第二章常用合金鑄件的生產(chǎn)

第二章常用合金鑄件的生產(chǎn)山東科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院第一節(jié)鑄鐵件的生產(chǎn)鑄鐵的概念：含碳量大于2.11%(一般為2.5%~4.0%)鐵碳合金（含Si、Mn、S、P等元素）鑄鐵的特點(diǎn)：歷史上使用較早最便宜的金屬材料之一鑄造性能極好，且只能用鑄造成形生產(chǎn)成本低，工藝簡(jiǎn)單，減震性耐磨性好，切削加工性好應(yīng)用廣——主要用于制造各種機(jī)器零件石墨烯是一種從石墨材料中剝離出的單層碳原子面材料，是碳的二維結(jié)構(gòu)。這種石墨晶體薄膜的厚度只有0.335納米，把20萬(wàn)片薄膜疊加到一起，也只有一根頭發(fā)絲那么厚。它是2004年由曼徹斯特大學(xué)的科斯提亞·諾沃謝夫和安德烈·蓋姆小組首先發(fā)現(xiàn)的。石墨烯（Graphene）是由單層的碳原子緊密排列成二維的蜂巢狀六角格子的一種物質(zhì)。它和金剛石、石墨、富勒烯、碳納米管還有無(wú)定形碳一樣，它是一種單純由碳元素構(gòu)成的物質(zhì)（單質(zhì)）。

石墨烯石墨烯具有非同尋常的導(dǎo)電性能、超出鋼鐵數(shù)十倍的強(qiáng)度和極好的透光性，它的出現(xiàn)有望在現(xiàn)代電子科技領(lǐng)域引發(fā)一輪革命。目前國(guó)內(nèi)石墨烯的售價(jià)在2000元/克以上，接近于黃金價(jià)格的十倍左右。一旦量產(chǎn)勢(shì)必成為下一個(gè)萬(wàn)億級(jí)的產(chǎn)業(yè)。

2010年，Geim和Novoselov因?yàn)槭┑墓ぷ鳙@得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

生長(zhǎng)在銅箔上的石墨烯轉(zhuǎn)移到PET薄膜的過(guò)程示意圖石墨烯觸摸屏的工作原理示意圖在石墨烯上印好的銀電極把材料分成大小為3.1英寸的區(qū)域；組裝好的石墨烯觸摸屏面板；接到電腦上使用的石墨烯觸摸屏。白口鑄鐵：碳以Fe3C存在，無(wú)石墨，斷口白亮灰口鑄鐵：碳主要為石墨，斷口暗灰色麻口鑄鐵：碳以滲碳、石墨兩種形式存在，斷口呈灰白色相間普通鑄鐵合金鑄鐵（特殊性能鑄鐵）鑄鐵的分類按的碳存在形式按化學(xué)成分灰口鑄鐵——灰鑄鐵；球墨、蠕墨、可鍛鑄鐵石墨化的概念：鑄鐵中碳原子析出并形成石墨的過(guò)程稱為石墨化C存在形式固溶在F、A中化合態(tài)的滲碳體(Fe3C)游離態(tài)石墨（G）石墨的晶體結(jié)構(gòu)

石墨的性能HBS3～5σb＝20MPaδ≈0ak

≈0石墨對(duì)鑄鐵性能的影響G→分布于基體中→空洞→有效承載面積降低→力性比碳鋼↓耐磨性↑消震性↑缺口敏感性↓切削加工性↑鑄造性能↑(熔點(diǎn)↓流動(dòng)性↑收縮率↓)鑄鐵的石墨化石墨化的過(guò)程：第一階段：過(guò)共晶鑄鐵L

G共晶、亞共晶鑄鐵LC’AE'+G第二階段：AG第三階段：AS‘FP'+G鑄鐵的石墨化738℃1154～738℃共晶石墨一次石墨二次石墨1154℃共析石墨→影響鑄鐵組織的因素

1、化學(xué)成分

碳是形成石墨的元素，也是促進(jìn)石墨化的素。含碳愈高，析出的石墨愈多、石墨片愈粗大。

硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素，隨著含硅量的增加，石墨顯著增多。所以：當(dāng)鑄鐵中碳、硅含量均高

