《鑄造合金及其熔煉》河南科大版

1、School of Materials Science and Engineering鑄造合金及其熔煉Casting Alloy and Its Melting主講教師：王悔改 王愛琴河南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 School of Materials Science and Engineering第一篇 鑄鐵及其熔煉緒 論School of Materials Science and Engineering一.鑄造合金材料及其熔煉方法的發(fā)展歷史鑄造合金材料及其熔煉方法的發(fā)展歷史錫青銅：熔點較低（錫青銅：熔點較低（700-900），），Cu、Sn不易被氧化，熔煉較容不易被氧化，熔煉較容易。早

2、在公元前易。早在公元前2000多年已出現(xiàn)，在商周達到鼎盛時期。多年已出現(xiàn)，在商周達到鼎盛時期。School of Materials Science and Engineering鑄鐵：熔點較高（鑄鐵：熔點較高（1200 左右），熔煉較困難。出現(xiàn)在春秋末期（公左右），熔煉較困難。出現(xiàn)在春秋末期（公元前元前513年）至漢代。年）至漢代。School of Materials Science and Engineering鑄鋼：熔點較鑄鐵高（鑄鋼：熔點較鑄鐵高（1400 左右），熔煉比較困難。最早發(fā)源于左右），熔煉比較困難。最早發(fā)源于歐洲，我國直到歐洲，我國直到19世紀下半葉才有真正的煉鋼技術(shù)。世

3、紀下半葉才有真正的煉鋼技術(shù)。4. 鋁合金：由于鋁合金：由于Al易氧化，故出現(xiàn)較晚，大約在易氧化，故出現(xiàn)較晚，大約在19世紀末至世紀末至20 世紀初。世紀初。其他合金：隨著科技的發(fā)展，在其他合金：隨著科技的發(fā)展，在20世紀后半葉，出現(xiàn)了新的合金世紀后半葉，出現(xiàn)了新的合金（鑄造（鑄造Mg、Zn、Ti等合金）及其熔煉方法。等合金）及其熔煉方法。School of Materials Science and Engineering鑄鐵鑄鐵二二. .鑄造合金材料的分類、特性及應(yīng)用鑄造合金材料的分類、特性及應(yīng)用 灰口鑄鐵：具有良好的導(dǎo)熱性、減震性、減摩性和低的缺口敏感灰口鑄鐵：具有良好的導(dǎo)熱性、減震性、減

4、摩性和低的缺口敏感性，較易熔煉，因此在機械行業(yè)中應(yīng)用廣泛。性，較易熔煉，因此在機械行業(yè)中應(yīng)用廣泛。 球墨鑄鐵：負荷較大的機器零件，如曲軸、連桿、齒輪、凸輪軸等。球墨鑄鐵：負荷較大的機器零件，如曲軸、連桿、齒輪、凸輪軸等。根據(jù)基體不同又可分為：根據(jù)基體不同又可分為： a. 鐵素體球墨鑄鐵：韌性較高，變形能力較強，主要用于制造管類鐵素體球墨鑄鐵：韌性較高，變形能力較強，主要用于制造管類零件；零件； b. 珠光體球墨鑄鐵：高強度，用于齒輪的生產(chǎn)；珠光體球墨鑄鐵：高強度，用于齒輪的生產(chǎn)； c. 貝氏體球墨鑄鐵：高的強度、硬度和耐磨性，用于曲軸類零件的貝氏體球墨鑄鐵：高的強度、硬度和耐磨性，用于曲軸類零

5、件的生產(chǎn)；生產(chǎn)； 白口鑄鐵：較高的硬度及脆性。不能承受冷加工，也不能承受熱白口鑄鐵：較高的硬度及脆性。不能承受冷加工，也不能承受熱加工，只能直接用于鑄造狀態(tài)。加工，只能直接用于鑄造狀態(tài)。School of Materials Science and Engineering d. 奧奧-貝球墨鑄鐵：高強度和韌性，適用于制造要求同時具備耐磨及貝球墨鑄鐵：高強度和韌性，適用于制造要求同時具備耐磨及耐沖擊疲勞性能的鑄件，如汽車差速器的大傘齒輪。耐沖擊疲勞性能的鑄件，如汽車差速器的大傘齒輪。 可鍛鑄鐵：可鍛鑄鐵中的石墨呈團絮狀，對基體的割裂作用較小，可鍛鑄鐵：可鍛鑄鐵中的石墨呈團絮狀，對基體的割裂作用較

