常用合金鑄造的生產(chǎn)

1、鑄造工藝（鑄件生產(chǎn)工藝） 合金種類 - 金屬大類（黑色、有色） 合金成分 - 合金充型能力 合金收縮 合金偏析 合金熔煉 - 成分、雜質(zhì)、氣體控制 形核劑 合金澆注 - 澆注溫度、速度、壓力 合金凝固 - 冷卻速度、補(bǔ)縮控制 鑄件矯正 - 尺寸控制 鑄件熱處理 - 組織控制、應(yīng)力控制性能（結(jié)構(gòu)強(qiáng)度）尺寸 （幾何形狀）用途價(jià)格黑色金屬：鑄鐵（碳在鑄鐵中形態(tài)） 白口鑄鐵 很少使用 灰口鑄鐵 廣泛使用 （石墨） 價(jià)廉物美、性能合適 麻口鑄鐵 很少使用 鑄鐵（石墨在鑄鐵中形態(tài)） 普通灰口鑄鐵 儒墨鑄鐵 可鍛鑄鐵 球墨鑄鐵合金鑄鐵 灰口鐵：可鍛鑄鐵（團(tuán)絮狀）球墨鑄鐵黑色金屬： 鑄鋼 強(qiáng)度高于鑄鐵 鑄造碳

2、素鋼 鑄造合金鋼有色金屬： 鑄銅 抗腐蝕 工藝品 鑄鋁 輕 抗腐蝕 比強(qiáng)度比剛度高 鑄鎂 鑄造鋁鎂 鑄造高溫合金 耐高溫 價(jià)高1.2.1.1 灰口鐵鑄件1.2.1.2 可鍛鑄鐵1.2.1.3 球墨鑄鐵1.2.1.1 灰口鐵鑄件1）灰口鐵2）灰口鐵組織3）灰口鐵性能4）影響灰口鐵組織和性能的因素5）灰口鑄鐵熱處理FeFe3CSQPNKJHGFEDCBAA+ Fe3CA+FL+AA+ L+ F ALL+ Fe3CF+ Fe3CA+ Fe3CA+ Fe3C+LeLeLe+ Fe3CLe+ Fe3CLeP+ Fe3C+LeP+ Fe3CP+FPF+ Fe3CC%溫度溫度1.2.1 灰口鐵鑄件1）灰口鐵

3、 （HT XXX XXX HT XXX XXX 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度) ) 含碳量較高（2.7%-4.0%），碳主要以片狀石墨形態(tài)存在，斷口呈灰色，簡稱灰鐵。熔點(diǎn)低（1145-1250），凝固時(shí)收縮量小，抗壓強(qiáng)度和硬度接近碳素鋼，減震性好。斷面呈深灰色，通常叫灰口鐵。 碳在這種鐵的合金里是以片狀的石墨形態(tài)存在，質(zhì)較軟，可進(jìn)行切削加工。較耐磨，強(qiáng)度及延展性差，由于石墨質(zhì)軟并有潤滑作用，因而這種生鐵具有良好的切削、耐磨和鑄造性能等優(yōu)點(diǎn)。由于有片狀石墨的存在，降低了它的抗拉強(qiáng)度，使它不能鍛軋，只能用于制造各種鑄件，如鑄造機(jī)床床座、鐵管等。見水易生銹。鑄造易產(chǎn)生氣孔。 1.可獲得比鑄鋼更薄而復(fù)雜的鑄件，鑄

4、件中殘余內(nèi)應(yīng)力及翹曲變形較鑄鋼小。 2.對冷卻速度敏感性大，因此薄截面容易形成白口和裂紋，而厚截面又易形成琉松，故灰鑄鐵件當(dāng)壁厚超過其臨界值時(shí)，隨著壁厚的增加其力學(xué)性能反而顯著降低。 3.表面光潔，因而加工余量比鑄鋼小，表面加工質(zhì)量不高對疲勞極限不利影響小。 4.消振性高，常用來做承受振動的機(jī)座。 5.不允許用于長時(shí)間在250度溫度下工作的零件。 6.不同截面上性能較均勻。適于做要求高、而截面不一的較厚大型 )鑄件。1.2.1.1 灰口鐵鑄件2）灰口鐵組織 灰鑄鐵的金相組織主要由片狀石墨、金屬基體和晶界共晶物組成。 金屬基體 按組織特征,鑄態(tài)或經(jīng)熱處理后的灰鑄鐵基體可以是鐵素體、片狀珠光體、粒

