中科大熱能與動(dòng)力機(jī)械制造工藝課件2-2 常用鑄造合金

§2.2常用鑄造合金

一鑄造合金的分類

11合金的流動(dòng)性二合金的鑄造性能①定義:

澆注時(shí)液態(tài)金屬充填鑄型的能力，其好壞通常以“螺旋形式樣”的長(zhǎng)度來衡量。

21合金的流動(dòng)性二合金的鑄造性能②合金化學(xué)成分的影響●在常用合金中，灰口鑄鐵和硅黃銅的流動(dòng)性＞鑄造鋁合金＞鑄鋼；●在同一類合金中，純金屬和共晶成分的合金流動(dòng)性最好；●合金的結(jié)晶溫度范圍越寬，則其流動(dòng)性越差。31合金的流動(dòng)性二合金的鑄造性能例如：二元共晶合金的成分對(duì)流動(dòng)性的影響41合金的流動(dòng)性二合金的鑄造性能③鑄造工藝條件的影響澆注溫度充型壓力鑄型的蓄熱力鑄型溫度鑄型的氣體鑄件的結(jié)構(gòu)52合金的收縮二合金的鑄造性能①分類62合金的收縮二合金的鑄造性能②影響因素合金的化學(xué)成分澆注溫度的高低c)鑄件的結(jié)構(gòu)d)鑄型條件72合金的收縮二合金的鑄造性能③鑄造內(nèi)應(yīng)力的形成過程τ0～τ1

τ1～τ2τ2～τ3Ⅰ(厚壁)收縮小,塑性變形收縮大,塑性變形收縮較大(受阻礙),彈性變形Ⅱ(薄壁)收縮大,塑性變形收縮小,彈性變形收縮較小,彈性變形應(yīng)力情況不應(yīng)力產(chǎn)生不應(yīng)力產(chǎn)生Ⅰ產(chǎn)生拉應(yīng)力,Ⅱ產(chǎn)生壓應(yīng)力82合金的收縮二合金的鑄造性能Ⅰ：厚壁→拉應(yīng)力→“壓縮”變形Ⅱ：薄壁→壓應(yīng)力→“膨脹”變形最后變形的結(jié)果如圖虛線所示。

92合金的收縮二合金的鑄造性能④收縮類缺陷的形成及其預(yù)防方法102合金的收縮二合金的鑄造性能名稱

預(yù)防措施

成因

縮孔縮松①選用合適的鑄造合金;②合理設(shè)置冒口；③合理設(shè)置冷鐵；④合理設(shè)置澆注位置。

(實(shí)現(xiàn)順序凝固)合金的收縮變形①在澆注時(shí)采用同時(shí)凝固原則；②提高鑄型、型芯的容讓性；③對(duì)長(zhǎng)而易變形鑄件，采用“反變形”法；④用時(shí)效方法消除鑄件中的應(yīng)力;⑤鑄件壁厚應(yīng)均勻、形狀對(duì)稱。收縮受阻，生產(chǎn)鑄造應(yīng)力熱裂冷裂①選擇合適的鑄造合金；②減少或消除鑄造內(nèi)應(yīng)力；③提高鑄型、型芯的容讓性；④控制鋼水、鐵水中的硫和磷及雜質(zhì)含量；⑤合理設(shè)計(jì)鑄件的結(jié)構(gòu)。鑄造內(nèi)應(yīng)力大于合金的強(qiáng)度112合金的收縮二合金的鑄造性能順序凝固122合金的收縮二合金的鑄造性能同時(shí)凝固131鑄鐵的分類和組織及性能三鑄鐵及其工藝性能鑄鐵：含碳大于2.11%的鐵碳合金,其成分除了Fe、C外,還有Si、Mn、P、S等。(1)鑄鐵的分類141鑄鐵的分類和組織及性能三鑄鐵及其工藝性能鑄鐵的組織可概括為：鋼的基體組織+石墨(2)鑄鐵的組織151鑄鐵的分類和組織及性能三鑄鐵及其工藝性能(3)鑄鐵的金相組織照片灰口鑄鐵161鑄鐵的分類和組織及性能三鑄鐵及其工藝性能(3)鑄鐵的金相組織照片可鍛鑄鐵171鑄鐵的分類和組織及性能三鑄鐵及其工藝性能(3)鑄鐵的金相組織照片球墨鑄鐵181鑄鐵的分類和組織及性能三鑄鐵及其工藝性能(4)鑄鐵的性能及其應(yīng)用鑄鐵有良好的鑄造性、耐磨性、減震性、可加工性和低的缺口敏感性等。另外,生產(chǎn)簡(jiǎn)便，成本低廉，應(yīng)用廣泛。如內(nèi)燃機(jī)的汽缸體、汽缸蓋、汽缸套、活塞環(huán),汽車和拖拉機(jī)的變速箱、前后橋、油缸、閥體等等.鑄鐵的力學(xué)性能較鑄鋼差,這與其中的石墨形態(tài)、大小、數(shù)量和分布有關(guān)。192鑄鐵的石墨化三鑄鐵及其工藝性能①化學(xué)成分的影響鑄鐵中C↑、Si↑,析出的石墨量↑,力學(xué)性能下降(碳當(dāng)量=C%+1/3·Si%)；

