1、第一節第一節 鑄鐵件的生產鑄鐵件的生產 鑄鐵是含碳量超過鑄鐵是含碳量超過 2.11%的鐵碳合金，鑄鐵件的鐵碳合金，鑄鐵件的產量占全部鑄件總產量的的產量占全部鑄件總產量的80%左右，要得到優質左右，要得到優質的鑄件，研究鑄鐵的的組織十分重要。研究發現鑄的鑄件，研究鑄鐵的的組織十分重要。研究發現鑄鐵中的碳主要以石墨狀態存在，鐵中的碳主要以石墨狀態存在，經過不同的熱處理經過不同的熱處理之后，石墨可以呈之后，石墨可以呈片狀、絮狀、球狀、蠕狀片狀、絮狀、球狀、蠕狀等不同等不同狀態，使鑄鐵獲得不同的性能。狀態，使鑄鐵獲得不同的性能。下面我們著重分析下面我們著重分析四種常用鑄鐵材料：四種常用鑄鐵材料：灰鑄鐵

2、、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵。和蠕墨鑄鐵。第二章第二章 常用合金鑄件的生產常用合金鑄件的生產一、灰鑄鐵：一、灰鑄鐵：組織中石墨呈片狀，斷口顏色為灰黑組織中石墨呈片狀，斷口顏色為灰黑色（色（圖片圖片），這類鑄鐵應用最廣泛。），這類鑄鐵應用最廣泛。1.1.灰鑄鐵的性能灰鑄鐵的性能：其顯微組織由金屬基體：其顯微組織由金屬基體(F(F和和P)P)和片和片狀石墨組成（狀石墨組成（圖片圖片）。石墨強硬度高、塑性極低，）。石墨強硬度高、塑性極低，鐵素體強度不高、塑性好，但整體上灰鑄鐵的抗拉鐵素體強度不高、塑性好，但整體上灰鑄鐵的抗拉強度低，塑性差強度低，塑性差 ( (接近為零接近

3、為零) )，隨著含碳量增加，石，隨著含碳量增加，石墨成分愈多、愈粗大，其力學性能愈差。但灰鑄鐵墨成分愈多、愈粗大，其力學性能愈差。但灰鑄鐵的的抗壓強度抗壓強度較好，與鋼相近，這就為其應用提供便較好，與鋼相近，這就為其應用提供便利，用于抗壓場所。利，用于抗壓場所。灰鑄鐵優越特性灰鑄鐵優越特性: :優良的減震性優良的減震性( (石墨對機械運動緩石墨對機械運動緩沖作用，灰鑄鐵是鋼的沖作用，灰鑄鐵是鋼的5-105-10倍倍) )；較好的耐磨；較好的耐磨性性能（石墨是一種良好的潤滑劑，適用于制造導軌、軸套能（石墨是一種良好的潤滑劑，適用于制造導軌、軸套等等) )；較小的缺口敏感性；較小的缺口敏感性 (

4、(石墨本身的存在使基體形石墨本身的存在使基體形成了大量缺口，即使再多一個也影響甚微）；鑄造切成了大量缺口，即使再多一個也影響甚微）；鑄造切削性能好（灰鑄鐵的成分接近于共晶，流動性好，而且削性能好（灰鑄鐵的成分接近于共晶，流動性好，而且石墨的存在抵消了鐵液的收縮，鑄造性能較好；石墨的石墨的存在抵消了鐵液的收縮，鑄造性能較好；石墨的存在使灰鑄鐵切削時具有脆斷性，容易加工存在使灰鑄鐵切削時具有脆斷性，容易加工) )。2. 2. 影響鑄鐵組織性能的因素影響鑄鐵組織性能的因素(1)(1)灰鑄鐵的分類：珠光體灰鑄鐵、珠光體灰鑄鐵的分類：珠光體灰鑄鐵、珠光體- -鐵素體灰鑄鐵素體灰鑄鐵、鐵素體灰鑄鐵三種；強

