第二章常用合金铸件的生产

1、2022-2-23 第二章第二章 常用合金铸件的生产常用合金铸件的生产目的及要求：目的及要求：1.1.要求掌握铸铁的分类；要求掌握铸铁的分类；2.2.了解铸铁的石墨化过程及其影响因素；了解铸铁的石墨化过程及其影响因素；3.3.基本掌握灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁的成分、组织、性基本掌握灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁的成分、组织、性能、牌号及用途。能、牌号及用途。重点及难点：重点及难点：1.1.灰口铸铁；灰口铸铁；2.2.石墨化及影响因素；石墨化及影响因素；第一节第一节 铸铁件生产铸铁件生产铸铁是含碳量大于铸铁是含碳量大于2.11%2.11%的铁碳合金。碳在铁碳合金中的存在的铁碳合金。碳在铁碳合金中的

2、存在形式有形式有渗碳体和石墨渗碳体和石墨，是重要的铸造合金。，是重要的铸造合金。实际生产中，由于铸铁材料具有优良的铸造性能，且资源实际生产中，由于铸铁材料具有优良的铸造性能，且资源丰富，冶炼方便，价格低廉，铸铁件占铸造中相当大的份额。丰富，冶炼方便，价格低廉，铸铁件占铸造中相当大的份额。合金铸铁的应用：合金铸铁的应用：视频视频。2022-2-23根据碳在铸铁中存在形式分为：根据碳在铸铁中存在形式分为：白口铸铁和灰口铸铁。白口铸铁和灰口铸铁。1 1、白口铸铁：碳除微量溶于铁素体外，全部以、白口铸铁：碳除微量溶于铁素体外，全部以FeFe3 3C C形式存在形式存在，断口呈银白色。显微组织。，断口呈

3、银白色。显微组织。2 2、灰口铸铁：碳除微量溶于铁素体外、灰口铸铁：碳除微量溶于铁素体外, ,全部或大部分以石墨全部或大部分以石墨形式存在，断口呈灰色。显微组织。形式存在，断口呈灰色。显微组织。灰口铸铁分：灰口铸铁分：灰铸铁、可锻铸铁灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁等。等。石墨形态对铸铁石墨形态对铸铁性能的影响：性能的影响：石墨片越圆整、越石墨片越圆整、越细小、分布越均匀细小、分布越均匀, ,则则对基体割裂作用越小。对基体割裂作用越小。 2022-2-23 一、灰铸铁一、灰铸铁 是指具有片状石墨的铸铁，是应用最是指具有片状石墨的铸铁，是应用最广的铸铁广的铸铁, ,占占8

4、0%80%以上。以上。视频视频： 1 1、灰铸铁的性能、灰铸铁的性能 显微组织由金属基体和片状石墨组成显微组织由金属基体和片状石墨组成，相当于在纯铁或钢的基体上嵌入了大量，相当于在纯铁或钢的基体上嵌入了大量石墨片。石墨片。 （1 1）机械性能：由于石墨的存在）机械性能：由于石墨的存在, ,减少承载面积减少承载面积, ,有应力集中有应力集中 抗拉强度和弹性模量低，塑性、韧性差，是脆性材料。抗拉强度和弹性模量低，塑性、韧性差，是脆性材料。 （2 2）工艺性能：不能锻压和冲压；焊接性能差；铸造性良好）工艺性能：不能锻压和冲压；焊接性能差；铸造性良好；切削加工性好。；切削加工性好。 （3 3）优良的减

5、震性：石墨对机械振动起缓冲作用，阻止振动）优良的减震性：石墨对机械振动起缓冲作用，阻止振动能量的传播。能量的传播。 （4 4）耐磨性好：石墨本身是一种良好的润滑剂，而石墨剥落）耐磨性好：石墨本身是一种良好的润滑剂，而石墨剥落后又可使金属基体形成储存润滑油的凹坑。后又可使金属基体形成储存润滑油的凹坑。 （5 5）缺口敏感性小：由于石墨使金属基体形成了大量缺口，）缺口敏感性小：由于石墨使金属基体形成了大量缺口，因此，外来缺口对灰铸铁的疲劳强度影响甚微。因此，外来缺口对灰铸铁的疲劳强度影响甚微。2022-2-232 2、影响铸铁组织和性能的因素：、影响铸铁组织和性能的因素： 控制铸铁的组织和性能，必

6、须控制其石墨化程度。控制铸铁的组织和性能，必须控制其石墨化程度。铸铁的石墨化：铸铁的石墨化：碳以石墨的形式析出的过程。通常是石墨化过程充分与否，碳以石墨的形式析出的过程。通常是石墨化过程充分与否，会得到不同基体的铸铁组织。会得到不同基体的铸铁组织。铸铁的基体通常有：铁素体灰口铸铁、铁素体铸铁的基体通常有：铁素体灰口铸铁、铁素体珠光体灰珠光体灰口铸铁、珠光体灰口铸铁。口铸铁、珠光体灰口铸铁。影响铸铁石墨化的主要因素：是化学成分和冷却速度。影响铸铁石墨化的主要因素：是化学成分和冷却速度。1 1）化学成分：铸铁中的碳、硅、锰、硫、磷对其石墨化有着）化学成分：铸铁中的碳、硅、锰、硫、磷对其石墨化有着不

