第2章2常用的鑄造合金81060

1、 幾種鐵碳合金的體積收縮率合金種類(lèi)含碳量(%)澆注溫度()液態(tài)收縮(%)凝固收縮(%)固態(tài)收縮(%)總體積收縮(%)線(xiàn)收縮率(%)碳素鑄鋼白口鑄鐵灰鑄鐵0.353.03.51610140014001.62.43.53.04.00.17.865.4-6.33.3-4.212.4612-12.96.9-7.81.38-2.01.35-2.00.8-1.0 鑄件的縮孔和縮松 縮孔的形成： 純金屬或共晶成分的合金易形成縮孔。 縮松的形成： 結(jié)晶溫度范圍大的合金易形成縮松。 縮孔和縮松的防止： 定向凝固在鑄件可能出現(xiàn)縮孔的厚大部位，通過(guò)增設(shè)冒口或冷鐵等工藝措施，使鑄件上遠(yuǎn)離冒口的部位先凝固，爾后是靠近冒

2、口的部位凝固，冒口本身最后凝固。 結(jié)果鑄件各部分的凝固收縮均能得到液態(tài)金屬的補(bǔ)充，而將縮孔轉(zhuǎn)移到冒口之中。 鑄造應(yīng)力 鑄造內(nèi)應(yīng)力有熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，是鑄件產(chǎn)生變形和開(kāi)裂的基本原因。 熱應(yīng)力的形成熱脹冷縮不均衡 機(jī)械應(yīng)力的形成收縮受阻 減少和消除應(yīng)力的措施： 結(jié)構(gòu)上壁厚均勻，圓角連接，結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)。 工藝上同時(shí)凝固，去應(yīng)力退火。 同時(shí)凝固和定向凝固比較 定向凝固用于收縮大或壁厚差距較大，易產(chǎn)生縮孔的合金鑄件，如鑄鋼、鋁硅合金等。定向凝固補(bǔ)縮作用好，鑄件致密，但鑄件成本高，內(nèi)應(yīng)力大。 同時(shí)凝固用于凝固收縮小的灰鑄鐵。鑄件內(nèi)應(yīng)力小，工藝簡(jiǎn)單，節(jié)省金屬，組織不致密。 鑄件的變形 對(duì)于厚薄不均勻、截面不對(duì)稱(chēng)

3、及具有細(xì)長(zhǎng)特點(diǎn)的桿件類(lèi)、板類(lèi)及輪類(lèi)等鑄件，當(dāng)殘余鑄造應(yīng)力超過(guò)鑄件材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生翹曲變形。 用反變形法防止箱體、床身導(dǎo)軌的變形。 鑄件的裂紋 鑄鋼件熱裂紋（防止辦法：改善型芯的退讓性，大的型芯制成中空的或內(nèi)部填以焦碳） 輪形鑄件的冷裂（防止辦法：減少鑄件應(yīng)力的各項(xiàng)措施，降低合金的脆性）常見(jiàn)的鑄件缺陷及產(chǎn)生原因 型砂含水過(guò)多，透氣性差；起模和修型時(shí)刷水過(guò)多；砂芯烘干不良或砂芯通氣孔堵塞；澆注溫度過(guò)低或澆注速度太快等。 鑄件結(jié)構(gòu)不合理，如壁厚相差過(guò)大大，造成局部金屬積聚；澆注系統(tǒng)和冒口的位置不對(duì)，或冒口過(guò)??；澆注溫度太高，或金屬化學(xué)成分不合格，收縮過(guò)大。 型砂和芯砂的強(qiáng)度不夠；砂型和砂芯的緊

4、實(shí)度不夠；合箱時(shí)鑄型局部損壞澆注系統(tǒng)不合理，沖壞了鑄型。 型砂和芯砂的耐火性不夠；澆注溫度太高；未刷涂料或涂料太薄。 模樣的上半模和下半模未對(duì)好；合箱時(shí)，上、下砂箱未對(duì)準(zhǔn)。 鑄件的結(jié)構(gòu)不合理，壁厚相差太大；砂型和砂芯的退讓性差；落砂過(guò)早。 澆注溫度太低；澆注速度太慢或澆注過(guò)程曾有中斷；澆注系統(tǒng)位置開(kāi)設(shè)不當(dāng)或澆道太小。 澆注時(shí)金屬量不夠；澆注時(shí)液體金屬?gòu)姆中兔媪鞒?；鑄件太?。粷沧囟忍?；澆注速度太慢。 （一）鑄鐵的石墨化 1、石墨化過(guò)程 石墨化鑄鐵中析出石墨的過(guò)程。 石墨化形式：緩慢冷卻時(shí)，l(a) 石墨 加熱時(shí)， fe3c 石墨 因此石墨是穩(wěn)定相，是亞穩(wěn)定相。 石墨是碳的一種結(jié)晶形態(tài)，具有六

