第四章常用合金铸件生产

第四章

常用合金铸件的生产

铸铁件的生产铸钢件的生产铝、铜合金铸件的生产第一节

铸铁件的生产铸铁的分类铸铁的结晶过程和石墨化灰口铸铁的组织与性能特点常用铸铁的性能及生产一、铸铁的分类铁–碳合金中碳的存在形式渗碳体石墨钢白口生(铸)铁灰口铸铁普通灰口铸铁可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁麻口铸铁碳在铸铁中存在的形态示意图二、铸铁的结晶过程和石墨化Fe–Fe3CFe–G1、一次结晶过程和共晶石墨化2、二次结晶过程和共析石墨化二次结晶:铸铁凝固后在继续冷却过程中发生的组织转变。在二次结晶过程中(奥氏体中固溶碳的析出、共析转变),析出的石墨沉积于原有石墨上(共晶石墨)。

3、影响铸铁石墨化的因素

化学成分冷却速度1)化学成分碳和硅:碳和硅是强石墨化元素。Ⅰ-白口铸铁区Ⅱa-麻口铸铁区Ⅱ-珠光体灰口铸铁区Ⅱb-珠光体、铁素体灰口铸铁区Ⅲ-铁素体灰口铸铁区锰:是有益元素,微弱阻止石墨化,

可消除硫的有害作用。磷:是有害元素,可促进石墨化。硫:是有害元素,强烈阻止石墨化。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：P+Fe3C+Le灰口铸铁：麻口铸铁：P+Fe3C+G+Le珠光体灰口铸铁珠光体+铁素体灰口铸铁铁素体灰口铸铁珠光体灰口铸铁：P+G片铁素体灰口铸铁：F+G片珠光体+铁素体灰口铸铁：P+F+G片2、冷却速度三角试棒断口组织三、灰口铸铁的组织与性能特点1、灰口铸铁的组织特征:

金属基体

+石墨

金属基体

–铁素体、珠光体、铁素体+珠光体

石墨

–片状、团絮状、球状、蠕虫状2、灰口铸铁的性能特点1)机械性能较差灰口铸铁组织=钢的组织+大量石墨石墨的硬度低(3HBS);抗拉强度低(σb20Mpa);塑性差(0%)。灰口铸铁基体组织=钢的组织+大量裂纹和孔洞2、灰口铸铁的性能特点2)耐磨性好

石墨本身的摩擦系数小;脱落

石墨处的凹坑,可以储存润滑油。

灰口铸铁的耐磨性比碳钢好2、灰口铸铁的性能特点3)减震性好石墨在金属基体中能很好的阻止振动的传播。2、灰口铸铁的性能特点4)缺口敏感性小材料抗拉强度σb(Mpa)弯曲疲劳强度Mpa缺口作用系数

β=σw/σ’w无缺口σw有缺口σ’w灰口铸铁2701151151.0铸钢4402301551.52、灰口铸铁的性能特点5)铸造性能和切削加工性能好。6)其他工艺性差

焊接性差;热处理性能差;不能锻造和冲压。四、常用铸铁的性能及生产

普通灰口铸铁孕育铸铁可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁1、普通灰口铸铁1)牌号HT

100Φ30mm试棒的最低抗拉强度值(Mpa)灰口铸铁1、普通灰口铸铁2)性能特点

铁水不经过任何处理,石墨呈粗大的片状,强度低。3)典型牌号

牌号HT100HT150HT200组织F+粗大片状GF+P+较粗片状GP+小片状G2、孕育铸铁–高强度灰口铸铁1)工艺特点:

铁水需经过孕育处理。2)孕育处理:

浇注前向铁水内加入少量促进石墨化元素(称为孕育剂,75%Si–Fe)。3)组织特点:P细小+均匀分布G细小2、孕育铸铁–高强度灰口铸铁4)性能特点:

强度和硬度明显提高,

耐磨性好,壁厚敏感性小,同一截面上机械性能的齐一性较好。2、孕育铸铁–高强度灰口铸铁5)典型牌号:HT250;HT300;HT350;3、可锻铸铁(韧性铸铁、玛钢)1)工艺特点铸出白口坯件在950℃,保温30小时。在730℃,保温20小时。珠光体可锻铸铁铁素体可锻铸铁3、可锻铸铁(韧性铸铁、玛钢)2)组织特点

