鑄造合金特性

1、1.5 1三鋁、銅合金鑄件的生產(chǎn)三鋁、銅合金鑄件的生產(chǎn) 1.1.鑄造鋁合金鑄造鋁合金 2. 2.鋁合金鑄件的生產(chǎn)鋁合金鑄件的生產(chǎn) 3. 3.鑄造銅合金鑄造銅合金 4. 4.銅合金鑄件的生產(chǎn)銅合金鑄件的生產(chǎn) 一鑄鐵及鑄鐵件生產(chǎn)一鑄鐵及鑄鐵件生產(chǎn) 1鑄鐵的一般特性鑄鐵的一般特性 2灰鑄鐵灰鑄鐵 3球墨鑄鐵球墨鑄鐵二鑄鋼與鑄鋼件生產(chǎn)二鑄鋼與鑄鋼件生產(chǎn) 1 1鑄鋼的類別和性能鑄鋼的類別和性能 2 2鑄鋼件的生產(chǎn)鑄鋼件的生產(chǎn) 1.5 21. 鑄鐵的特性鑄鐵的特性一一鑄鑄鐵鐵及及鑄鑄鐵鐵件件生生產(chǎn)產(chǎn)(1)鑄鐵的分類鑄鐵的分類1.5 3鋼的基體組織鋼的基體組織 + 石墨石墨(2)鑄鐵的組織鑄鐵的組織1.5

2、4鑄鐵的石墨形態(tài)鑄鐵的石墨形態(tài) 灰口鑄鐵灰口鑄鐵 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵1.5 5(3) 鑄鐵的石墨化鑄鐵的石墨化 化學(xué)成分的影響化學(xué)成分的影響 鑄鐵中鑄鐵中C、Si, 析出的石墨量析出的石墨量, 力學(xué)性能下力學(xué)性能下降降(碳當(dāng)量碳當(dāng)量=C% + 1/3Si% ) 鑄鐵中鑄鐵中C和和Si的含量影響著鑄鐵的組織的含量影響著鑄鐵的組織；(見圖見圖 ) 鑄鐵中的鑄鐵中的P、S是有害元素，應(yīng)盡量減少其是有害元素，應(yīng)盡量減少其含量。含量。 冷卻速度的影響冷卻速度的影響 碳元素在鑄鐵中的存在形式有碳元素在鑄鐵中的存在形式有: 固溶固溶; Fe3C; 石墨石墨1.5 6(4)

3、鑄鐵的性能及其應(yīng)用鑄鐵的性能及其應(yīng)用 鑄鐵有良好的鑄鐵有良好的鑄造性、耐磨性、減震性、可鑄造性、耐磨性、減震性、可加工性和低的缺口敏感性加工性和低的缺口敏感性等等 。 另外另外, 生產(chǎn)簡便，成本低廉，應(yīng)用廣泛生產(chǎn)簡便，成本低廉，應(yīng)用廣泛。如內(nèi)如內(nèi)燃機的汽缸體、汽缸蓋、汽缸套、活塞環(huán)燃機的汽缸體、汽缸蓋、汽缸套、活塞環(huán), 汽車和汽車和拖拉機的變速箱、前后橋、油缸、閥體等等拖拉機的變速箱、前后橋、油缸、閥體等等 。 鑄鐵的力學(xué)性能較鑄鋼差鑄鐵的力學(xué)性能較鑄鋼差, 這與其中的石墨這與其中的石墨形形態(tài)、大小、數(shù)量和分布態(tài)、大小、數(shù)量和分布有關(guān)。石墨有關(guān)。石墨對基體有明顯的對基體有明顯的割裂作用和縮減作

4、用。割裂作用和縮減作用。 但鑄鐵的抗壓強度、硬度受石墨的影響較小，但鑄鐵的抗壓強度、硬度受石墨的影響較小，與鋼相近與鋼相近。1.5 7 普通鑄鐵普通鑄鐵名名 稱稱灰灰 鑄鑄 鐵鐵可可 煅煅 鑄鑄 鐵鐵球球 墨墨 鑄鑄 鐵鐵牌牌 號號 HT150HT250KTH330-08KTZ550-04QT600-2G形態(tài)形態(tài)片片 狀狀團團 絮絮 狀狀球球 狀狀強強 度度發(fā)揮發(fā)揮3050% 基體強度基體強度發(fā)揮發(fā)揮5070%基體強度基體強度發(fā)揮發(fā)揮7090% 基體強度基體強度鐵鐵 水水成成 分分 (%)C 2.83.9; Si 1.02.5 ;Mn 0.61.2 ; P 0.3; S 0.15C 2.42.

