鑄造專題(快速入門)

1、 熱加工工藝基礎(chǔ)熱加工工藝基礎(chǔ) 1金屬材料導(dǎo)論金屬材料導(dǎo)論 2金屬液態(tài)成形金屬液態(tài)成形 3金屬塑性成形金屬塑性成形 4金屬連接成形金屬連接成形 熱加工工藝熱加工工藝 2.12.1 金屬液態(tài)成形基礎(chǔ)概述金屬液態(tài)成形基礎(chǔ)概述 什么是什么是金屬的液態(tài)成形金屬的液態(tài)成形: : 即將液態(tài)金屬澆入與零件形狀相適應(yīng)的鑄型空腔中，待其冷卻凝固，即將液態(tài)金屬澆入與零件形狀相適應(yīng)的鑄型空腔中，待其冷卻凝固， 以獲得毛坯或零件的工藝方法以獲得毛坯或零件的工藝方法, ,亦稱鑄造亦稱鑄造. . 金屬的液態(tài)成形的作用金屬的液態(tài)成形的作用: 金屬的液態(tài)成形是制造毛坯、零件的重要方法之一。按鑄型材金屬的液態(tài)成形是制造毛坯、零

2、件的重要方法之一。按鑄型材 料的不同，金屬液態(tài)成形可分為砂型鑄造和特種鑄造（包括壓力鑄料的不同，金屬液態(tài)成形可分為砂型鑄造和特種鑄造（包括壓力鑄 造、金屬型鑄造等）造、金屬型鑄造等）. .其中砂型鑄造是最基本的液態(tài)成形方法，所生其中砂型鑄造是最基本的液態(tài)成形方法，所生 產(chǎn)的鑄件要占鑄件總量的產(chǎn)的鑄件要占鑄件總量的80%80%以上以上. . 2.2金屬液態(tài)成形金屬液態(tài)成形 金屬的液態(tài)成形金屬的液態(tài)成形 2.12.1金屬液態(tài)成形的鑄造基礎(chǔ)金屬液態(tài)成形的鑄造基礎(chǔ) 2.22.2金屬的液態(tài)成形工藝金屬的液態(tài)成形工藝 2.32.3液態(tài)成形金屬件的工藝設(shè)計(jì)液態(tài)成形金屬件的工藝設(shè)計(jì) 2.42.4液態(tài)金屬成形件

3、的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液態(tài)金屬成形件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 砂型鑄造過程砂型鑄造過程 液態(tài)成型的優(yōu)點(diǎn)液態(tài)成型的優(yōu)點(diǎn) 適于做復(fù)雜外形，特別是適于做復(fù)雜外形，特別是 復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯 對(duì)材料的適應(yīng)性廣，鑄件對(duì)材料的適應(yīng)性廣，鑄件 的大小的大小 幾乎不受限制幾乎不受限制 成本低，原材料來源廣泛，成本低，原材料來源廣泛， 價(jià)格低廉價(jià)格低廉,一般不需要昂一般不需要昂 貴的設(shè)備貴的設(shè)備 是某些塑性很差的材料是某些塑性很差的材料 (如鑄鐵等如鑄鐵等)制造其毛坯或制造其毛坯或 零件的唯一成型工藝零件的唯一成型工藝 液態(tài)成型液態(tài)成型 優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn) 液態(tài)成型的優(yōu)點(diǎn)液態(tài)成型的優(yōu)點(diǎn) 工藝過程比較復(fù)雜，一些工藝工藝過程比較復(fù)雜，一些

