1.4 常用合金铸件的生产

1、1.4 常用合金铸件的生产常用合金铸件的生产 1 2 1.4常用合金铸件的生产常用合金铸件的生产 铸铁件生产铸铁件生产 铸钢件生产铸钢件生产 非铁合金铸件生产非铁合金铸件生产 常用铸造方法比较常用铸造方法比较 3 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 p1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 铸铁：碳质量分数超过铸铁：碳质量分数超过2.11%的铁碳合金。的铁碳合金。 P 铁碳相图铁碳相图 4 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 碳在铁中存在的三种形式碳在铁中存在的三种形式: 间隙于铁原子中，形成固溶体；间隙于铁原子中，形成固溶体； 形成化合物：形成化合物：Fe3C; Fe3C：渗碳体，性脆而硬；：渗碳体，性脆而

2、硬； 游离碳：石墨（游离碳：石墨（Graphite），强度、硬度低。），强度、硬度低。 v铸铁中，碳主要以铸铁中，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体结构石墨的晶体结构 5 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 铸铁分类铸铁分类： 白口铸铁白口铸铁 断口呈银白色。断口呈银白色。C主要以主要以Fe3C形式存在。性能硬、脆，形式存在。性能硬、脆， 在实际中应用较少，常用作耐磨材料；在实际中应用较少，常用作耐磨材料； 灰口铸铁灰口铸铁 断口呈暗灰色，断口呈暗灰色，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 业中应用最多。业中应用

3、最多。 又分为普通灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁又分为普通灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁 等。等。 麻口铸铁麻口铸铁 断口有黑白相间的麻点，既有断口有黑白相间的麻点，既有Fe3C又有石墨。性能硬、又有石墨。性能硬、 脆，实际中应用较少。脆，实际中应用较少。 6 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 铸铁分类铸铁分类 7 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 铸铁的石墨化铸铁的石墨化 铸铁中碳原子形成石墨的过程。铸铁中碳原子形成石墨的过程。 石墨来源石墨来源 液体析出液体析出 渗碳体分解渗碳体分解 奥氏体析出奥氏体析出 普通灰铸铁普通灰铸铁 球墨铸铁球墨铸铁 蠕墨铸铁蠕墨铸铁 可锻铸铁：可锻铸铁

4、：白白 口铸铁石墨化口铸铁石墨化 退火退火 8 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 738 第一阶段石墨化第一阶段石墨化 第二阶段石墨化第二阶段石墨化 影响石墨化的主要因素：影响石墨化的主要因素：化学成分和冷却速度。化学成分和冷却速度。 9 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 铸铁第一次结晶（共晶转变示意图）铸铁第一次结晶（共晶转变示意图） 石墨化程度不同，铸铁组织也不同。石墨化程度不同，铸铁组织也不同。 10 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 石墨化的影响因素：石墨化的影响因素： 成分：成分：C 形成石墨（形成石墨（2.53.5%）；）； Si 强烈促进石墨化（强烈促进石墨化（1.52.5%） ； M

5、n 微弱阻碍石墨化，但可消除微弱阻碍石墨化，但可消除S的作用（的作用（0.61.2%）；）； S 强烈阻碍石墨化，强烈阻碍石墨化，热脆（热脆（0.1%以下）；以下）； P 影响不显著，影响不显著，冷脆冷脆（0.3%以下，耐磨铸铁以下，耐磨铸铁0.50.7%），）， P可以提高流动性，浇注薄壁铸件时可提高含量可以提高流动性，浇注薄壁铸件时可提高含量 。 冷却速度：冷却速度：冷却速度慢，促进石墨化；冷却速度慢，促进石墨化； 冷却速度快，阻碍石墨化。冷却速度快，阻碍石墨化。 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铸铁件生产铸铁件生产 12 1.4.1铸铁件生产

6、铸铁件生产 铸铁三角形试样铸铁三角形试样 13 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 种类种类铸造性能铸造性能 灰铸铁灰铸铁流动性好，可浇注薄壁铸件；收缩性小，不用或少流动性好，可浇注薄壁铸件；收缩性小，不用或少 用冒口；对砂型耐火性要求低，适合于湿型铸造用冒口；对砂型耐火性要求低，适合于湿型铸造 球磨铸铁球磨铸铁铸造性能较差，须在铸造性能较差，须在热节处设置冒口和冷铁热节处设置冒口和冷铁，对铸，对铸 件收缩进行补偿，件收缩进行补偿，增加铸型的刚度增加铸型的刚度，防止铸件外型，防止铸件外型 扩大扩大 可锻铸铁可锻铸铁必须白口化，适合制造薄壁铸件必须白口化，适合制造薄壁铸件 蠕墨铸铁蠕墨铸铁具有良好的