鑄鐵中C和Si的含量影響著鑄鐵的組織(見圖)；鑄鐵中的P、S是有害元素，應(yīng)盡量減少其含量。202鑄鐵的石墨化三鑄鐵及其工藝性能②冷卻速度的影響

鑄件壁厚對(duì)組織的影響(見圖)212鑄鐵的石墨化三鑄鐵及其工藝性能②冷卻速度的影響

冷卻速度對(duì)組織的影響(見圖)

223常用鑄鐵三鑄鐵及其工藝性能①普通鑄鐵名稱灰鑄鐵可煅鑄鐵球墨鑄鐵牌號(hào)

HT250KTH330-08,KTZ550-04QT600-2G形態(tài)片

狀團(tuán)

絮

狀球

狀強(qiáng)

度發(fā)揮30～50%基體強(qiáng)度發(fā)揮50～70%基體強(qiáng)度發(fā)揮70～90%基體強(qiáng)度鐵水成分(%)C2.8～3.9;Si1.0～2.5;Mn0.6～1.2;P＜0.3;S＜0.15C2.4～2.7；Si1.4～1.8；Mn0..3～0.7；P＜0.1；S＜0.25C3.7～3.9；Si1.0～1.8；Mn0.5～0.9；P＜0.1；S＜0.07特性工藝處理孕育處理：目的是消除白口組織，改善石墨大小、形狀和分布，提高性能。石墨化退火：目的是使白口鑄鐵中的自由Fe3C分解得到團(tuán)絮狀石墨。①孕育處理；②球化處理：使石墨球化；③

熱處理:改善性能。性能特點(diǎn)工藝性能良好；力學(xué)性能低。耐磨性及消震性好；強(qiáng)度較高，韌性較好。強(qiáng)度高，韌性較好；耐熱、耐磨性好；但消震性較低。應(yīng)

用有廣泛的應(yīng)用，如機(jī)床導(dǎo)軌、發(fā)電機(jī)缸體、缸蓋、活塞等。形狀復(fù)雜、耐震、耐蝕的薄壁鑄件。“以鐵代鋼”，如用QT600-2代替20CrMnTi鋼制造曲軸。233常用鑄鐵三鑄鐵及其工藝性能②合金鑄鐵(即特殊性能鑄鐵)a)耐磨鑄鐵(又分為減磨鑄鐵和抗磨鑄鐵)又分為高磷減磨鑄鐵、白口抗磨鑄鐵和中錳抗磨鑄鐵等.b)耐熱鑄鐵通過在鐵水中加入Si、Al、Cr等合金元素,提高高溫下的抗氧化性能.耐熱鑄鐵以球墨鑄鐵為主;主要有硅系耐熱鑄鐵、鋁系耐熱鑄鐵、硅鋁系耐熱鑄鐵和鉻系耐熱鑄鐵等.c)耐蝕鑄鐵在鐵水中加入Si、Al、Cr、Mo、Cu、Ni、P等合金元素,提高鑄鐵在酸性和堿性條件下的耐蝕性能.(通過形成鈍化膜和提高電極電位達(dá)到耐蝕目的)

241鑄鋼及其工藝性能四其它鑄造合金a)牌號(hào)：如ZG200-400)b)鑄鋼的熔煉溫度高(＞1550℃～1600℃),澆注溫度也高,容易吸氣和氧化,收縮大、流動(dòng)性差，極易產(chǎn)生各種鑄造缺陷.c)為獲得合格鑄件,常采用以下措施：①選用高耐火度的原砂,鑄型表面用耐火涂料,防止粘砂;②采用干砂型或水玻璃自硬砂,減少發(fā)氣量,防止氣孔;③在型砂中加入木屑,提高退讓性,防止裂紋;④采用設(shè)置冒口和冷鐵等工藝手段實(shí)現(xiàn)定向凝固,防止縮孔、縮松、冷隔、澆不足等缺陷。

252鑄銅及其工藝性能四其它鑄造合金鑄造黃銅鑄造青銅化學(xué)成分

以Cu、Zn為主

除Cu外，加入Pb、Sn、Al、Be、Si、Mn等作為主要合金元素。

物化性能具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，耐磨性好，耐蝕性優(yōu)良，力學(xué)性能視加入的合金元素及其含量而定。

工藝性能鑄造性能好鑄造性能好應(yīng)

用閥體、蝸輪、螺旋槳、水泵、葉輪、軸承和軸套等。泵殼、蝸輪、彈簧及彈性零件、軸瓦、軸承，高強(qiáng)度和耐磨、耐蝕件等。263鑄造鋁合金四其它鑄造合金物

理、化

學(xué)

性

能

工

藝

性

能

鑄造鋁硅合金(ZL1**)

①好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性；②耐磨蝕性良；③密度小熔點(diǎn)低；④氣密性好；