5、狀珠光體、托氏體、粒狀貝氏體、針狀貝氏體、馬氏體（500） 片層石墨組織：GB721687把灰鑄鐵的石墨形狀分為六種。1.2.1.1 灰口鐵鑄件3）灰口鐵性能 力學(xué)性能 工藝性能 減震性 耐磨性 缺口敏感性3）灰口鐵性能 力學(xué)性能 灰鑄鐵的力學(xué)性能與基體的組織和石墨的形態(tài)有關(guān)?；诣T鐵中的片狀石墨對基體的割裂嚴(yán)重，在石墨尖角處易造成應(yīng)力集中，使灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性遠(yuǎn)低于鋼，但抗壓強(qiáng)度與鋼相當(dāng)，也是常用鑄鐵件中力學(xué)性能最差的鑄鐵。同時(shí)，基體組織對灰鑄鐵的力學(xué)性能也有一定的影響，鐵素體基體灰鑄鐵的石墨片粗大，強(qiáng)度和硬度最低，故應(yīng)用較少；珠光體基體灰鑄鐵的石墨片細(xì)小，有較高的強(qiáng)度和硬度，主要用

6、來制造較重要鑄件；鐵素體一珠光體基體灰鑄鐵的石墨片較珠光體灰鑄鐵稍粗大，性能不如珠光體灰鑄鐵。故工業(yè)上較多使用的是珠光體基體的灰鑄鐵。 比如HT250 退火態(tài)硬度 大概 209HB 抗拉強(qiáng)度250MPa HT300 退火態(tài)硬度 大概 231HB 抗拉強(qiáng)度300MPa HT300 退火態(tài)硬度 大概 253HB 抗拉強(qiáng)度350MPa3）灰口鐵性能 工藝性能：片層狀石墨鑄造流動性好不能鍛壓和沖壓焊接性差機(jī)械加工性能好3）灰口鐵性能 減震性 片層狀石墨阻止振動傳遞，減震性好。 耐磨性 石墨潤滑，石墨脫落形成顯微凹坑存儲潤滑油，耐磨性好。 缺口敏感性 片狀石墨的存在使得存在大量缺陷，缺口敏感性低。4）影

7、響灰口鑄鐵組織和性能因素化學(xué)成分冷卻速度孕育處理灰口鑄鐵的化學(xué)成分、組織和性能灰口鑄鐵的化學(xué)成分、組織和性能 灰口鑄鐵的化學(xué)成分一般為：2.63.6%C2.63.6%C，1.23.0%Si1.23.0%Si， 0.41.2Mn0.41.2Mn，S0.15%S0.15%，P0.3%P0.3%。 1) 1) 鐵素體灰口鑄鐵（鐵素體灰口鑄鐵（F+G片片）：）：這種鑄鐵抗拉強(qiáng)度和硬度低，易加工，鑄造性能好。常用來制造性能要求不高的鑄件和一些薄壁件。2) 2) 鐵素體鐵素體- -珠光體灰口鑄鐵（珠光體灰口鑄鐵（F+P+G片片）：）：此種鑄鐵強(qiáng)度亦較低，但可滿足一般機(jī)件要求，且其鑄造性能、切削加工性能和減

8、振性較好，因此應(yīng)用較廣。灰口鑄鐵灰口鑄鐵化學(xué)成分化學(xué)成分 碳是形成石墨的元素，也是促進(jìn)石墨化的素。含碳愈高，析出的石墨愈多、石墨片愈粗大。 硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素，隨著含硅量的增加，石墨顯著增多。 所以：當(dāng)鑄鐵中碳、硅含量均高時(shí)，析出的石墨就愈多、愈粗大，而金屬基體中鐵素體增多，珠光體減少。 鑄鐵中的碳可以以化合態(tài)滲碳體滲碳體和游離態(tài)石墨石墨兩種形式存在。碳以石墨形式析出的現(xiàn)象稱為石墨化石墨化。1 1）碳和硅）碳和硅3 3）錳）錳硫含量限制在硫含量限制在0.1-0.15%0.1-0.15%以下，高強(qiáng)度鑄鐵則應(yīng)更低。以下，高強(qiáng)度鑄鐵則應(yīng)更低。 使鑄鐵鑄造性能惡化（如降低流動性，增大收率）。錳是