7、同的影响，其中最主要的是碳合硅。不同的影响，其中最主要的是碳合硅。C C是形成石墨的元素，是形成石墨的元素，SiSi是促进形成石墨的元素。通常是促进形成石墨的元素。通常C%C%、和、和SiSi% % 越高，越容易石墨越高，越容易石墨化。化。2022-2-232 2）冷却速度：）冷却速度：相同化学成分的铸铁，若冷却速度不同，其组织和性能也不相同化学成分的铸铁，若冷却速度不同，其组织和性能也不同。冷却速度主要取决于铸型材料和壁厚。同。冷却速度主要取决于铸型材料和壁厚。减小冷却速度减小冷却速度可以促进石墨化，易得到粗大的石墨片和铁可以促进石墨化，易得到粗大的石墨片和铁素体基体素体基体 - - 灰口铸

8、铁；图为三角试件不同冷却速度下的组织。灰口铸铁；图为三角试件不同冷却速度下的组织。增大冷却速度增大冷却速度则阻碍石墨化，此时只有部分碳以细石墨片则阻碍石墨化，此时只有部分碳以细石墨片析出，而另一部分碳则以渗碳体析出，得到白口铸光体基体。析出，而另一部分碳则以渗碳体析出，得到白口铸光体基体。3 3）壁厚：壁越薄则冷却速度）壁厚：壁越薄则冷却速度，壁越厚则冷却速度，壁越厚则冷却速度。2022-2-233 3、灰铸铁的孕育处理、灰铸铁的孕育处理提高和改善灰口铸铁提高和改善灰口铸铁性能的途径：性能的途径：改善基体组织改善基体组织改变石墨形态、数量、大小和分布改变石墨形态、数量、大小和分布灰口铸铁的孕育

9、处理是提高和改善灰口铸铁的性能的途径灰口铸铁的孕育处理是提高和改善灰口铸铁的性能的途径行之有效的方法。行之有效的方法。常用的孕育剂是含常用的孕育剂是含SiSi量为量为75%75%的硅铁。的硅铁。灰口铸铁的孕育处理方法：灰口铸铁的孕育处理方法：即将熔炼出的铁水在浇铸前加入质量分数为即将熔炼出的铁水在浇铸前加入质量分数为 0.25% 0.25%0.60%0.60%的孕育剂，孕育剂在铁水中形成大量弥散的的孕育剂，孕育剂在铁水中形成大量弥散的石墨结晶核心石墨结晶核心，使石，使石墨化作用显著提高，从而得到在细珠光体上均匀分布着细片状石墨化作用显著提高，从而得到在细珠光体上均匀分布着细片状石墨的组织。墨的

10、组织。选用碳、硅量低的铁水：原铁水选用碳、硅量低的铁水：原铁水含碳量越低，石墨越细小，铸铁含碳量越低，石墨越细小，铸铁 的强的强度、硬度就越高。度、硬度就越高。2022-2-234 4、灰铸铁的牌号及其生产特点、灰铸铁的牌号及其生产特点灰铸铁的牌号灰铸铁的牌号HTXXX HTXXX ：以其力学性能来表示。：以其力学性能来表示。HT: HT: 表示灰口铸铁中文拼音的代号表示灰口铸铁中文拼音的代号XXX: XXX: 三位数字表示最抵抗拉强度三位数字表示最抵抗拉强度(MPa)(MPa)基体：基体：F F、P P、F+PF+P石墨形态：片状。石墨形态：片状。灰铸铁的生产特点：灰铸铁的生产特点：灰铸铁通

11、常是冲天炉内熔炼，不需进灰铸铁通常是冲天炉内熔炼，不需进行炉前处理，直接浇注。行炉前处理，直接浇注。灰铸铁的浇注温度较低（灰铸铁的浇注温度较低（1200-13501200-1350），因而对型砂的要求比铸钢低，一般多采），因而对型砂的要求比铸钢低，一般多采用湿型来铸造。不需要热处理。用湿型来铸造。不需要热处理。2022-2-23 二、可锻铸铁二、可锻铸铁 又称玛铁。它是将白口铁经石墨化退火而成的一种铸铁。石又称玛铁。它是将白口铁经石墨化退火而成的一种铸铁。石墨呈团絮状，大大减轻对金属基体的割裂作用，故提高抗拉强度墨呈团絮状，大大减轻对金属基体的割裂作用，故提高抗拉强度 种类：按退火方法不同种类

12、：按退火方法不同 黑心可锻铸铁黑心可锻铸铁(KTH(KTH，铁素体基体，铁素体基体)- )- 最常用最常用 珠光体可锻铸铁珠光体可锻铸铁(KTZ)(KTZ) 白心可锻铸铁白心可锻铸铁(KTB(KTB，很少用，很少用) )。黑心可锻铸铁。黑心可锻铸铁。 牌号：牌号：KTH300-06 - KTH300-06 - 用用KTHKTH表示，后面用数字分别表示其表示，后面用数字分别表示其最抵抗拉强度和伸长率。最抵抗拉强度和伸长率。 性能特征：性能特征： 强度高强度高b b=300-400Mpa=300-400Mpa，塑性，塑性(12%)(12%)和韧性和韧性(k k 30J/Cm 30J/Cm2 2)