5、硬度依次降低。鐵、鐵素體灰鑄鐵三種；強硬度依次降低。影響鑄鐵的關鍵因素是其石墨化程度，這與鑄鐵的化學影響鑄鐵的關鍵因素是其石墨化程度，這與鑄鐵的化學成分和冷卻速度關系密切，所以影響鑄鐵組織性能的因成分和冷卻速度關系密切，所以影響鑄鐵組織性能的因素有兩個：素有兩個：化學成分化學成分（碳、硅促進石墨化程度，錳阻（碳、硅促進石墨化程度，錳阻礙石墨的析出，增加白口傾向礙石墨的析出，增加白口傾向)()(圖片圖片) )；冷卻速度冷卻速度( (速速度快石墨的析出受到抑制），而冷卻速度主要取決于鑄度快石墨的析出受到抑制），而冷卻速度主要取決于鑄型材料（砂型、金屬型等）和鑄件的壁厚（厚的冷卻速型材料（砂型、金屬

6、型等）和鑄件的壁厚（厚的冷卻速度緩慢），度緩慢），化學成分相同的鑄鐵，采用不同的冷卻速度化學成分相同的鑄鐵，采用不同的冷卻速度時得到的組織是不一樣的，速度由慢到快，組織斷口由時得到的組織是不一樣的，速度由慢到快，組織斷口由灰口灰口麻口麻口白口白口依次變化依次變化(白口和灰口白口和灰口鑄鐵圖片鑄鐵圖片)。3.3.灰鑄鐵的孕育處理灰鑄鐵的孕育處理：為了改善灰鑄鐵的性能（尤其是：為了改善灰鑄鐵的性能（尤其是抗拉強度），通常對鐵液進行孕育處理，處理后材料的抗拉強度），通常對鐵液進行孕育處理，處理后材料的強度、耐磨性、氣密性得到提高。強度、耐磨性、氣密性得到提高。處理方法處理方法：在含碳：在含碳2.8-

7、3.2%2.8-3.2%、含硅、含硅1-2%1-2%的鐵液中，加入的鐵液中，加入含硅含硅75%75%的的Si-FeSi-Fe合金（粒度合金（粒度5-10mm5-10mm）孕育劑，加入量為）孕育劑，加入量為鐵液總重的鐵液總重的0.2-0.7%0.2-0.7%，然后進行均勻攪拌。，然后進行均勻攪拌。孕育處理的機制孕育處理的機制：硅的加入增加了結晶核心，晶粒得：硅的加入增加了結晶核心，晶粒得 到細化；石墨化作用顯著提高，而且石墨細到細化；石墨化作用顯著提高，而且石墨細小均勻，彌散分布，獲得珠光體灰鑄鐵。小均勻，彌散分布，獲得珠光體灰鑄鐵。 4.灰鑄鐵的牌號灰鑄鐵的牌號：以其力學性能表示牌號，如：以其

8、力學性能表示牌號，如HT100、HT150等，分別表示最低抗拉強度為等，分別表示最低抗拉強度為100、150MPa的灰鑄鐵的灰鑄鐵。HT100HT100、HT150HT150、HT200HT200表示普通灰鑄鐵，表示普通灰鑄鐵，HT250HT250、HT300HT300、HT350HT350是經過是經過孕育處理的高強度灰鑄鐵。生產中根據鑄件的孕育處理的高強度灰鑄鐵。生產中根據鑄件的力學性能（力學性能（）和和壁厚（壁厚（）要求，）要求，選擇適當選擇適當牌號的灰鑄鐵材料。牌號的灰鑄鐵材料。應用舉例應用舉例 鑄件壁厚鑄件壁厚8mm，抗拉強度要求，抗拉強度要求170MPa，根據，根據53頁表頁表2-3

9、應選擇應選擇HT150； 鑄件壁厚鑄件壁厚25mm，抗拉強度要求，抗拉強度要求260MPa，根據，根據53頁表頁表2-3應選擇應選擇HT350； 鑄件壁厚鑄件壁厚15mm，抗拉強度要求，抗拉強度要求150MPa，根據，根據53頁表頁表2-3應選擇？應選擇？HT200二、可鍛鑄鐵二、可鍛鑄鐵：將白口鑄鐵經過石墨化退火后形成：將白口鑄鐵經過石墨化退火后形成的一種鑄鐵，其中石墨呈團絮狀，大大改善了材料的一種鑄鐵，其中石墨呈團絮狀，大大改善了材料抗拉強度和塑性，強度達抗拉強度和塑性，強度達300-400MPa（700），塑），塑性（延伸率）達性（延伸率）達12%左右。左右。 組織圖片組織圖片分析分析

