第二章 常用合金铸件的生产

1、第二章第二章 常用合金铸件的生产常用合金铸件的生产山东科技大学材料科学与工程学院山东科技大学材料科学与工程学院第一节第一节 铸铁件的生产铸铁件的生产u铸铁的概念铸铁的概念：含碳量大于：含碳量大于2.11%(一般为一般为2.5%4.0%) 铁铁碳合金（含碳合金（含Si、Mn、S、P等元素）等元素）u铸铁的特点：铸铁的特点： 历史上使用较早历史上使用较早最便宜的金属材料之一最便宜的金属材料之一铸造性能极好，且只能用铸造成形铸造性能极好，且只能用铸造成形生产成本低，工艺简单，减震性耐磨性好，切削加工性好生产成本低，工艺简单，减震性耐磨性好，切削加工性好应用广应用广主要用于制造各种机器零件主要用于制造

2、各种机器零件石墨烯是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料，是碳的二维结构。石墨烯是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料，是碳的二维结构。这种石墨晶体薄膜的厚度只有这种石墨晶体薄膜的厚度只有0.335纳米，把纳米，把20万片薄膜叠加到一起，也只万片薄膜叠加到一起，也只有一根头发丝那么厚。它是有一根头发丝那么厚。它是2004年由曼彻斯特大学的科斯提亚年由曼彻斯特大学的科斯提亚诺沃谢夫和诺沃谢夫和安德烈安德烈盖姆小组首先发现的。盖姆小组首先发现的。石墨烯（石墨烯（Graphene）是由单层的碳原子紧密排列成二维的蜂巢状六角格子）是由单层的碳原子紧密排列成二维的蜂巢状六角格子的一种物质。它和金

3、刚石、石墨、富勒烯、碳纳米管还有无定形碳一样，的一种物质。它和金刚石、石墨、富勒烯、碳纳米管还有无定形碳一样，它是一种单纯由碳元素构成的物质（单质）。它是一种单纯由碳元素构成的物质（单质）。 石墨烯石墨烯石墨烯具有非同寻常的导电性能、超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性，石墨烯具有非同寻常的导电性能、超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性，它的出现有望在现代电子科技领域引发一轮革命。它的出现有望在现代电子科技领域引发一轮革命。 目前国内石墨烯的售价在目前国内石墨烯的售价在2000元元/克以上，接近于黄金价格的十倍左右。一克以上，接近于黄金价格的十倍左右。一旦量产势必成为下一个万亿级的产业。旦量产势必

4、成为下一个万亿级的产业。 2010年，年，Geim和和Novoselov因为石墨烯的工作获得了诺贝尔物理学奖。因为石墨烯的工作获得了诺贝尔物理学奖。 生长在铜箔上的石墨烯转移到PET薄膜的过程示意图 石墨烯触摸屏的工作原理示意图在石墨烯上印好的银电极把材料分成大小为3.1英寸的区域；组装好的石墨烯触摸屏面板；接到电脑上使用的石墨烯触摸屏。 白口铸铁：碳以白口铸铁：碳以FeFe3 3C C存在，无石墨，断口白亮存在，无石墨，断口白亮灰口铸铁：碳主要为石墨，断口暗灰色灰口铸铁：碳主要为石墨，断口暗灰色麻口铸铁：碳以渗碳、石墨两种形式存在，断口呈灰麻口铸铁：碳以渗碳、石墨两种形式存在，断口呈灰白色相

5、间白色相间普通铸铁普通铸铁合金铸铁（特殊性能铸铁）合金铸铁（特殊性能铸铁）铸铁的分类铸铁的分类按的碳存在形式按的碳存在形式按化学成分按化学成分灰口铸铁灰口铸铁灰铸铁；球墨、蠕墨、可锻铸铁灰铸铁；球墨、蠕墨、可锻铸铁石墨化的概念：石墨化的概念：铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化C存在形式存在形式固溶在固溶在F、A中中化合态的渗碳体化合态的渗碳体(Fe(Fe3 3C)C)游离态石墨（游离态石墨（G）石墨的晶体结构石墨的晶体结构 石墨的性能石墨的性能HBS 35 b20MPa 0 ak 0 石墨对铸铁性能的影响石墨对铸铁性能的影响G G 分布于基体中

6、分布于基体中 空洞空洞 有效承载面积降低有效承载面积降低 力性比碳钢力性比碳钢耐磨性耐磨性 消震性消震性 缺口敏感性缺口敏感性 切削加工性切削加工性 铸造性能铸造性能(熔点熔点 流动性流动性 收缩率收缩率) )铸铁的石墨化铸铁的石墨化石墨化的过程：石墨化的过程：n第一阶段：过共晶铸铁 L G共晶、亚共晶铸铁 LC AE+Gn第二阶段：A Gn第三阶段：AS FP+G铸铁的石墨化铸铁的石墨化7387381154738共晶石墨一次石墨二次石墨1154共析石墨影响铸铁组织的因素影响铸铁组织的因素 1 1、化学成分、化学成分 碳碳是形成石墨的元素，也是促进石墨化的素是形成石墨的元素，也是促进石墨化的素

