第四章常用合金铸件的生产

1、1 1 1 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 1 1/58/58 v 铸铁件的生产铸铁件的生产 v 铸钢件的生产铸钢件的生产 v 铝、铜合金铸件的生产铝、铜合金铸件的生产 2 2 2 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 2 2/58/58 v铸铁的分类铸铁的分类 v铸铁的结晶过程和石墨化铸铁的结晶过程和石墨化 v灰口铸铁的组织与性能特点灰口铸铁的组织与性能特点 v常用铸铁的性能及生产常用铸铁的性能及生产 3 3 3 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 3 3/58/58 铁铁碳合碳合 金中碳的金中碳的 存在形式存在形式 渗碳体渗碳体 石墨石墨 钢钢 白口生白口生( (铸铸)

2、 )铁铁 灰口灰口 铸铁铸铁 普通灰口铸铁普通灰口铸铁 可锻铸铁可锻铸铁 球墨铸铁球墨铸铁 蠕墨铸铁蠕墨铸铁 麻口铸铁麻口铸铁 4 4 4 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 4 4/58/58 5 5 5 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 5 5/58/58 Fe Fe3C Fe G 6 6 6 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 6 6/58/58 7 7 7 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 7 7/58/58 二次结晶二次结晶: :铸铁凝固后在继续冷却铸铁凝固后在继续冷却 过程中发生的组织转变。过程中发生的组织转变。 在在 8 8 8 热加工工艺基础热加工工

3、艺基础第四章第四章 8 8/58/58 v 化学成分化学成分 v 冷却速度冷却速度 9 9 9 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 9 9/58/58 碳和硅碳和硅: :碳和硅是强石墨化元素。碳和硅是强石墨化元素。 - 白口铸铁区 a - 麻口铸铁区 - 珠光体灰口 铸铁区 b - 珠光体、铁素 体灰口铸铁区 - 铁素体灰口铸 铁区 101010 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 1010/58/58 锰锰: :是有益元素是有益元素, ,微弱阻止石墨化微弱阻止石墨化, , 可消除硫的有害作用。可消除硫的有害作用。 磷磷: :是有害元素是有害元素, ,可促进石墨化。可促进石墨化。

4、硫硫: :是有害元素是有害元素, ,强烈阻止石墨化。强烈阻止石墨化。 111111 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 1111/58/58 铸铁壁厚（铸铁壁厚（mm） 10203040506070 4.0 5.0 6.0 7.0 （wC+wSi）% 白白 口口 铸铸 铁铁 麻麻 口口 铸铸 铁铁 灰口铸铁灰口铸铁 白口铸铁：白口铸铁：P+Fe3C+Le 灰口铸铁：灰口铸铁： 麻口铸铁：麻口铸铁：P+Fe3C+G+Le 珠光体灰口铸铁珠光体灰口铸铁 珠光体珠光体+ +铁素体灰口铸铁铁素体灰口铸铁 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：P+G片 片 铁素体灰口铸铁：

5、铁素体灰口铸铁：F+G片 片 珠光体珠光体+铁素体灰口铸铁：铁素体灰口铸铁：P+F+G片 片 121212 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 1212/58/58 三角试棒断口组织三角试棒断口组织 131313 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 1313/58/58 金金 石墨石墨 片状、团絮状、球状、片状、团絮状、球状、 蠕虫状蠕虫状 141414 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 1414/58/58 1 ) 机械性能较差机械性能较差 灰口铸铁组织灰口铸铁组织= 钢的组织钢的组织+大量石墨大量石墨 v 石墨的硬度低石墨的硬度低( 3HBS ); 抗拉强度抗拉强度 低

6、低( b 20Mpa ); 塑性差塑性差( 0% )。 灰口铸铁基体组织灰口铸铁基体组织= 钢的组织钢的组织+大量裂纹和孔洞大量裂纹和孔洞 151515 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 1515/58/58 2) 2)耐磨性好耐磨性好 石墨本身的摩擦系数小石墨本身的摩擦系数小; ;脱落脱落 石墨处的凹坑石墨处的凹坑, ,可以储存润滑油。可以储存润滑油。 灰口铸铁的耐磨性比碳钢好灰口铸铁的耐磨性比碳钢好 161616 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 1616/58/58 3)3)减震性好减震性好 石墨在金属基石墨在金属基 体中能很好的阻止体中能很好的阻止 振动的传播。振动的传

