1、3/23/20223/23/2022上次課內容的回顧上次課內容的回顧縮孔與縮松的形成縮孔與縮松的形成純金屬、共晶成分和凝固溫度范圍窄的合金純金屬、共晶成分和凝固溫度范圍窄的合金 逐層凝固逐層凝固 縮孔縮孔凝固區域較寬的合金凝固區域較寬的合金 糊狀凝固糊狀凝固 縮松縮松消除縮孔和縮消除縮孔和縮松的松的方法方法定向凝固原則定向凝固原則原則原則合理布置內澆道及確定澆鑄工藝。合理布置內澆道及確定澆鑄工藝。方法方法合理應用冒口、冷鐵和補貼等工藝措施。合理應用冒口、冷鐵和補貼等工藝措施。內應力、內應力、變形與裂紋變形與裂紋內應力內應力熱應力熱應力機械應力機械應力鑄件的壁厚不均勻，導致不同部鑄件的壁厚不均勻

2、，導致不同部位不均衡的收縮而引起的應力。位不均衡的收縮而引起的應力。鑄件在固態收縮時受阻鑄件在固態收縮時受阻變形與裂紋變形與裂紋熱應力的形成過程分析熱應力的形成過程分析熱應力的消除方法熱應力的消除方法鑄件的結構：鑄件的結構：鑄件各部分能自由收鑄件各部分能自由收縮縮工藝方面：工藝方面：采用采用同時凝固原則同時凝固原則時效處理：時效處理：人工時效；自然時效人工時效；自然時效鑄件的結構盡可能對稱鑄件的結構盡可能對稱鑄件的壁厚盡可能均勻鑄件的壁厚盡可能均勻鑄件變形的判定鑄件變形的判定厚部、心部厚部、心部受拉應力，出現受拉應力，出現內凹變形內凹變形。薄部、表面薄部、表面受壓應力，出現受壓應力，出現外凸變

3、形外凸變形。3/23/2022第第6章章 常用合金鑄件的生產常用合金鑄件的生產 6.1 鑄鐵件的生產鑄鐵件的生產 鑄鐵鑄鐵通常是通常是C%=2.5%4.0%的鐵碳合金。的鐵碳合金。 碳在鐵碳合金中的存在形式有：碳在鐵碳合金中的存在形式有：滲碳體滲碳體和和石墨石墨根據碳在鐵碳合金中的存在形式，鑄鐵可以分為根據碳在鐵碳合金中的存在形式，鑄鐵可以分為： 白口鑄鐵：白口鑄鐵：萊氏體萊氏體+二次滲碳體珠光體二次滲碳體珠光體 灰口鑄鐵：灰口鑄鐵：基體基體+石墨石墨麻口鑄鐵麻口鑄鐵: 萊氏體萊氏體+二次滲碳體珠光體二次滲碳體珠光體 +石墨石墨重點內容：重點內容：鑄造鑄造特點特點石墨化石墨化生產工藝生產工藝灰

4、口鑄灰口鑄鐵鐵作業：作業：P91 6.2 6.4、6.7主要內容：主要內容：6.1 6.1 鑄鐵件的生產鑄鐵件的生產6.2 6.2 鑄鋼件的生產鑄鋼件的生產6.3 6.3 鑄造有色金屬件的生產鑄造有色金屬件的生產3/23/2022灰口鑄鐵灰口鑄鐵 可以看成是在可以看成是在鋼的基體鋼的基體上分布著不同形態的上分布著不同形態的石墨石墨。而。而石墨的石墨的形態形態、大小大小和和分布分布直接影響著鑄鐵的直接影響著鑄鐵的性能性能。根據鑄鐵中石墨形態的不同，灰口鑄鐵可以分為：根據鑄鐵中石墨形態的不同，灰口鑄鐵可以分為：灰鑄鐵：灰鑄鐵：石墨呈片狀石墨呈片狀可鍛鑄鐵：可鍛鑄鐵：石墨呈團絮狀石墨呈團絮狀蠕墨鑄鐵

