復(fù)習(xí)指導(dǎo)：鑄鐵的一般安全技術(shù)方法

1、復(fù)習(xí)指導(dǎo)：鑄鐵的一般安全技術(shù)方法鑄鐵是含碳量大于2.11或者組織中具有共晶組織的鐵碳合金。工業(yè)上所用的鑄鐵, 實(shí)際上都不是簡單的鐵一碳二元合金，而是以鐵、碳、硅為主要元素的多元合金。鑄鐵的成分范圍大致為：C2.4-4.0% , SiO.6-3.0% , Mn0.2-1.2% , PO.1-1.2% , S0.08-0.15%.有時(shí)還加入各種合金元素，以便獲得具有各種性能的合金鑄鐵。根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形態(tài)不同，通?？蓪㈣T鐵分為白口鑄鐵、灰口鑄鐵及麻口鑄鐵。而灰鑄鐵中又可根據(jù)石墨的形態(tài)不同而分為普通灰鑄鐵，蠕蟲狀石黑鑄鐵，球黑鑄鐵以及 可鍛鑄鐵。1 、灰鑄鐵灰鑄鐵通常是指具有片狀石墨的灰口鑄鐵，

2、這中鑄鐵具有一定的機(jī)械性能、良好的鑄 造性能以及其它多方面的優(yōu)良性能，因而在機(jī)械制造中業(yè)獲得最廣泛的應(yīng)用。2 、球墨鑄鐵及蠕墨鑄鐵球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵一般是用稀土鎂合金對(duì)鐵液進(jìn)行處理，以改善石墨形態(tài)，從而得 到比灰鑄鐵有更咼機(jī)械性能的鑄鐵。球墨鑄鐵依照其基體和性能特點(diǎn)而分為六種：即鐵素體（高韌性）球墨鑄鐵，珠光體（高強(qiáng)度）球墨鑄鐵，貝氏體（耐磨）球墨鑄鐵，奧氏體一貝氏體（耐磨）球墨鑄鐵，馬 氏體一奧氏體（抗磨）球墨鑄鐵及奧氏體（耐熱、耐蝕）球墨鑄鐵。蠕墨鑄鐵具有不同比例的珠光體一鐵素體基體組織。鑄鐵性能與其石墨的蠕化程度（蠕化率）及基體有關(guān)。在石墨蠕化良好條件下，珠光體蠕墨鑄鐵的強(qiáng)度和硬度較咼，

3、耐 磨性強(qiáng)。適于制造耐磨零件，如汽車的剎車鼓等。而鐵素體蠕墨鑄鐵的導(dǎo)熱性較好，在高 溫作用下，不存在珠光體分解問題，組織較穩(wěn)定，適用于制造在高溫下工作、需要有良好 的抗熱疲勞能力、導(dǎo)熱性的零件，如內(nèi)燃機(jī)汽缸蓋、進(jìn)排氣岐管等。3 、可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵是將白口鑄鐵通過固態(tài)石墨化熱處理（包括有或無脫碳過程）得到的具有團(tuán) 絮狀石墨的鐵碳合金。采用不同的熱處理方法，可以得到具有不同組織和性能的可鍛鑄鐵， 即黑心可鍛鑄鐵、珠光體可鍛鑄鐵和白心可鍛鑄鐵。當(dāng)將白口鑄鐵毛坯件在密封的退火爐中進(jìn)行熱處理，即在中性爐氣條件下退火時(shí)，得 到的鑄鐵組織中有呈團(tuán)絮狀的石墨（退火碳）存在。這種石墨雖不很圓整和緊密，但它對(duì) 基

4、體的割裂作用則比灰鑄鐵中的片狀石墨要小得多，因此它能使鑄鐵得到較高的強(qiáng)度及良 好的韌性。鑄鐵的基體可以通過熱處理來加以控制。使之成為鐵素體或珠光體。用這種方 法得到的鐵素體基體可鍛鑄鐵因組織中有石墨存在，因而鑄鐵的斷面呈暗灰色，而在表層 經(jīng)常有薄的脫碳層呈淺灰色，故通稱為黑心可鍛鑄鐵。而珠光體可鍛鑄鐵則是以其基體命 名的。當(dāng)將白口鑄鐵毛坯件在氧化性質(zhì)的爐氣條件下進(jìn)行退火時(shí)，鑄件斷面上從外層到心部， 發(fā)生強(qiáng)烈的氧化和脫碳。在完全脫碳層中無石墨存在，鑄鐵的組織為鑄素體。實(shí)際上，在 小斷面尺寸條件下，鑄鐵的組織基本上為單一的鐵素體和退火碳。而在大斷面尺寸條件下， 表層為鐵素體，中間區(qū)域?yàn)橹楣怏w和鐵素