7、。含碳愈高，析出的石墨愈多、石墨片愈粗大。含碳愈高，析出的石墨愈多、石墨片愈粗大。 硅硅是强烈促进石墨化的元素是强烈促进石墨化的元素，随着含硅量的，随着含硅量的增加，石墨显著增多。增加，石墨显著增多。 所以：当铸铁中所以：当铸铁中碳、硅含量均高碳、硅含量均高 时，析出的石墨就愈多、时，析出的石墨就愈多、愈粗大，而金属基体中铁素体增多，珠光体减少。愈粗大，而金属基体中铁素体增多，珠光体减少。 1 1）碳和硅）碳和硅3 3）锰）锰所以：硫含量限制在硫含量限制在0.1-0.15%以下以下，高强度铸铁则应更低。，高强度铸铁则应更低。 使铸铁铸造性能恶化（如降低流动性，增大收率）。锰是弱阻碍石墨化元素，

8、具有稳定珠光体，提高铸铁强度和硬度的作用。一般控制在一般控制在0.61.2%之之间间4 4）磷）磷 磷对铸铁的石墨化影响不显著。含磷过高将增加铸铁的冷脆性。限制在限制在0.5%以下，高强度铸铁则限制在以下，高强度铸铁则限制在0.20.3%以下。以下。2 2）硫）硫硫是强烈阻碍石墨化元素。硫量高易促使碳以FeFe3 3C C 白口组织白口组织；硫量高 热脆性； 影响铸铁组织的因素影响铸铁组织的因素 2 2冷却速度冷却速度在实际生产中，一般是根据铸件的壁厚（主要部位的壁厚），选择适当的化学成分（主要指碳、硅），以获得所需要的组织。由此可知：随着壁厚的增加，石墨片的数量和尺寸都增大，铸铁强度、硬度反

9、而下降。这一现象称为壁厚（对力学性能的）敏感性。1 1）铸型材料）铸型材料2 2）铸件壁厚）铸件壁厚 铸件壁愈厚，冷却速度愈慢，则石墨化倾向愈大，愈易得到粗大的石墨片和铁素体基体。铸铁壁厚（铸铁壁厚（mm）102030405060704.05.06.07.0（wC+wSi）%白口铸铁麻口铸铁灰口铸铁白口铸铁：灰口铸铁：麻口铸铁：珠光体灰口铸铁珠光体+铁素体灰口铸铁铁素体灰口铸铁P+Fe3C+LeP+Fe3C+G+Le珠光体灰口铸铁珠光体灰口铸铁：铁素体灰口铸铁：铁素体灰口铸铁：珠光体珠光体+ +铁素体灰口铸铁：铁素体灰口铸铁：P+G片片P+F+G片片F+G片片影响铸铁组织的因素影响铸铁组织的因

10、素 P+G P+F+G F+G 灰口铸铁类型与石墨形态灰口铸铁类型与石墨形态n灰铸铁灰铸铁片状片状n可锻铸铁可锻铸铁团絮状团絮状 n球黑铸铁球黑铸铁珠状（球状）珠状（球状）n蠕黑铸铁蠕黑铸铁蠕虫状蠕虫状名名 称称 石石 墨墨 化化 程程 度度 显微组织显微组织 第一阶段第一阶段 第二阶段第二阶段 第三阶段第三阶段 灰口铸铁灰口铸铁 充分进行充分进行 充分进行充分进行 充分进行充分进行 充分进行充分进行 充分进行充分进行 充分进行充分进行 充分进行充分进行 部分进行部分进行 不进行不进行 F+G F+P+G P+G 麻口铸铁麻口铸铁 部分进行部分进行 部分进行部分进行 不进行不进行 Le+P+G

11、 白口铸铁白口铸铁 不进行不进行 不进行不进行 不进行不进行 Le+P+Fe3CII 铸铁经不同程度石墨化后所得到的组织铸铁经不同程度石墨化后所得到的组织 灰灰口口铸铸铁铁一、灰铸铁一、灰铸铁 （一）灰铸铁的化学成分、组织和性能（一）灰铸铁的化学成分、组织和性能 1 1 灰铸铁的化学成分与组织灰铸铁的化学成分与组织 灰铸铁的化学成分一般为：2.63.6%C，1.23.0%Si， 0.41.2Mn，S0.15%，P0.3%。 1) 1) 铁素体灰铸铁（铁素体灰铸铁（F+G片片）：）： 这种铸铁抗拉强度和硬度低，易加工，铸造性能好。常用来制造性能要求不高的铸件和一些薄壁件。2) 2) 铁素体铁素体

12、- -珠光体灰铸铁（珠光体灰铸铁（F+P+G片片）：）： 此种铸铁强度亦较低，但可满足一般机件要求，且其铸造性能、切削加工性能和减振性较好，因此应用较广。3) 3) 珠光体灰铸铁（珠光体灰铸铁（ P+G片片）：）：这种铸铁强度和硬度较高，主要用来制造较为重要的机件。2 2 灰铸铁的性能灰铸铁的性能 2 2）良好的减振性）良好的减振性 3 3）良好的耐磨性）良好的耐磨性 4 4）低的缺口敏感性）低的缺口敏感性 1 1）力学性能：）力学性能：b=120-250Mpa，仅为钢件的20-30%， 0一、灰铸铁一、灰铸铁 （二）灰铸铁的孕育处理（二）灰铸铁的孕育处理 灰铸铁的组织和性能，很大程度上取决于