時(shí)，析出的石墨就愈多、愈粗大，而金屬基體中鐵素體增多，珠光體減少。

1）碳和硅3）錳所以：硫含量限制在0.1-0.15%以下，高強(qiáng)度鑄鐵則應(yīng)更低。

使鑄鐵鑄造性能惡化（如降低流動(dòng)性，增大收率）。錳是弱阻礙石墨化元素，具有穩(wěn)定珠光體，提高鑄鐵強(qiáng)度和硬度的作用。一般控制在0.6~1.2%之間4）磷磷對(duì)鑄鐵的石墨化影響不顯著。含磷過(guò)高將增加鑄鐵的冷脆性。限制在0.5%以下，高強(qiáng)度鑄鐵則限制在0.2~0.3%以下。2）硫硫是強(qiáng)烈阻礙石墨化元素。硫量高易促使碳以Fe3C

白口組織；硫量高

熱脆性；影響鑄鐵組織的因素

2．冷卻速度在實(shí)際生產(chǎn)中，一般是根據(jù)鑄件的壁厚（主要部位的壁厚），選擇適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)成分（主要指碳、硅），以獲得所需要的組織。由此可知：隨著壁厚的增加，石墨片的數(shù)量和尺寸都增大，鑄鐵強(qiáng)度、硬度反而下降。這一現(xiàn)象稱為壁厚（對(duì)力學(xué)性能的）敏感性。1）鑄型材料2）鑄件壁厚

鑄件壁愈厚，冷卻速度愈慢，則石墨化傾向愈大，愈易得到粗大的石墨片和鐵素體基體。鑄鐵壁厚（mm）102030405060704.05.06.07.0（wC+wSi）%白口鑄鐵麻口鑄鐵灰口鑄鐵白口鑄鐵：灰口鑄鐵：麻口鑄鐵：珠光體灰口鑄鐵珠光體+鐵素體灰口鑄鐵鐵素體灰口鑄鐵P+Fe3C+LeP+Fe3C+G+Le珠光體灰口鑄鐵：鐵素體灰口鑄鐵：珠光體+鐵素體灰口鑄鐵：P+G片P+F+G片F(xiàn)+G片影響鑄鐵組織的因素

P+GP+F+GF+G

※灰口鑄鐵類型與石墨形態(tài)灰鑄鐵——片狀可鍛鑄鐵——團(tuán)絮狀

球黑鑄鐵——珠狀（球狀）蠕黑鑄鐵——蠕蟲(chóng)狀名

稱石墨化程度顯微組織

第一階段第二階段第三階段

灰口鑄鐵充分進(jìn)行充分進(jìn)行充分進(jìn)行充分進(jìn)行充分進(jìn)行充分進(jìn)行充分進(jìn)行部分進(jìn)行不進(jìn)行F+GF+P+GP+G麻口鑄鐵部分進(jìn)行部分進(jìn)行不進(jìn)行Le'+P+G

白口鑄鐵不進(jìn)行不進(jìn)行不進(jìn)行Le'+P+Fe3CII

鑄鐵經(jīng)不同程度石墨化后所得到的組織灰口鑄鐵灰鑄鐵球墨鑄鐵蠕墨鑄鐵可鍛鑄鐵一、灰鑄鐵

（一）灰鑄鐵的化學(xué)成分、組織和性能

1．灰鑄鐵的化學(xué)成分與組織

灰鑄鐵的化學(xué)成分一般為：2.6~3.6%C，1.2~3.0%Si，

0.4~1.2Mn，S≤0.15%，P≤0.3%。

1)鐵素體灰鑄鐵（F+G片）：這種鑄鐵抗拉強(qiáng)度和硬度低，易加工，鑄造性能好。常用來(lái)制造性能要求不高的鑄件和一些薄壁件。2)鐵素體-珠光體灰鑄鐵（F+P+G片）：此種鑄鐵強(qiáng)度亦較低，但可滿足一般機(jī)件要求，且其鑄造性能、切削加工性能和減振性較好，因此應(yīng)用較廣。3)珠光體灰鑄鐵（P+G片）：這種鑄鐵強(qiáng)度和硬度較高，主要用來(lái)制造較為重要的機(jī)件。2．灰鑄鐵的性能