9、弱阻礙石墨化元素，具有穩(wěn)定珠光體，提高鑄鐵強(qiáng)度和硬度的作用。MnS一般控制在一般控制在0.61.2%0.61.2%之間之間4 4）磷）磷 磷對鑄鐵的石墨化影響不顯著。含磷過高將增加鑄鐵的冷脆性。限制在限制在0.5%0.5%以下，高強(qiáng)度鑄鐵則限制在以下，高強(qiáng)度鑄鐵則限制在0.20.3%0.20.3%以下。以下。2 2）硫）硫硫是強(qiáng)烈阻礙石墨化元素。硫量高易促使碳以FeFe3 3C C 白口組織白口組織；硫量高 熱脆性； 在實(shí)際生產(chǎn)中，一般是根據(jù)鑄件的壁厚（主要部位的壁厚），選擇適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)成分（主要指碳、硅），以獲得所需要的組織。由此可知：隨著壁厚的增加，石墨片的數(shù)量和尺寸都增大，鑄鐵強(qiáng)度、硬度反

10、而下降。這一現(xiàn)象稱為壁厚（對力學(xué)性能的）敏感性。1 1）鑄型材料）鑄型材料2 2）鑄件壁厚）鑄件壁厚 鑄件壁愈厚，冷卻速度愈慢，則石墨化傾向愈大，愈易得到粗大的石墨片和鐵素體基體。 冷卻速度冷卻速度鑄鐵壁厚（mm）102030405060704.05.06.07.0（wC+wSi）%白口鑄鐵麻口鑄鐵灰口鑄鐵白口鑄鐵：灰口鑄鐵：麻口鑄鐵：珠光體灰口鑄鐵珠光體+鐵素體灰口鑄鐵鐵素體灰口鑄鐵P+Fe3C+LeP+Fe3C+G+Le珠光體灰口鑄鐵珠光體灰口鑄鐵：鐵素體灰口鑄鐵鐵素體灰口鑄鐵：珠光體珠光體+鐵素體灰口鑄鐵：鐵素體灰口鑄鐵：P+G片片P+F+G片片F(xiàn)+G片片0501505010010015

11、0150表面表面中心160140170180硬度HB孕育處理 熔煉出相當(dāng)于白口或麻口組織的低碳、低硅的高溫鐵水，向鐵水中沖入細(xì)顆粒的孕育劑孕育劑，孕育劑在鐵水中形成大量彌散的石墨結(jié)晶核心，使石墨化作用驟然提高，從而得到在細(xì)晶粒珠光體上均勻的分布著細(xì)片狀石墨的組織。 孕育鑄鐵：孕育鑄鐵：P P細(xì)細(xì)+G+G細(xì)片細(xì)片b=250-400Mpa，HB=170-270， 0 0冷卻速度對其組織和性能的影響很小。冷卻速度對其組織和性能的影響很小。常用的孕育劑為含硅75%的硅鐵，加入量為鐵水重量的0.25-0.6%0.25-0.6%。 綠色：普通鑄鐵黃色：孕育鑄鐵5）灰口鑄鐵熱處理 熱處理只能改變基體組織 不

12、能改變片層石墨形態(tài) 一般不熱處理 灰口鑄鐵牌號及用途： 1）可鍛鑄鐵2）可鍛鑄鐵的組織和性能3）可鍛鑄鐵熱處理1）可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵 (malleable cast iron)，由一定化學(xué)成分的鐵液澆注成白口坯件，再經(jīng)退火而成的鑄鐵，有較高的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌度，可以部分代替碳鋼。化學(xué)成分：2）可鍛鑄鐵的組織和性能 黑心可鍛鑄鐵：鐵素體+團(tuán)絮狀石墨 白心可鍛鑄鐵：珠光體+團(tuán)絮狀石墨 黑心可鍛鑄鐵用于沖擊或震動和扭轉(zhuǎn)載荷的零件，常用于制造汽車后橋、彈簧支架、低壓閥門、管接頭、工具扳手等。 珠光體可鍛鑄鐵常用來制造動力機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械的耐磨零件，3）可鍛鑄鐵熱處理(1)升溫階段：“1”點(diǎn)溫度一般為9

