1.4 常用合金鑄件的生產(chǎn)

1、1.4 常用合金鑄件的生產(chǎn)常用合金鑄件的生產(chǎn) 1 2 1.4常用合金鑄件的生產(chǎn)常用合金鑄件的生產(chǎn) 鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 鑄鋼件生產(chǎn)鑄鋼件生產(chǎn) 非鐵合金鑄件生產(chǎn)非鐵合金鑄件生產(chǎn) 常用鑄造方法比較常用鑄造方法比較 3 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) p1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 鑄鐵：碳質(zhì)量分數(shù)超過鑄鐵：碳質(zhì)量分數(shù)超過2.11%的鐵碳合金。的鐵碳合金。 P 鐵碳相圖鐵碳相圖 4 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 碳在鐵中存在的三種形式碳在鐵中存在的三種形式: 間隙于鐵原子中，形成固溶體；間隙于鐵原子中，形成固溶體； 形成化合物：形成化合物：Fe3C; Fe3C：滲碳體，性脆而硬；：滲碳體，性脆而

2、硬； 游離碳：石墨（游離碳：石墨（Graphite），強度、硬度低。），強度、硬度低。 v鑄鐵中，碳主要以鑄鐵中，碳主要以Fe3C和和G（石墨）的形式存在。（石墨）的形式存在。 Fe3C的晶格的晶格石墨的晶體結(jié)構(gòu)石墨的晶體結(jié)構(gòu) 5 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 鑄鐵分類鑄鐵分類： 白口鑄鐵白口鑄鐵 斷口呈銀白色。斷口呈銀白色。C主要以主要以Fe3C形式存在。性能硬、脆，形式存在。性能硬、脆， 在實際中應(yīng)用較少，常用作耐磨材料；在實際中應(yīng)用較少，常用作耐磨材料； 灰口鑄鐵灰口鑄鐵 斷口呈暗灰色，斷口呈暗灰色，C大部分或全部以石墨形式存在。工大部分或全部以石墨形式存在。工 業(yè)中應(yīng)用最多。業(yè)中應(yīng)用

3、最多。 又分為普通灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、可鍛鑄鐵又分為普通灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、可鍛鑄鐵 等。等。 麻口鑄鐵麻口鑄鐵 斷口有黑白相間的麻點，既有斷口有黑白相間的麻點，既有Fe3C又有石墨。性能硬、又有石墨。性能硬、 脆，實際中應(yīng)用較少。脆，實際中應(yīng)用較少。 6 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 鑄鐵分類鑄鐵分類 7 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 鑄鐵的石墨化鑄鐵的石墨化 鑄鐵中碳原子形成石墨的過程。鑄鐵中碳原子形成石墨的過程。 石墨來源石墨來源 液體析出液體析出 滲碳體分解滲碳體分解 奧氏體析出奧氏體析出 普通灰鑄鐵普通灰鑄鐵 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 可鍛鑄鐵：可鍛鑄鐵

4、：白白 口鑄鐵石墨化口鑄鐵石墨化 退火退火 8 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 738 第一階段石墨化第一階段石墨化 第二階段石墨化第二階段石墨化 影響石墨化的主要因素：影響石墨化的主要因素：化學(xué)成分和冷卻速度?；瘜W(xué)成分和冷卻速度。 9 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 鑄鐵第一次結(jié)晶（共晶轉(zhuǎn)變示意圖）鑄鐵第一次結(jié)晶（共晶轉(zhuǎn)變示意圖） 石墨化程度不同，鑄鐵組織也不同。石墨化程度不同，鑄鐵組織也不同。 10 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 石墨化的影響因素：石墨化的影響因素： 成分：成分：C 形成石墨（形成石墨（2.53.5%）；）； Si 強烈促進石墨化（強烈促進石墨化（1.52.5%） ； M