5、：蠕墨鑄鐵：石墨呈蠕蟲狀石墨呈蠕蟲狀球墨鑄鐵：球墨鑄鐵：石墨呈球狀石墨呈球狀鑄鐵件的生產鑄鐵件的生產3/23/2022 鑄鐵之所以用得如此廣泛鑄鐵之所以用得如此廣泛,是因為石墨的存在，石是因為石墨的存在，石墨的存在，使鑄鐵具有鑄鋼所不具備的性能。墨的存在，使鑄鐵具有鑄鋼所不具備的性能。鑄鐵的優點鑄鐵的優點 良好的鑄造性能，如流動性好、收縮小良好的鑄造性能，如流動性好、收縮小 良好的切削加工性能良好的切削加工性能 高的耐磨性高的耐磨性 良好的吸振緩沖性能良好的吸振緩沖性能 低的缺口敏感性能低的缺口敏感性能6.1.1 灰鑄鐵灰鑄鐵1.灰鑄鐵的性能灰鑄鐵的性能 石墨片越圓整、越細小、分布越均勻對基體

6、割裂作用越小。石墨片越圓整、越細小、分布越均勻對基體割裂作用越小。鑄鐵件的生產鑄鐵件的生產3/23/2022 鑄鐵的石墨化：鑄鐵的石墨化： 碳以石墨的形式析出的過程。碳以石墨的形式析出的過程。 通常視通常視石墨化過程充分與否，會得到不同基體的鑄鐵組織。石墨化過程充分與否，會得到不同基體的鑄鐵組織。灰鑄鐵的基體通常有：灰鑄鐵的基體通常有： *鐵素體灰鑄鐵鐵素體灰鑄鐵2.石墨形態對鑄鐵性能的影響石墨形態對鑄鐵性能的影響* *鐵素體鐵素體珠光體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵 * *珠光體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵3/23/20223.影響石墨化的因素影響石墨化的因素化學成分化學成分 化學成分：化學成分：C是形成石墨的元

7、素，是形成石墨的元素，Si是促進形成石墨是促進形成石墨的元素，通常的元素，通常C%、 Si%越高，越容易越高，越容易石墨化石墨化。3/23/20223.影響石墨化的因素影響石墨化的因素冷卻速度冷卻速度 冷卻速度：冷卻速度： 減小冷卻速度減小冷卻速度可以可以促進石墨化促進石墨化， 易得到粗大的石墨片和鐵素體易得到粗大的石墨片和鐵素體基體；基體； 增大冷卻速度則阻礙石墨化，增大冷卻速度則阻礙石墨化，此時只有部分碳以細石墨片析此時只有部分碳以細石墨片析出，而另一部分碳則以滲碳體出，而另一部分碳則以滲碳體析出，析出， 得到珠光體基體。得到珠光體基體。3/23/20223.影響石墨化的因素影響石墨化的因

8、素壁厚壁厚3/23/2022普通灰鑄鐵件普通灰鑄鐵件基體基體：F、P、F+P生產生產：鐵水熔煉好后直接澆鑄鐵水熔煉好后直接澆鑄牌號牌號：HTXXXHT: 表示灰鑄鐵中文拼音的代號表示灰鑄鐵中文拼音的代號XXX: 三位數字表示最抵抗拉強度三位數字表示最抵抗拉強度(MPa)石墨形態石墨形態：粗片粗片狀狀問題問題1）灰鑄鐵牌號為什么不用含碳量多少表灰鑄鐵牌號為什么不用含碳量多少表示，而用力學性能表示？示，而用力學性能表示？2）鑄件當其強度不夠時，是否只能通過鑄件當其強度不夠時，是否只能通過增大截面解決？增大截面解決？提高灰鑄鐵的性能提高灰鑄鐵的性能鑄鐵件的生產鑄鐵件的生產3/23/20224.灰鑄鐵