13、50左右或稍高些，此時(shí)鑄鐵組織由珠光體加萊氏體轉(zhuǎn)變成奧氏體加萊氏體。(2)石墨化第一階段(1-2)。滲碳體不斷溶入奧氏體而逐漸消失，團(tuán)絮狀石墨逐漸形成。組織為奧氏體()加團(tuán)絮狀石墨。 (3)中間階段(2-3)。指從高溫冷卻到稍低于共析溫度(710-730的范圍)的階段。隨著溫度的降低，奧氏體中的碳逐漸脫溶，附著在已生成的團(tuán)絮狀石墨上，使石墨長大。到“3”點(diǎn)的組織為珠光體加團(tuán)絮狀石墨。這階段冷得太慢會增加退火周期，太快會出現(xiàn)二次滲碳體。 (4)石墨化第二階段(3-4)。在710-730C處保溫，可使共析珠光體逐漸分解成鐵素體加石墨，石墨繼續(xù)向已有的團(tuán)絮狀石墨上附著生長，到“4”點(diǎn)時(shí)組織為鐵素體加

14、團(tuán)絮狀石墨。這階段所需時(shí)間的長短根據(jù)珠光體是否能分解完而定。這階段亦可采用從750C左右開始，以3-5C/h的緩慢速度通過共析區(qū)，這樣奧氏體可直接轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體加石墨。這個(gè)方法石墨化速度可快些，但控制冷卻速度是個(gè)關(guān)鍵因素。 (5)冷卻階段(4-室溫)。到“4”點(diǎn)以后，再繼續(xù)保溫并不發(fā)生組織變化，可用較快速度冷卻。為防止回火脆性，冷到500-600rC時(shí)即可出爐空冷。鐵素體可鍛鑄鐵顯微組織如圖2所示。1）球墨鑄鐵2）球墨鑄鐵組織和性能3）球鐵的生產(chǎn)及用途1）球墨鑄鐵 鑄鐵中是通過球化和孕育處理得到球狀石墨，有效地提高了鑄鐵的機(jī)械性能，特別是提高了塑性和韌性，其綜合性能接近于鋼，成功地用于鑄造一些受

15、力復(fù)雜，強(qiáng)度、韌性、耐磨性要求較高的零件。球墨鑄鐵已迅速發(fā)展為僅次于灰鑄鐵的、應(yīng)用十分廣泛的鑄鐵材料。2）球墨鑄鐵組織和性能組織：鐵素體+球狀石墨2）球墨鑄鐵組織和性能強(qiáng)度優(yōu)于可鍛鑄鐵，接近鑄鋼；疲勞強(qiáng)度接近鋼；耐磨性優(yōu)于鋼；可以熱處理強(qiáng)化；鑄造性能好；可以補(bǔ)焊；成本低。1.2.2.0 概述1.2.2.1 鑄鋼的結(jié)晶過程及鑄態(tài)組織1.2.2.2 鑄鋼件生產(chǎn)1.2.2.3 合金鑄鋼1.2.2.0 概述1）鑄鋼： 采用鑄造方式生產(chǎn)的：含碳量在0.2%-0.7%之間的鐵碳合金。1.2.2.0 概述1）鑄鋼：1.2.2.0 概述2）鑄鋼的特點(diǎn)1.2.2.0 概述2）鑄鋼的特點(diǎn)1.2.2.0 概述3）鑄

16、鋼件1.2.2.0 概述4）鑄鋼的牌號及性能 1.2.2.1 鑄鋼的結(jié)晶過程及鑄態(tài)組織FeFe3CSQPNKJHGFEDCBAA+ Fe3CA+FL+AA+ L+ F ALL+ Fe3CF+ Fe3CA+ Fe3CA+ Fe3C+LeLeLe+ Fe3CLe+ Fe3CLeP+ Fe3C+LeP+ Fe3CP+FPF+ Fe3CC%溫度溫度1.2.2.1 鑄鋼的結(jié)晶過程及鑄態(tài)組織1.2.2.2 鑄鋼件生產(chǎn) 1 1）鑄鋼鑄造工藝特點(diǎn)）鑄鋼鑄造工藝特點(diǎn) （1 1）熔點(diǎn)高，容易氧化；）熔點(diǎn)高，容易氧化； （2 2）流動性差；）流動性差； （3 3）收縮率大。）收縮率大。2 2 ）鑄造工藝）鑄造工藝-