5、體及退火碳，而心部區(qū)域則為珠光體及退火碳間或有少量鐵素體）這種鑄鐵斷面由于其心部區(qū)域有發(fā)亮的光澤，而表層色澤較暗，故 通稱為白心可鍛鑄鐵。鑄鐵是含碳量大于 2.11 或者組織中具有共晶組織的鐵碳合金。工業(yè)上所用的鑄鐵， 實(shí)際上都不是簡單的鐵一碳二元合金，而是以鐵、碳、硅為主要元素的多元合金。鑄鐵的 成分范圍大致為： C2.4-4.0% ，Si0.6-3.0% ，Mn0.2-1.2% ，P0.1-1.2% ，S0.08-0.15%. 有時(shí) 還加入各種合金元素，以便獲得具有各種性能的合金鑄鐵。根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形態(tài)不同，通?？蓪㈣T鐵分為白口鑄鐵、灰口鑄鐵及麻口鑄鐵。而灰鑄鐵中又可根據(jù)石墨的形態(tài)不

6、同而分為普通灰鑄鐵，蠕蟲狀石黑鑄鐵，球黑鑄鐵以及 可鍛鑄鐵。4 、特種鑄鐵特種鑄鐵是指具有特殊使用性能的鑄鐵材料，主要包括抗磨鑄鐵、耐熱鑄鐵和耐腐蝕 鑄鐵。為了使鑄鐵具有這些特殊使用性能，需要使鑄鐵有一定的組織。特種鑄鐵中既有非合金鑄鐵（例如普通白口抗磨鑄鐵），也有低合金鑄鐵、中合金鑄鐵和高合金鑄鐵（如中 錳抗磨用球墨鑄鐵及高鉻抗磨用白口鑄鐵等）對(duì)任何一種特種鑄鐵而言，首先是要求具備一定的使用性能，如抗磨、耐熱等。但由 于是用來制造機(jī)器零件，就需要保證有一定的機(jī)械性能，主要是強(qiáng)度和塑性，為此需要在 鑄鐵的化學(xué)成分設(shè)計(jì)上，考慮同時(shí)滿足特定的使用性能和一定的機(jī)械性能這兩方面的要求。由于特種鑄鐵中含

7、有大量合金元素，使得其在熔煉和鑄造性能方面，與非合金化的鑄 鐵有顯著的差別。大多數(shù)合金元素降低鑄鐵的鑄造性能，而含有大量合金元素的特種鑄鐵 的鑄造性能通常是很差的，在鑄造過程中容易產(chǎn)生多種鑄造缺陷，因此需要針對(duì)各種鑄鐵 在熔煉和鑄造方面的特性，采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，防止缺陷的發(fā)生，以保證鑄件的質(zhì)量。5 、鑄鐵的熔煉5.1 熔煉對(duì)保證鑄件質(zhì)量的重要性熔煉鐵液是生產(chǎn)鑄鐵件的重要環(huán)節(jié)。鑄件質(zhì)量包括內(nèi)在質(zhì)量、外觀質(zhì)量以及是否形成 缺陷等，這些都與鐵液方面因素有直接的關(guān)系。如鐵液的流動(dòng)性、薄壁和結(jié)構(gòu)復(fù)雜鑄件的 成型性以及冷隔缺陷等受鐵液溫度的影響，而熔煉的鐵液化學(xué)成分是否符合要求，則對(duì)鑄 件的機(jī)械性能有直