P(或F)+团絮状G3)性能特点

强度、硬度高,耐磨性好,

有一定的韧性。3、可锻铸铁(韧性铸铁、玛钢)4)牌号KT

300–06延伸率δ6%抗拉强度σb

300Mpa可锻铸铁4、球墨铸铁1)工艺特点:铁水需经过球化处理和孕育处理。2)球化处理:

往铁水中加入球化剂,球化剂是稀土镁合金。4、球墨铸铁3)球化处理方法4、球墨铸铁4)组织特点:P(或F)+球状G5)性能特点:

抗拉强度和屈服强度很高;疲劳强度较高;硬度和耐磨性比其他铸铁都高。珠光体球墨铸铁和45号锻纲的机械性能比较表性能45号锻钢(正火)P球铁(正火)抗拉强度

σb(Mpa)690815屈服强度

σ0.2(Mpa)410640屈强比

σ0.2/σb0.590.785延伸率

δ(%)263疲劳强度(带缺口试样)

σ-1(Mpa)150155硬度

HBS<229229～3214、球墨铸铁正火:

使具有F+P+Fe3C的铸态基体组织,为高强度的珠光体基体组织。6)热处理特点退火:

使铸态组织中的Fe3C或P

中的Fe3C分解,以获得高塑性的铁素体基体组织。4、球墨铸铁6)热处理特点调质处理:为获得综合机械性能较高的组织。

S回火

+G球状

等温淬火:为获得既有高强度和韧性,又有高硬度和耐磨性的组织。

B下

+G球状4、球墨铸铁7)牌号QT

400–18延伸率δ18%抗拉强度σb

400Mpa球墨铸铁5、蠕墨铸铁

组织特征:金属基体+蠕虫状G。2)性能特点:机械性能比灰口铸铁高。壁厚敏感性比灰口铸铁小。导热性、减震性和耐热疲劳性比球墨铸铁高。工艺性能良好。两种铸铁抗拉强度对壁厚的敏感性比较5、蠕墨铸铁3)工艺特点:

铁水需蠕化处理。4)蠕化剂:稀土硅铁或稀土硅钙合金。5)牌号RuT

260抗拉强度σb

260Mpa蠕墨铸铁第二节

铸钢件的生产

铸钢的分类铸钢的铸造工艺特点一、铸钢的分类1.碳素铸钢:ZG15～ZG55等。2.低合金铸钢:ZG40Mn、ZG40Cr、

ZG30CrMnSi等。3.高合金铸钢:ZGMn13、ZG1Cr13、

ZG1Cr18Ni9等。二、铸钢的铸造工艺特点

铸钢的铸造性能生产铸钢件的工艺措施铸钢件的热处理铸钢的熔炼1、铸钢的铸造性能铸钢的铸造性能差:

熔点高,钢液易氧化;

流动性差;

收缩量大;

易产生铸造缺陷;2、生产铸钢件的工艺措施

提高对型砂性能的要求。合理使用耐火涂料。合理运用铸造工艺。铸钢齿轮的铸型工艺3、铸钢件的热处理

由于铸钢件存在许多铸造缺陷,机械性能差,特别是塑性低。此外还存在较大的铸造应力。

常用的热处理工艺有:退火和正火。铸钢件不宜淬火,易开裂。

4、铸钢的熔炼电弧炉炼钢4、铸钢的熔炼感应电炉炼钢第三节

铝、铜合金铸件的生产

铝合金铸件的生产铜合金铸件的生产一、铝合金铸件的生产1、铝合金铸造工艺特点铝合金熔点低,流动性好,可铸形状复杂的薄壁铸件。铝合金导热快、易氧化和易吸气(H2),须采用熔剂覆盖保护和在熔炼后期去气精炼等工艺。常用的铝合金熔炼设备3、铝合金铸件的浇注系统二、铜合金铸件的生产1、铜合金铸造工艺特点

由于各种成分的铜合金的结晶特征不同,铸造性能不同,所以铸造工艺特点也不同。2、锡青铜合金铸造工艺特点

锡青铜的结晶温度范围很大,同时凝固区域很宽,流动性较差,易产生