5、n 微弱阻礙石墨化，但可消除微弱阻礙石墨化，但可消除S的作用（的作用（0.61.2%）；）； S 強烈阻礙石墨化，強烈阻礙石墨化，熱脆（熱脆（0.1%以下）；以下）； P 影響不顯著，影響不顯著，冷脆冷脆（0.3%以下，耐磨鑄鐵以下，耐磨鑄鐵0.50.7%），）， P可以提高流動性，澆注薄壁鑄件時可提高含量可以提高流動性，澆注薄壁鑄件時可提高含量 。 冷卻速度：冷卻速度：冷卻速度慢，促進石墨化；冷卻速度慢，促進石墨化； 冷卻速度快，阻礙石墨化。冷卻速度快，阻礙石墨化。 壁厚越大，冷速越慢，利于石墨化壁厚越大，冷速越慢，利于石墨化 11 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 12 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)

6、鑄鐵件生產(chǎn) 鑄鐵三角形試樣鑄鐵三角形試樣 13 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 種類種類鑄造性能鑄造性能 灰鑄鐵灰鑄鐵流動性好，可澆注薄壁鑄件；收縮性小，不用或少流動性好，可澆注薄壁鑄件；收縮性小，不用或少 用冒口；對砂型耐火性要求低，適合于濕型鑄造用冒口；對砂型耐火性要求低，適合于濕型鑄造 球磨鑄鐵球磨鑄鐵鑄造性能較差，須在鑄造性能較差，須在熱節(jié)處設(shè)置冒口和冷鐵熱節(jié)處設(shè)置冒口和冷鐵，對鑄，對鑄 件收縮進行補償，件收縮進行補償，增加鑄型的剛度增加鑄型的剛度，防止鑄件外型，防止鑄件外型 擴大擴大 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵必須白口化，適合制造薄壁鑄件必須白口化，適合制造薄壁鑄件 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵具有良好的

7、流動性具有良好的流動性 鑄造特點鑄造特點 14 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) （1）普通灰鑄鐵）普通灰鑄鐵 組織組織 基體基體+片狀石墨片狀石墨 基體：鐵素體；珠光體；鐵素體基體：鐵素體；珠光體；鐵素體+珠光體。珠光體。 性能：性能： 力學(xué)性能低：石墨類似于孔洞和裂紋；尖端成為裂力學(xué)性能低：石墨類似于孔洞和裂紋；尖端成為裂 紋源紋源（割裂作用）；（割裂作用）；塑形韌性基本為零，抗拉強度遠塑形韌性基本為零，抗拉強度遠 低于鑄鋼。低于鑄鋼。 減摩性能好。減摩性能好。 減震性能好。減震性能好。 缺口敏感性小。缺口敏感性小。 鑄造和切削性能好。鑄造和切削性能好。 15 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn)

8、 鐵素體灰口鑄鐵鐵素體灰口鑄鐵 珠光體灰口鑄鐵珠光體灰口鑄鐵 鐵素體鐵素體+ +珠光體灰口鑄鐵珠光體灰口鑄鐵 16 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 普通灰鑄鐵牌號普通灰鑄鐵牌號：HT加一組代表最低抗拉強加一組代表最低抗拉強 度的數(shù)字。度的數(shù)字。 17 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 普通灰鑄鐵普通灰鑄鐵生產(chǎn)要點：生產(chǎn)要點： 孕育處理孕育處理：向鐵液中加入孕育劑（少量顆粒狀或向鐵液中加入孕育劑（少量顆粒狀或 粉末狀），形成大量、彌散的石墨結(jié)晶核心，達粉末狀），形成大量、彌散的石墨結(jié)晶核心，達 到到增加鑄鐵結(jié)晶晶核數(shù)目和細化共晶團和石墨的增加鑄鐵結(jié)晶晶核數(shù)目和細化共晶團和石墨的 目的目的。 1)原

9、鐵水中碳、硅含量要低一些，錳含量要高；原鐵水中碳、硅含量要低一些，錳含量要高； 2）鐵水出爐溫度較高，）鐵水出爐溫度較高，14201450； 3）選用含硅量）選用含硅量75%的硅碳鋼作為孕育劑。的硅碳鋼作為孕育劑。 18 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) (2)球墨鑄鐵球墨鑄鐵 組織組織 基體基體+球狀石墨球狀石墨 基體：鐵素體；珠光體；鐵素體基體：鐵素體；珠光體；鐵素體+珠光體。珠光體。 球墨鑄鐵性能球墨鑄鐵性能 強度性能大大高于強度性能大大高于HT：石墨對基體的割裂：石墨對基體的割裂 作用小。同時具有一定的塑性和韌性。作用小。同時具有一定的塑性和韌性。 保持了普通灰鑄鐵的優(yōu)良性能。保持了普通