9、的孕育處理灰鑄鐵的孕育處理改善基體組織改善基體組織改變石墨形態、數量、改變石墨形態、數量、 大小和分布大小和分布灰鑄鐵的孕育處理是灰鑄鐵的孕育處理是提高和改善提高和改善灰鑄鐵的灰鑄鐵的性能性能途徑的行之途徑的行之有效的方法。有效的方法。灰鑄鐵的孕育處理方法灰鑄鐵的孕育處理方法 將熔煉出的鐵水在將熔煉出的鐵水在 澆鑄前加入質澆鑄前加入質量分數為量分數為 0.25%0.60%的的孕育劑孕育劑，孕育劑在鐵水中形成大量彌散的石孕育劑在鐵水中形成大量彌散的石墨結晶核心，使石墨化作用顯著提墨結晶核心，使石墨化作用顯著提高，從而得到在細珠光體上均勻分高，從而得到在細珠光體上均勻分布著細片狀石墨的組織。布著細

10、片狀石墨的組織。常用的孕育劑是含常用的孕育劑是含Si量為量為75%的硅鐵。的硅鐵。條件：條件：選用碳、硅量低的鐵水選用碳、硅量低的鐵水 原鐵水含碳量越低，石墨越細小，原鐵水含碳量越低，石墨越細小，鑄鐵的強度、硬度就越高。鑄鐵的強度、硬度就越高。目的3/23/20223/23/20223/23/20226.1.2 球墨鑄鐵件的生產球墨鑄鐵件的生產 向高溫鐵水中加入一定量向高溫鐵水中加入一定量的球化劑和孕育劑，直接得到的球化劑和孕育劑，直接得到球狀石墨的鑄造合金。球狀石墨的鑄造合金。球化劑：球化劑：金屬鎂或稀土鎂金屬鎂或稀土鎂 孕育劑：孕育劑：含含Si量為量為75%或或95%的硅鐵的硅鐵鑄鐵件的生

11、產鑄鐵件的生產我國球鐵的我國球鐵的生產現狀生產現狀3/23/2022球墨鑄鐵件球墨鑄鐵件主要特點：主要特點：石墨成球狀，對基體的割裂作用已降到最石墨成球狀，對基體的割裂作用已降到最低，低，力學性能比灰鑄鐵有顯著提高力學性能比灰鑄鐵有顯著提高。可通過熱處理改善金屬基體，進一步提高可通過熱處理改善金屬基體，進一步提高性能。這一點與灰鑄鐵不同。性能。這一點與灰鑄鐵不同。球墨鑄鐵較灰鑄鐵易產生球墨鑄鐵較灰鑄鐵易產生縮孔、縮松、縮孔、縮松、皮下氣孔、夾渣等缺陷皮下氣孔、夾渣等缺陷。石墨析出時，發生膨脹，石墨析出時，發生膨脹，應適當應適當提高鑄型剛度提高鑄型剛度。 球墨鑄鐵件球墨鑄鐵件生產中應注意的問題生

12、產中應注意的問題控制原鐵液的化學成分，與一般灰鑄鐵基本控制原鐵液的化學成分，與一般灰鑄鐵基本相同；具有相同；具有高高C高高Si,中中Mn,低低S、P特點。特點。較高的鐵液溫度，以防止球化處理、孕育較高的鐵液溫度，以防止球化處理、孕育處理后鐵液溫度過低，產生處理后鐵液溫度過低，產生澆不足澆不足等缺陷等缺陷球化處理、孕育處理。球化處理、孕育處理。3/23/2022球墨鑄鐵的牌號、性能及用途球墨鑄鐵的牌號、性能及用途3/23/20226.1.3 蠕墨鑄鐵的生產蠕墨鑄鐵的生產性能在孕育鑄鐵和球墨鑄鐵之間性能在孕育鑄鐵和球墨鑄鐵之間(2)(2)蠕化處理和孕育處理蠕化處理和孕育處理 采用沖入法把蠕化劑加入

13、鐵水中。采用沖入法把蠕化劑加入鐵水中。 蠕化劑蠕化劑為為鎂合金鎂合金或或稀土合金稀土合金，改變石墨，改變石墨形狀后，和球墨鑄鐵一樣要進行形狀后，和球墨鑄鐵一樣要進行孕育處理。孕育處理。 主要問題：主要問題：生產中難以控制：生產中難以控制：蠕化劑少蠕化劑少了，了，石墨不變形石墨不變形，仍保持片狀，由于含碳、硅，仍保持片狀，由于含碳、硅量高，鑄鐵強度很低，鐵水只能報廢；量高，鑄鐵強度很低，鐵水只能報廢；蠕蠕化劑多化劑多了，了，石墨又變成球狀石墨又變成球狀，原設計的鑄，原設計的鑄型澆、冒口工藝不適合，也會導致鑄件報型澆、冒口工藝不適合，也會導致鑄件報廢。廢。蠕墨鑄鐵的制造過程和球墨鑄鐵相同。蠕墨鑄鐵