17、因?yàn)槠滂T造工藝性差，澆注因?yàn)槠滂T造工藝性差，澆注溫度高，因此對鑄造工藝要求嚴(yán)格。一般都溫度高，因此對鑄造工藝要求嚴(yán)格。一般都應(yīng)設(shè)置冒口和冷鐵，采用順序凝固原則。應(yīng)設(shè)置冒口和冷鐵，采用順序凝固原則。 鑄鋼件的熱處理鑄鋼件的熱處理-鑄造后都應(yīng)按工藝要求鑄造后都應(yīng)按工藝要求進(jìn)行熱處理。常見的熱處理為退火和回火。進(jìn)行熱處理。常見的熱處理為退火和回火。 標(biāo)注代號：標(biāo)注代號： ZG19Mn12Si7 ( zh . H )鑄鋼牌號正火代號回火代號 （1）提高型砂質(zhì)量：強(qiáng)度，耐火度和透氣）提高型砂質(zhì)量：強(qiáng)度，耐火度和透氣性；性； （2）采用定向凝固原則，設(shè)置冒口和冷鐵；）采用定向凝固原則，設(shè)置冒口和冷鐵； （

18、3）控制澆注溫度，）控制澆注溫度，1500-1650 C。 1-傾爐液壓缸傾爐液壓缸 2-傾爐搖架傾爐搖架 3-爐門爐門 4-熔池熔池 5-爐蓋爐蓋 6-電極電極 7-電極夾緊器電極夾緊器 8-爐體爐體 9-電弧電弧 10-出鋼槽出鋼槽感感 應(yīng)應(yīng) 爐爐鑄鋼力學(xué)性能比鍛鋼低（尤其沖擊韌鑄鋼力學(xué)性能比鍛鋼低（尤其沖擊韌性）原因：性）原因：（1）存在縮松，縮孔，裂紋，氣孔）存在縮松，縮孔，裂紋，氣孔等缺陷；晶粒粗大，存在魏氏組織。等缺陷；晶粒粗大，存在魏氏組織。（2）鑄造內(nèi)應(yīng)力大）鑄造內(nèi)應(yīng)力大1）鑄造鋁合金2）鑄造鎂合金3）鑄造銅合金1825年年由丹麥化學(xué)家由丹麥化學(xué)家奧斯德奧斯德發(fā)現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)。182

19、7年德國化學(xué)家武勒重復(fù)了年德國化學(xué)家武勒重復(fù)了奧斯德的實(shí)驗(yàn)，并不斷改進(jìn)制取鋁的方法。奧斯德的實(shí)驗(yàn)，并不斷改進(jìn)制取鋁的方法。1854年德國化學(xué)家年德國化學(xué)家德維爾用鈉代替鉀還原氯化鋁，制得鋁錠。德維爾用鈉代替鉀還原氯化鋁，制得鋁錠。地殼中含量地殼中含量7%以上，在全部化學(xué)元素中含量占第三位以上，在全部化學(xué)元素中含量占第三位(僅次于氧僅次于氧和硅和硅)，在全部金屬元素中占第一位。，在全部金屬元素中占第一位。鋁呈銀白色，密度鋁呈銀白色，密度2.702g/cm3，熔點(diǎn)，熔點(diǎn)660.37，沸點(diǎn)，沸點(diǎn)2467。鋁熱法：用鋁從其它氧化物中置換金屬。如：鋁熱法：用鋁從其它氧化物中置換金屬。如： 8Al+3Fe

20、3O4=4Al2O3+9Fe+795千卡千卡。鋁以化合態(tài)存在于各種巖石或礦石里，如長石、云母、高嶺土、鋁以化合態(tài)存在于各種巖石或礦石里，如長石、云母、高嶺土、鋁土礦、明礬。鋁土礦、明礬。純鋁大量用于電纜純鋁大量用于電纜、日用器皿；其合金質(zhì)輕而堅(jiān)韌，是制造飛機(jī)、日用器皿；其合金質(zhì)輕而堅(jiān)韌，是制造飛機(jī)、火箭、汽車的結(jié)構(gòu)材料。火箭、汽車的結(jié)構(gòu)材料。 將合金加熱到固溶線以上、固相線將合金加熱到固溶線以上、固相線以下溫度保溫，獲得成分均勻的固溶體組織。以下溫度保溫，獲得成分均勻的固溶體組織。 將固溶處理后的工件快冷到較低溫度，得到過飽和單相固溶體。將固溶處理后的工件快冷到較低溫度，得到過飽和單相固溶體。