10、灰鑄鐵的優(yōu)良性能。 19 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 鐵素體球墨鑄鐵鐵素體球墨鑄鐵珠光體球墨鑄鐵珠光體球墨鑄鐵 鐵素體鐵素體+ +珠光體球墨鑄鐵珠光體球墨鑄鐵 20 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 球墨鑄鐵新的研究方向：球墨鑄鐵新的研究方向： 貝氏體基體球墨鑄鐵，綜合性能更好。貝氏體基體球墨鑄鐵，綜合性能更好。 制品制品(軋輥與輥環(huán)軋輥與輥環(huán)) 21 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 球墨鑄鐵球墨鑄鐵牌號：牌號： QT+代表最低抗拉強度的數(shù)字代表最低抗拉強度的數(shù)字+代表最小伸長率代表最小伸長率 的數(shù)字。的數(shù)字。 22 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 球墨鑄鐵球墨鑄鐵生產(chǎn)要點生產(chǎn)要點: : 嚴

11、格控制鐵水化學(xué)成分，嚴格控制鐵水化學(xué)成分，C含量在共晶點，含量在共晶點，Mn、P、 S、Mg含量限制。含量限制。 鐵水溫度高于鐵水溫度高于1400。 加入球化劑，促使石墨呈球狀析出。加入球化劑，促使石墨呈球狀析出。 加入孕育劑，促進石墨化。加入孕育劑，促進石墨化。 稀土鎂合金稀土鎂合金 作為球化劑。作為球化劑。 23 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) (3)可鍛鑄鐵（白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火）可鍛鑄鐵（白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火） 組織：組織： 基體基體+團絮狀石墨（表面不規(guī)則）團絮狀石墨（表面不規(guī)則） 黑心可鍛鑄鐵基體為鐵素體；黑心可鍛鑄鐵基體為鐵素體； 珠光體可鍛鑄鐵基體為珠光體。珠光體可鍛鑄鐵基體為

12、珠光體。 性能：性能： 團絮狀石墨對基體的破壞作用減輕，強度和韌性明顯團絮狀石墨對基體的破壞作用減輕，強度和韌性明顯 提高。提高。 注：可鍛鑄鐵不可鍛。注：可鍛鑄鐵不可鍛。 24 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 黑心黑心可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 珠光體可鍛鑄鐵珠光體可鍛鑄鐵 25 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 可鍛鑄鐵牌號：可鍛鑄鐵牌號： KTH+代表最低抗拉強度的數(shù)字代表最低抗拉強度的數(shù)字+代表最小代表最小 伸長率的數(shù)字伸長率的數(shù)字（黑心可鍛鑄鐵）（黑心可鍛鑄鐵） 。 KTZ+代表最低抗拉強度的數(shù)字代表最低抗拉強度的數(shù)字+代表最小代表最小 伸長率的數(shù)字伸長率的數(shù)字（珠光體可鍛鑄鐵）（珠光體可鍛鑄鐵

13、） 。 26 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 可鍛鑄鐵生產(chǎn)要點可鍛鑄鐵生產(chǎn)要點 獲得完全白口化的白口鑄鐵，基體獲得完全白口化的白口鑄鐵，基體+ Fe3C 高溫長時間石墨化退火，高溫長時間石墨化退火， Fe3C分解成團絮分解成團絮 狀石墨。狀石墨。 可鍛鑄鐵石墨化退火工藝曲線可鍛鑄鐵石墨化退火工藝曲線 可鍛鑄鐵的石墨化退火現(xiàn)場可鍛鑄鐵的石墨化退火現(xiàn)場 27 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) (4)蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 組織：組織： 基體基體+ +蠕蟲狀石墨蠕蟲狀石墨 石墨粗而短，形似蠕蟲。石墨粗而短，形似蠕蟲。 性能：性能： 蠕墨鑄鐵的強度、塑性和抗疲勞性能優(yōu)于灰蠕墨鑄鐵的強度、塑性和抗疲勞性能優(yōu)于灰