14、的制造過程和球墨鑄鐵相同。(1)(1)鐵水的化學成分鐵水的化學成分蠕墨鑄鐵鐵水的化學成蠕墨鑄鐵鐵水的化學成分和球墨鑄鐵基本相似：分和球墨鑄鐵基本相似：高高C、Si，低，低Mn、P、S。3/23/20226.1.4 可鍛鑄鐵件的生產可鍛鑄鐵件的生產可鍛鑄鐵生產：可鍛鑄鐵生產：將白口鑄鐵件經長時間的高溫石墨化退火，使白口鑄鐵將白口鑄鐵件經長時間的高溫石墨化退火，使白口鑄鐵中的滲碳體分解，獲得在鐵素體或珠光體的基體分布著團絮狀石墨的鑄中的滲碳體分解，獲得在鐵素體或珠光體的基體分布著團絮狀石墨的鑄鐵。鐵。黑心可鍛鑄鐵黑心可鍛鑄鐵(KTH, 鐵素體基體鐵素體基體)珠光體可鍛鑄鐵珠光體可鍛鑄鐵(KTZ)

15、白心可鍛鑄鐵白心可鍛鑄鐵(KTB，很少用，很少用)種類種類特點：特點：強度高強度高b=300-400Mpa，塑性，塑性（12%）和韌性（）和韌性（k 30J/cm2)好好。石墨化退火周期長，石墨化退火周期長，40-70h, 鑄件成本高。鑄件成本高。適用于制造承受震動和沖擊、形狀復雜的薄適用于制造承受震動和沖擊、形狀復雜的薄壁小件。壁小件。鑄鐵件的生產鑄鐵件的生產3/23/20223/23/20226.2 鑄鋼件的生產鑄鋼件的生產按化學成分：按化學成分：鑄造碳鋼：鑄造碳鋼：以鑄造中碳鋼用的最多；而以鑄造中碳鋼用的最多；而鑄造低碳鋼和鑄造高碳鋼用的少。鑄造低碳鋼和鑄造高碳鋼用的少。鑄造合金鋼：鑄造

16、合金鋼：在碳鋼的基礎上加入少量的合金元在碳鋼的基礎上加入少量的合金元素，如錳、鉻、鉬、釩等。素，如錳、鉻、鉬、釩等。ZGMn13ZGMn13為鑄造耐磨鋼；為鑄造耐磨鋼；ZG1Cr18Ni9ZG1Cr18Ni9為鑄造不銹鋼。為鑄造不銹鋼。按用途分類：按用途分類：不銹鋼不銹鋼耐磨鋼耐磨鋼鑄鋼件的鑄造工藝鑄鋼件的鑄造工藝: 鑄鋼的熔點高，鋼液易氧化，吸氣，流動性差，收鑄鋼的熔點高，鋼液易氧化，吸氣，流動性差，收縮大。因此，鑄造困難，易產生澆不足、氣孔、縮松縮孔、夾渣和粘砂縮大。因此，鑄造困難，易產生澆不足、氣孔、縮松縮孔、夾渣和粘砂等缺陷。等缺陷。* 要求型砂的耐火度高，有良好的透氣性和退讓性。要求