5、7；Si 1.41.8；Mn 0.30.7；P 0.1；S 0.25C 3.73.9；Si 1.01.8；Mn 0.50.9；P 0.1；S 0.072. 常用鑄鐵常用鑄鐵1.5 8名名 稱稱灰灰 鑄鑄 鐵鐵可可 煅煅 鑄鑄 鐵鐵球球 墨墨 鑄鑄 鐵鐵特性特性工藝工藝處理處理孕育處理孕育處理： 目的是消除白目的是消除白口組織，改善石口組織，改善石墨大小、形狀和墨大小、形狀和分布，提高性能。分布，提高性能。石墨化退火石墨化退火：目的是使白口鑄目的是使白口鑄鐵中的自由鐵中的自由Fe3C分解得到團絮狀分解得到團絮狀石墨。石墨。球化處理球化處理：使：使石墨球化；石墨球化；孕育處理孕育處理； 熱處理熱處

6、理: 改善改善性能。性能。性能性能特點特點工藝性能良好工藝性能良好, 力學(xué)性能低力學(xué)性能低, 耐耐磨性及消震性好磨性及消震性好強度較高，強度較高，韌性較好。韌性較好。強度高強度高,韌性較韌性較好好;耐熱耐熱、耐磨性耐磨性好；但消震性較好；但消震性較低。低。應(yīng)應(yīng) 用用有廣泛的應(yīng)用，有廣泛的應(yīng)用，如機床導(dǎo)軌、發(fā)如機床導(dǎo)軌、發(fā)電機缸體、缸蓋、電機缸體、缸蓋、活塞等?；钊取Ｐ螤顝?fù)雜、耐震、形狀復(fù)雜、耐震、耐蝕的薄壁鑄件。耐蝕的薄壁鑄件。“以鐵代鋼以鐵代鋼”，如用如用QT600-2代替代替20CrMnTi鋼制造鋼制造曲軸。曲軸。1.5 9c) 耐蝕鑄鐵耐蝕鑄鐵 在鐵水中加入在鐵水中加入Si、Al、Cr

7、、Mo、Cu、Ni、P等合金元素等合金元素, 提提高鑄鐵在酸性和堿性條件下的耐蝕性能高鑄鐵在酸性和堿性條件下的耐蝕性能 .(通過形成鈍化膜和通過形成鈍化膜和提高電極電位達到耐蝕目的提高電極電位達到耐蝕目的) 合金鑄鐵合金鑄鐵(即特殊性能鑄鐵即特殊性能鑄鐵) a) 耐磨鑄鐵耐磨鑄鐵 (又分為減磨鑄鐵和抗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) 耐熱鑄鐵耐熱鑄鐵 通過在鐵水中加入通過在鐵水中加入Si、Al、Cr等合金元素等合金元素, 提高高溫下提高高溫下的抗氧化性能的抗氧化性能 . 耐熱鑄鐵以球墨鑄鐵

8、為主耐熱鑄鐵以球墨鑄鐵為主 ; 主要有硅系耐熱鑄鐵主要有硅系耐熱鑄鐵、鋁系耐熱鑄鐵鋁系耐熱鑄鐵、硅鋁系耐熱鑄鐵硅鋁系耐熱鑄鐵和鉻系耐熱鑄鐵等和鉻系耐熱鑄鐵等 .1.5 10 鐵水的熔煉鐵水的熔煉 熔煉方式熔煉方式 沖天爐沖天爐熔煉熔煉( ) 或或 沖天爐沖天爐 電爐電爐熔煉熔煉( ) 電爐熔煉溫度較高電爐熔煉溫度較高, , 鐵水純凈度較高鐵水純凈度較高, ,有利于孕育處有利于孕育處理理, ,但電爐熔煉鐵水的石墨化能力不及沖天爐鐵水高。但電爐熔煉鐵水的石墨化能力不及沖天爐鐵水高。出出爐鐵水溫度爐鐵水溫度1450。 鐵水質(zhì)量爐前檢驗鐵水質(zhì)量爐前檢驗 檢驗鐵水成分是否合格檢驗鐵水成分是否合格 白口深