2）良好的減振性3）良好的耐磨性4）低的缺口敏感性1）力學(xué)性能：σb=120-250Mpa，僅為鋼件的20-30%，

δ≈0一、灰鑄鐵

（二）灰鑄鐵的孕育處理

灰鑄鐵的組織和性能，很大程度上取決于石墨的數(shù)量、大小和形態(tài)。

孕育處理—熔煉出相當(dāng)于白口或麻口組織的低碳、低硅的高溫鐵水，向鐵水中沖入細(xì)顆粒的孕育劑，孕育劑在鐵水中形成大量彌散的石墨結(jié)晶核心，使石墨化作用驟然提高，從而得到在細(xì)晶粒珠光體上均勻的分布著細(xì)片狀石墨的組織。

孕育鑄鐵：P細(xì)+G細(xì)片σb=250-400Mpa，HB=170-270，δ≈0常用的孕育劑為含硅75%的硅鐵，加入量為鐵水重量的0.25-0.6%。

（二）灰鑄鐵的孕育處理

孕育鑄鐵適用于靜載荷下，要求較高強(qiáng)度、硬度、耐磨性或氣密性的鑄件，特別是厚大截面鑄件。如重型機(jī)床床身，汽缸體、缸套及液壓件等。

必須指出：①孕育鑄鐵原鐵水的碳、硅含量不能太高；②原鐵水出爐溫度不應(yīng)低于1400℃；③經(jīng)孕育處理后的鐵水必須盡快澆注，以防止孕育作用衰退。

（三）灰鑄鐵的工藝性能3．鍛造性和焊接性差。1．良好的鑄造性能。良好的流動(dòng)性、小的收縮率2．良好的切削加工性能。2．灰鑄鐵的牌號(hào)選用灰鑄鐵的牌號(hào)用漢語(yǔ)拼音“HT”和一組數(shù)字表示，數(shù)字表示其最低抗拉強(qiáng)度σb

（Mpa）。1．灰鑄鐵件的生產(chǎn)特點(diǎn)1）灰鑄鐵一般在沖天爐中熔煉，成本低廉；2）具有良好的鑄造性能。3）灰鑄鐵一般不通過(guò)熱處理來(lái)提高其性能。（四）灰鑄鐵生產(chǎn)特點(diǎn)及牌號(hào)選用灰鐵如HT100，表示b≥100MPa普通灰鑄鐵熱處理——不能改變石墨的形態(tài)去應(yīng)力退火——500~550℃，防止機(jī)加工、使用時(shí)變形或開(kāi)裂高溫退火——850~900℃,表面、薄壁等白口處Fe3C→G,硬度↓,切削加工性↑表面淬火——提高導(dǎo)軌表面、汽缸體內(nèi)壁等的耐磨性。分類牌號(hào)顯微組織基體粗片普通灰鑄鐵HT100F+少量P粗片HT150F+P較粗片HT200P中等片孕育鑄鐵HT250細(xì)P較細(xì)片HT300S或T細(xì)片HT350HT400灰鑄鐵的牌號(hào)

牌號(hào)組織用途舉例HT100F+G片蓋、外罩、油盤(pán)、手輪、支架、底板、鑲導(dǎo)軌的機(jī)床底座等對(duì)強(qiáng)度無(wú)要求的零件HT150F+P+G片底座、床身、與HT200相配的溜板、工作臺(tái)；泵殼、容器、法蘭盤(pán);工作壓力不太大的管件HT200F+P+G片要求高的強(qiáng)度和一定耐蝕能力的泵殼、容器、塔器、法蘭、硝化塔機(jī)床床身、立柱、平尺、劃線平板、汽缸、齒輪、活塞、剎車(chē)輪、聯(lián)軸器盤(pán)、水平儀框架壓力為80Mpa以下的油缸、泵體、閥門(mén)HT250P+G片HT300P細(xì)+G細(xì)片床身導(dǎo)軌、車(chē)床、沖床等受力較大的床身、機(jī)座、主軸箱、卡盤(pán)、齒輪、高壓油缸、水缸、泵體、閥門(mén)、襯套、凸輪、大型發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、氣缸體、氣缸蓋；冷鐓模、冷沖模HT350P細(xì)+G細(xì)片灰鑄鐵的牌號(hào)及應(yīng)用灰鑄鐵水泵葉輪