4、工藝 過程還難以控制過程還難以控制 液態(tài)成形零件內(nèi)部組織的均勻性、液態(tài)成形零件內(nèi)部組織的均勻性、 致密性一般較差致密性一般較差 液態(tài)成形零件易出現(xiàn)縮孔、縮松、液態(tài)成形零件易出現(xiàn)縮孔、縮松、 氣孔、砂眼、夾渣、夾砂、裂紋等氣孔、砂眼、夾渣、夾砂、裂紋等 缺陷，產(chǎn)品缺陷，產(chǎn)品 質(zhì)量不夠穩(wěn)定質(zhì)量不夠穩(wěn)定 由于鑄件內(nèi)部晶粒粗大，組織不均由于鑄件內(nèi)部晶粒粗大，組織不均 勻，且常伴勻，且常伴 有缺陷，其力學(xué)性能有缺陷，其力學(xué)性能 比同類材料的塑性成形低比同類材料的塑性成形低 液態(tài)成型液態(tài)成型 缺缺 點(diǎn)點(diǎn) 液態(tài)合金的工藝性能液態(tài)合金的工藝性能 液態(tài)合金的工藝性能表征為液態(tài)合金的液態(tài)合金的工藝性能表征為液態(tài)合

5、金的 鑄造性能鑄造性能 通常是指合金的通常是指合金的流動(dòng)性流動(dòng)性、收縮性收縮性 吸氣性吸氣性及及偏析偏析等性能等性能 合金合金鑄造性能鑄造性能是是選擇鑄造金屬材料選擇鑄造金屬材料，確定鑄件的確定鑄件的 鑄造工藝方案鑄造工藝方案及進(jìn)行及進(jìn)行鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的的依據(jù)依據(jù) 合金的充型能力合金的充型能力 液態(tài)金屬液態(tài)金屬充滿鑄型型腔充滿鑄型型腔，獲得尺寸精確獲得尺寸精確、輪廓清晰輪廓清晰 的成型件的能力的成型件的能力 充型能力的概念充型能力的概念: 充型能力不足充型能力不足 澆不足澆不足冷冷 隔隔夾夾 砂砂氣氣 孔孔夾夾 渣渣 充型能力的決定因數(shù)充型能力的決定因數(shù) 合金的流動(dòng)性合金的流動(dòng)性 鑄

6、型性質(zhì)鑄型性質(zhì) 澆注條件澆注條件 鑄件結(jié)構(gòu)等鑄件結(jié)構(gòu)等 澆不足缺陷澆不足缺陷 氣孔缺陷 夾砂缺陷 合金的充型能力合金的充型能力 測(cè)試合金充型能測(cè)試合金充型能 力的方法力的方法: 如右圖,將合金 液澆入鑄型中，冷 凝后測(cè)出充滿型腔 的式樣長(zhǎng)度。澆出 的試樣越長(zhǎng)，合金 的流動(dòng)性越好,合金合金 充型能力越好充型能力越好. 幾種不同合金流動(dòng)性的比較幾種不同合金流動(dòng)性的比較 *鑄鐵的流動(dòng)性鑄鐵的流動(dòng)性*鑄鋼的流動(dòng)性鑄鋼的流動(dòng)性 實(shí)驗(yàn)證明鑄鐵的流動(dòng)性好，鑄鋼的流動(dòng)性差。實(shí)驗(yàn)證明鑄鐵的流動(dòng)性好，鑄鋼的流動(dòng)性差。 比較下面幾種合金流動(dòng)性能比較下面幾種合金流動(dòng)性能 合金流動(dòng)性對(duì)充型能力的影響合金流動(dòng)性對(duì)充型能力

7、的影響 合金流動(dòng)性的決定因數(shù)合金流動(dòng)性的決定因數(shù) 合金的種類合金的種類: 合金不同流動(dòng)性不同合金不同流動(dòng)性不同 化學(xué)成分化學(xué)成分：同種合金中成分不同的合金具有不同的結(jié)晶特點(diǎn)，流動(dòng)性也不同種合金中成分不同的合金具有不同的結(jié)晶特點(diǎn)，流動(dòng)性也不 同同。 結(jié)晶特性結(jié)晶特性: 恒溫下結(jié)晶，流動(dòng)性較好；兩相區(qū)內(nèi)結(jié)晶，流動(dòng)性較差恒溫下結(jié)晶，流動(dòng)性較好；兩相區(qū)內(nèi)結(jié)晶，流動(dòng)性較差 澆注條件對(duì)充型能力的影響澆注條件對(duì)充型能力的影響 澆注澆注 條件條件 澆注溫度澆注溫度 充型壓力充型壓力 澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng) 澆注溫度越高，液態(tài)金屬的粘度越小，澆注溫度越高，液態(tài)金屬的粘度越小， 過熱度高，金屬液內(nèi)含熱過熱度高，金屬液內(nèi)