10、（1）可鍛鑄鐵分類可鍛鑄鐵分類: 黑心可鍛鑄鐵、珠光體可鍛鑄黑心可鍛鑄鐵、珠光體可鍛鑄鐵、白心可鍛鑄鐵三種。我國常用黑心可鍛鑄鐵，鐵、白心可鍛鑄鐵三種。我國常用黑心可鍛鑄鐵，其特征是塑性、韌性好，耐蝕性較高，強硬度比珠其特征是塑性、韌性好，耐蝕性較高，強硬度比珠光體可鍛鑄鐵稍低。光體可鍛鑄鐵稍低。 （2）表示牌號：表示牌號：在在KTH后面最低抗拉強度和最低后面最低抗拉強度和最低伸長率，如伸長率，如KTH330-08、KTH370-12等。等。 （3）特殊用途特殊用途：制造形狀復雜、受沖擊載荷的薄壁：制造形狀復雜、受沖擊載荷的薄壁件，這類零件用鑄鋼生產很困難，用球墨鑄鐵生產件，這類零件用鑄鋼生產

11、很困難，用球墨鑄鐵生產質量不過關。但生產可鍛鑄鐵過程復雜、退火周期質量不過關。但生產可鍛鑄鐵過程復雜、退火周期較長，所以鑄件的成本較高。較長，所以鑄件的成本較高。 零件零件圖片圖片三三 、球墨鑄鐵、球墨鑄鐵 球墨鑄鐵是向鐵液中加入球化劑和孕育劑而得到的球墨鑄鐵是向鐵液中加入球化劑和孕育劑而得到的球狀石墨鑄鐵，性能更加優良（強度高、塑性好）。球狀石墨鑄鐵，性能更加優良（強度高、塑性好）。1.1.球墨鑄鐵的組織性能球墨鑄鐵的組織性能：球墨鑄鐵中的石墨呈球狀，對：球墨鑄鐵中的石墨呈球狀，對于力學性能的發揮較理想，其性能遠遠高于灰鑄鐵，與于力學性能的發揮較理想，其性能遠遠高于灰鑄鐵，與鋼材料接近。如抗

12、拉強度為鋼材料接近。如抗拉強度為500-700MPa，伸長率在，伸長率在10%10%左右，并可通過退火、正火、調質等熱處理方式進一步左右，并可通過退火、正火、調質等熱處理方式進一步改善組織性能。改善組織性能。 球墨鑄鐵的球墨鑄鐵的組織照片組織照片 表示牌號表示牌號：QT400-18、QT700-2、QT900-2等，數字表等，數字表示其最低抗拉強度和最小延伸率。示其最低抗拉強度和最小延伸率。2.2.球墨鑄鐵的生產技術球墨鑄鐵的生產技術： 鐵液要求，含碳鐵液要求，含碳3.6-4.0%3.6-4.0%、含硅、含硅2.4-2.8%2.4-2.8%（較高），但硫、磷含量要求嚴格，要較低；（較高），但硫

13、、磷含量要求嚴格，要較低； 同時球化處理和孕育處理，球化劑是稀土同時球化處理和孕育處理，球化劑是稀土鎂鐵硅合金，其中含鎂鐵硅合金，其中含ReRe和和MgMg在在10% 10% 以下，硅和鐵以下，硅和鐵占占80% 80% 以上，加入量為鐵液重量的以上，加入量為鐵液重量的1.3-1.8%1.3-1.8%；孕；孕育劑為含硅育劑為含硅75% 75% 的硅鐵合金，加入量為鐵液重量的硅鐵合金，加入量為鐵液重量的的0.4-1.0%(0.4-1.0%(略高于灰鑄鐵的孕育處理略高于灰鑄鐵的孕育處理) )； 孕育劑的作用：使組織中的碳石墨化；孕育劑的作用：使組織中的碳石墨化； 球化劑的作用：使石墨化后碳球化（球狀

