铸造合金特性

三．铝、铜合金铸件的生产

1.铸造铝合金2.铝合金铸件的生产3.铸造铜合金4.铜合金铸件的生产

内容一．铸铁及铸铁件生产

1．铸铁的一般特性

2．灰铸铁

3．球墨铸铁二．铸钢与铸钢件生产1．铸钢的类别和性能2．铸钢件的生产

11.铸铁的特性一铸铁及铸铁件生产(1)铸铁的分类2钢的基体组织+石墨(2)铸铁的组织3铸铁的石墨形态灰口铸铁可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁4(3)铸铁的石墨化①化学成分的影响

铸铁中C↑、Si↑,析出的石墨量↑,力学性能下降(碳当量=C%+1/3Si%)铸铁中C和Si的含量影响着铸铁的组织；(见图)铸铁中的P、S是有害元素，应尽量减少其含量。②冷却速度的影响

碳元素在铸铁中的存在形式有:

⑴固溶;⑵Fe3C;⑶石墨5(4)铸铁的性能及其应用

铸铁有良好的铸造性、耐磨性、减震性、可加工性和低的缺口敏感性等。另外,生产简便，成本低廉，应用广泛。如内燃机的汽缸体、汽缸盖、汽缸套、活塞环,汽车和拖拉机的变速箱、前后桥、油缸、阀体等等。铸铁的力学性能较铸钢差,这与其中的石墨形态、大小、数量和分布有关。石墨对基体有明显的割裂作用和缩减作用。

但铸铁的抗压强度、硬度受石墨的影响较小，与钢相近。6①普通铸铁名称灰铸铁可煅铸铁球墨铸铁牌号

HT150HT250KTH330-08KTZ550-04QT600-2G形态片

状团

絮

状球

状强

度发挥30～50%基体强度发挥50～70%基体强度发挥70～90%基体强度铁水成分(%)C2.8～3.9;Si1.0～2.5;Mn0.6～1.2;P＜0.3;S＜0.15C2.4～2.7；Si1.4～1.8；Mn0..3～0.7；P＜0.1；S＜0.25C3.7～3.9；Si1.0～1.8；Mn0.5～0.9；P＜0.1；S＜0.072.常用铸铁7名称灰铸铁可煅铸铁球墨铸铁特性工艺处理孕育处理：目的是消除白口组织，改善石墨大小、形状和分布，提高性能。石墨化退火：目的是使白口铸铁中的自由Fe3C分解得到团絮状石墨。①球化处理：使石墨球化；②孕育处理；③

热处理:改善性能。性能特点工艺性能良好,力学性能低,耐磨性及消震性好强度较高，韧性较好。强度高,韧性较好;耐热、耐磨性好；但消震性较低。应

用有广泛的应用，如机床导轨、发电机缸体、缸盖、活塞等。形状复杂、耐震、耐蚀的薄壁铸件。“以铁代钢”，如用QT600-2代替20CrMnTi钢制造曲轴。8c)耐蚀铸铁在铁水中加入Si、Al、Cr、Mo、Cu、Ni、P等合金元素,提高铸铁在酸性和碱性条件下的耐蚀性能.(通过形成钝化膜和提高电极电位达到耐蚀目的)②合金铸铁(即特殊性能铸铁)a)耐磨铸铁

(又分为减磨铸铁和抗磨铸铁)又分为高磷减磨铸铁、白口抗磨铸铁和中锰抗磨铸铁等.b)耐热铸铁通过在铁水中加入Si、Al、Cr等合金元素,提高高温下的抗氧化性能.耐热铸铁以球墨铸铁为主;主要有硅系耐热铸铁、铝系耐热铸铁、硅铝系耐热铸铁和铬系耐热铸铁等.9③铁水的熔炼★熔炼方式冲天炉熔炼()或冲天炉＋电炉熔炼()电炉熔炼温度较高,铁水纯净度较高,有利于孕育处理,但电炉熔炼铁水的石墨化能力不及冲天炉铁水高。出炉铁水温度≥1450℃。★铁水质量炉前检验检验铁水成分是否合格

白口深度法凝固曲线法10★炉前铁水处理孕育处理：

在铁水浇注前或浇注过程中,在铁水里加入0.4~1.0%干燥的孕育剂(主要由Fe-Si和Si-C等组成)颗粒,以抑制白口组织的产生和改善石墨的形态、大小、含量和分布，提高铸铁的力学性能。球化处理：球墨铸铁原铁水由于含碳量高，如果直接浇注会形成灰口铸铁，因此在铁水浇注前将1～1.6%的球化剂(主要由RE-Mg合金等组成)加入到铁水中去,以使石墨以球状形式析出并长大。由于RE和Mg是反石墨化元素,在球化处理时后还必须进行孕育处理,方能得到均匀、球化度好的石墨球。11冲入法球化处理

12二铸钢与铸钢件生产1)牌号：如ZG200-400（共有5个牌号）2)性能：铸钢的力学性能较高。不仅强度较高，并有优良的塑性和韧性，焊接性能好。3)应用：铸钢生产较球墨铸铁生产易控制，特别是在大断面铸件或大型铸件上表现得尤其明显。可采用铸-焊联合结构制造巨大的构件。