7、流动性具有良好的流动性 铸造特点铸造特点 14 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 （1）普通灰铸铁）普通灰铸铁 组织组织 基体基体+片状石墨片状石墨 基体：铁素体；珠光体；铁素体基体：铁素体；珠光体；铁素体+珠光体。珠光体。 性能：性能： 力学性能低：石墨类似于孔洞和裂纹；尖端成为裂力学性能低：石墨类似于孔洞和裂纹；尖端成为裂 纹源纹源（割裂作用）；（割裂作用）；塑形韧性基本为零，抗拉强度远塑形韧性基本为零，抗拉强度远 低于铸钢。低于铸钢。 减摩性能好。减摩性能好。 减震性能好。减震性能好。 缺口敏感性小。缺口敏感性小。 铸造和切削性能好。铸造和切削性能好。 15 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产

8、 铁素体灰口铸铁铁素体灰口铸铁 珠光体灰口铸铁珠光体灰口铸铁 铁素体铁素体+ +珠光体灰口铸铁珠光体灰口铸铁 16 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 普通灰铸铁牌号普通灰铸铁牌号：HT加一组代表最低抗拉强加一组代表最低抗拉强 度的数字。度的数字。 17 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 普通灰铸铁普通灰铸铁生产要点：生产要点： 孕育处理孕育处理：向铁液中加入孕育剂（少量颗粒状或向铁液中加入孕育剂（少量颗粒状或 粉末状），形成大量、弥散的石墨结晶核心，达粉末状），形成大量、弥散的石墨结晶核心，达 到到增加铸铁结晶晶核数目和细化共晶团和石墨的增加铸铁结晶晶核数目和细化共晶团和石墨的 目的目的。 1)原

9、铁水中碳、硅含量要低一些，锰含量要高；原铁水中碳、硅含量要低一些，锰含量要高； 2）铁水出炉温度较高，）铁水出炉温度较高，14201450； 3）选用含硅量）选用含硅量75%的硅碳钢作为孕育剂。的硅碳钢作为孕育剂。 18 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 (2)球墨铸铁球墨铸铁 组织组织 基体基体+球状石墨球状石墨 基体：铁素体；珠光体；铁素体基体：铁素体；珠光体；铁素体+珠光体。珠光体。 球墨铸铁性能球墨铸铁性能 强度性能大大高于强度性能大大高于HT：石墨对基体的割裂：石墨对基体的割裂 作用小。同时具有一定的塑性和韧性。作用小。同时具有一定的塑性和韧性。 保持了普通灰铸铁的优良性能。保持了普通

10、灰铸铁的优良性能。 19 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 铁素体球墨铸铁铁素体球墨铸铁珠光体球墨铸铁珠光体球墨铸铁 铁素体铁素体+ +珠光体球墨铸铁珠光体球墨铸铁 20 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 球墨铸铁新的研究方向：球墨铸铁新的研究方向： 贝氏体基体球墨铸铁，综合性能更好。贝氏体基体球墨铸铁，综合性能更好。 制品制品(轧辊与辊环轧辊与辊环) 21 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 球墨铸铁球墨铸铁牌号：牌号： QT+代表最低抗拉强度的数字代表最低抗拉强度的数字+代表最小伸长率代表最小伸长率 的数字。的数字。 22 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 球墨铸铁球墨铸铁生产要点生产要点: : 严

11、格控制铁水化学成分，严格控制铁水化学成分，C含量在共晶点，含量在共晶点，Mn、P、 S、Mg含量限制。含量限制。 铁水温度高于铁水温度高于1400。 加入球化剂，促使石墨呈球状析出。加入球化剂，促使石墨呈球状析出。 加入孕育剂，促进石墨化。加入孕育剂，促进石墨化。 稀土镁合金稀土镁合金 作为球化剂。作为球化剂。 23 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 (3)可锻铸铁（白口铸铁经石墨化退火）可锻铸铁（白口铸铁经石墨化退火） 组织：组织： 基体基体+团絮状石墨（表面不规则）团絮状石墨（表面不规则） 黑心可锻铸铁基体为铁素体；黑心可锻铸铁基体为铁素体； 珠光体可锻铸铁基体为珠光体。珠光体可锻铸铁基体为