14、）。球化劑的作用：使石墨化后碳球化（球狀）。 鑄型工藝鑄型工藝：球墨鑄鐵比灰鑄鐵容易產生縮：球墨鑄鐵比灰鑄鐵容易產生縮 縮孔、縮松、氣孔等缺陷，因此在鑄造工藝上縮孔、縮松、氣孔等缺陷，因此在鑄造工藝上要采取安置冒口、冷鐵、擋渣板等澆注措施來要采取安置冒口、冷鐵、擋渣板等澆注措施來提高球墨鑄鐵件的質量；提高球墨鑄鐵件的質量； 熱處理熱處理：熱處理的目的是消除缺陷（微：熱處理的目的是消除缺陷（微觀上的組織缺陷，空位、組織不均勻、殘余應觀上的組織缺陷，空位、組織不均勻、殘余應力等），提高鑄件的力學性能，常用退火和正力等），提高鑄件的力學性能，常用退火和正火處理，退火得到的是鐵素體基體，而正火得火處理

15、，退火得到的是鐵素體基體，而正火得到的是珠光體基體；到的是珠光體基體； 說明說明：要根據材料的性能要求選擇正確的：要根據材料的性能要求選擇正確的熱處理方法，如制取牌號熱處理方法，如制取牌號QT900-2球墨鑄鐵要球墨鑄鐵要經過退火、等溫淬火等工藝才能獲得。經過退火、等溫淬火等工藝才能獲得。四、蠕墨鑄鐵四、蠕墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵中石墨呈短片狀，類似蠕蟲，所蠕墨鑄鐵中石墨呈短片狀，類似蠕蟲，所以取名為蠕墨鑄鐵（組織照片以取名為蠕墨鑄鐵（組織照片分析分析）。）。1.蠕墨鑄鐵的制備蠕墨鑄鐵的制備：原鐵液與球墨鑄鐵相似：原鐵液與球墨鑄鐵相似(含含碳、硅較高碳、硅較高，含硫磷較低含硫磷較低)，先向鐵液中加入先

16、向鐵液中加入蠕蠕化劑化劑（稀土硅鐵合金、稀土硅鈣合金等），加（稀土硅鐵合金、稀土硅鈣合金等），加入量為鐵液總重量的入量為鐵液總重量的1.0-2.0%，蠕化處理后再，蠕化處理后再進行孕育處理，最后得到蠕墨鑄鐵；進行孕育處理，最后得到蠕墨鑄鐵； 2.蠕墨鑄鐵的性能和應用蠕墨鑄鐵的性能和應用：蠕墨鑄鐵組織中的：蠕墨鑄鐵組織中的石墨形狀介于片狀和球狀之間（蠕蟲狀），所石墨形狀介于片狀和球狀之間（蠕蟲狀），所 以其力學性能也介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，也以其力學性能也介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，也就是強度和塑性高于灰鑄鐵而低于球墨鑄鐵，如就是強度和塑性高于灰鑄鐵而低于球墨鑄鐵，如蠕墨鑄鐵的蠕墨鑄鐵的在在26

17、0-420MPa, 在在0.75-3.0%；其耐其耐磨性、氣密性優于灰鑄鐵，導熱性、耐熱性高于磨性、氣密性優于灰鑄鐵，導熱性、耐熱性高于球墨鑄鐵，其鑄件適應于在較大溫差變化的環境球墨鑄鐵，其鑄件適應于在較大溫差變化的環境中工作而不中工作而不蠕變（組織變軟現象）蠕變（組織變軟現象）。 3.表示牌號表示牌號：用用RuT+最低抗拉強度表示，如最低抗拉強度表示，如RuT260RuT260、 RuT300RuT300、 RuT340RuT340、 RuT380RuT380等。蠕墨等。蠕墨鑄鐵的起步較晚，牌號少（僅鑄鐵的起步較晚，牌號少（僅5個個)，發展空間很，發展空間很大，生產規律還不成熟，須要進一步研