8、含熱 量多，保持量多，保持 液態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)，充型液態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)，充型 能力強(qiáng)。能力強(qiáng)。 液態(tài)金屬在流動(dòng)方向上所受的壓力稱為液態(tài)金屬在流動(dòng)方向上所受的壓力稱為 充型壓力。充型壓力越大充型壓力。充型壓力越大, 充型能力越充型能力越 強(qiáng)。強(qiáng)。 澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，則流動(dòng)澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，則流動(dòng) 阻力越大，充型能力越差。阻力越大，充型能力越差。 鑄型充填條件對(duì)充型能力的影響鑄型充填條件對(duì)充型能力的影響 鑄型溫度鑄型溫度(不能過高不能過高) 鑄型蓄熱系數(shù)鑄型蓄熱系數(shù): 即從金屬中吸取熱量即從金屬中吸取熱量 并儲(chǔ)存的能力并儲(chǔ)存的能力 鑄型的發(fā)氣和鑄型的發(fā)氣和 透氣能力：透氣能力： 澆鑄時(shí)產(chǎn)生氣體澆鑄時(shí)產(chǎn)

9、生氣體 能在金屬液與鑄型間形成氣膜，能在金屬液與鑄型間形成氣膜， 減小摩擦阻力，有利于充型。減小摩擦阻力，有利于充型。 但發(fā)氣能力過強(qiáng)但發(fā)氣能力過強(qiáng),透氣能力又差時(shí)透氣能力又差時(shí), 若澆鑄速度太快若澆鑄速度太快, 則型腔中的氣體壓力增大，則型腔中的氣體壓力增大， 充型能力減弱。充型能力減弱。 鑄件結(jié)構(gòu)對(duì)充型能力的影響鑄件結(jié)構(gòu)對(duì)充型能力的影響 折算厚度：折算厚度： 折算厚度也叫當(dāng)量厚度折算厚度也叫當(dāng)量厚度 或模數(shù)或模數(shù),是鑄件體積與鑄件是鑄件體積與鑄件 表面積之比。折算厚度越表面積之比。折算厚度越 大，熱量散失越慢，充型大，熱量散失越慢，充型 能力就越好。鑄件壁厚相能力就越好。鑄件壁厚相 同時(shí)，

10、垂直壁比水平壁更同時(shí)，垂直壁比水平壁更 容易充填容易充填.(大平面鑄件不易大平面鑄件不易 成形成形) 復(fù)雜程度：復(fù)雜程度： 鑄件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流鑄件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流 動(dòng)阻力就越大，鑄型的動(dòng)阻力就越大，鑄型的 充填就越困難。充填就越困難。 液態(tài)金屬的凝固與收縮液態(tài)金屬的凝固與收縮 鑄件的凝固過程鑄件的凝固過程： 在鑄件的凝固過程中，在鑄件的凝固過程中， 其截面一般存在三個(gè)區(qū)其截面一般存在三個(gè)區(qū) 域，即域，即液相區(qū)液相區(qū)、凝固區(qū)凝固區(qū)、 固相區(qū)固相區(qū)。對(duì)鑄件質(zhì)量影。對(duì)鑄件質(zhì)量影 響較大的主要是液相和響較大的主要是液相和 固相并存的凝固區(qū)的寬固相并存的凝固區(qū)的寬 窄。鑄件的凝固方式就窄。鑄件的凝固方式就