12、珠光体。 性能：性能： 团絮状石墨对基体的破坏作用减轻，强度和韧性明显团絮状石墨对基体的破坏作用减轻，强度和韧性明显 提高。提高。 注：可锻铸铁不可锻。注：可锻铸铁不可锻。 24 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 黑心黑心可锻铸铁可锻铸铁 珠光体可锻铸铁珠光体可锻铸铁 25 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 可锻铸铁牌号：可锻铸铁牌号： KTH+代表最低抗拉强度的数字代表最低抗拉强度的数字+代表最小代表最小 伸长率的数字伸长率的数字（黑心可锻铸铁）（黑心可锻铸铁） 。 KTZ+代表最低抗拉强度的数字代表最低抗拉强度的数字+代表最小代表最小 伸长率的数字伸长率的数字（珠光体可锻铸铁）（珠光体可锻铸铁

13、） 。 26 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 可锻铸铁生产要点可锻铸铁生产要点 获得完全白口化的白口铸铁，基体获得完全白口化的白口铸铁，基体+ Fe3C 高温长时间石墨化退火，高温长时间石墨化退火， Fe3C分解成团絮分解成团絮 状石墨。状石墨。 可锻铸铁石墨化退火工艺曲线可锻铸铁石墨化退火工艺曲线 可锻铸铁的石墨化退火现场可锻铸铁的石墨化退火现场 27 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 (4)蠕墨铸铁蠕墨铸铁 组织：组织： 基体基体+ +蠕虫状石墨蠕虫状石墨 石墨粗而短，形似蠕虫。石墨粗而短，形似蠕虫。 性能：性能： 蠕墨铸铁的强度、塑性和抗疲劳性能优于灰蠕墨铸铁的强度、塑性和抗疲劳性能优于灰

14、 口铸铁，口铸铁，其力学性能介于灰铸铁与球墨铸铁其力学性能介于灰铸铁与球墨铸铁 之间。之间。 28 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 珠光体基体珠光体基体铁素体基体铁素体基体 29 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 蠕墨铸铁生产要点：蠕墨铸铁生产要点： 加入蠕化剂，促使石墨呈蠕虫状析出。加入蠕化剂，促使石墨呈蠕虫状析出。 蠕化剂：稀土镁钛，稀土镁钙。蠕化剂：稀土镁钛，稀土镁钙。 加入孕育剂，促进石墨化。加入孕育剂，促进石墨化。 蠕墨铸铁牌号：蠕墨铸铁牌号： RuT+代表最低抗拉强度的数字。代表最低抗拉强度的数字。 30 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 铸铁组织铸铁组织 小结小结 31 1.4.1铸

15、铁件生产铸铁件生产 铸铁性能铸铁性能 32 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 铸铁牌号铸铁牌号 33 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 铸铁应用铸铁应用 34 1.4.1铸铁件生产铸铁件生产 铸铁热处理铸铁热处理 35 1.4.2铸钢件生产铸钢件生产 p1.4.2铸钢件生产铸钢件生产 分类分类 铸造碳钢：铸造碳钢：含碳量含碳量0.6%的铁碳合金；的铁碳合金； 常用的铸造碳钢含碳量为常用的铸造碳钢含碳量为0.25-0.45%。 牌号表示牌号表示:ZG+屈服点最低值屈服点最低值+抗拉强度最低值。抗拉强度最低值。 铸造合金钢：铸造合金钢：碳钢中加入碳钢中加入Mn、Si、Cr、 Mo、V等合金元素。等合金

16、元素。 低合金铸钢：合金元素总量低合金铸钢：合金元素总量5%； 高合金铸钢：合金元素总量高合金铸钢：合金元素总量10%。 36 1.4.2铸钢件生产铸钢件生产 铸钢铸造特点铸钢铸造特点 铸造性能差，易产生各种铸造缺陷，工艺措施如下：铸造性能差，易产生各种铸造缺陷，工艺措施如下： 壁厚不小于壁厚不小于8mm；结构应简单，截面尺寸大；提高浇；结构应简单，截面尺寸大；提高浇 注温度（注温度（15201600），以改善流动性。），以改善流动性。 型（芯）砂应具有高型（芯）砂应具有高耐火性耐火性，低发气性，低发气性，良好透气性良好透气性、 强度和退让性强度和退让性；多用干型或快干型。；多用干型或快干型。