8、接的影響。鐵液中的氣體和非金屬夾雜物含量不僅影響鑄鐵的強(qiáng)度和鑄 件的致密度，而且還與鑄件形成氣孔、裂紋等缺陷有關(guān)。隨著機(jī)械制造科學(xué)的發(fā)展，對(duì)鑄鐵提出薄壁、高強(qiáng)度的要求，鑄件的最小壁厚由過去46mm減小至23mm這要求相應(yīng)提高鐵液澆注溫度。鐵液溫度還對(duì)鑄鐵件的內(nèi)在質(zhì)量有重要的影響，如灰鑄鐵件的質(zhì)量指標(biāo)（GZ）,即與鐵液溫度有顯明的關(guān)系。在球墨鑄鐵生產(chǎn)方面，熔煉出鐵液的溫度及原始含硫量成為球化及孕育處理有否成功的先決條件。5.2 對(duì)鐵液質(zhì)量的基本要求5.2.1 出爐溫度不同牌號(hào)灰鑄鐵件的澆注溫度范圍大致為1330-14100C.在一般情況下，鐵液的出爐溫度至少比澆注溫度提高 500C,故根據(jù)鑄鐵牌

9、號(hào)（自 HT100至HT35C）和鑄件結(jié)構(gòu)條件的具體情況，鐵液出爐溫度應(yīng)不低于1380-14600C.當(dāng)需要澆注特?。?-4mm鑄件時(shí)，出爐溫度還應(yīng)提高 20-300C. 為了滿足澆注鑄件的需要，不同牌號(hào)可鍛鑄鐵的出爐溫度應(yīng)不低于1460-14800C. 對(duì)球墨鑄鐵及其它變質(zhì)處理的鑄鐵，在其球化一孕育處理過程中鐵液的溫度會(huì)有顯著的下降，為了補(bǔ)償鐵液的溫度損失，需相應(yīng)提高鐵液的出爐溫度。5.2.2 化學(xué)成分熔煉得到的鐵液化學(xué)成分需要滿足鑄件的規(guī)格要求。用沖天爐熔煉時(shí)，配料計(jì)算是保證鐵水化學(xué)成分合乎要求的首要環(huán)節(jié)。即根據(jù)鐵水化學(xué)成分的要求，考慮沖天爐在熔煉過程中元素的變化和爐料的實(shí)際情況，計(jì)算出各

10、種金屬爐料的配合比例。各種牌號(hào)鑄鐵要求的化學(xué)成分隨鑄件壁厚和鑄造方法而異。例如，HT20-40 鑄鐵的化學(xué)成分范圍為： C3.3-3.5%、Si1.5-2.0% 、Mn0.5-0.8%、S<0.12%、P<0.25%.所用鐵合金為含硅 45%硅鐵，含錳 75%的錳鐵。熔煉過程中元素的變化為： Si? C15%、Mn? C20%、S+50%.其配料計(jì)算如下：1）計(jì)算爐料中各元素的變化a ）爐料含碳量： C鐵水=1.8%+0.5C爐料%已知鐵水所需的平均含碳量為3.4%，按上式算得C爐料%=3.2%b ）爐料含硅量：已知鐵水所需的平均含硅量1.75%，硅的熔煉燒損為 15%，貝 Si

11、爐料=1.75/ （1-0.15 ） =2.06%；）爐料含錳量已知 Mn鐵水=0.65%，熔煉燒損 20% 故 Mn爐料=0.65/ （ 1-0.20）=0.81%；）爐料含硫量已知 S鐵水=0.12%，增硫 50% 貝y： S爐料=0.12/ （ 1+0.5）=0.08%；）爐料含磷量磷在熔煉過程中變化不大，P爐料=P鐵水0.25%綜合上列計(jì)算結(jié)果，所需配置的爐料平均化學(xué)成分為：爐料 3.2%、Si 爐料 2.06%、Mn爐料 0.81%、S 爐料 <0.08%、P 爐料 <0.25%）回爐料的配比主要取決于廢品率和成品率，它隨具體生產(chǎn)情況而變化。此處取20%.）新生鐵和廢鋼配

12、比設(shè)新生鐵為 X %，則廢鋼為80%- X %.按爐料所需含碳量為3.2%,新生鐵、廢鋼、回爐料的含碳量各為4.19%、 0.15%、 3.28%，可列出下式：4.19X +0.15 ( 80- X ) +3.28 20=3.2 100得出X =60.0%.故鐵料配比為：Z15生鐵60%廢鋼20%回爐料20%.3)然后按上述配比及各種爐料的成分。4)計(jì)算鐵合金加入量a ）硅鐵加入量今缺硅量 0.67%，亦即每 100公斤爐料需加硅 0.67 公斤。所用硅鐵含硅量為 45%，故每 100 公斤爐料需加硅鐵量為 0.67/0.45=1.5 公斤b ）錳鐵加入量同上法計(jì)算，每 100 公斤爐料需加入含錳 75