7、播。 171717 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 1717/58/58 4)4)缺口敏感性小缺口敏感性小 材材 料料 抗抗 拉拉 强强 度度 b(Mpa) 弯曲疲劳强度弯曲疲劳强度Mpa 缺口作用系数缺口作用系数 = w/ w 无缺口无缺口w 有缺口有缺口w 灰灰 口口 铸铸 铁铁 2701151151.0 铸铸 钢钢4402301551.5 181818 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 1818/58/58 5)5)铸造性能和切削加工性能好。铸造性能和切削加工性能好。 6)6)其他工艺性差其他工艺性差 焊接性差焊接性差; ;热处理性能差热处理性能差; ;不不 能锻造和冲

8、压。能锻造和冲压。 191919 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 1919/58/58 v 普通灰口铸铁普通灰口铸铁 v 孕育铸铁孕育铸铁 v 可锻铸铁可锻铸铁 v 球墨铸铁球墨铸铁 v 蠕墨铸铁蠕墨铸铁 202020 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 2020/58/58 1 ) 牌号牌号 HT 100 30mm试棒的最低试棒的最低 抗拉强度值抗拉强度值( Mpa ) 灰灰口铸口铸铁铁 212121 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 2121/58/58 2 ) 性能特点性能特点 铁水不经过任何处理铁水不经过任何处理 , 石墨呈粗石墨呈粗 大的片状大的片状 , 强强

9、 度低度低 。 3 ) 典型牌号典型牌号 牌牌 号号HT100HT150HT200 组组 织织F+粗大片状GF+P+较粗片状G P+小片状G 222222 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 2222/58/58 1 ) 工艺特点工艺特点: 铁水需经过孕育处理。铁水需经过孕育处理。 2 ) 孕育处理孕育处理: 浇注前向铁水内加入浇注前向铁水内加入 少量促进石墨化元素少量促进石墨化元素( 称为孕育称为孕育 剂剂,75%Si Fe ) 。 3 ) 组织特点组织特点: P细小细小+ 均匀分布均匀分布G细小细小 232323 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 2323/58/58 4)4

10、)性能特点性能特点: : 强度和硬度明显提高强度和硬度明显提高, , 耐磨性好耐磨性好, ,壁厚敏感性小壁厚敏感性小, ,同一截同一截 面上机械性能的齐一性较好。面上机械性能的齐一性较好。 242424 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 2424/58/58 5 ) 典型牌号典型牌号: HT 250 ; HT 300 ; HT 350 ; 252525 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 2525/58/58 1 ) 工艺特点工艺特点 铸出白铸出白 口坯件口坯件 在在950,保保 温温30小时。小时。 在在730,保保 温温20小时。小时。 珠光体珠光体 可锻铸铁可锻铸铁 铁素体

11、铁素体 可锻铸铁可锻铸铁 262626 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 2626/58/58 2 ) 组织特点组织特点 P ( 或或F ) + 团絮状团絮状G 3 ) 性能特点性能特点 强度、硬度高强度、硬度高, 耐磨性好耐磨性好, 有一定的韧性。有一定的韧性。 272727 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 2727/58/58 4 ) 牌号牌号 KT 300 06 延伸率延伸率 6% 抗拉强度抗拉强度 b 300Mpa 可可锻铸锻铸铁铁 282828 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 2828/58/58 1 )工艺特点工艺特点: 铁水需经过球化铁水需经过球化 处

12、理和孕育处理处理和孕育处理 。 2 ) 球化处理球化处理: 往铁水中加入球往铁水中加入球 化剂化剂 , 球化剂是球化剂是 稀土镁合金。稀土镁合金。 292929 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 2929/58/58 3 ) 球化处理方法球化处理方法 303030 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 3030/58/58 4 ) 组织特点组织特点: P ( 或或F ) + 球状球状G 5 ) 性能特点性能特点: 抗拉强度和屈服抗拉强度和屈服 强度很高强度很高;疲劳强疲劳强 度较高度较高;硬度和耐硬度和耐 磨性比其他铸铁磨性比其他铸铁 都高。都高。 313131 热加工工艺基础热加

13、工工艺基础第四章第四章 3131/58/58 珠光体球墨铸铁和珠光体球墨铸铁和45号锻纲的号锻纲的 机械性能比较表机械性能比较表 性性 能能 45号锻钢 (正火) P球铁 (正火) 抗拉强度抗拉强度 b(Mpa)690815 屈服强度屈服强度 0.2(Mpa)410640 屈强比屈强比 0.2 / b0.590.785 延伸率延伸率 (%)263 疲劳强度疲劳强度(带缺口试样带缺口试样) -1(Mpa)150155 硬度硬度 HBS229229321 323232 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 3232/58/58 正火正火: 使具有使具有F + P + Fe3C 的铸的铸 态基体