18、究。大，生產規律還不成熟，須要進一步研究。 第二節第二節 鑄鋼件生產鑄鋼件生產 鑄鋼鑄鋼的含碳量低于的含碳量低于2.11%，分為鑄造碳鋼和鑄造，分為鑄造碳鋼和鑄造合金鋼兩大類；鑄鋼的力學性能優良，強度高、合金鋼兩大類；鑄鋼的力學性能優良，強度高、焊接焊接性能性能好，尤其是好，尤其是塑性塑性較好，達較好，達20%左右。左右。 1.鑄鋼的牌號鑄鋼的牌號：ZG +屈服點強度屈服點強度-抗拉強度表示，通抗拉強度表示，通過牌號可以清楚的知道材料的強度，如過牌號可以清楚的知道材料的強度，如ZG270-500. 2.改善鑄鐵性能的途徑改善鑄鐵性能的途徑：加入適量合金元素，當合金：加入適量合金元素，當合金元素

19、總量小于元素總量小于5%時，稱為低合金鋼，如時，稱為低合金鋼，如ZG40Mn40Mn；為；為了提高鑄鋼的耐磨、耐蝕及耐熱等特殊性能，加入的了提高鑄鋼的耐磨、耐蝕及耐熱等特殊性能，加入的合金元素種類和數量較多合金元素種類和數量較多，當合金元素總量超過當合金元素總量超過10%時，稱為高合金鋼；如時，稱為高合金鋼；如ZG1Cr18Ni9ZG1Cr18Ni9為鎳鉻不銹鋼，常為鎳鉻不銹鋼，常用來制造耐酸、耐熱等化工設備。用來制造耐酸、耐熱等化工設備。1.1.純純CuCu的性質的性質 又叫紫銅（紫紅色得名），屬于重有色又叫紫銅（紫紅色得名），屬于重有色金屬，密度金屬，密度8.98.910103 3kg/m

20、kg/m3 3，熔點，熔點10831083； fccfcc晶格晶格塑性好，強度低，可進行冷熱塑性好，強度低，可進行冷熱壓力加工（各種壓力加工（各種紫銅管紫銅管）；）； 具有優良的導電性、導熱性及良好的耐具有優良的導電性、導熱性及良好的耐蝕性能，工程材料需對蝕性能，工程材料需對CuCu進行合金化，加入一進行合金化，加入一些適宜的合金元素些適宜的合金元素(Zn(Zn、NiNi、AlAl等等) )，這些元素，這些元素能提高銅的性能，獲得強韌結合的銅合金。能提高銅的性能，獲得強韌結合的銅合金。第三節第三節 銅及鋁合金鑄件生產銅及鋁合金鑄件生產2.2.銅合金分類銅合金分類：根據化學成分的特點，銅合金分為

21、根據化學成分的特點，銅合金分為黃銅、白銅和青銅三大類。黃銅、白銅和青銅三大類。黃銅黃銅是以鋅為主要合金是以鋅為主要合金元素的銅合金；元素的銅合金；白銅白銅是以鎳為主要合金元素的銅合是以鎳為主要合金元素的銅合金；金；青銅青銅是指除是指除ZnZn和和NiNi以外為主加元素的合金以外為主加元素的合金（如（如BeBe青銅，性能最好，青銅，性能最好，在在1200-1500MPa1200-1500MPa，但冶煉工，但冶煉工序繁瑣，較昂貴注意安全保護，避免組織損傷、矽序繁瑣，較昂貴注意安全保護，避免組織損傷、矽肺病等發生）。銅合金冶煉時需要加入肺病等發生）。銅合金冶煉時需要加入脫氧劑脫氧劑。 H68H68黃

22、銅黃銅：單相：單相黃銅，強度較高，塑性特黃銅，強度較高，塑性特別好，適合冷熱加工成形，有別好，適合冷熱加工成形，有“彈殼黃銅彈殼黃銅”之稱。之稱。 H62H62黃銅黃銅：為兩相（：為兩相（+）黃銅，又稱雙相）黃銅，又稱雙相黃銅。低溫下塑性較差，宜于在黃銅。低溫下塑性較差，宜于在500500以上加工。以上加工。 H80H80黃銅黃銅：單相：單相黃銅，色澤美觀，具有優黃銅，色澤美觀，具有優良的加工塑性，強度不及良的加工塑性，強度不及H68H68、H62H62高，多用于鍍層高，多用于鍍層及裝飾材料。及裝飾材料。3.純鋁的性質純鋁的性質: :質量輕，比強度高質量輕，比強度高( (2.7x103kg/m3) )、是、是除除MgMg、BeBe、LiLi以外，是工程金屬中