13、石墨的灰铸铁的组织和性能，很大程度上取决于石墨的数量、大小和形态。数量、大小和形态。 孕育处理孕育处理 熔炼出相当于白口或麻口组织的低碳、低熔炼出相当于白口或麻口组织的低碳、低硅的高温铁水，向铁水中冲入细颗粒的硅的高温铁水，向铁水中冲入细颗粒的孕育剂孕育剂，孕育剂，孕育剂在铁水中形成大量弥散的石墨结晶核心，使石墨化作用在铁水中形成大量弥散的石墨结晶核心，使石墨化作用骤然提高，从而得到在细晶粒珠光体上均匀的分布着细骤然提高，从而得到在细晶粒珠光体上均匀的分布着细片状石墨的组织。片状石墨的组织。 孕育铸铁：孕育铸铁：P P细细+G+G细片细片 b b=250-400Mpa=250-400Mpa，H

14、B=170-270HB=170-270， 0 0 常用的孕育剂为含硅75%的硅铁，加入量为铁水重量的0.25-0.6%。 （二）灰铸铁的孕育处理（二）灰铸铁的孕育处理 孕育铸铁适用于静载荷下，要求较高强度、硬度、耐磨孕育铸铁适用于静载荷下，要求较高强度、硬度、耐磨性或气密性的铸件，特别是性或气密性的铸件，特别是厚大截面铸件厚大截面铸件。如重型机床床身，。如重型机床床身，汽缸体、缸套及液压件等。汽缸体、缸套及液压件等。 必须指出：必须指出： 孕育铸铁原铁水的碳、硅含量不能太高；孕育铸铁原铁水的碳、硅含量不能太高； 原铁水出炉温度不应低于原铁水出炉温度不应低于14001400； 经孕育处理后的铁水

15、必须尽快浇注，以防止孕育作用衰退。经孕育处理后的铁水必须尽快浇注，以防止孕育作用衰退。 （三）灰铸铁的工艺性能（三）灰铸铁的工艺性能3 3锻造性和焊接性差。锻造性和焊接性差。 1 1良好的铸造性能。良好的铸造性能。良好的流动性、良好的流动性、 小的收缩率小的收缩率2 2良好的切削加工性能。良好的切削加工性能。2 2灰铸铁的牌号选用灰铸铁的牌号选用灰铸铁的牌号用汉语拼音“HT”和一组数字表示，数字表示其最低抗拉强度 b b （Mpa）。1 1灰铸铁件的生产特点灰铸铁件的生产特点1 1）灰铸铁一般在冲天炉中熔炼，成本低廉；）灰铸铁一般在冲天炉中熔炼，成本低廉；2 2）具有良好的铸造性能。）具有良好

16、的铸造性能。3 3）灰铸铁一般不通过热处理来提高其性能。）灰铸铁一般不通过热处理来提高其性能。（四）灰铸铁生产特点及牌号选用（四）灰铸铁生产特点及牌号选用灰铁灰铁如如HT100，表示，表示 b100MPa普通灰铸铁普通灰铸铁 热处理热处理不能改变石墨的形态不能改变石墨的形态去应力退火去应力退火 500550，防止机加工、使用时变形或开裂，防止机加工、使用时变形或开裂高温退火高温退火 850900, 表面、薄壁等白口处表面、薄壁等白口处Fe3C G, 硬度硬度, 切削加工性切削加工性表面淬火表面淬火 提高导轨表面、汽缸体内壁等的耐磨性。提高导轨表面、汽缸体内壁等的耐磨性。分类牌号显微组织基体粗片

17、普通灰铸铁HT100F +少量P粗片HT150F + P较粗片HT200P中等片孕育铸铁HT250细 P较细片HT300S 或 T细片HT350HT400灰铸铁的牌号灰铸铁的牌号 牌牌 号号 组织组织 用途举例用途举例 HT100HT100F+GF+G片片 盖、外罩、油盘、手轮、支架、底板、镶导轨的盖、外罩、油盘、手轮、支架、底板、镶导轨的机床底座等对强度无要求的零件机床底座等对强度无要求的零件 HT150HT150F+P+GF+P+G片片底座、床身、与底座、床身、与HT200HT200相配的溜板、工作台；泵相配的溜板、工作台；泵壳、容器、法兰盘壳、容器、法兰盘; ;工作压力不太大的管件工作压

18、力不太大的管件 HT200HT200F+P+GF+P+G片片要求高的强度和一定耐蚀能力的泵壳、容器、塔要求高的强度和一定耐蚀能力的泵壳、容器、塔器、法兰、硝化塔器、法兰、硝化塔 机床床身、立柱、平尺、划线平板、汽缸、齿轮、机床床身、立柱、平尺、划线平板、汽缸、齿轮、活塞、刹车轮、联轴器盘、水平仪框架活塞、刹车轮、联轴器盘、水平仪框架 压力为压力为80Mpa80Mpa以下的油缸、泵体、阀门以下的油缸、泵体、阀门 HT250HT250P+GP+G片片HT300HT300P P细细+G+G细片细片床身导轨、车床、冲床等受力较大的床身、机座、床身导轨、车床、冲床等受力较大的床身、机座、主轴箱、卡盘、齿

