液态金属成型 2.3 金属铸造性能及熔炼

1、2.3 铸造合金熔炼及质量控制2.3.1 熔炼方法 冲天炉 冲天炉是一个里面衬了耐火砖的圆形钢桶 冲天炉主要用于熔炼铸铁，是熔化铸铁效率最高的一种熔炼方法，使用也最为广泛，而且非常经济。炉料 金属料 生铁、 废钢、铁屑、回炉料、硅铁、锰铁 焦炭 熔剂 石灰石（2-4%） 、氟石、（萤石）。其它，有白云石，碳酸钠（纯碱），碳化钙-它们的主要作用就是和氧化铁生成低熔点的、比较轻的炉渣，并增加炉渣的流动性焦铁比 焦铁比是指一公斤焦炭能化多少公斤铁水一般在1：812；高质量的铁水一般比值去上限，有时到1：18也是有的出铁温度 孕育铸铁 一般1450左右，较好的冲天炉可以控制到1480 球铁 14801

2、520 普通灰铁 1400 冲天炉的缺点 成分波动大：由于金属料直接和燃烧的焦炭接触，铁水中的硅和锰会和硅、锰反应，生成氧化硅和氧化锰，造成硅锰的烧损（一般1520%），而且烧损不稳定 温度波动大: 出铁温度会有差异，影响后面的各种处理。由于炉膛的烧损导致炉膛变大，从炉子开炉到结束，温度是不一样的， 铁水质量较差 铁水中各种夹杂物较多冲天炉电路双炼 高质量铸铁熔炼 用冲天炉熔炼铁水 用感应电炉升温净化铁水利用了冲天炉熔炼速度快，熔炼成本低得优点，结合感应电炉温度控制方便 电弧炉（主要用于炼钢和炉料）三相电弧炉反射炉（煤气、油气）主要用于有色合金中频（工频、变频）感应炉由于有电磁搅拌作用由于有电

3、磁搅拌作用，所以所以合金化比较容易合金化比较容易，净化净化作用也比较明显作用也比较明显电阻炉一、铸铁铸铁是指接近共晶成分的的铁碳合金，碳2.54.0%，硅 1.02.5%。（一） 铸铁的分类 1. 根据碳在铸铁中的存在形式分类 （1）白口铸铁 指碳主要以游离碳化铁形式出现的铸铁，断口呈银白色。 （2）灰铸铁 指碳主要以片状石墨形式出现的铸铁，断口呈灰色。它是工业中应用最广的铸铁。 （3）麻口铸铁 指碳部分以游离碳化铁形式出现，部分以石墨形式出现，断口灰白相间。 2.3.2常用铸造合金熔炼2. 根据铸铁中石墨形态分类 （1）普通灰铸铁 石墨呈片状（2）蠕墨铸铁 石墨呈蠕虫状，（3）可锻铸铁 石墨

4、呈团絮状（4）球墨铸铁 石墨呈球状3. 根据铸铁的化学成分分类 （1）普通铸铁 （2）合金铸铁2.3.3 灰铸铁 化学成分：五大元素 C Si Mn P S碳碳 碳的形式决定了铸铁的很多特性，其他的元素是通过影响碳的形式来影响铸铁的性能的 硅硅 石墨化元素锰锰 反石墨化元素 增加基体强度硫硫 反石墨化元素 恶化石墨形状，但太低孕育效果变差 磷磷 中性 弱石墨化元素 增加铁水流动性，产生脆性 石墨对灰铸铁性能的影响 石墨降低铸铁的力学性能，影响程度和石墨的数量，形状，大小，分布有关 石墨却又良好的减震性，减摩性，和缺口敏感性孕育处理 孕育处理的主要目的是为了获得 分布均匀，细小的片状石墨 孕育处

5、理可以获得高牌号的铸铁HT250-350 孕育处理的原理：熔炼出低碳硅含量的高温铁水，然后向铁水中冲入少量细粒状的孕育剂 如75硅铁，加入量可在铁水的0.25% 1.5%范围。孕育剂的作用是在铁水中形成大量弥散的石墨形核质点，使石墨化作用加强。2.3.4 铸钢 铸钢的种类与性能 铸钢按化学成分的不同，可分为以下两大类： 1. 碳素铸钢 指以碳为主要合金元素并含有少量其他元素的铸钢。根据碳质量分数的高低可分为低碳、中碳和高碳铸钢。铸钢的强度与球墨铸铁相近，但铸钢的冲击韧度和疲劳强度都高得多，另外，铸钢的焊接性能远比铸铁优良。 2. 铸造合金钢 对于具有较高力学性能或某些特殊性能要求的零件或工具，

6、可采用合金铸钢（即铸造合金钢）。合金铸钢按其合金质量分数可分为低合金铸钢和高合金铸钢。2.3.5 铸造铝硅合金铸造铝硅合金特点铸造铝硅合金特点 使用性能使用性能 密度小，比强度高，熔点低，导热性好，耐腐蚀 铸造性能铸造性能 流动性好，现收缩率低，热裂倾向小，气密性好 熔炼熔炼 铝合金在液态条件下容易吸气，特别是氢气，在南方黄梅季节，特别容易产生气孔铝合金的熔炼 铝合金在液态条件下容易吸气，特别是氢气，在南方黄梅季节，特别容易产生气孔。为了解决气孔问题，铝合金在熔炼的时候，要进行精炼处理 除气的主要方法有两种：用喷枪、多孔耐火材料或旋转叶轮注入气体；或者，加入能生成气泡的粉剂，如六氯乙烷；前者，发气量可控，但后者不均匀，有时需要多次除气铝合金除气水模拟旋转叶轮气泡生成变质处理变质的主要目的是要细化铸态的晶粒