11、 是依據(jù)凝固區(qū)的寬窄來是依據(jù)凝固區(qū)的寬窄來 劃分的。劃分的。 凝固方式有：凝固方式有： 逐層凝固逐層凝固,糊狀凝固糊狀凝固, 中間凝固中間凝固. 影響凝固的主要因素影響凝固的主要因素 *合金的結(jié)晶溫度范圍：合金的結(jié)晶溫度范圍： 合金的結(jié)晶溫度范圍越小，凝固區(qū)域越合金的結(jié)晶溫度范圍越小，凝固區(qū)域越 窄，越趨向于逐層凝固。在鐵碳合金中普通窄，越趨向于逐層凝固。在鐵碳合金中普通 灰鑄鐵為逐層凝固，高碳鋼為糊狀凝固?；诣T鐵為逐層凝固，高碳鋼為糊狀凝固。 *鑄件的溫度梯度：鑄件的溫度梯度： 在合金結(jié)晶溫度范圍已定的前提下，凝在合金結(jié)晶溫度范圍已定的前提下，凝 固區(qū)的寬窄取決于鑄件內(nèi)外層之間的溫度差。固區(qū)

12、的寬窄取決于鑄件內(nèi)外層之間的溫度差。 若鑄件內(nèi)外層之間的溫度差由小變大，則其若鑄件內(nèi)外層之間的溫度差由小變大，則其 凝固區(qū)相應(yīng)由寬變窄。凝固區(qū)相應(yīng)由寬變窄。 合金的收縮合金的收縮 合金的收縮的過程合金的收縮的過程: 合金從液態(tài)冷卻至室溫的過程中，其體積或尺寸縮減的合金從液態(tài)冷卻至室溫的過程中，其體積或尺寸縮減的 現(xiàn)象。合金的收縮給液態(tài)成形工藝帶來許多困難，會(huì)造成許現(xiàn)象。合金的收縮給液態(tài)成形工藝帶來許多困難，會(huì)造成許 多鑄造缺陷。（如：縮孔、縮松、裂紋、變形等）。多鑄造缺陷。（如：縮孔、縮松、裂紋、變形等）。 合金收縮的三個(gè)階段合金收縮的三個(gè)階段 合金的收縮合金的收縮 合金收縮合金收縮 固態(tài)合金

13、冷卻固態(tài)合金冷卻 液態(tài)合金冷卻液態(tài)合金冷卻 液態(tài)收縮液態(tài)收縮 凝固收縮凝固收縮 縮孔縮孔:恒溫下結(jié)晶恒溫下結(jié)晶 縮松縮松:兩相區(qū)結(jié)晶兩相區(qū)結(jié)晶 線形收縮線形收縮 裂紋裂紋 變形變形 應(yīng)力應(yīng)力 影響收縮的因素影響收縮的因素 鑄型條件鑄型條件 鑄件結(jié)構(gòu)鑄件結(jié)構(gòu) 澆注溫度澆注溫度 化學(xué)成分化學(xué)成分(c含量含量) 合金收縮合金收縮 縮孔與縮松的形成縮孔與縮松的形成 縮孔的形成: 純金屬、共晶成分和凝固溫度范圍窄的純金屬、共晶成分和凝固溫度范圍窄的 合金合金,澆注后在型腔內(nèi)是由表及里的逐層凝澆注后在型腔內(nèi)是由表及里的逐層凝 固。在凝固過程中，如得不到合金液的補(bǔ)充，固。在凝固過程中，如得不到合金液的補(bǔ)充，