21、（與鋼淬火組織不同）（與鋼淬火組織不同） 使過飽和固溶體中析出細(xì)小彌散沉淀相的過程。使過飽和固溶體中析出細(xì)小彌散沉淀相的過程。 自然時(shí)效自然時(shí)效：室溫下時(shí)效；：室溫下時(shí)效； 人工時(shí)效人工時(shí)效：在高于室溫（固溶溫度與室溫之差的：在高于室溫（固溶溫度與室溫之差的1515到到2525）進(jìn)行）進(jìn)行時(shí)效。時(shí)效。鋁合金的固溶時(shí)效強(qiáng)化鋁合金的固溶時(shí)效強(qiáng)化Al4%Cu 鑄態(tài)組織及淬火態(tài)組織2.2.3 鋁合金的固溶時(shí)效強(qiáng)化鋁合金的固溶時(shí)效強(qiáng)化鑄鑄 造造鋁合金鋁合金鋁鋅系鋁鋅系合合 金金鋁鎂系鋁鎂系合合 金金鋁銅系鋁銅系合合 金金鋁硅系鋁硅系合合 金金鑄造、機(jī)械鑄造、機(jī)械性能良好性能良好高溫強(qiáng)度高（耐高溫強(qiáng)度高（

22、耐熱），易腐蝕熱），易腐蝕強(qiáng)度、塑性高強(qiáng)度、塑性高，耐腐蝕，鑄，耐腐蝕，鑄造時(shí)易氧化造時(shí)易氧化強(qiáng)度高，易強(qiáng)度高，易腐蝕，價(jià)格腐蝕，價(jià)格低低 鑄造鋁合金鑄造鋁合金 包括：包括：Al- Si系：系： 代號為代號為ZL1+兩位數(shù)字順序號兩位數(shù)字順序號Al-Cu系：系：代號為代號為ZL2+兩位數(shù)字順序號兩位數(shù)字順序號Al-Mg系：系：代號為代號為ZL3+兩位數(shù)字順序號兩位數(shù)字順序號Al-Zn系：系： 代號為代號為ZL4+兩位數(shù)字順序號兩位數(shù)字順序號 Al-Si系鑄造鋁合金系鑄造鋁合金 又稱又稱硅鋁明硅鋁明。其中。其中ZL102(ZAlSi12)是含是含12%Si的鋁硅二元合的鋁硅二元合金，稱為金，稱為

23、簡單硅鋁明簡單硅鋁明. 57712.7%合金代號主 要 化 學(xué) 成 分, %機(jī) 械 性 能SiCuMg鑄造方法熱處理bMPa%HB鋁硅ZL1016.08.00.20.4SBT6230170ZL1021013SBJT2T2143153425050ZL1104.06.05.08.00.20.5JT117090鋁銅ZL2034.05.0JT4210660鋁鎂ZL3019.511.5ST4280920鋁鋅ZL4026.08.0Zn570.40.7JT1240470鑄造方法：SB砂型變質(zhì)；J金屬砂；S砂型熱處理：T1不淬火，人工時(shí)效； T2退火；T4淬火+自然時(shí)效；T6淬火+人工時(shí)效鑄造鋁合金鑄造鋁合金

24、 1 鋁合金的熔化 11 坩堝、錠模及熔煉工具的準(zhǔn)備 12 原材料 13 中間合金的配制 14 鋁合金的配制 15 合金的除氣或精煉處理 16 合金的變質(zhì)和孕育處理： 2 鋁合金的澆注 21 澆注前的準(zhǔn)備工作： 22 澆注操作 未變質(zhì)處理未變質(zhì)處理 經(jīng)變質(zhì)處理經(jīng)變質(zhì)處理 ZL102的鑄態(tài)組織的鑄態(tài)組織 加入其他合金元素的鋁硅鑄造加入其他合金元素的鋁硅鑄造合金稱合金稱復(fù)雜復(fù)雜(或特殊或特殊)硅鋁明硅鋁明。 Al-Si系鑄造鋁合金的鑄造性系鑄造鋁合金的鑄造性能好，具有優(yōu)良的耐蝕性、耐能好，具有優(yōu)良的耐蝕性、耐熱性和焊接性能。熱性和焊接性能。 活塞活塞( (裙部為鋁硅合金裙部為鋁硅合金) )l用于制