14、组织态基体组织, 为高强度的为高强度的 珠光体基体组织。珠光体基体组织。 6 ) 热处理特点热处理特点 退火退火: 使铸态组织中的使铸态组织中的Fe3C或或P 中的中的Fe3C分解分解 , 以获得高以获得高 塑性的铁素体基体组织。塑性的铁素体基体组织。 333333 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 3333/58/58 6 ) 热处理特点热处理特点 调质处理调质处理: 为获得综合机械性能为获得综合机械性能 较高的组织。较高的组织。 S回火回火 + G球状球状 等温淬火等温淬火: 为获得既有高强度和为获得既有高强度和 韧性韧性 , 又有高硬度和又有高硬度和 耐磨性的组织。耐磨性的组织。

15、 B下下 + G球状球状 343434 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 3434/58/58 7 ) 牌号牌号 QT 400 18 延伸率延伸率 18% 抗拉强度抗拉强度 b 400Mpa 球球墨铸墨铸铁铁 353535 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 3535/58/58 1) 组织特征组织特征: 金属基体金属基体+蠕虫状蠕虫状G。 2) 性能特点性能特点: 机械性能比灰口铸铁高。机械性能比灰口铸铁高。 壁厚敏感性比灰口铸铁小。壁厚敏感性比灰口铸铁小。 导热性、减震性和耐热疲劳性导热性、减震性和耐热疲劳性 比球墨铸铁高。比球墨铸铁高。 工艺性能良好。工艺性能良好。 363

16、636 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 3636/58/58 373737 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 3737/58/58 3) 工艺特点工艺特点: 铁水需蠕化处理。铁水需蠕化处理。 4) 蠕化剂蠕化剂:稀土硅铁或稀土硅钙合金。稀土硅铁或稀土硅钙合金。 5) 牌号牌号 RuT 260 抗拉强度抗拉强度 b 260Mpa 蠕蠕墨铸墨铸铁铁 383838 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 3838/58/58 v 铸钢的分类铸钢的分类 v 铸钢的铸造工艺特点铸钢的铸造工艺特点 393939 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 3939/58/58 1. 碳素

17、铸钢碳素铸钢: ZG15ZG55 等。等。 2. 低合金铸钢低合金铸钢: ZG40Mn、ZG40Cr、 ZG30CrMnSi 等。等。 3. 高合金铸钢高合金铸钢: ZGMn13、ZG1Cr13、 ZG1Cr18Ni9 等。等。 404040 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 4040/58/58 二、铸钢的铸造工艺特点二、铸钢的铸造工艺特点 v 铸钢的铸造性能铸钢的铸造性能 v 生产铸钢件的工艺措施生产铸钢件的工艺措施 v 铸钢件的热处理铸钢件的热处理 v 铸钢的熔炼铸钢的熔炼 414141 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 4141/58/58 铸钢的铸造性能差铸钢的铸造性

18、能差: 熔点高熔点高 , 钢液易氧化钢液易氧化; 流动性差流动性差; 收缩量大收缩量大; 易产生铸造缺陷易产生铸造缺陷; 424242 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 4242/58/58 提高对型砂性能的要求。提高对型砂性能的要求。 合理使用耐火涂料。合理使用耐火涂料。 合理运用铸造工艺。合理运用铸造工艺。 434343 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 4343/58/58 444444 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 4444/58/58 由于铸钢件存在许多铸造缺陷由于铸钢件存在许多铸造缺陷, 机械性能差机械性能差, 特别是塑性低。此外还特别是塑性低。此外还

19、存在较大的铸造应力。存在较大的铸造应力。 常用的热处理工艺有常用的热处理工艺有: 退火和退火和 正火正火 。 铸钢件不宜淬火铸钢件不宜淬火 , 易开裂易开裂 。 454545 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 4545/58/58 电弧炉炼钢电弧炉炼钢 464646 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 4646/58/58 感应电炉炼钢感应电炉炼钢 474747 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 4747/58/58 v 铝合金铸件的生产铝合金铸件的生产 v 铜合金铸件的生产铜合金铸件的生产 484848 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 4848/58/58 1、 铝合金熔点低铝合金熔点低, 流动性好流动性好, 可铸可铸 形状复杂的薄壁铸件。形状复杂的薄壁铸件。 铝合金导热快、易氧化和易吸铝合金导热快、易氧化和易吸 气气( H2 ) , 须采用熔剂覆盖保护须采用熔剂覆盖保护 和在熔炼后期去气精炼等工艺。和在熔炼后期去气精炼等工艺。 494949 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 4949/58/58 505050 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 5050/58/58 515151 热加工工艺基础热加工工艺基础第四章第四章 5151/58/58 1、 由于各种成分的铜合金的结由于各种成分的铜合金的结 晶特征不同晶