14、 在鑄件最后凝固的地方就會(huì)產(chǎn)生縮孔在鑄件最后凝固的地方就會(huì)產(chǎn)生縮孔. 縮松的形成原因縮松的形成原因: 鑄件最后凝固的收縮未能得到補(bǔ)足，或者鑄件最后凝固的收縮未能得到補(bǔ)足，或者 結(jié)晶溫度范圍寬的合金呈糊狀凝固，凝固區(qū)域結(jié)晶溫度范圍寬的合金呈糊狀凝固，凝固區(qū)域 較寬，液、固兩相共存，樹枝晶發(fā)達(dá)，枝晶骨較寬，液、固兩相共存，樹枝晶發(fā)達(dá)，枝晶骨 架將合金液分割開的小液體區(qū)難以得到補(bǔ)縮所架將合金液分割開的小液體區(qū)難以得到補(bǔ)縮所 致。致。 縮孔與縮松的形成演示縮孔與縮松的形成演示 縮孔易出現(xiàn)的部位縮孔易出現(xiàn)的部位 判斷縮孔出現(xiàn)的方法判斷縮孔出現(xiàn)的方法 A等溫線法等溫線法 B內(nèi)截圓法內(nèi)截圓法 消除縮孔和縮松

15、的方法消除縮孔和縮松的方法 定向凝固原則定向凝固原則 是鑄件讓遠(yuǎn)離冒口的地方先凝是鑄件讓遠(yuǎn)離冒口的地方先凝 固，靠近冒口的地方次凝固，固，靠近冒口的地方次凝固， 最后才是冒口本身凝固。實(shí)現(xiàn)最后才是冒口本身凝固。實(shí)現(xiàn) 以厚補(bǔ)薄，將縮孔轉(zhuǎn)移到冒口以厚補(bǔ)薄，將縮孔轉(zhuǎn)移到冒口 中去。中去。 原理原理 合理布置內(nèi)澆道及確定澆鑄工藝。合理布置內(nèi)澆道及確定澆鑄工藝。 方法方法 合理應(yīng)用冒口、冷鐵和補(bǔ)貼等工藝措施。合理應(yīng)用冒口、冷鐵和補(bǔ)貼等工藝措施。 解決縮孔的方法演示解決縮孔的方法演示： 冒口和冷鐵冒口和冷鐵 定向凝固原則定向凝固原則解決縮孔的方法演示解決縮孔的方法演示 液態(tài)成形內(nèi)應(yīng)力、變形與裂紋液態(tài)成形內(nèi)

16、應(yīng)力、變形與裂紋 內(nèi)應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力 熱應(yīng)力熱應(yīng)力 機(jī)械應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力 變形變形 裂紋裂紋 鑄件在凝固和冷卻的過程中，由于鑄件鑄件在凝固和冷卻的過程中，由于鑄件 的壁厚不均勻，導(dǎo)致不同部位不均衡的的壁厚不均勻，導(dǎo)致不同部位不均衡的 收縮而引起的應(yīng)力。收縮而引起的應(yīng)力。 鑄件在固態(tài)收縮時(shí)，因受到鑄型、型鑄件在固態(tài)收縮時(shí)，因受到鑄型、型 芯、澆冒口、砂箱等外力阻礙而產(chǎn)生芯、澆冒口、砂箱等外力阻礙而產(chǎn)生 的應(yīng)力。的應(yīng)力。 殘余熱應(yīng)力的存在，使鑄件處在一種非穩(wěn)定殘余熱應(yīng)力的存在，使鑄件處在一種非穩(wěn)定 狀態(tài)，將自發(fā)地通過鑄件的變形來緩解其應(yīng)狀態(tài)，將自發(fā)地通過鑄件的變形來緩解其應(yīng) 力，以回到穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。力，以