發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪沖天爐沖天爐是最普遍應(yīng)用的鑄鐵熔煉設(shè)備。它用焦炭作燃料，焦炭燃燒產(chǎn)生的熱量直接用來(lái)熔化爐料和提高鐵液溫度，在能量消耗方面比電孤?tīng)t和其它熔爐節(jié)省。而且設(shè)備比較簡(jiǎn)單，大小工廠皆可采用。但沖天爐的缺點(diǎn)，主要是由于鐵液直接與焦炭接觸，故在熔煉過(guò)程中會(huì)發(fā)生鐵液增碳和增硫的過(guò)程。二、可鍛鑄鐵（一）可鍛鑄鐵的組織、性能、牌號(hào)及選用

1．可鍛鑄鐵的組織具有良好的塑性和韌性，耐蝕性較高，適于制造承受振動(dòng)和沖擊、形狀復(fù)雜的薄壁小件，如汽車(chē)拖拉機(jī)的底盤(pán)類零件、各種水管接頭、農(nóng)機(jī)件等。其強(qiáng)度、硬度、耐磨性優(yōu)良，并可通過(guò)淬火、調(diào)質(zhì)等熱處理強(qiáng)化?？扇〈戜撝圃煨⌒瓦B桿、曲軸等重要件。1）鐵素體（黑心）可鍛鑄鐵（F+G團(tuán)）：2）珠光體（P+G團(tuán)）：2.可鍛鑄鐵的牌號(hào)

可鍛鑄鐵的牌號(hào)用漢語(yǔ)拼音和兩組數(shù)字表示，第一組數(shù)字表示其最低抗拉強(qiáng)度σb

（Mpa），第二組數(shù)字表示其最低伸長(zhǎng)率δ。KTH300—06

KTZ450—06

鐵素體基可鍛鑄鐵珠光體基可鍛鑄鐵σbδσbδ如KT300-6，表示b≥300，≥6％，鐵素體基可鍛鑄鐵鐵素體可鍛鑄鐵珠光體可鍛鑄鐵牌號(hào)組織用途舉例KTH300—06F+G團(tuán)三通、管件、中壓閥門(mén)KTH330—08F+G團(tuán)輸電線路件、汽車(chē)、拖拉機(jī)的前后輪殼、差速器殼、轉(zhuǎn)向節(jié)殼、制動(dòng)器；農(nóng)機(jī)件及冷暖器接頭等。KTH350—10F+G團(tuán)KTH370—12F+G團(tuán)KTZ450—06P+G團(tuán)曲軸、凸輪軸、連桿、齒輪、搖臂、活塞環(huán)、軸套、犁片、耙片、閘、萬(wàn)向接頭、棘輪、扳手、傳動(dòng)鏈條、礦車(chē)輪KTZ550—04P+G團(tuán)KTZ650—02P+G團(tuán)KTZ700—02P+G團(tuán)3.可鍛鑄鐵的應(yīng)用

性能：強(qiáng)度、塑韌性優(yōu)于HT，低于QT。鐵素體可鍛鑄鐵：有一定的強(qiáng)度，塑性、韌性較好珠光體可鍛鑄鐵：強(qiáng)度、硬度、耐磨性好，有一定的塑性、韌性（δ≈12%，有一定的塑性變形能力，但不能鍛造）應(yīng)用：形狀復(fù)雜、承受沖擊和振動(dòng)載荷的零件，（汽車(chē)拖拉機(jī)的后橋外殼、管接頭、低壓閥門(mén)等）

可鍛鑄鐵（瑪鋼）（二）可鍛鑄鐵的生產(chǎn)特點(diǎn)