6、小，因此它的力學(xué)性能比灰鑄鐵高，塑性和韌性好，但可鍛鑄鐵并不能進行因此它的力學(xué)性能比灰鑄鐵高，塑性和韌性好，但可鍛鑄鐵并不能進行鍛壓加工。可鍛鑄鐵的基體組織不同，其性能也不一樣，其中黑心可鍛鍛壓加工?？慑戣T鐵的基體組織不同，其性能也不一樣，其中黑心可鍛鑄鐵具有較高的塑性和韌性，而珠光體可鍛鑄鐵具有較高的強度，硬度鑄鐵具有較高的塑性和韌性，而珠光體可鍛鑄鐵具有較高的強度，硬度和耐磨性和耐磨性 。 特種性能鑄鐵：服役過程中能滿足特殊使用性能的鑄鐵。特種性能鑄鐵：服役過程中能滿足特殊使用性能的鑄鐵。 a. 耐磨鑄鐵；耐磨鑄鐵； b. 耐熱鑄鐵；耐熱鑄鐵； c. 耐腐蝕鑄鐵。耐腐蝕鑄鐵。 蠕墨鑄鐵：較

7、高的強度，良好的導(dǎo)熱性及耐熱疲勞性能。按基體蠕墨鑄鐵：較高的強度，良好的導(dǎo)熱性及耐熱疲勞性能。按基體可分為珠光體蠕墨鑄鐵和鐵素體蠕墨鑄鐵，主要用于生可分為珠光體蠕墨鑄鐵和鐵素體蠕墨鑄鐵，主要用于生 產(chǎn)剎車鼓鑄件及產(chǎn)剎車鼓鑄件及發(fā)動機進排氣管鑄件。發(fā)動機進排氣管鑄件。School of Materials Science and Engineering a. a.鑄造低碳鋼：含碳小于鑄造低碳鋼：含碳小于0.2%0.2%； b. b.鑄造中碳鋼：含碳鑄造中碳鋼：含碳0.2%0.2%0.5%0.5%； c. c.鑄造高碳鋼：含碳大于鑄造高碳鋼：含碳大于0.5%0.5%。 鑄造低合金鋼：含有錳鑄造低合

8、金鋼：含有錳 、鉻、銅等合金元素的鑄鋼。合金元素總量、鉻、銅等合金元素的鑄鋼。合金元素總量一般小于一般小于5%，具有較大的沖擊韌性，并能通過熱處理獲得更好的機械性，具有較大的沖擊韌性，并能通過熱處理獲得更好的機械性能。主要用于機械零件中。能。主要用于機械零件中。 鑄造高合金鋼（鑄造特種鋼）：為適應(yīng)特殊需要而煉制的合金鑄鋼，鑄造高合金鋼（鑄造特種鋼）：為適應(yīng)特殊需要而煉制的合金鑄鋼，品種繁多，通常含有一種或多種的高量合金元素，以獲得某種特殊性能。品種繁多，通常含有一種或多種的高量合金元素，以獲得某種特殊性能。如高錳鋼常用于礦山機械、工程機械的耐磨零件；鉻鎳不銹鋼常用于有腐如高錳鋼常用于礦山機械、

9、工程機械的耐磨零件；鉻鎳不銹鋼常用于有腐蝕或在高溫條件下工作的零件。蝕或在高溫條件下工作的零件。 鑄造碳鋼：鑄造碳鋼：以碳為主要合金元素并含有少量其他元素的鑄鋼。以碳為主要合金元素并含有少量其他元素的鑄鋼。具有具有較高的強度、塑性和韌性，耐磨性和耐蝕性差，成本較低，用于制造承受較高的強度、塑性和韌性，耐磨性和耐蝕性差，成本較低，用于制造承受大負荷的零件，如軋鋼機機架、水壓機底座等。大負荷的零件，如軋鋼機機架、水壓機底座等。 2. 鑄鋼鑄鋼 School of Materials Science and Engineering3. 鑄造有色合金鑄造有色合金 鋁合金：日常生活中。鋁合金：日常生活中