17、型砂的耐火度高，有良好的透氣性和退讓性。* 應嚴格控制澆注溫度，防止過高或過低。應嚴格控制澆注溫度，防止過高或過低。* 鑄鋼件須熱處理。鑄鋼件須熱處理。常用合金鑄件的生產常用合金鑄件的生產3/23/2022小結小結 鑄鐵件生產鑄鐵件生產 碳在鐵碳合金中的存在形式有：滲碳體和石墨碳在鐵碳合金中的存在形式有：滲碳體和石墨 白口鑄鐵白口鑄鐵、灰口鑄鐵、麻口鑄鐵灰口鑄鐵、麻口鑄鐵 鑄鐵的優點鑄鐵的優點 石墨形態對鑄鐵性能的影響石墨形態對鑄鐵性能的影響 鑄鐵的石墨化：影響石墨化因素鑄鐵的石墨化：影響石墨化因素 灰口鑄鐵件的生產：灰口鑄鐵件的生產：灰鑄鐵的孕育處理；灰鑄鐵的孕育處理；球墨鑄鐵件球墨鑄鐵件的

18、生產；可鍛鑄鐵件的生產；的生產；可鍛鑄鐵件的生產； 鑄鋼件的生產鑄鋼件的生產3/23/20226.3鑄造有色合金件的生產鑄造有色合金件的生產 由于鋁、銅合金具有優良的物理、化學性能，以及良好的工藝性能和由于鋁、銅合金具有優良的物理、化學性能，以及良好的工藝性能和獨特的力學性能，所以，它們也是鑄造生產中常用的合金材料。獨特的力學性能，所以，它們也是鑄造生產中常用的合金材料。 6.3.1 6.3.1 鋁合金鑄件的生產鋁合金鑄件的生產 1.1.鑄造鋁合金的牌號、成分、性能和應用：鑄造鋁合金的牌號、成分、性能和應用：牌號：牌號：ZL101ZL111，ZL201ZL203，ZL301ZL302，ZL40

19、1ZL402。鋁硅類合金鋁硅類合金鋁銅類合金鋁銅類合金鋁鎂合金鋁鎂合金鋁鋅合金鋁鋅合金 2.工藝處理工藝處理 ：熔煉設備有坩堝爐、反射爐、電弧爐和感應爐熔煉設備有坩堝爐、反射爐、電弧爐和感應爐 。為減緩鋁合金的氧化和吸氣，必須采用熔劑保護，如熔化時加入為減緩鋁合金的氧化和吸氣，必須采用熔劑保護，如熔化時加入KCl、NaCl等鹽類作為熔劑，將鋁液覆蓋，與爐氣隔離進行熔煉；為了排出吸等鹽類作為熔劑，將鋁液覆蓋，與爐氣隔離進行熔煉；為了排出吸入的氣體，在熔煉后期要進行去氣精煉；為了改善鋁硅合金的力學性能，入的氣體，在熔煉后期要進行去氣精煉；為了改善鋁硅合金的力學性能，需要進行變質處理，以細化共晶硅或

20、過共晶硅。需要進行變質處理，以細化共晶硅或過共晶硅。3.工藝特點工藝特點 鑄造鋁合金熔點低，流動性好，故可鑄形狀復雜的薄壁鑄件。鑄造鋁合金熔點低，流動性好，故可鑄形狀復雜的薄壁鑄件。鋁合金導熱快、易氧化和吸氣，對澆注系統的要求是：充填時間短、鋁液鋁合金導熱快、易氧化和吸氣，對澆注系統的要求是：充填時間短、鋁液流動平穩，撇渣能力強，常采用開放式澆注系統，并多開內澆口，直澆口流動平穩，撇渣能力強，常采用開放式澆注系統，并多開內澆口，直澆口常用蛇形或鵝頸形等特殊形狀常用蛇形或鵝頸形等特殊形狀 。常用合金鑄件的生產常用合金鑄件的生產3/23/20226.3.2 6.3.2 銅合金鑄件的生產銅合金鑄件的生產 銅合金的分類銅合金的分類 鑄造銅合金分為鑄造黃銅和鑄造青銅兩大類鑄造銅合金分為鑄造黃銅和鑄造青銅兩大類 鑄造青銅鑄造青銅 銅和鋅以外的元素所組成的合金統稱青銅，其中銅和鋅以外的元素所組成的合金統稱青銅，其中CuSn合合金稱錫青銅，金稱錫青銅，CuAl合金稱鋁青銅，合金稱鋁青銅，CuPb合金稱鉛青銅，為區別起見，不含合金稱鉛青銅，