1.鑄出白口坯料

1）碳、硅含量要低。通常為2.4~2.8%C，0.4~1.4%Si。2）冷卻速度要快。2.石墨化退火

920℃-980℃720℃650℃Fe3C

A+G團(tuán)PF+G團(tuán)P+G團(tuán)F+G團(tuán)℃t石墨化退火的總周期一般為40~70小時(shí)高溫階段的石墨化退火時(shí)間需10-20小時(shí)2．球墨鑄鐵的生產(chǎn)1、球化處理：向鐵水中加入稀土鎂合金（球化劑）。（其中鎂是具有很強(qiáng)球化能力的元素）球化劑的作用是使石墨呈球狀析出。我國(guó)應(yīng)用最廣的球化劑是稀土鎂合金。2、孕育處理：向鐵水中加入硅鐵合金（孕育劑）顆粒。孕育劑的作用是促進(jìn)鑄鐵石墨化，防止產(chǎn)生白口，細(xì)化石墨。常用的孕育劑為硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)75％硅鐵三、球墨鑄鐵1、球墨鑄鐵的組織、性能組織：金屬基體上分布著球狀石墨。球墨鑄鐵種類分為珠光體球墨鑄鐵和鐵素體球墨鑄鐵。1）珠光體球墨鑄鐵（P+F少+G球）

正火其性能特點(diǎn)是：a）強(qiáng)度高。特別是屈服強(qiáng)度高，屈、強(qiáng)比（σ0.2/σb≈0.7～0.8）高于45號(hào)鋼（σ0.2/σb≈0.6)。b）疲勞強(qiáng)度較高c）硬度和耐磨性遠(yuǎn)比高強(qiáng)度灰鑄鐵高因此，珠光體球墨鑄鐵可代替碳鋼制造某些受較大交變負(fù)荷的重要件，如曲軸、連桿、凸輪、蝸桿等。σb=600~800MPa;δ=2%三、球墨鑄鐵我國(guó)主要用于代替可鍛鑄鐵制造汽車(chē)、拖拉機(jī)底盤(pán)類零件，如后橋殼等。國(guó)外則大量用于鑄管，如上、下水管道及輸氣管道等。

2）鐵素體球墨鑄鐵（F+P少+G球）退火其性能特點(diǎn)：σb=450~500MPa;δ=17%三、球墨鑄鐵F+GF+P+GP+G2．球墨鑄鐵的生產(chǎn)

1）控制原鐵水化學(xué)成分

2）較高的鐵水溫度

3）球化處理和孕育處理

出爐溫度應(yīng)高于1400℃。

a）應(yīng)嚴(yán)格控制S≤0.07%、P≤0.1%。b）適當(dāng)提高含碳量（3.6～4.0%C），以改善鑄造性能。稀土鎂合金球化劑加入量一般為鐵水重量的1.0-1.6%。

球化劑的作用：促使石墨在結(jié)晶時(shí)呈球狀析出。

a）球化處理常用的孕育劑為含硅75%的硅鐵，加入量為鐵水重量的0.4-1.0%。b）孕育處理孕育劑的作用：促進(jìn)鑄鐵石墨化，防止球化元素所造成的白口傾向。球化處理工藝有沖入法和型內(nèi)球化法。鐵水合金球化劑硅鐵粉鐵水包出鐵槽草木灰反應(yīng)室鑄件冒口積渣包3、球墨鑄鐵的牌號(hào)QT400-17為鐵素體球墨鑄鐵?！癚T”表示“球鐵”，第一組數(shù)字400為最低抗拉強(qiáng)度400MPa，第二組數(shù)字17為最低延伸率17%。QT1200-01為珠光體球墨鑄鐵

球墨鑄鐵的鑄造性能比鋼好，但低于灰鐵，并可通過(guò)熱處理進(jìn)行強(qiáng)化。球墨鑄鐵的牌號(hào)用漢語(yǔ)拼音“QT”和兩組數(shù)字表示，兩組數(shù)字分別表示最低抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。

球鐵多數(shù)球墨鑄鐵件要進(jìn)行熱處理。球墨鑄鐵常用的熱處理有退火和正火。退火的目的是獲得鐵素體基體，以提高其塑性和韌性，QT400-17，QT420-10等牌號(hào)球鐵一般都需退火。正火的目的是獲得珠光體基體，以提高其強(qiáng)度和硬度。QT600-02等牌號(hào)球鐵一般都需正火。4.球墨鑄鐵的熱處理牌號(hào)組織用途舉例QT400—17F+G球汽車(chē)、拖拉機(jī)底盤(pán)類零件，輪轂、驅(qū)動(dòng)橋殼、差速器殼、撥叉、中低壓閥門(mén)、管道。QT420—10F+G球QT500—05F+P+G球機(jī)座、傳動(dòng)軸、機(jī)車(chē)護(hù)瓦等。QT600—02P+G球曲軸、凸輪軸、連桿、齒輪、搖臂、活塞環(huán)、軸套、汽缸套、機(jī)床蝸輪、蝸桿等QT700—02P+G球QT800—02P+G球QT1200—01B下+G球汽車(chē)后橋螺旋錐齒輪、大減速器齒輪、曲軸、凸輪等5.球墨鑄鐵的用途應(yīng)用：受力復(fù)雜、負(fù)荷較大、要求耐磨的鑄件（替代部分鑄鋼、鍛鋼件）

