用途。球墨鑄鐵的應(yīng)用球墨鑄鐵的應(yīng)用。2022-2-23 四、蠕墨鑄鐵：四、蠕墨鑄鐵： 一種新型鑄鐵，其石墨呈短片狀，片端鈍而圓，介于片狀和一種新型鑄鐵，其石墨呈短片狀，片端鈍而圓，介于片狀和球狀之間的一種過(guò)渡組織。球狀之間的一種過(guò)渡組織。 生產(chǎn)特點(diǎn)和應(yīng)用：生產(chǎn)特點(diǎn)和應(yīng)用： 爐前處理時(shí)，向鐵水中加蠕化劑，再加孕育劑。由于力學(xué)性爐前處理時(shí)，向鐵水中加蠕化劑，再加孕育劑。由于力學(xué)性能高，

16、導(dǎo)熱性和耐熱性?xún)?yōu)良，因而用于工作溫度較高的零件。能高，導(dǎo)熱性和耐熱性?xún)?yōu)良，因而用于工作溫度較高的零件。 蠕墨鑄鐵的生產(chǎn)過(guò)程：蠕墨鑄鐵的生產(chǎn)過(guò)程：視頻視頻。 牌號(hào)用牌號(hào)用RuT300,RuT300,表示，后面以三表示，后面以三位數(shù)字表示其最抵抗拉強(qiáng)度值。位數(shù)字表示其最抵抗拉強(qiáng)度值。 力學(xué)性能和牌號(hào)：力學(xué)性能和牌號(hào)： 介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間。優(yōu)介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間。優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)熱性?xún)?yōu)于球鐵，而坑生長(zhǎng)和抗點(diǎn)是導(dǎo)熱性?xún)?yōu)于球鐵，而坑生長(zhǎng)和抗氧化性較其他鑄鐵高。氧化性較其他鑄鐵高。2022-2-23按化學(xué)成分：按化學(xué)成分：鑄造碳鋼：鑄造碳鋼：鑄造合金鋼：鑄造合金鋼：按用途分類(lèi)：按用途分類(lèi)：不銹鋼不銹鋼耐

17、磨鋼耐磨鋼以鑄造以鑄造中碳鋼中碳鋼用的最多；用的最多；而鑄造而鑄造低碳鋼低碳鋼和鑄造和鑄造高碳高碳鋼鋼用的少。用的少。表表2-62-6。在碳鋼的基礎(chǔ)上加入少量在碳鋼的基礎(chǔ)上加入少量的合金元素，如錳、鉻、的合金元素，如錳、鉻、鉬、釩等。鉬、釩等。GMn13GMn13為鑄造為鑄造耐磨鋼；耐磨鋼；ZG1Cr18Ni9ZG1Cr18Ni9為鑄為鑄造不銹鋼。造不銹鋼。分類(lèi)分類(lèi) 第二節(jié)第二節(jié) 鑄鋼件的生產(chǎn)鑄鋼件的生產(chǎn) 一一. . 鑄鋼的性能鑄鋼的性能 不僅強(qiáng)度高，而且塑性、韌性好以及焊接性能好不僅強(qiáng)度高，而且塑性、韌性好以及焊接性能好. .適用于造適用于造型復(fù)雜、強(qiáng)度和韌性要求都高的零件。但鑄造性能很差，流動(dòng)性型復(fù)雜、強(qiáng)度和韌性要求都高的零件。但鑄造性能很差，流動(dòng)性低，收縮率大等缺點(diǎn)。低，收縮率大等缺點(diǎn)。 鑄造碳鋼牌號(hào)：鑄造碳鋼牌號(hào)：ZG200-400ZG200-400，表，表2-62-6。2022-2-23 二二.