17、回到穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。 當(dāng)熱應(yīng)力大到一定程度會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)裂紋。當(dāng)熱應(yīng)力大到一定程度會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)裂紋。 熱應(yīng)力的形成過程演示熱應(yīng)力的形成過程演示 熱應(yīng)力形成過程分析熱應(yīng)力形成過程分析 機(jī)械應(yīng)力：機(jī)械應(yīng)力：機(jī)械應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致形成機(jī)械應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致形成裂紋裂紋, 應(yīng)適時(shí)開箱加以解決應(yīng)適時(shí)開箱加以解決。 熱應(yīng)力的消除方法熱應(yīng)力的消除方法 鑄件的結(jié)構(gòu)：鑄件的結(jié)構(gòu)：鑄件各部分能自由收縮鑄件各部分能自由收縮 工藝方面：工藝方面：采用同時(shí)凝固原則采用同時(shí)凝固原則 時(shí)效處理：時(shí)效處理：人工時(shí)效；自然時(shí)效人工時(shí)效；自然時(shí)效 鑄件的結(jié)構(gòu)盡可能對(duì)稱鑄件的結(jié)構(gòu)盡可能對(duì)稱 鑄件的壁厚盡可能均勻鑄件的壁厚盡可能均勻 鑄件的變形原因鑄件的

18、變形原因 結(jié)論：結(jié)論： 厚部、心部厚部、心部受拉應(yīng)受拉應(yīng) 力，出現(xiàn)內(nèi)力，出現(xiàn)內(nèi)凹變形凹變形。 薄部、表面薄部、表面受壓應(yīng)受壓應(yīng) 力，出現(xiàn)力，出現(xiàn)外凸變形外凸變形。 鑄件的變形的消除方法鑄件的變形的消除方法 防止變形的方法防止變形的方法：與防止應(yīng)力的方法基本相同。帶有殘與防止應(yīng)力的方法基本相同。帶有殘 余應(yīng)力的鑄件，變形使殘余應(yīng)力減小而趨于穩(wěn)定。余應(yīng)力的鑄件，變形使殘余應(yīng)力減小而趨于穩(wěn)定。 問題問題 鑄造時(shí)所受的應(yīng)力與變形情況。鑄造時(shí)所受的應(yīng)力與變形情況。 分析有長(zhǎng)、短不一的兩根彈簧，分析有長(zhǎng)、短不一的兩根彈簧， 將其固定，使其達(dá)到同等長(zhǎng)度，即其中將其固定，使其達(dá)到同等長(zhǎng)度，即其中 一彈簧被拉長(zhǎng)

19、，另一彈簧被壓縮，此時(shí)一彈簧被拉長(zhǎng)，另一彈簧被壓縮，此時(shí) 所受的應(yīng)力狀態(tài)？然后將其固定約束去所受的應(yīng)力狀態(tài)？然后將其固定約束去 掉，試分析其變形趨勢(shì)？掉，試分析其變形趨勢(shì)？ 小結(jié)小結(jié) 合金工藝性能合金工藝性能 充充 型型 能能 力力 凝凝 固固 方方 式式 應(yīng)力與變形應(yīng)力與變形 流動(dòng)性流動(dòng)性 澆注條件澆注條件 鑄型條件鑄型條件 逐層凝固逐層凝固 糊狀凝固糊狀凝固 中間凝固中間凝固 收收 縮縮 性性 能能 液態(tài)收縮液態(tài)收縮 凝固收縮凝固收縮 固態(tài)收縮固態(tài)收縮 鑄件的生產(chǎn)工藝鑄件的生產(chǎn)工藝 實(shí)際生產(chǎn)中，由于實(shí)際生產(chǎn)中，由于鑄鐵材料鑄鐵材料(包括灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵包括灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球

20、墨鑄鐵)具有具有 優(yōu)良的鑄造性能，且資源豐富，冶煉方便，價(jià)格低廉，鑄鐵件占液態(tài)成形件優(yōu)良的鑄造性能，且資源豐富，冶煉方便，價(jià)格低廉，鑄鐵件占液態(tài)成形件 中相當(dāng)大的份額。中相當(dāng)大的份額。 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(jù)碳在鐵碳合金中的存在形式鑄鐵可以分為：根據(jù)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： 灰口鑄鐵：灰口鑄鐵： 麻口鑄鐵麻口鑄鐵 普通灰口鑄鐵普通灰口鑄鐵 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 灰口鑄鐵灰口鑄鐵 灰口鑄鐵灰口鑄鐵