19、轮、高压油缸、水缸、泵体、主轴箱、卡盘、齿轮、高压油缸、水缸、泵体、阀门、衬套、凸轮、大型发动机曲轴、气缸体、阀门、衬套、凸轮、大型发动机曲轴、气缸体、气缸盖；冷镦模、冷冲模气缸盖；冷镦模、冷冲模 HT350HT350P P细细+G+G细片细片灰铸铁的牌号及应用灰铸铁的牌号及应用灰铸铁水泵叶轮发动机飞轮冲冲 天天 炉炉冲天炉是最普遍应冲天炉是最普遍应用的铸铁熔炼设备。用的铸铁熔炼设备。它用焦炭作燃料，它用焦炭作燃料，焦炭燃烧产生的热焦炭燃烧产生的热量直接用来熔化炉量直接用来熔化炉料和提高铁液温度，料和提高铁液温度，在能量消耗方面比在能量消耗方面比电孤炉和其它熔炉电孤炉和其它熔炉节省。而且设备比

20、节省。而且设备比较简单，大小工厂较简单，大小工厂皆可采用。但冲天皆可采用。但冲天炉的缺点，主要是炉的缺点，主要是由于铁液直接与焦由于铁液直接与焦炭接触，故在熔炼炭接触，故在熔炼过程中会发生铁液过程中会发生铁液增碳和增硫的过程。增碳和增硫的过程。二、可锻铸铁二、可锻铸铁 （一）可锻铸铁的组织、性能、牌号及选用（一）可锻铸铁的组织、性能、牌号及选用 1 1可锻铸铁的组织可锻铸铁的组织具有良好的塑性和韧性，耐蚀性较高，适于制造承受振动和冲击、形状复杂的薄壁小件，如汽车拖拉机的底盘类零件、各种水管接头、农机件等。 其强度、硬度、耐磨性优良，并可通过淬火、调质等热处理强化。可取代锻钢制造小型连杆、曲轴等

21、重要件。 1 1）铁素体（黑心）可锻铸铁（）铁素体（黑心）可锻铸铁（F+GF+G团团）：）：2 2）珠光体（）珠光体（P+ GP+ G团团）：）：2.2.可锻铸铁的牌号可锻铸铁的牌号 可锻铸铁的牌号用汉语拼音和两组数字表示，第可锻铸铁的牌号用汉语拼音和两组数字表示，第一组数字表示其一组数字表示其最低抗拉强度最低抗拉强度 b b （MpaMpa），第二组数），第二组数字表示其字表示其最低伸长率最低伸长率 。KTH30006 KTZ45006 铁素体基可铁素体基可锻铸铁锻铸铁珠光体基可珠光体基可锻铸铁锻铸铁 b b b b如如 KT300-6 ，表示，表示 b300 ， 6，铁素体基可锻铸铁，铁素

22、体基可锻铸铁铁素体可锻铸铁铁素体可锻铸铁珠光体可锻铸铁珠光体可锻铸铁 牌牌 号号 组织组织 用用 途途 举举 例例 KTH30006 KTH30006 F+GF+G团团三通、管件、中压阀门三通、管件、中压阀门 KTH33008KTH33008F+GF+G团团 输电线路件、汽车、拖拉机输电线路件、汽车、拖拉机的前后轮壳、差速器壳、转的前后轮壳、差速器壳、转向节壳、制动器；农机件及向节壳、制动器；农机件及冷暖器接头等。冷暖器接头等。KTH35010KTH35010F+GF+G团团KTH37012 KTH37012 F+GF+G团团KTZ45006 KTZ45006 P+ GP+ G团团 曲轴、凸轮

23、轴、连杆、齿轮、曲轴、凸轮轴、连杆、齿轮、摇臂、活塞环、轴套、犁片、摇臂、活塞环、轴套、犁片、耙片、闸、万向接头、棘轮、耙片、闸、万向接头、棘轮、扳手、传动链条、矿车轮扳手、传动链条、矿车轮 KTZ55004 KTZ55004 P+ GP+ G团团KTZ65002KTZ65002P+ GP+ G团团KTZ70002 KTZ70002 P+ GP+ G团团3.3.可锻铸铁的应用可锻铸铁的应用 性能性能 ：强度、塑韧性优于强度、塑韧性优于HT，低于，低于QT。 铁素体可锻铸铁：有一定的强度，塑性、韧性较好铁素体可锻铸铁：有一定的强度，塑性、韧性较好 珠光体可锻铸铁：强度、硬度、耐磨性好，有一定的塑