4)铸造工艺特点：铸钢的熔炼温度高(1550℃～1600℃),浇注温度也高,容易吸气和氧化,收缩大、流动性差，极易产生各种铸造缺陷。13①选用高耐火度的原砂,铸型表面用耐火涂料,防止粘砂;②采用干砂型或水玻璃自硬砂,减少发气量,防止气孔;③在型砂中加入木屑,提高退让性,防止裂纹;④采用设置冒口和冷铁等工艺手段实现定向凝固,防止缩孔、缩松、冷隔、浇不足等缺陷。

5)为获得合格铸件,常采用以下措施：141铸造铝合金种类物

理、化

学

性

能

铸造铝硅合金(ZL1**)

①好的导电性、导热性；②耐磨蚀性良；③密度小熔点低；④气密性好；⑤力学性能较好。铸造铝铜合金(ZL2**)①②同上；④强度最高；③密度较大、熔点较。铸造铝镁合金(ZL3**)①②同上；③密度最小；④比强度最高。铸造铝锌合金(ZL4**)①②同上；③密度较高；④气密性好;⑤强度较高.三铝、铜合金铸件的生产15熔炼用炉为坩埚炉，为了改善铝合金铸件的性能，生产时常对熔炼的合金液进行精炼除气和变质处理()。铸造铝合金的工

艺

性

能特点：

①流动性好；②收缩小,热裂倾向小；③浇注温度低;④在熔炼和浇注过程中特别要注意防止合金液吸气和氧化。

162铸铜及其工艺性能三铝、铜合金铸件的生产铸造黄铜铸造青铜化学成分

以Cu、Zn为主

除Cu外，加入Pb、Sn、Al、Be、Si、Mn等作为主要合金元素。

物化性能具有良好的导电、导热性能，耐磨性好，耐蚀性优良()，力学性能视加入的合金元素及其含量而定。

工艺性能铸造性能良好铸造性能良好应

用阀体、蜗轮、螺旋桨、水泵、叶轮、轴承和轴套等。泵壳、蜗轮、弹簧及弹性零件、轴瓦、轴承，高强度和耐磨、耐蚀件等。(1)

铸造铜合金17(2)

铜合金铸件的生产熔炼用炉：坩埚炉。突出问题：铜液易氧化和吸气预防措施：熔剂覆盖熔炼用磷铜(0.3~0.6%)脱氧除气(黄铜除外，？)铸造黄铜：结晶温度范围窄，易产生缩孔

→采用定向凝固，并设冒口补缩锡青铜：结晶温度范围宽，易产生枝晶偏析和缩松→采用同时凝固，合理设置浇注系统181920冲天炉21中频电炉22感应炉熔炼及浇注现场照片23铝或铜合金的熔炼24变质处理：在浇注前或浇注过程中，在铝合金液里加入细颗粒状Na或K的卤化盐等变质剂，使铝合金尤其是铝硅合金中的粗大组织得到细化，从而提高合金的机械性能和加工性能。精炼除气：⑴在熔炼的初期和中期，在合金或合金液表面覆盖一层由NaCl、KCl等组成的熔剂,隔绝空气，避免氧化和吸气；⑵在熔炼后期向合金液中通入氯气或压入除气剂(含ZnCl2和C2Cl6等)，形成细小的气泡将合金液中的气体和非金属夹杂物带出，达到去气和精炼目的。25铝硅合金变质处理前后的组织26第二批重点文物保护单位：玉泉寺铁塔

位于：湖北当阳玉泉山东麓建于：1061年

塔高达22米，塔基为特制的青砖砌成，塔身为生铁铸造，造型仿木构楼阁的形式，平面呈八角形，共十三层，总耗铁量达38吨。塔每层每边均铸有“二龙戏珠”、“八仙过海”和山峰、海波、水草等纹饰，线条柔和流畅、栩栩如生。玉泉铁塔是中国罕见的古代大型铁塔，挺拔俊秀，稳健玲珑。每逢夕阳照射铁塔时，紫气金霞，交相辉映，蔚为壮观，被人们赞为“铁塔棱金”27第三批重点文物保护单位：崇觉寺铁塔

位于：山东省济宁市内建于：560年铁塔通高23.8米，整个铁塔的构件均为仿木结构形式的雕模铸制，不仅反映了宋代本构建筑的形制，也体现了宋代铸造技术的高超水平。28越王勾践剑

越王勾践剑自古被称为天下名剑之一，1965年从湖北省江陵出土，深埋地下2500多年仍锋利无比，至今作为镇馆之宝被湖北省博物馆珍藏，属国家一级文物中的极品件。剑锷锋芒犀利，寒光闪闪，出土时插于漆木鞘里，保存如新，经分析测定，剑脊含锡低(10%)，韧性好而不易折断；刃部含锡高(20%)，刚而锋利。这种复合金属制造技术其他国家直到近代才掌握。29武当山金殿

始建于1416年，是中国现存最大的铜铸建筑物。高5.54米，宽4.40米，深3.15米，是铜铸烫金、仿木构建筑。金殿是分件铸造，榫铆拼焊，连接精密，浑然一体，毫无铸凿之痕，虽经历五百余年风霜雪雨和雷电的侵袭，至今仍金碧辉煌，绚丽如初，堪称中国古代建筑和铸造工艺中的一颗明珠。30曾侯乙编钟上世纪70年代出土湖北随州的曾侯乙墓(前433年)。古老的乐队——曾侯乙编钟31编钟包括钮钟19件，甬钟45个，外加楚惠王赠送的一件拨钟，共65件，