21、可以看成是在鋼的基體上分布著不同形態(tài)的石墨。而可以看成是在鋼的基體上分布著不同形態(tài)的石墨。而 石墨的形態(tài)、大小和分布直接影響著鑄鐵的性能石墨的形態(tài)、大小和分布直接影響著鑄鐵的性能。 根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài)的不同，灰口鑄鐵可以分為：根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài)的不同，灰口鑄鐵可以分為： 普通灰口鑄鐵：普通灰口鑄鐵：石墨呈片狀石墨呈片狀 可鍛鑄鐵：可鍛鑄鐵：石墨呈團(tuán)絮狀石墨呈團(tuán)絮狀 蠕墨鑄鐵：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 鑄鐵的性能鑄鐵的性能 鑄鐵之所以用得如此廣泛鑄鐵之所以用得如此廣泛,是因?yàn)槭拇嬖?，是因?yàn)槭拇嬖冢?石墨的存在，使鑄鐵具有鑄石墨的存在，使

22、鑄鐵具有鑄 鋼所不具備的性能。鋼所不具備的性能。 鑄鐵的優(yōu)點(diǎn)鑄鐵的優(yōu)點(diǎn) 良好的鑄造性能，如流動(dòng)性好、收縮小良好的鑄造性能，如流動(dòng)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。 石墨形態(tài)對(duì)鑄鐵性能的影響石墨形態(tài)對(duì)鑄鐵性能的影響 石墨片越圓整、越細(xì)小、分布越均勻?qū)w石墨片越圓整、越細(xì)小、分布越均勻?qū)w 割裂作用越小。割裂作用越小。 鑄鐵鑄鐵的石墨化的石墨化 碳以石墨的形式析出的過程。碳以石墨的形式析出的過程。 通常視石墨化過通常視石墨化過 程充分與否，會(huì)得到不同基體的鑄鐵組織。程充

23、分與否，會(huì)得到不同基體的鑄鐵組織。 鑄鐵的基體通常有：鑄鐵的基體通常有： *鐵素體灰口鑄鐵鐵素體灰口鑄鐵 *鐵素體鐵素體珠光體灰口鑄鐵珠光體灰口鑄鐵 *珠光體灰口鑄鐵珠光體灰口鑄鐵 影響石墨化的因素影響石墨化的因素化學(xué)成分化學(xué)成分 化學(xué)成分：化學(xué)成分：C是形成石墨的元素是形成石墨的元素Si是促進(jìn)形成石墨是促進(jìn)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。 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(jìn)促進(jìn) 石墨化石墨化， 易得到粗大易得到粗大 的石墨片和鐵素體基體；的石墨片和鐵素體基體； 增大冷卻

24、速度則阻礙石增大冷卻速度則阻礙石 墨化，此時(shí)只有部分碳墨化，此時(shí)只有部分碳 以細(xì)石墨片析出，而另以細(xì)石墨片析出，而另 一部分碳則以滲碳體析一部分碳則以滲碳體析 出，出， 得到鑄光體基體。得到鑄光體基體。 影響石墨化的因素：影響石墨化的因素：壁厚壁厚 普通灰口鑄鐵件普通灰口鑄鐵件 基體基體：F、P、F+P 生產(chǎn)生產(chǎn)：鐵水熔煉好后直接澆鑄鐵水熔煉好后直接澆鑄 牌號(hào)牌號(hào)：HTXXX HT: 表示灰口鑄鐵中文拼音的代號(hào)表示灰口鑄鐵中文拼音的代號(hào) XXX: 三位數(shù)字表示最抵抗拉強(qiáng)度三位數(shù)字表示最抵抗拉強(qiáng)度(MPa) 石墨形態(tài)石墨形態(tài)：片狀片狀 問題問題 1）灰口鑄鐵牌號(hào)為什么不用含碳量多少表灰口鑄鐵牌號(hào)