P球墨鑄鐵：內(nèi)燃機(jī)曲軸、凸輪軸、連桿、軋輥等

F球墨鑄鐵：閥門(mén)、汽車(chē)后橋、犁鏵、收割機(jī)導(dǎo)架等球墨鑄鐵連桿管道接口四、蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵的性能特點(diǎn)：（1）力學(xué)性能（強(qiáng)度和韌性）比灰鑄鐵高，與鐵素體球墨鑄鐵相近。（2）壁厚敏感性比灰鑄鐵小得多。（3）導(dǎo)熱性和耐疲勞性比球墨鑄鐵高得多，與灰口鑄鐵相近。（4）耐磨性比灰口鑄鐵好，為HT300的2.2倍以上。（6）工藝性能良好，鑄造性能近于灰口鑄鐵，切削加工性能近于球墨鑄鐵。（5）減振性比球墨鑄鐵高，但比灰口鑄鐵低。蠕墨鑄鐵主要用來(lái)代替高強(qiáng)度灰鑄鐵、合金鑄鐵、鐵素體球墨鑄鐵和鐵素體可鍛鑄鐵生產(chǎn)復(fù)雜的大型鑄件。如大型柴油機(jī)機(jī)體、大型機(jī)床立柱等，更適合制造在熱循環(huán)作用下工作的零件，如大型柴油機(jī)汽缸蓋、排汽管、制動(dòng)盤(pán)、鋼錠模及金屬型等四、蠕墨鑄鐵蠕化劑Mg-Ti合金等。

牌號(hào)組織用途舉例RT260F+G蠕汽車(chē)、拖拉機(jī)底盤(pán)類零件、驅(qū)動(dòng)橋殼、閥體等RT300F+P+G蠕排氣管、變速箱體、汽缸蓋、紡織零件、液壓件等RT340F+P+G蠕重型機(jī)床件、大型齒輪箱體、蓋、剎車(chē)鼓、玻璃模具、飛輪等RT380P+G蠕活塞環(huán)、氣缸套、制動(dòng)盤(pán)、玻璃模具、剎車(chē)鼓、鋼珠研磨盤(pán)吸泥泵體等RT420P+G蠕四、蠕墨鑄鐵牌號(hào)RTXXX，RT表示蠕墨鑄鐵，XXX表示最低抗拉強(qiáng)度牌號(hào)bMPa0.2MPa%硬度HB基體不

小

于RuT4204203350.75200~280PRuT3803803000.75193~274PRuT3403402701.0170~249P+FRuT3003002401.5140~217F+PRuT2602601953121~197F蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵性能

——強(qiáng)度、塑韌性優(yōu)于灰鑄鐵。應(yīng)用

——高壓熱交換器、汽缸蓋、液壓閥等進(jìn)氣管排氣管高強(qiáng)度合金鑄鐵：加入Cr、Ni、Cu、Mo等，增加基體中珠光體數(shù)量并細(xì)化珠光體，從而顯著提高鑄鐵強(qiáng)度合金鑄鐵耐熱合金鑄鐵：加入Si、Al、Cr等，使鑄件表面形成一層致密的SiO2、Al2O3、Cr2O3等氧化膜耐蝕合金鑄鐵：加入Si、Al、Cr、Cu、Ni等，在鑄鐵表面形成致密的保護(hù)膜，減少各相間的電位差耐磨合金鑄鐵：白口鑄鐵表層＋灰口鑄鐵心部（強(qiáng)度好）,激冷鑄鐵、高磷鑄鐵、高鉻耐磨鑄鐵等第二節(jié)鑄鋼件生產(chǎn)