25、造飛機(jī)、儀用于制造飛機(jī)、儀表、電動機(jī)殼體、表、電動機(jī)殼體、汽缸體、風(fēng)機(jī)葉片汽缸體、風(fēng)機(jī)葉片、發(fā)動機(jī)活塞等。發(fā)動機(jī)活塞等。 Al-Cu系鑄造鋁合金系鑄造鋁合金 這類合金的耐熱性好，強(qiáng)度較高；但密度大，鑄造這類合金的耐熱性好，強(qiáng)度較高；但密度大，鑄造性能、耐蝕性能差，強(qiáng)度低于性能、耐蝕性能差，強(qiáng)度低于Al-Si系合金。系合金。汽缸頭汽缸頭 常用代號有常用代號有ZL201 (ZAlCu5Mn)、ZL203 (ZAlCu4)等。等。主要用于主要用于制造在較高溫度下工作制造在較高溫度下工作的高強(qiáng)零件，如內(nèi)燃機(jī)的高強(qiáng)零件，如內(nèi)燃機(jī)汽缸頭、汽車活塞等。汽缸頭、汽車活塞等。 Al-Mg系鑄造鋁系鑄造鋁合金合金

26、 這類合金的耐蝕性這類合金的耐蝕性好，強(qiáng)度高，密度好，強(qiáng)度高，密度??；但鑄造性能差??；但鑄造性能差,耐熱性低。耐熱性低。 常用代號為常用代號為ZL301(ZAlMg10)、 ZL303(ZAlMg5Si1)等等. 主要用于制造外形簡單、承受沖擊載荷、在腐蝕性介主要用于制造外形簡單、承受沖擊載荷、在腐蝕性介質(zhì)下工作的零件，如艦船配件、氨用泵體等。質(zhì)下工作的零件，如艦船配件、氨用泵體等。鼓風(fēng)機(jī)密封件等鼓風(fēng)機(jī)密封件等(ZL102、301) Al-Zn系鑄造鋁合金系鑄造鋁合金 這類合金的鑄造性能好，強(qiáng)度較高，可自然時(shí)效強(qiáng)這類合金的鑄造性能好，強(qiáng)度較高，可自然時(shí)效強(qiáng)化；但密度大，耐蝕性較差?；?；但密度大

27、，耐蝕性較差。 常用代號為常用代號為ZL401(ZAlZn11Si7)、ZL402(ZAlZn6Mg)等等. 主要用于制造形狀復(fù)雜主要用于制造形狀復(fù)雜受力較小的汽車、飛受力較小的汽車、飛機(jī)、儀器零件。機(jī)、儀器零件。 1.氧化夾渣 缺陷特征：氧化夾渣多分布在鑄件的上表面，在鑄型不通氣的轉(zhuǎn)角部位。斷口多呈灰白色或黃色，經(jīng)x光透視或在機(jī)械加工時(shí)發(fā)現(xiàn)，也可在堿洗、酸洗或陽極化時(shí)發(fā)現(xiàn) 產(chǎn)生原因： 1爐料不清潔，回爐料使用量過多 2.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不良 3合金液中的熔渣未清除干凈 4澆注操作不當(dāng)，帶入夾渣 5.精煉變質(zhì)處理后靜置時(shí)間不夠 2.氣孔 氣泡 缺陷特征：三鑄件壁內(nèi)氣孔一般呈圓形或橢圓形，具有光滑的