10、。 銅合金：較好的力學(xué)性能和切削加工性，主要用于大型銅合金鑄銅合金：較好的力學(xué)性能和切削加工性，主要用于大型銅合金鑄件，如螺旋槳等；用于工藝美術(shù)品方面。件，如螺旋槳等；用于工藝美術(shù)品方面。 鈦合金：高的比強度和好的耐蝕性，主要用于航空航天、船舶、鈦合金：高的比強度和好的耐蝕性，主要用于航空航天、船舶、化工等領(lǐng)域?；さ阮I(lǐng)域。School of Materials Science and Engineering三三. .學(xué)習(xí)本課程的目的學(xué)習(xí)本課程的目的四四. .本課程的主要內(nèi)容本課程的主要內(nèi)容 主要講授常用鑄鐵、鑄造碳鋼、鑄造非鐵合金凝固組織形成的基本理主要講授常用鑄鐵、鑄造碳鋼、鑄造非鐵合金凝

11、固組織形成的基本理論，化學(xué)成分、處理工藝、金相組織對力學(xué)性能、使用性能、鑄造性能的論，化學(xué)成分、處理工藝、金相組織對力學(xué)性能、使用性能、鑄造性能的影響規(guī)律，改善組織、提高性能之途徑，以及各種合金的熔煉原理與精煉影響規(guī)律，改善組織、提高性能之途徑，以及各種合金的熔煉原理與精煉技術(shù)。技術(shù)。 本課程是鑄造專業(yè)的主干課，通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)會利用相圖分析本課程是鑄造專業(yè)的主干課，通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)會利用相圖分析各種鑄造合金的結(jié)晶過程，判斷其金相組織，預(yù)測其性能；能夠根據(jù)實際各種鑄造合金的結(jié)晶過程，判斷其金相組織，預(yù)測其性能；能夠根據(jù)實際要求制定常用鑄造合金的化學(xué)成分、熔煉工藝、爐前處理工藝；并了解近

12、要求制定常用鑄造合金的化學(xué)成分、熔煉工藝、爐前處理工藝；并了解近期鑄造合金材料和精煉技術(shù)的發(fā)展趨勢。期鑄造合金材料和精煉技術(shù)的發(fā)展趨勢。School of Materials Science and Engineeringl理論知識方面理論知識方面 具有利用相圖分析灰鑄鐵、球墨鑄鐵、鑄造碳鋼、鑄造鋁合金和具有利用相圖分析灰鑄鐵、球墨鑄鐵、鑄造碳鋼、鑄造鋁合金和銅合金的結(jié)晶過程、判斷其組織、預(yù)測其性能的能力。銅合金的結(jié)晶過程、判斷其組織、預(yù)測其性能的能力。 具有改善各種鑄造合金的金相組織，提高力學(xué)性能的思維能力。具有改善各種鑄造合金的金相組織，提高力學(xué)性能的思維能力。 具有正確選擇各種鑄造合金的

13、熔煉方法、熔煉設(shè)備的能力，并掌具有正確選擇各種鑄造合金的熔煉方法、熔煉設(shè)備的能力，并掌握其熔煉原理。握其熔煉原理。 具有對鑄造合金金屬液進行精煉處理的基本知識。具有對鑄造合金金屬液進行精煉處理的基本知識。 對新型鑄造合金材料和先進的熔煉技術(shù)及發(fā)展方向有一定了解。對新型鑄造合金材料和先進的熔煉技術(shù)及發(fā)展方向有一定了解。五五. .教學(xué)要求教學(xué)要求School of Materials Science and Engineering2基本技能訓(xùn)練方面基本技能訓(xùn)練方面 具有根據(jù)鑄造合金牌號和鑄件壁厚正確制定化學(xué)成分、熔煉工藝、具有根據(jù)鑄造合金牌號和鑄件壁厚正確制定化學(xué)成分、熔煉工藝、爐前處理工藝的能力，并能依據(jù)原材料的化學(xué)成分計算出配料比例。爐前處理工藝的能力，并能依據(jù)原材料的化學(xué)成分計算出配料比例。 具有一般鑄件生產(chǎn)的實際操作技能。具有一般鑄件生產(chǎn)的實際操作技能。 具有制備金相試樣并觀察分析顯微組織的能力。具有制備金相試樣并觀察分析顯微組織的能力。 具有測定并計算拉伸強度和延伸率的基本技能。具有測定并計算拉伸強度和延伸率的基本技能。School of Materials Science and Eng