9、度法白口深度法 凝固曲線法凝固曲線法1.5 11 爐前鐵水處理爐前鐵水處理孕育處理：孕育處理： 在鐵水澆注前或澆注過程中在鐵水澆注前或澆注過程中, 在鐵水里在鐵水里加入加入0.41.0%干燥的干燥的孕育劑孕育劑(主要由主要由Fe-Si和和 Si-C等等組成組成) 顆粒顆粒, 以抑制白口組織的產(chǎn)生和改善石墨的以抑制白口組織的產(chǎn)生和改善石墨的形態(tài)形態(tài)、大小大小、含量和分布，提高鑄鐵的力學(xué)性能。含量和分布，提高鑄鐵的力學(xué)性能。球化處理：球化處理：球墨鑄鐵原鐵水由于含碳量高，如果直球墨鑄鐵原鐵水由于含碳量高，如果直接澆注會形成灰口鑄鐵，因此在鐵水澆注前將接澆注會形成灰口鑄鐵，因此在鐵水澆注前將11.6

10、%的的球化劑球化劑(主要由主要由RE-Mg合金等組成合金等組成)加入到鐵加入到鐵水中去水中去, 以使石墨以球狀形式析出并長大以使石墨以球狀形式析出并長大。由于由于 RE和和Mg是反石墨化元素是反石墨化元素, 在球化處理時后還必須進行在球化處理時后還必須進行孕育處理孕育處理, 方能得到均勻方能得到均勻、球化度好的石墨球。球化度好的石墨球。1.5 12沖入法球化處理沖入法球化處理 1.5 13二二鑄鑄鋼鋼與與鑄鑄鋼鋼件件生生產(chǎn)產(chǎn)1) 牌號牌號： 如如ZG200-400（共有共有5個牌號個牌號）2) 性能：性能：鑄鋼的力學(xué)性能較高。不僅強度較高，鑄鋼的力學(xué)性能較高。不僅強度較高，并有優(yōu)良的塑性和韌性

11、，焊接性能好。并有優(yōu)良的塑性和韌性，焊接性能好。3) 應(yīng)用：應(yīng)用：鑄鋼生產(chǎn)較球墨鑄鐵生產(chǎn)易控制，特別鑄鋼生產(chǎn)較球墨鑄鐵生產(chǎn)易控制，特別是在大斷面鑄件或大型鑄件上表現(xiàn)得尤其明是在大斷面鑄件或大型鑄件上表現(xiàn)得尤其明顯?？刹捎描T顯?？刹捎描T-焊聯(lián)合結(jié)構(gòu)制造巨大的構(gòu)件。焊聯(lián)合結(jié)構(gòu)制造巨大的構(gòu)件。 4) 鑄造工藝特點：鑄造工藝特點：鑄鋼的熔煉溫度高鑄鋼的熔煉溫度高(15501600), 澆注溫度也高澆注溫度也高, 容易吸氣和氧化容易吸氣和氧化, 收縮收縮大大、流動性差，極易產(chǎn)生各種鑄造缺陷。流動性差，極易產(chǎn)生各種鑄造缺陷。1.5 14 選用高耐火度的原砂選用高耐火度的原砂, 鑄型表面用耐火涂料鑄型表面用

12、耐火涂料, 防止粘砂防止粘砂; 采用干砂型或水玻璃自硬砂采用干砂型或水玻璃自硬砂, 減少發(fā)氣量減少發(fā)氣量, 防防止氣孔止氣孔; 在型砂中加入木屑在型砂中加入木屑, 提高退讓性提高退讓性, 防止裂紋防止裂紋; 采用設(shè)置冒口和冷鐵等工藝手段實現(xiàn)定向凝采用設(shè)置冒口和冷鐵等工藝手段實現(xiàn)定向凝固固, 防止縮孔、縮松、冷隔、澆不足等缺陷。防止縮孔、縮松、冷隔、澆不足等缺陷。 5) 為獲得合格鑄件為獲得合格鑄件, 常采用以下措施：常采用以下措施：1.5 151 鑄造鋁合金鑄造鋁合金 種種 類類物物 理、化理、化 學(xué)學(xué) 性性 能能 鑄造鋁硅鑄造鋁硅合金合金(ZL1*) 好的導(dǎo)電性好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性；耐磨蝕導(dǎo)熱

13、性；耐磨蝕性良；密度小熔點低；氣密性良；密度小熔點低；氣密性好；性好； 力學(xué)性能較好。力學(xué)性能較好。鑄造鋁銅鑄造鋁銅合金合金(ZL2*) 同上；強度最高；同上；強度最高；密度較大、熔點較。密度較大、熔點較。鑄造鋁鎂鑄造鋁鎂合金合金(ZL3*) 同上；密度最小；同上；密度最小；比強度最高。比強度最高。鑄造鋁鋅鑄造鋁鋅合金合金(ZL4*) 同上；密度較高；同上；密度較高；氣密性好氣密性好; 強度較高強度較高.三三鋁鋁、銅銅合合金金鑄鑄件件的的生生產(chǎn)產(chǎn)1.5 16 熔煉用爐為熔煉用爐為坩堝爐，坩堝爐，為了改善鋁合金鑄件的為了改善鋁合金鑄件的性能，生產(chǎn)時常對熔煉的合金液進行性能，生產(chǎn)時常對熔煉的合金液