24、性、韧性珠光体可锻铸铁：强度、硬度、耐磨性好，有一定的塑性、韧性 （12%，有一定的塑性变形能力，但不能锻造），有一定的塑性变形能力，但不能锻造）应用应用 ：形状复杂、承受冲击和振动载荷的零件，（汽车拖拉机的后桥外形状复杂、承受冲击和振动载荷的零件，（汽车拖拉机的后桥外壳、管接头、低压阀门等）壳、管接头、低压阀门等） 可锻铸铁（玛钢）（二）可锻铸铁的生产特点（二）可锻铸铁的生产特点 1. 1.铸出白口坯料铸出白口坯料 1）碳、硅含量要低。）碳、硅含量要低。通常为2.42.8%C，0.41.4%Si。 2 2）冷却速度要快。）冷却速度要快。2. 2.石墨化退火石墨化退火 920 -980 720

25、 650Fe3C A+G团P F+G团P+GP+G团团F+ GF+ G团团t石墨化退火的总周期一般为4070小时高温阶段的石墨化退火时间需10-20小时2 2球墨铸铁的生产球墨铸铁的生产n1、球化处理：球化处理：向铁水中加入稀土镁合金（球化剂）。（其中镁是具有很强球化能力的元素）n球化剂的作用是使石墨呈球状析出。n我国应用最广的球化剂是稀土镁合金。n2、孕育处理：孕育处理：向铁水中加入硅铁合金（孕育剂）颗粒。n孕育剂的作用是促进铸铁石墨化，防止产生白口，细化石墨。n常用的孕育剂为硅的质量分数75硅铁三、球墨铸铁三、球墨铸铁1 1、球墨铸铁的组织、球墨铸铁的组织、性能性能组织：金属基体上分布组织

26、：金属基体上分布着球状石墨。着球状石墨。球墨铸铁种类分为珠光球墨铸铁种类分为珠光体球墨铸铁和铁素体球体球墨铸铁和铁素体球墨铸铁。墨铸铁。1 1）珠光体球墨铸铁（）珠光体球墨铸铁（P+ FP+ F少少+G+G球球） 正火其性能特点是：a）强度高。特别是屈服强度高，屈、强比屈、强比（0.2/b0.70.8）高于45号钢（0.2/b0.6)。b）疲劳强度较高c）硬度和耐磨性远比高强度灰铸铁高因此，珠光体球墨铸铁可代替碳钢制造某些受较大交变负荷的重要件，如曲轴、连杆、凸轮、蜗杆曲轴、连杆、凸轮、蜗杆等。 b=600800 MPa ; =2%三、球墨铸铁三、球墨铸铁 我国主要用于代替可锻铸铁制造汽车、拖

27、拉机底盘类零件，如后桥壳等。国外则大量用于铸管，如上、下水管道及输气管道等。 2 2）铁素体球墨铸铁）铁素体球墨铸铁 （F+ PF+ P少少+G+G球球） 退火其性能特点： b=450500 MPa ; =17%三、球墨铸铁三、球墨铸铁F+GF+P+GP+G2 2球墨铸铁的生产球墨铸铁的生产 1 1）控制原铁水化学成分）控制原铁水化学成分 2 2）较高的铁水温度）较高的铁水温度 3 3）球化处理和孕育处理）球化处理和孕育处理 出炉温度应高于1400。 a）应严格控制 S0.07%、P0.1%。b）适当提高含碳量（3.64.0%C），以改善铸造性能。稀土镁合金稀土镁合金球化剂加入量一般为铁水重量

28、的1.0-1.6%。 球化剂的作用：促使石墨在结晶时呈促使石墨在结晶时呈球状球状析出析出。 a a）球化处理）球化处理常用的孕育剂为含硅75%的硅铁，加入量为铁水重量的0.4-1.0%0.4-1.0%。 b b）孕育处理）孕育处理孕育剂的作用：促进铸铁石墨化，防止球化元素所造成促进铸铁石墨化，防止球化元素所造成的白口倾向的白口倾向 。球化处理工艺有冲入法冲入法和型内球化法型内球化法 。铁水合金球化剂硅铁粉铁水包出铁槽草木灰反应室反应室铸件铸件冒口冒口积渣包积渣包3 3、球墨铸铁的牌号、球墨铸铁的牌号QT400-17 为铁素体球墨铸铁。为铁素体球墨铸铁。“QT”表示表示“球铁球铁”，第一组数字，

29、第一组数字400为最低抗拉强度为最低抗拉强度400MPa，第二组数字，第二组数字17为最低延伸率为最低延伸率17%。QT1200-01 为珠光体球墨铸铁为珠光体球墨铸铁球墨铸铁的铸造性能比钢好，但低于灰铁，并可通过热球墨铸铁的铸造性能比钢好，但低于灰铁，并可通过热处理进行强化。处理进行强化。球墨铸铁的牌号用汉语拼音“QTQT”和两组数字表示，两组数字分别表示最低抗拉强度和伸长率。 球铁球铁n多数球墨铸铁件要进行热处理。球墨铸铁常用的热处理多数球墨铸铁件要进行热处理。球墨铸铁常用的热处理有退火和正火。有退火和正火。n退火的目的是获得铁素体基体，以提高其塑性和韧性，退火的目的是获得铁素体基体，以提