25、為什么不用含碳量多少表 示，而用力學(xué)性能表示？示，而用力學(xué)性能表示？ 2）有一鑄件當(dāng)其強(qiáng)度不夠時(shí)，可否通過增有一鑄件當(dāng)其強(qiáng)度不夠時(shí)，可否通過增 大截面大截面 解決？解決？ 灰口鑄鐵的孕育處理灰口鑄鐵的孕育處理 提高和改善灰口鑄鐵提高和改善灰口鑄鐵 的性能的途徑的性能的途徑 改善基體組織改善基體組織 改變石墨形態(tài)、數(shù)量、改變石墨形態(tài)、數(shù)量、 大小和分布大小和分布 灰口鑄鐵的孕育處理是灰口鑄鐵的孕育處理是提高和改善灰口鑄鐵的性能提高和改善灰口鑄鐵的性能的途徑行之的途徑行之 有效的方法。常用的孕育劑是含有效的方法。常用的孕育劑是含Si量為量為75%的硅鐵。的硅鐵。 灰口鑄鐵的孕育處理方法灰口鑄鐵的孕

26、育處理方法 即將熔煉出的鐵水在即將熔煉出的鐵水在 澆鑄前加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)澆鑄前加入質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為為 0.25%0.60%的孕育劑，孕育劑在鐵水的孕育劑，孕育劑在鐵水 中形成大量彌散的中形成大量彌散的石墨結(jié)晶核心石墨結(jié)晶核心，使石墨化，使石墨化 作用顯著提高，從而得到在細(xì)珠光體上作用顯著提高，從而得到在細(xì)珠光體上 均勻分布著細(xì)片狀石墨的組織。均勻分布著細(xì)片狀石墨的組織。 灰口鑄鐵的灰口鑄鐵的孕育處理孕育處理 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，石原鐵水含碳量越低，石 墨越細(xì)小，鑄鐵墨越細(xì)小，鑄鐵 的強(qiáng)度、硬度就越高。的強(qiáng)度、硬度就越高。 冷卻速度冷卻速度:對(duì)其組織和性能影響較

27、小。如下面的圖：對(duì)其組織和性能影響較小。如下面的圖： 球墨鑄鐵件的生產(chǎn)球墨鑄鐵件的生產(chǎn) 向高溫鐵水中加入一定向高溫鐵水中加入一定 量的球化劑和孕育劑，直量的球化劑和孕育劑，直 接得到球狀石墨的鑄造合接得到球狀石墨的鑄造合 金。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 球墨鑄鐵件球墨鑄鐵件主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)： 石墨成球狀，對(duì)基體的割裂作用已降到最低，石墨成球狀，對(duì)基體的割裂作用已降到最低， 力學(xué)性能比灰鑄鐵有顯著提高力學(xué)性能比灰鑄鐵有顯著提高。 可通過熱處理改善金屬基體，進(jìn)一步提高性能可通過熱處理改善金屬基體，進(jìn)一步提高性能 。這一點(diǎn)與灰鑄鐵不同。這一點(diǎn)與灰鑄鐵不同。 球墨鑄鐵較灰鑄鐵易產(chǎn)生球墨鑄鐵較灰鑄鐵易產(chǎn)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(shí)，發(fā)生膨脹，石墨析出時(shí)，發(fā)生膨脹， 應(yīng)適當(dāng)應(yīng)適當(dāng)提高鑄型剛度提高鑄型剛度。 球墨鑄鐵件球墨鑄鐵件 生產(chǎn)中應(yīng)注意的問題生產(chǎn)中應(yīng)注意的問題 控制原鐵液的化學(xué)成分，與一般灰鑄鐵基本相同；控制原鐵液的化學(xué)成分，與一般灰鑄鐵基本相同； 具有具有高高C高高Si,中中Mn,低低S、P特點(diǎn)。特點(diǎn)。 較高的鐵液溫度，以較高的鐵液溫度，以防止球化處