17、 配置大量补缩冒口与冷铁，实现定向凝固。配置大量补缩冒口与冷铁，实现定向凝固。 对于薄壁和易产生裂纹的铸钢件，一般对于薄壁和易产生裂纹的铸钢件，一般 采用同时凝固。采用同时凝固。 37 1.4.2铸钢件生产铸钢件生产 铸钢性能特点铸钢性能特点 铸钢强度、塑性和韧度高于各类铸铁。铸钢强度、塑性和韧度高于各类铸铁。 焊接性能优良，可采用铸、焊联合工艺制造大焊接性能优良，可采用铸、焊联合工艺制造大 型零件。型零件。 铸造性能、减震性和缺口敏感性比铸铁差。铸造性能、减震性和缺口敏感性比铸铁差。 铸钢应用铸钢应用 适宜制造承受重载及冲击的形状复杂件，如火车轮、锻适宜制造承受重载及冲击的形状复杂件，如火车

18、轮、锻 锤机架和砧座、高压阀门、重型水压机横梁、大型轧机机锤机架和砧座、高压阀门、重型水压机横梁、大型轧机机 架与轧辊、齿轮等。架与轧辊、齿轮等。 38 1.4.2铸钢件生产铸钢件生产 铸钢热处理铸钢热处理 正火正火：力学性能高于退火，成本低，尽量采用力学性能高于退火，成本低，尽量采用 （含碳量低于（含碳量低于0.35%）。）。 退火：应力较正火小，用于形状复杂、易产生退火：应力较正火小，用于形状复杂、易产生 裂纹或易硬化的铸钢件（含碳量高于裂纹或易硬化的铸钢件（含碳量高于0.35%）。）。 铸钢不宜淬火，易开裂。铸钢不宜淬火，易开裂。 39 1.4.3非铁合金铸件生产非铁合金铸件生产 p1.

19、4.3非铁合金铸件生产非铁合金铸件生产 （1）铸造铝合金）铸造铝合金 铝合金密度小，熔点低，导电性和耐蚀性优良，比强铝合金密度小，熔点低，导电性和耐蚀性优良，比强 度高。用于制造重量轻而要求一定强度的铸件。度高。用于制造重量轻而要求一定强度的铸件。 Al-Si合金：合金：又称硅铝明，流动性好、收缩率低、热裂倾向小、又称硅铝明，流动性好、收缩率低、热裂倾向小、 气密性好，有足够强度。常用于制造形状复杂的薄壁件或气密气密性好，有足够强度。常用于制造形状复杂的薄壁件或气密 性要求较高的铸件，如内燃机汽缸体、化油器、仪表外壳等。性要求较高的铸件，如内燃机汽缸体、化油器、仪表外壳等。 Al-Cu合金：合

20、金：铝铜合金铸造性能较差，热裂倾向大、气密性和铝铜合金铸造性能较差，热裂倾向大、气密性和 耐蚀性较差，但耐热性较好，主要用于制造活塞、汽缸头等。耐蚀性较差，但耐热性较好，主要用于制造活塞、汽缸头等。 Al-Mg合金：合金：比强度最高，用于航空航天。比强度最高，用于航空航天。 Al-Zn合金：合金：强度较高，耐蚀能力很差。强度较高，耐蚀能力很差。 40 1.4.3非铁合金铸件生产非铁合金铸件生产 铸造铝合金铸造特点铸造铝合金铸造特点 铸造时：收缩大，极易吸收氢气（针孔缺陷）铸造时：收缩大，极易吸收氢气（针孔缺陷） 和氧化。和氧化。 工艺措施：工艺措施： 冒口补缩，细沙造型；冒口补缩，细沙造型；

21、顺畅的浇注系统；顺畅的浇注系统； 脱氧、去气、精炼（加入脱氧、去气、精炼（加入KCl、NaCl等；等； 也可加也可加ZnCl2和和C2Cl6，产生，产生AlCl3气泡，上气泡，上 浮时带走氢气和氧化铝）。浮时带走氢气和氧化铝）。 41 1.4.3非铁合金铸件生产非铁合金铸件生产 （2）铸造铜合金）铸造铜合金 良好的耐蚀性和减摩性，力学性能较高。良好的耐蚀性和减摩性，力学性能较高。 铸造黄铜：铸造黄铜： 以锌为主要合金元素，价格低于铸造青铜，以锌为主要合金元素，价格低于铸造青铜， 有相当高有相当高 的力学性能，熔点低、结晶温度范围窄，流动性好，铸的力学性能，熔点低、结晶温度范围窄，流动性好，铸 造性能好。造性能好。 常用于制造重载低速