30、高其塑性和韧性，QT400-17，QT420-10等牌号球铁一般都需退火。等牌号球铁一般都需退火。n正火的目的是获得珠光体基体，以提高其强度和硬度。正火的目的是获得珠光体基体，以提高其强度和硬度。QT600-02等牌号球铁一般都需正火。等牌号球铁一般都需正火。4. 球墨铸铁的热处理球墨铸铁的热处理 牌牌 号号 组织组织 用用 途途 举举 例例 QT40017 QT40017 F+G F+G球球汽车、拖拉机底盘类零件，轮毂、驱动桥汽车、拖拉机底盘类零件，轮毂、驱动桥壳、差速器壳、拨叉、中低压阀门、管道。壳、差速器壳、拨叉、中低压阀门、管道。QT42010QT42010 F+G F+G球球QT50

31、005QT50005 F+P+G F+P+G球球机座、传动轴、机车护瓦等。机座、传动轴、机车护瓦等。QT60002 QT60002 P+G P+G球球曲轴、凸轮轴、连杆、齿曲轴、凸轮轴、连杆、齿轮、摇臂、活塞环、轴套、汽缸套、机床轮、摇臂、活塞环、轴套、汽缸套、机床蜗轮、蜗杆等蜗轮、蜗杆等 QT70002 QT70002 P+ G P+ G球球QT80002 QT80002 P+ G P+ G球球QT120001QT120001 B B下下+ G+ G球球汽车后桥螺旋锥齿轮、大减速器齿轮、曲汽车后桥螺旋锥齿轮、大减速器齿轮、曲轴、凸轮等轴、凸轮等5. 球墨铸铁的用途球墨铸铁的用途应用：应用：受

32、力复杂、负荷较大、要求耐磨的铸件（替代部分铸钢、锻钢件）受力复杂、负荷较大、要求耐磨的铸件（替代部分铸钢、锻钢件） P P球墨铸铁：内燃机曲轴、凸轮轴、连杆、轧辊等球墨铸铁：内燃机曲轴、凸轮轴、连杆、轧辊等 F F球墨铸铁：阀门、汽车后桥、犁铧、收割机导架等球墨铸铁：阀门、汽车后桥、犁铧、收割机导架等球墨铸铁球墨铸铁连杆连杆管道接口管道接口 四、蠕墨铸铁四、蠕墨铸铁蠕墨铸铁的性能特点：（1）力学性能（强度和韧性）比灰铸铁高，与铁素体球墨 铸铁相近。（2）壁厚敏感性比灰铸铁小得多。（3）导热性和耐疲劳性比球墨铸铁高得多，与灰口铸铁相近。（4）耐磨性比灰口铸铁好，为HT300的2.2倍以上。（6）

33、工艺性能良好，铸造性能近于灰口铸铁，切削 加工性能近于球墨铸铁。（5）减振性比球墨铸铁高，但比灰口铸铁低。 蠕墨铸铁主要用来蠕墨铸铁主要用来代替代替高强度灰铸铁、合金铸铁、高强度灰铸铁、合金铸铁、铁素体球墨铸铁和铁素体可锻铸铁生产复杂的大型铸件。铁素体球墨铸铁和铁素体可锻铸铁生产复杂的大型铸件。如大型柴油机机体、大型机床立柱等，更适合制造在热如大型柴油机机体、大型机床立柱等，更适合制造在热循环作用下工作的零件，如大型柴油机汽缸盖、排汽管、循环作用下工作的零件，如大型柴油机汽缸盖、排汽管、制动盘、钢锭模及金属型等制动盘、钢锭模及金属型等四、蠕墨铸铁四、蠕墨铸铁蠕化剂蠕化剂 Mg-Ti合金等。合金

34、等。 牌号牌号组织组织用用 途途 举举 例例 RT260RT260 F+G F+G蠕蠕汽车、拖拉机底盘类零件、驱汽车、拖拉机底盘类零件、驱动桥壳、阀体等动桥壳、阀体等RT300RT300 F+P+G F+P+G蠕蠕 排气管、变速箱体、汽缸盖、排气管、变速箱体、汽缸盖、纺织零件、液压件等纺织零件、液压件等 RT340RT340 F+P+G F+P+G蠕蠕重型机床件、大型齿轮箱体、重型机床件、大型齿轮箱体、盖、刹车鼓、玻璃模具、飞轮盖、刹车鼓、玻璃模具、飞轮等等RT380RT380 P+G P+G蠕蠕 活塞环、气缸套、制动盘、玻活塞环、气缸套、制动盘、玻璃模具、刹车鼓、钢珠研磨盘璃模具、刹车鼓、钢

35、珠研磨盘吸泥泵体等吸泥泵体等 RT420RT420 P+ G P+ G蠕蠕四、蠕墨铸铁四、蠕墨铸铁牌号牌号RTXXXRTXXX，RTRT表示蠕墨铸铁，表示蠕墨铸铁，XXXXXX表示最低抗拉强度表示最低抗拉强度牌号bMPa0.2MPa%硬度HB基体不 小 于RuT4204203350.75200280PRuT3803803000.75193274PRuT3403402701.0170249P+FRuT3003002401.5140217F+PRuT2602601953121197F蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁性能性能 强度、塑韧性优于灰铸铁。强度、塑韧性优于灰铸铁。应用应用 高压热交换器、汽