14、 口鑄鐵，口鑄鐵，其力學(xué)性能介于灰鑄鐵與球墨鑄鐵其力學(xué)性能介于灰鑄鐵與球墨鑄鐵 之間。之間。 28 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 珠光體基體珠光體基體鐵素體基體鐵素體基體 29 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 蠕墨鑄鐵生產(chǎn)要點：蠕墨鑄鐵生產(chǎn)要點： 加入蠕化劑，促使石墨呈蠕蟲狀析出。加入蠕化劑，促使石墨呈蠕蟲狀析出。 蠕化劑：稀土鎂鈦，稀土鎂鈣。蠕化劑：稀土鎂鈦，稀土鎂鈣。 加入孕育劑，促進石墨化。加入孕育劑，促進石墨化。 蠕墨鑄鐵牌號：蠕墨鑄鐵牌號： RuT+代表最低抗拉強度的數(shù)字。代表最低抗拉強度的數(shù)字。 30 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 鑄鐵組織鑄鐵組織 小結(jié)小結(jié) 31 1.4.1鑄

15、鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 鑄鐵性能鑄鐵性能 32 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 鑄鐵牌號鑄鐵牌號 33 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 鑄鐵應(yīng)用鑄鐵應(yīng)用 34 1.4.1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 鑄鐵熱處理鑄鐵熱處理 35 1.4.2鑄鋼件生產(chǎn)鑄鋼件生產(chǎn) p1.4.2鑄鋼件生產(chǎn)鑄鋼件生產(chǎn) 分類分類 鑄造碳鋼：鑄造碳鋼：含碳量含碳量0.6%的鐵碳合金；的鐵碳合金； 常用的鑄造碳鋼含碳量為常用的鑄造碳鋼含碳量為0.25-0.45%。 牌號表示牌號表示:ZG+屈服點最低值屈服點最低值+抗拉強度最低值。抗拉強度最低值。 鑄造合金鋼：鑄造合金鋼：碳鋼中加入碳鋼中加入Mn、Si、Cr、 Mo、V等合金元素。等合金

16、元素。 低合金鑄鋼：合金元素總量低合金鑄鋼：合金元素總量5%； 高合金鑄鋼：合金元素總量高合金鑄鋼：合金元素總量10%。 36 1.4.2鑄鋼件生產(chǎn)鑄鋼件生產(chǎn) 鑄鋼鑄造特點鑄鋼鑄造特點 鑄造性能差，易產(chǎn)生各種鑄造缺陷，工藝措施如下：鑄造性能差，易產(chǎn)生各種鑄造缺陷，工藝措施如下： 壁厚不小于壁厚不小于8mm；結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單，截面尺寸大；提高澆；結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單，截面尺寸大；提高澆 注溫度（注溫度（15201600），以改善流動性。），以改善流動性。 型（芯）砂應(yīng)具有高型（芯）砂應(yīng)具有高耐火性耐火性，低發(fā)氣性，低發(fā)氣性，良好透氣性良好透氣性、 強度和退讓性強度和退讓性；多用干型或快干型。；多用干型或快干型。

17、 配置大量補縮冒口與冷鐵，實現(xiàn)定向凝固。配置大量補縮冒口與冷鐵，實現(xiàn)定向凝固。 對于薄壁和易產(chǎn)生裂紋的鑄鋼件，一般對于薄壁和易產(chǎn)生裂紋的鑄鋼件，一般 采用同時凝固。采用同時凝固。 37 1.4.2鑄鋼件生產(chǎn)鑄鋼件生產(chǎn) 鑄鋼性能特點鑄鋼性能特點 鑄鋼強度、塑性和韌度高于各類鑄鐵。鑄鋼強度、塑性和韌度高于各類鑄鐵。 焊接性能優(yōu)良，可采用鑄、焊聯(lián)合工藝制造大焊接性能優(yōu)良，可采用鑄、焊聯(lián)合工藝制造大 型零件。型零件。 鑄造性能、減震性和缺口敏感性比鑄鐵差。鑄造性能、減震性和缺口敏感性比鑄鐵差。 鑄鋼應(yīng)用鑄鋼應(yīng)用 適宜制造承受重載及沖擊的形狀復(fù)雜件，如火車輪、鍛適宜制造承受重載及沖擊的形狀復(fù)雜件，如火車