5、方晶格。原子呈層狀排列，同一層面上的碳原子呈共價(jià)鍵，結(jié)合力強(qiáng)；層與層之間呈分子鍵，結(jié)合力弱。因此，石墨結(jié)晶形態(tài)常易發(fā)展為片狀，強(qiáng)度、硬度、塑性極低。 石墨是碳的一種結(jié)晶形態(tài)，具有六方晶格。原子呈層狀排列，同一層面上的碳原子呈共價(jià)鍵，結(jié)合力強(qiáng)；層與層之間呈分子鍵，結(jié)合力弱。因此，石墨結(jié)晶形態(tài)常易發(fā)展為片狀，強(qiáng)度、硬度、塑性極低。 2、影響石墨化的因素 （1）化學(xué)成分碳和硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化元素。碳是石墨的基礎(chǔ)，硅促進(jìn)石墨析出(c:2.73.6%, si:1.12.5%)。碳和硅含量高時(shí)，石墨量多、尺寸大、鐵素體多，因此強(qiáng)度、硬度低。錳是微弱阻止石墨化元素，可促進(jìn)珠光體基體形成，提高鑄鐵強(qiáng)度和硬度(

6、mn : 0.41.2%)。硫和磷是有害元素（s0.10.15%,p0.2）。碳當(dāng)量：ce = c + (si+p)/3 % ce =4.28% ，共晶成分； ce4.28% ，亞共晶成分； ce4.28% ，過(guò)共晶成分。 （2）冷卻速度 同一鑄件厚壁處為灰口組織，而薄壁處為白口組織，這說(shuō)明：緩慢冷卻有利于石墨化過(guò)程的進(jìn)行。 可見(jiàn)，當(dāng)鐵水的碳當(dāng)量較高，結(jié)晶過(guò)程中緩慢冷卻時(shí)，易形成灰口鑄鐵；相反易形成白口組織冷卻速度對(duì)鑄鐵組織的影響 （二）灰鑄鐵 1、灰鑄鐵的組織和性能特點(diǎn) 灰鑄鐵的組織： 鐵素體灰鑄鐵 鐵素體+珠光體灰鑄鐵 珠光體灰鑄鐵 以片狀石墨分布在基體 灰鑄鐵的性能： 機(jī)械性能強(qiáng)度低、塑

7、性低、韌性低且壁厚敏感；抗壓強(qiáng)度、硬度與相同基體碳鋼相近。 其它性能耐磨性好、減震性好 、缺口敏感性小、鑄造性能和切削加工性能良好 。 2、灰鑄鐵的牌號(hào)與用途 ht200表示灰鑄鐵，b200n/mm2牌號(hào)基體組織用途ht100鐵素體低負(fù)荷和不重要的零件。如手柄、蓋板、重錘等。ht150鐵素體+珠光體受中等負(fù)荷的零件。如機(jī)座、支架、箱體、帶輪等。ht200珠光體受較大負(fù)荷的重要件。如汽缸、床身、活塞、中等壓力閥體、齒輪箱、飛輪等。 3、孕育鑄鐵 ht250、ht300、h350 灰鑄鐵的孕育處理孕育處理：降低碳、硅含量，以提高鑄鐵的強(qiáng)度；澆注前向鐵水 中加入少量的孕育劑（75%硅鐵），可以細(xì)化組

8、織，促進(jìn)石墨化。 孕育鑄鐵的特點(diǎn)：強(qiáng)度較高，冷卻速度對(duì)其組織和性能的影響甚小。特別適合生產(chǎn)厚大鑄件如重型機(jī)床、壓力機(jī)床身、高壓液壓件、活塞環(huán)、齒輪、凸輪等。 （三）球墨鑄鐵 球墨鑄鐵是在澆注前往鐵水中加少量的球化劑和孕育劑，獲得具有球狀石墨的鑄鐵。 1、球墨鑄鐵的組織和性能 球墨鑄鐵的組織： 鐵素體球鐵 鐵素體+珠光體球鐵 珠光體球鐵以球狀石墨分布在基體 2、球墨鑄鐵的牌號(hào)與用途 qt500-7表示球墨鑄鐵，b500n/mm2, 7 % 牌號(hào)基體組織用途qt450-10鐵素體農(nóng)機(jī)具零件、中低壓閥門(mén)、輸氣管道。qt600-3鐵素體+珠光體負(fù)荷大、受力復(fù)雜的零件。如汽車(chē)、拖拉機(jī)曲軸，連桿，凸輪軸，蝸桿機(jī)床蝸桿、蝸輪，軋鋼機(jī)軋輥、大齒輪。qt700-2珠光體qt800-2珠光體高強(qiáng)度齒輪。 3、球墨鑄鐵鑄造工藝特點(diǎn) （1）流動(dòng)性比灰鑄鐵差 （2）收縮較灰鑄鐵大 球墨鑄鐵件多應(yīng)用冒口和冷鐵，采用定向凝固原則。在鑄型剛度很好的條件下，也可采用同時(shí)凝固原則不用冒口