36、缸盖、液压阀等高压热交换器、汽缸盖、液压阀等进气管进气管排气管排气管n高强度合金铸铁：加入高强度合金铸铁：加入Cr、Ni、Cu、Mo等，增加基体中珠光等，增加基体中珠光体数量并细化珠光体，从而显体数量并细化珠光体，从而显著提高铸铁强度著提高铸铁强度合金铸铁合金铸铁n耐热合金铸铁：加入耐热合金铸铁：加入Si、Al、Cr等，使铸件表面形成一层等，使铸件表面形成一层致密的致密的SiO2、Al2O3、Cr2O3等氧化膜等氧化膜n耐蚀合金铸铁：加入耐蚀合金铸铁：加入Si、Al、Cr、Cu、Ni等，在铸铁表面等，在铸铁表面形成致密的保护膜，减少各相间的电位差形成致密的保护膜，减少各相间的电位差n耐磨合金铸

37、铁：白口铸铁表层灰口铸铁心部（强度好）耐磨合金铸铁：白口铸铁表层灰口铸铁心部（强度好）,激冷铸铁、高磷铸铁、高铬耐磨铸铁等激冷铸铁、高磷铸铁、高铬耐磨铸铁等第二节第二节 铸钢件生产铸钢件生产 一、铸钢的分类、性能、牌号及应用一、铸钢的分类、性能、牌号及应用 1 1碳素钢碳素钢2 2合金钢合金钢1 1）低碳钢）低碳钢2 2）中碳钢）中碳钢3 3）高碳钢）高碳钢C0.25%C=0.250.45%C=0.500.601 1）低合金钢）低合金钢2 2）中合金钢）中合金钢MeMe5%Mn13铸造性能差、应用较少。铸造性能较好、应用广泛。铸造性能差、应用较少。3 3）高合金钢）高合金钢Me10%（一）铸钢

38、的分类（一）铸钢的分类（二）性能和牌号（二）性能和牌号铸钢的性能：强度高，塑性好。铸钢的性能：强度高，塑性好。因此铸钢件常在重载荷或冲击载荷工况下服役。因此铸钢件常在重载荷或冲击载荷工况下服役。铸钢的牌号：铸钢的牌号：ZG 200-400，牌号中的，牌号中的“ZG”表示表示“铸钢铸钢”，第一组数字，第一组数字200表示最低的屈服强度表示最低的屈服强度为为200MPa，第二组数字，第二组数字400表示最低的抗拉强度表示最低的抗拉强度为为400MPa 。第二节第二节 铸钢件生产铸钢件生产 钢号钢号旧旧钢号钢号化学成分的质量分数（化学成分的质量分数（%）用途举例用途举例CSiMnP、SZG20040

39、0ZG150.200.500.800.04用于受力不大、要求韧性高的各用于受力不大、要求韧性高的各种机械零件，如机座、箱体等种机械零件，如机座、箱体等ZG230450ZG250.300.500.900.04用于受力不大、要求韧性较高的用于受力不大、要求韧性较高的各种机械零件，如外壳、轴承盖、各种机械零件，如外壳、轴承盖、阀体、砧座等阀体、砧座等ZG270500ZG350.400.500.900.04用于轧钢机机架、轴承座、连杆、用于轧钢机机架、轴承座、连杆、曲轴、缸体、箱体等曲轴、缸体、箱体等ZG310570ZG450.500.600.900.04用于负荷较高的零件，如大齿轮、用于负荷较高的零

40、件，如大齿轮、缸体、制动轮、棍子等缸体、制动轮、棍子等ZG340640ZG550.600.600.900.04用于齿轮、棘轮、联接器、叉头用于齿轮、棘轮、联接器、叉头等等（三）应用（三）应用轧辊轧辊外壳外壳用途用途 形状复杂，需一定强度、塑性、韧性的零件形状复杂，需一定强度、塑性、韧性的零件机车车辆、船舶、重型机械齿轮、轴、轧辊、机座、缸体、外壳、阀体等机车车辆、船舶、重型机械齿轮、轴、轧辊、机座、缸体、外壳、阀体等（三）应用（三）应用二、铸钢的生产工艺特点二、铸钢的生产工艺特点1 1、钢的浇注温度高（、钢的浇注温度高（15001500）、采用电炉熔炼。）、采用电炉熔炼。2 2、铸造性能差。、

41、铸造性能差。流动性差、收缩大。流动性差、收缩大。3 3、铸钢件用的型砂、透气性、耐火性、强度和退让性都、铸钢件用的型砂、透气性、耐火性、强度和退让性都要好。为此，原砂要采用颗粒大而均匀的人造石英砂。要好。为此，原砂要采用颗粒大而均匀的人造石英砂。4 4、为防止粘砂，铸型表面还要涂以石英粉或锆砂粉涂料。、为防止粘砂，铸型表面还要涂以石英粉或锆砂粉涂料。5 5、铸钢件都要安置相当数量的冒口和冷铁，采用顺序凝、铸钢件都要安置相当数量的冒口和冷铁，采用顺序凝固，防止产生缩孔，一般出品率为固，防止产生缩孔，一般出品率为50-60%50-60%。6 6、热处理是生产铸钢件的必需工序。通过热处理改善铸、热处