18、輪、鍛 錘機架和砧座、高壓閥門、重型水壓機橫梁、大型軋機機錘機架和砧座、高壓閥門、重型水壓機橫梁、大型軋機機 架與軋輥、齒輪等。架與軋輥、齒輪等。 38 1.4.2鑄鋼件生產(chǎn)鑄鋼件生產(chǎn) 鑄鋼熱處理鑄鋼熱處理 正火正火：力學(xué)性能高于退火，成本低，盡量采用力學(xué)性能高于退火，成本低，盡量采用 （含碳量低于（含碳量低于0.35%）。）。 退火：應(yīng)力較正火小，用于形狀復(fù)雜、易產(chǎn)生退火：應(yīng)力較正火小，用于形狀復(fù)雜、易產(chǎn)生 裂紋或易硬化的鑄鋼件（含碳量高于裂紋或易硬化的鑄鋼件（含碳量高于0.35%）。）。 鑄鋼不宜淬火，易開裂。鑄鋼不宜淬火，易開裂。 39 1.4.3非鐵合金鑄件生產(chǎn)非鐵合金鑄件生產(chǎn) p1.

19、4.3非鐵合金鑄件生產(chǎn)非鐵合金鑄件生產(chǎn) （1）鑄造鋁合金）鑄造鋁合金 鋁合金密度小，熔點低，導(dǎo)電性和耐蝕性優(yōu)良，比強鋁合金密度小，熔點低，導(dǎo)電性和耐蝕性優(yōu)良，比強 度高。用于制造重量輕而要求一定強度的鑄件。度高。用于制造重量輕而要求一定強度的鑄件。 Al-Si合金：合金：又稱硅鋁明，流動性好、收縮率低、熱裂傾向小、又稱硅鋁明，流動性好、收縮率低、熱裂傾向小、 氣密性好，有足夠強度。常用于制造形狀復(fù)雜的薄壁件或氣密氣密性好，有足夠強度。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)燃機汽缸體、化油器、儀表外殼等。性要求較高的鑄件，如內(nèi)燃機汽缸體、化油器、儀表外殼等。 Al-Cu合金：合

20、金：鋁銅合金鑄造性能較差，熱裂傾向大、氣密性和鋁銅合金鑄造性能較差，熱裂傾向大、氣密性和 耐蝕性較差，但耐熱性較好，主要用于制造活塞、汽缸頭等。耐蝕性較差，但耐熱性較好，主要用于制造活塞、汽缸頭等。 Al-Mg合金：合金：比強度最高，用于航空航天。比強度最高，用于航空航天。 Al-Zn合金：合金：強度較高，耐蝕能力很差。強度較高，耐蝕能力很差。 40 1.4.3非鐵合金鑄件生產(chǎn)非鐵合金鑄件生產(chǎn) 鑄造鋁合金鑄造特點鑄造鋁合金鑄造特點 鑄造時：收縮大，極易吸收氫氣（針孔缺陷）鑄造時：收縮大，極易吸收氫氣（針孔缺陷） 和氧化。和氧化。 工藝措施：工藝措施： 冒口補縮，細沙造型；冒口補縮，細沙造型；

21、順暢的澆注系統(tǒng)；順暢的澆注系統(tǒng)； 脫氧、去氣、精煉（加入脫氧、去氣、精煉（加入KCl、NaCl等；等； 也可加也可加ZnCl2和和C2Cl6，產(chǎn)生，產(chǎn)生AlCl3氣泡，上氣泡，上 浮時帶走氫氣和氧化鋁）。浮時帶走氫氣和氧化鋁）。 41 1.4.3非鐵合金鑄件生產(chǎn)非鐵合金鑄件生產(chǎn) （2）鑄造銅合金）鑄造銅合金 良好的耐蝕性和減摩性，力學(xué)性能較高。良好的耐蝕性和減摩性，力學(xué)性能較高。 鑄造黃銅：鑄造黃銅： 以鋅為主要合金元素，價格低于鑄造青銅，以鋅為主要合金元素，價格低于鑄造青銅， 有相當高有相當高 的力學(xué)性能，熔點低、結(jié)晶溫度范圍窄，流動性好，鑄的力學(xué)性能，熔點低、結(jié)晶溫度范圍窄，流動性好，鑄 造性能好。造性能好。 常用于制造重載低速