一、鑄鋼的分類、性能、牌號(hào)及應(yīng)用1．碳素鋼2．合金鋼1）低碳鋼2）中碳鋼3）高碳鋼C<0.25%C=0.25~0.45%C=0.50~0.601）低合金鋼2）中合金鋼Me<5%10%>Me>5%Mn13鑄造性能差、應(yīng)用較少。鑄造性能較好、應(yīng)用廣泛。鑄造性能差、應(yīng)用較少。3）高合金鋼Me>10%（一）鑄鋼的分類（二）性能和牌號(hào)鑄鋼的性能：強(qiáng)度高，塑性好。因此鑄鋼件常在重載荷或沖擊載荷工況下服役。鑄鋼的牌號(hào)：ZG200-400，牌號(hào)中的“ZG”表示“鑄鋼”，第一組數(shù)字200表示最低的屈服強(qiáng)度為200MPa，第二組數(shù)字400表示最低的抗拉強(qiáng)度為400MPa。第二節(jié)鑄鋼件生產(chǎn)鋼號(hào)舊鋼號(hào)化學(xué)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）用途舉例CSiMnP、S≤ZG200~400ZG150.200.500.800.04用于受力不大、要求韌性高的各種機(jī)械零件，如機(jī)座、箱體等ZG230~450ZG250.300.500.900.04用于受力不大、要求韌性較高的各種機(jī)械零件，如外殼、軸承蓋、閥體、砧座等ZG270~500ZG350.400.500.900.04用于軋鋼機(jī)機(jī)架、軸承座、連桿、曲軸、缸體、箱體等ZG310~570ZG450.500.600.900.04用于負(fù)荷較高的零件，如大齒輪、缸體、制動(dòng)輪、棍子等ZG340~640ZG550.600.600.900.04用于齒輪、棘輪、聯(lián)接器、叉頭等（三）應(yīng)用軋輥外殼用途——形狀復(fù)雜，需一定強(qiáng)度、塑性、韌性的零件機(jī)車(chē)車(chē)輛、船舶、重型機(jī)械齒輪、軸、軋輥、機(jī)座、缸體、外殼、閥體等（三）應(yīng)用二、鑄鋼的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)1、鋼的澆注溫度高（＞1500℃）、采用電爐熔煉。2、鑄造性能差。流動(dòng)性差、收縮大。3、鑄鋼件用的型砂、透氣性、耐火性、強(qiáng)度和退讓性都要好。為此，原砂要采用顆粒大而均勻的人造石英砂。4、為防止粘砂，鑄型表面還要涂以石英粉或鋯砂粉涂料。5、鑄鋼件都要安置相當(dāng)數(shù)量的冒口和冷鐵，采用順序凝固，防止產(chǎn)生縮孔，一般出品率為50-60%。6、熱處理是生產(chǎn)鑄鋼件的必需工序。通過(guò)熱處理改善鑄鋼的組織和機(jī)械性能。退火：C0.35%正火：C0.35%感應(yīng)爐第三節(jié)鑄造有色合金一、鑄造銅合金1．鑄造黃銅

(Cu-Zn)鑄造黃銅有相當(dāng)高的力學(xué)性能，如σb=250~450Mpa，δ=7~30%，HBS=60~120。因其含銅量低，價(jià)格低于鑄造青銅，而且它的凝固溫度范圍小，有優(yōu)良的鑄造性能。所以鑄造黃銅常用于生產(chǎn)重載低速下或一般用途下的軸承、襯套、齒輪等耐磨件和閥門(mén)及大型螺旋槳等耐蝕件等。