13、)好。石墨化退火周好。石墨化退火周期长，期长，40-70h, 40-70h, 铸件成本高。硬度珠光体可铸件成本高。硬度珠光体可锻铸铁较低。表锻铸铁较低。表2-42-4为黑心可锻铸铁的牌号、为黑心可锻铸铁的牌号、性能及用途。性能及用途。可锻铸铁的生产：可锻铸铁的生产：视频视频 可锻铸铁通常用于制造形状复杂、承可锻铸铁通常用于制造形状复杂、承受冲击载荷的薄壁小件。受冲击载荷的薄壁小件。视频视频：2022-2-23 三、球墨铸铁三、球墨铸铁： 向出炉的高温铁水中加入一定量的球化剂向出炉的高温铁水中加入一定量的球化剂和孕育剂，直接得到球状石墨的铸造合金。和孕育剂，直接得到球状石墨的铸造合金。 球化剂：

14、金属镁或稀土镁。球化剂：金属镁或稀土镁。 孕育剂：含孕育剂：含SiSi量为量为75%75%或或95%95%的硅铁。的硅铁。 生产特点：生产特点： 1 1）出炉的铁水温度必须高大）出炉的铁水温度必须高大14001400以上；以上；- - 以防止球化处理、孕育处理后铁液温度过低以防止球化处理、孕育处理后铁液温度过低，产生浇不足等缺陷。，产生浇不足等缺陷。 2 2）严格操作球化处理和孕育处理；）严格操作球化处理和孕育处理； 3 3）安放冒口、冷铁，热处理）安放冒口、冷铁，热处理- -缩孔、缩松缩孔、缩松、皮下气孔、夹渣等缺陷。、皮下气孔、夹渣等缺陷。 性能及牌号：性能及牌号：QT400-18QT40

15、0-18 强度和韧性高于灰铸铁。其牌号用强度和韧性高于灰铸铁。其牌号用QTQT，后，后面用数字分别表示其最抵抗拉强度和伸长率。面用数字分别表示其最抵抗拉强度和伸长率。表表2-52-5为牌号、性能和用途。为牌号、性能和用途。球墨铸铁的应用球墨铸铁的应用。2022-2-23 四、蠕墨铸铁：四、蠕墨铸铁： 一种新型铸铁，其石墨呈短片状，片端钝而圆，介于片状和一种新型铸铁，其石墨呈短片状，片端钝而圆，介于片状和球状之间的一种过渡组织。球状之间的一种过渡组织。 生产特点和应用：生产特点和应用： 炉前处理时，向铁水中加蠕化剂，再加孕育剂。由于力学性炉前处理时，向铁水中加蠕化剂，再加孕育剂。由于力学性能高，

16、导热性和耐热性优良，因而用于工作温度较高的零件。能高，导热性和耐热性优良，因而用于工作温度较高的零件。 蠕墨铸铁的生产过程：蠕墨铸铁的生产过程：视频视频。 牌号用牌号用RuT300,RuT300,表示，后面以三表示，后面以三位数字表示其最抵抗拉强度值。位数字表示其最抵抗拉强度值。 力学性能和牌号：力学性能和牌号： 介于灰铸铁和球墨铸铁之间。优介于灰铸铁和球墨铸铁之间。优点是导热性优于球铁，而坑生长和抗点是导热性优于球铁，而坑生长和抗氧化性较其他铸铁高。氧化性较其他铸铁高。2022-2-23按化学成分：按化学成分：铸造碳钢：铸造碳钢：铸造合金钢：铸造合金钢：按用途分类：按用途分类：不锈钢不锈钢耐

17、磨钢耐磨钢以铸造以铸造中碳钢中碳钢用的最多；用的最多；而铸造而铸造低碳钢低碳钢和铸造和铸造高碳高碳钢钢用的少。用的少。表表2-62-6。在碳钢的基础上加入少量在碳钢的基础上加入少量的合金元素，如锰、铬、的合金元素，如锰、铬、钼、钒等。钼、钒等。GMn13GMn13为铸造为铸造耐磨钢；耐磨钢；ZG1Cr18Ni9ZG1Cr18Ni9为铸为铸造不锈钢。造不锈钢。分类分类 第二节第二节 铸钢件的生产铸钢件的生产 一一. . 铸钢的性能铸钢的性能 不仅强度高，而且塑性、韧性好以及焊接性能好不仅强度高，而且塑性、韧性好以及焊接性能好. .适用于造适用于造型复杂、强度和韧性要求都高的零件。但铸造性能很差，流动性型复杂、强度和韧性要求都高的零件。但铸造性能很差，流动性低，收缩率大等缺点。低，收缩率大等缺点。 铸造碳钢牌号：铸造碳钢牌号：ZG200-400ZG200-400，表，表2-62-6。2022-2-23 二二.