14、進行精煉除氣精煉除氣和和變質(zhì)處理變質(zhì)處理( )。鑄造鋁合金的工鑄造鋁合金的工 藝藝 性性 能特點：能特點： 流動性好；流動性好； 收縮小收縮小,熱裂傾向?。粺崃褍A向?。?澆注溫度低澆注溫度低; 在熔煉和澆注過程中特別要注在熔煉和澆注過程中特別要注 意防止合金液吸氣和氧化。意防止合金液吸氣和氧化。 1.5 172 鑄銅及其工藝性能鑄銅及其工藝性能三三鋁鋁、銅銅合合金金鑄鑄件件的的生生產(chǎn)產(chǎn)鑄鑄 造造 黃黃 銅銅鑄鑄 造造 青青 銅銅化學(xué)成分化學(xué)成分 以以Cu、Zn為主為主 除除Cu外，加入外，加入Pb、Sn、Al、Be、Si、Mn等作為主要合等作為主要合金元素。金元素。 物化性能物化性能具有良好的

15、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，耐磨性好，耐具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，耐磨性好，耐蝕性優(yōu)良蝕性優(yōu)良( )，力學(xué)性能視加入的合金元，力學(xué)性能視加入的合金元素及其含量而定。素及其含量而定。 工藝性能工藝性能鑄造性能良好鑄造性能良好鑄造性能良好鑄造性能良好應(yīng)應(yīng) 用用閥體、蝸輪、螺旋閥體、蝸輪、螺旋槳、水泵、葉輪、槳、水泵、葉輪、軸承和軸套等。軸承和軸套等。泵殼、蝸輪、彈簧及彈性泵殼、蝸輪、彈簧及彈性零件零件、軸瓦軸瓦、軸承軸承，高強高強度和耐磨、耐蝕件等。度和耐磨、耐蝕件等。(1) 鑄造銅合金鑄造銅合金1.5 18(2) 銅合金鑄件的生產(chǎn)銅合金鑄件的生產(chǎn)熔煉用爐熔煉用爐：坩堝爐。：坩堝爐。突出問題突出問題：銅液易氧

16、化和吸氣：銅液易氧化和吸氣預(yù)防措施預(yù)防措施：熔劑覆蓋熔煉：熔劑覆蓋熔煉 用磷銅用磷銅(0.30.6%)脫脫 氧除氣氧除氣(黃銅除外，黃銅除外，？)鑄造黃銅鑄造黃銅：結(jié)晶溫度范圍窄，易產(chǎn)生縮孔：結(jié)晶溫度范圍窄，易產(chǎn)生縮孔 采用定向凝固，并設(shè)冒口補縮采用定向凝固，并設(shè)冒口補縮錫青銅錫青銅：結(jié)晶溫度范圍寬：結(jié)晶溫度范圍寬，易產(chǎn)生枝晶偏析和縮松易產(chǎn)生枝晶偏析和縮松 采用同時凝固，合理設(shè)置澆注系統(tǒng)采用同時凝固，合理設(shè)置澆注系統(tǒng)1.5 191.5 201.5 21沖沖天天爐爐1.5 22中中頻頻電電爐爐1.5 23感應(yīng)爐熔煉及澆注現(xiàn)場照片感應(yīng)爐熔煉及澆注現(xiàn)場照片1.5 241.5 25變質(zhì)處理：變質(zhì)處理：

17、 在澆注前或澆注過程中，在鋁合金液里加在澆注前或澆注過程中，在鋁合金液里加入細(xì)顆粒狀入細(xì)顆粒狀Na或或K的鹵化鹽等變質(zhì)劑，使鋁合的鹵化鹽等變質(zhì)劑，使鋁合金尤其是鋁硅合金中的粗大組織得到細(xì)化，從金尤其是鋁硅合金中的粗大組織得到細(xì)化，從而提高合金的機械性能和加工性能。而提高合金的機械性能和加工性能。精煉除氣：精煉除氣： 在熔煉的初期和中期，在合金或合金液表面覆在熔煉的初期和中期，在合金或合金液表面覆 蓋一層由蓋一層由NaCl、KCl等組成的熔劑等組成的熔劑, 隔絕空氣，隔絕空氣， 避免氧化和吸氣；避免氧化和吸氣； 在熔煉后期向合金液中通入氯氣或壓入除氣劑在熔煉后期向合金液中通入氯氣或壓入除氣劑 (