42、理是生产铸钢件的必需工序。通过热处理改善铸钢的组织和机械性能钢的组织和机械性能。退火：退火：C C 0.35% 0.35%正火：正火：C C 0.35% 0.35%感感 应应 炉炉第三节第三节 铸造有色合金铸造有色合金一、铸造铜合金一、铸造铜合金1 1铸造黄铜铸造黄铜 (Cu-Zn) 铸造黄铜有相当高的力学性能，如b=250450Mpa，=730%，HBS=60120。因其含铜量低，价格低于铸造青铜，而且它的凝固温度范围小，有优良的铸造性能。所以铸造黄铜常用于生产重载低速下或一般用途下的轴承、衬套、齿轮等耐磨件和阀门及大型螺旋桨等耐蚀件等。 2 2铸造青铜铸造青铜 青铜是指除了铜锌合金以外的其

43、它铜合金 。 铸造锡青铜的力学性能虽低于黄铜，但其耐磨、耐蚀性其耐磨、耐蚀性优于黄铜，锡青铜特别适合制造高速滑动轴承和衬套。 除锡青铜外，还有铝青铜、铅青铜、铍青铜等，其中铝青铜有优良的力学性能和耐磨、耐蚀性有优良的力学性能和耐磨、耐蚀性，但铸造性能较差，仅用于重要用途的耐磨、耐蚀件。 第三节第三节 铸造有色合金铸造有色合金二、铸造铝合金二、铸造铝合金1 1 铝硅合金铝硅合金（Al-SiAl-Si） 铝硅合金流动性好、线收缩率低、热裂倾向小、气铝硅合金流动性好、线收缩率低、热裂倾向小、气密性好，又有足够的强度，所以应用最广。密性好，又有足够的强度，所以应用最广。常用于制造形状复杂的薄壁件或气密

44、性要求较高的铸件，如内燃机缸体、化油器、仪表外壳等。 第三节第三节 铸造有色合金铸造有色合金2 2 铝铜合金（铝铜合金（Al-CuAl-Cu）3 3 铝镁合金铝镁合金（Al-MgAl-Mg）4 4 铝锌合金（铝锌合金（Al-ZnAl-Zn）铝铜合金的铸造性能差，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。 铝镁合金是所有铝合金中比强度最高的，主要用于航天、航空或长期在大气、海水中工作的零件等 。第三节第三节 铸造有色合金铸造有色合金三、铜、铝台金铸件的生产特点三、铜、铝台金铸件的生产特点1 1铜合金的熔化铜合金的熔化 铜合金在液态下极易氧化，形成的氧化物铜合金在液

45、态下极易氧化，形成的氧化物(cu(cu2 20)0)因因溶解在铜内而使合金的性能下降。为防止铜的氧化，熔溶解在铜内而使合金的性能下降。为防止铜的氧化，熔化青铜时应加熔剂以覆盖铜液。为去除已形成的化青铜时应加熔剂以覆盖铜液。为去除已形成的CuCu2 20 0，最好在出炉前向铜液中加入最好在出炉前向铜液中加入0.30.3一一0.60.6磷铜来脱氧。磷铜来脱氧。由于黄铜中的锌本身就是良好的脱氧剂，所以熔化黄铜由于黄铜中的锌本身就是良好的脱氧剂，所以熔化黄铜时不需另加溶剂和脱氧剂。时不需另加溶剂和脱氧剂。2 2铝合金的熔化铝合金的熔化 铝合企在液态下也极易氧化，形成的氧化产物铝合企在液态下也极易氧化，

46、形成的氧化产物AlAl2 2O O3 3的熔点高达的熔点高达20502050，密度稍大于铝，所以熔化搅拌时容，密度稍大于铝，所以熔化搅拌时容易进入铝液，呈非金属夹渣。铝液还极易吸收氢气，使易进入铝液，呈非金属夹渣。铝液还极易吸收氢气，使铸件产生针孔缺陷。铸件产生针孔缺陷。 为了减缓铝液的氧化和吸气，可向坩埚内加入为了减缓铝液的氧化和吸气，可向坩埚内加入KClKCl、NaclNacl等作为熔剂，以便将铝液与炉气隔离。为了驱除铝等作为熔剂，以便将铝液与炉气隔离。为了驱除铝液中已吸人的氢气、防止针孔的产生，在铝液出炉之前液中已吸人的氢气、防止针孔的产生，在铝液出炉之前应进行驱氢精炼。简便的方法是用钟罩向铝液中压入氯应进行驱氢精炼。简便的方法是用钟罩向铝液中压入氯化锌化锌(ZnCl(ZnCl2 2) )、六氯乙烷、六氯乙烷(C(C2 2ClCl6 6) )等氯盐或氯化物，反应后等氯盐或氯化物，反应后生成生成AlClAlCl6 6气泡，这些气泡在上浮过程中可将氢气及部分气泡，这些气泡在上浮过程