2．鑄造青銅

青銅是指除了銅鋅合金以外的其它銅合金。鑄造錫青銅的力學(xué)性能雖低于黃銅，但其耐磨、耐蝕性優(yōu)于黃銅，錫青銅特別適合制造高速滑動(dòng)軸承和襯套。除錫青銅外，還有鋁青銅、鉛青銅、鈹青銅等，其中鋁青銅有優(yōu)良的力學(xué)性能和耐磨、耐蝕性，但鑄造性能較差，僅用于重要用途的耐磨、耐蝕件。第三節(jié)鑄造有色合金二、鑄造鋁合金1．鋁硅合金（Al-Si）鋁硅合金流動(dòng)性好、線收縮率低、熱裂傾向小、氣密性好，又有足夠的強(qiáng)度，所以應(yīng)用最廣。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(jī)缸體、化油器、儀表外殼等。第三節(jié)鑄造有色合金2．鋁銅合金（Al-Cu）3．鋁鎂合金（Al-Mg）4．鋁鋅合金（Al-Zn）鋁銅合金的鑄造性能差，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。鋁鎂合金是所有鋁合金中比強(qiáng)度最高的，主要用于航天、航空或長(zhǎng)期在大氣、海水中工作的零件等。第三節(jié)鑄造有色合金三、銅、鋁臺(tái)金鑄件的生產(chǎn)特點(diǎn)1．銅合金的熔化銅合金在液態(tài)下極易氧化，形成的氧化物(cu20)因溶解在銅內(nèi)而使合金的性能下降。為防止銅的氧化，熔化青銅時(shí)應(yīng)加熔劑以覆蓋銅液。為去除已形成的Cu20，最好在出爐前向銅液中加入0.3％一0.6％磷銅來(lái)脫氧。由于黃銅中的鋅本身就是良好的脫氧劑，所以熔化黃銅時(shí)不需另加溶劑和脫氧劑。2．鋁合金的熔化鋁合企在液態(tài)下也極易氧化，形成的氧化產(chǎn)物Al2O3的熔點(diǎn)高達(dá)2050℃，密度稍大于鋁，所以熔化攪拌時(shí)容易進(jìn)入鋁液，呈非金屬夾渣。鋁液還極易吸收氫氣，使鑄件產(chǎn)生針孔缺陷。為了減緩鋁液的氧化和吸氣，可向坩堝內(nèi)加入KCl、Nacl等作為熔劑，以便將鋁液與爐氣隔離。為了驅(qū)除鋁液中已吸人的氫氣、防止針孔的產(chǎn)生，在鋁液出爐之前應(yīng)進(jìn)行驅(qū)氫精煉。簡(jiǎn)便的方法是用鐘罩向鋁液中壓入氯化鋅(ZnCl2)、六氯乙烷(C2Cl6)等氯鹽或氯化物，反應(yīng)后生成AlCl6氣泡，這些氣泡在上浮過(guò)程中可將氫氣及部分A12O3夾雜一并帶出鋁液。三、銅、鋁臺(tái)金鑄件的生產(chǎn)特點(diǎn)3．鑄造工藝為使銅、鋁鑄件表面光潔．砂型鑄造時(shí)應(yīng)選用細(xì)砂來(lái)造型。銅、鋁合金的凝固收縮率較灰鑄鐵高，除錫青銅外，一般多需安置冒口使其定向凝固，以便補(bǔ)縮。三、銅、鋁臺(tái)金鑄件的生產(chǎn)特點(diǎn)石棉板耐火磚托板耐熱板坩堝電阻坩堝爐電阻絲復(fù)習(xí)

判斷題

1．用某成分鐵水澆注的鑄件為鐵素體灰口鑄鐵件。如果對(duì)該成分鐵水進(jìn)行孕育處理，可以獲得珠光體灰口鑄鐵，從而提高鑄件的強(qiáng)度和硬度。2．就HT100、HT150、HT200而言，隨著牌號(hào)的提高，C、Si和Mn含量逐漸增多，以減少片狀石墨的數(shù)量，增加珠光體的數(shù)量。3．可鍛鑄鐵的強(qiáng)度和塑性都高于灰口鑄鐵，所以適合于生產(chǎn)厚壁的重要鑄件。4．孕育處理是生產(chǎn)孕育鑄鐵和球墨鑄鐵的必要工序，一般采用硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（含硅量）為75％的硅鐵合金作孕育劑。孕育處理的主要目的是促進(jìn)石墨化，防止產(chǎn)生白口，并細(xì)化石墨。但由于兩種鑄鐵的石墨形態(tài)不同，致使孕育鑄鐵的強(qiáng)度和塑性均低于球墨鑄鐵。5．灰口鑄鐵由于組織中存在著大量片狀石墨，因而抗拉強(qiáng)度和塑性遠(yuǎn)低于鑄鋼。但是片狀石墨的存在，對(duì)灰口鑄鐵的