18、含含ZnCl2和和C2Cl6 等等)，形成細(xì)小的氣泡將合金，形成細(xì)小的氣泡將合金 液中的氣體和非金屬夾雜物帶出，達到去氣和液中的氣體和非金屬夾雜物帶出，達到去氣和 精煉目的。精煉目的。1.5 26鋁硅合金變質(zhì)處理前后的組織鋁硅合金變質(zhì)處理前后的組織1.5 27第二批重點文物保護單位：第二批重點文物保護單位：玉泉寺鐵塔玉泉寺鐵塔 位于：湖北當(dāng)陽玉泉山東麓位于：湖北當(dāng)陽玉泉山東麓建于：建于：1061年年 塔高達塔高達22米，塔基為特制的青米，塔基為特制的青磚砌成，塔身為生鐵鑄造，造型仿磚砌成，塔身為生鐵鑄造，造型仿木構(gòu)樓閣的形式，平面呈八角形，木構(gòu)樓閣的形式，平面呈八角形，共十三層，總耗鐵量達共十

19、三層，總耗鐵量達38噸。塔每噸。塔每層每邊均鑄有層每邊均鑄有“二龍戲珠二龍戲珠” 、“八八仙過海仙過?！焙蜕椒?、海波、水草等紋和山峰、海波、水草等紋飾，線條柔和流暢、栩栩如生。飾，線條柔和流暢、栩栩如生。 玉泉鐵塔是中國罕見的古代大玉泉鐵塔是中國罕見的古代大型鐵塔，挺拔俊秀，穩(wěn)健玲瓏。每型鐵塔，挺拔俊秀，穩(wěn)健玲瓏。每逢夕陽照射鐵塔時，紫氣金霞，交逢夕陽照射鐵塔時，紫氣金霞，交相輝映，蔚為壯觀，被人們贊為相輝映，蔚為壯觀，被人們贊為“鐵塔棱金鐵塔棱金” 1.5 28第三批重點文物保護單位第三批重點文物保護單位：崇覺寺鐵塔崇覺寺鐵塔 位于：山東省濟寧市內(nèi)位于：山東省濟寧市內(nèi)建于：建于： 560年年

20、 鐵塔通高鐵塔通高23.8米，整米，整個鐵塔的構(gòu)件均為仿木結(jié)個鐵塔的構(gòu)件均為仿木結(jié)構(gòu)形式的雕模鑄制，不僅構(gòu)形式的雕模鑄制，不僅反映了宋代本構(gòu)建筑的形反映了宋代本構(gòu)建筑的形制，也體現(xiàn)了宋代鑄造技制，也體現(xiàn)了宋代鑄造技術(shù)的高超水平術(shù)的高超水平 。1.5 29越王勾踐劍越王勾踐劍 越王勾踐劍越王勾踐劍自古被稱為天下自古被稱為天下名劍之一，名劍之一，1965年從湖北省江年從湖北省江陵出土，深埋地下陵出土，深埋地下2500多年仍多年仍鋒利無比，至今作為鋒利無比，至今作為鎮(zhèn)館之寶鎮(zhèn)館之寶被湖北省博物館珍藏，屬國家被湖北省博物館珍藏，屬國家一級文物中的極品件一級文物中的極品件。 劍鍔鋒芒犀利，寒光閃閃，劍鍔

21、鋒芒犀利，寒光閃閃，出土?xí)r插于漆木鞘里，保存如出土?xí)r插于漆木鞘里，保存如新，經(jīng)分析測定，劍脊含錫低新，經(jīng)分析測定，劍脊含錫低(10%)，韌性好而不易折斷；，韌性好而不易折斷；刃部含錫高刃部含錫高(20%)，剛而鋒利。，剛而鋒利。 這種復(fù)合金屬制造技術(shù)其這種復(fù)合金屬制造技術(shù)其他國家直到近代才掌握。他國家直到近代才掌握。1.5 30武當(dāng)山金殿武當(dāng)山金殿 始建于始建于1416年，是年，是中國現(xiàn)存最大的銅鑄建中國現(xiàn)存最大的銅鑄建筑物。高筑物。高5.54米，寬米，寬4.40米，深米，深3.15米，是銅鑄燙米，是銅鑄燙金、仿木構(gòu)建筑金、仿木構(gòu)建筑 。 金殿是金殿是分件鑄造，分件鑄造，榫鉚拼焊榫鉚拼焊，連接精密，連接精密，渾然一體，毫無鑄鑿之渾然一體，毫無鑄鑿之痕，雖經(jīng)歷五百余年風(fēng)痕，雖經(jīng)歷五