28、表面，一般是發(fā)亮的氧化皮，有時(shí)呈油黃色。表面氣孔、氣泡可通過噴砂發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部氣孔 氣泡可通過X光透視或機(jī)械加工發(fā)現(xiàn)氣孔 氣泡在X光底片上呈黑色。 產(chǎn)生原因： 1澆注合金不平穩(wěn)，卷入氣體 2型(芯)砂中混入有機(jī)雜質(zhì)(如煤屑、草根 馬糞等) 3鑄型和砂芯通氣不良 4冷鐵表面有縮孔 5澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不良 3 縮松 缺陷特征：鋁鑄件縮松一般產(chǎn)生在內(nèi)澆道附近飛冒口根部厚大部位、壁的厚薄轉(zhuǎn)接處和具有大平面的薄壁處。在鑄態(tài)時(shí)斷口為灰色，淺黃色經(jīng)熱處理后為灰白淺黃或灰黑色在x光底片上呈云霧狀嚴(yán)重的呈絲狀縮松可通過X光、熒光低倍 斷口等檢查方法發(fā)現(xiàn)。 產(chǎn)生原因： 1冒口補(bǔ)縮作用差 2爐料含氣量太多 3內(nèi)澆道附近過熱

29、 4砂型水分過多，砂芯未烘干 5合金晶粒粗大 6鑄件在鑄型中的位置不當(dāng) 7澆注溫度過高，澆注速度太快4 裂紋 缺陷特征 : 1鑄造裂紋。沿晶界發(fā)展，常伴有偏析，是一種在較高溫度下形成的裂紋在體積收縮較大的合金和形狀較復(fù)雜的鑄件容易出現(xiàn) 2熱處理裂紋：由于熱處理過燒或過熱引起，常呈穿晶裂紋。常在產(chǎn)生應(yīng)力和熱膨張系數(shù)較大的合金冷卻過劇?；虼嬖谄渌苯鹑毕輹r(shí)產(chǎn)生 產(chǎn)生原因： 1鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，有尖角，壁的厚薄變化過于懸殊 2砂型(芯)退讓性不良 3鑄型局部過熱 4澆注溫度過高 5自鑄型中取出鑄件過早 6熱處理過熱或過燒，冷卻速度過激 1.簡述鑄造鋁合金的牌號與分類，各有何性能特點(diǎn)？ 2.何謂鑄造

30、鋁合金的變質(zhì)處理？ 3.什么是硅鋁明？為什么硅鋁明具有良好的鑄造性能？硅鋁明采用變質(zhì)處理的目的是什么？ 4.鑄造鋁合金鑄件常見缺陷及形成原因？概述概述18081808年，英國戴維，鉀還原氧化鎂，制得鎂。年，英國戴維，鉀還原氧化鎂，制得鎂。物理性質(zhì)：銀白色，密度物理性質(zhì)：銀白色，密度1.741.74克克/ /厘米厘米3 3，熔點(diǎn)，熔點(diǎn)648.9648.9，沸點(diǎn)，沸點(diǎn)10901090。電離能電離能7.657.65電子伏特。電子伏特。晶體結(jié)構(gòu)：密排六方結(jié)構(gòu)。原子半徑：晶體結(jié)構(gòu)：密排六方結(jié)構(gòu)。原子半徑：1.72 1.72 埃。埃。具有延展性，無磁性，且有良好的熱消散性。具有延展性，無磁性，且有良好的熱

31、消散性。熱導(dǎo)率熱導(dǎo)率: 156 W/(mK): 156 W/(mK)具有較強(qiáng)還原性具有較強(qiáng)還原性，能與熱水反應(yīng)放出氫氣，燃燒時(shí)能產(chǎn)生眩目的白光，能與熱水反應(yīng)放出氫氣，燃燒時(shí)能產(chǎn)生眩目的白光，鎂與氟化物、氫氟酸和鉻酸不發(fā)生作用，也不受苛性堿侵蝕，但極易鎂與氟化物、氫氟酸和鉻酸不發(fā)生作用，也不受苛性堿侵蝕，但極易溶解于有機(jī)和無機(jī)酸中，鎂能直接與氮、硫和鹵素等化合，包括烴、溶解于有機(jī)和無機(jī)酸中，鎂能直接與氮、硫和鹵素等化合，包括烴、醛、醇、酚、胺、脂和大多數(shù)油類在內(nèi)的有機(jī)化學(xué)藥品與鎂僅僅輕微醛、醇、酚、胺、脂和大多數(shù)油類在內(nèi)的有機(jī)化學(xué)藥品與鎂僅僅輕微地或者根本不起作用。地或者根本不起作用。來源：鎂存

32、在于菱鎂礦、白云石、光鹵石中。每立方英里海水含有約來源：鎂存在于菱鎂礦、白云石、光鹵石中。每立方英里海水含有約120120億磅鎂。億磅鎂。鎂是在自然界中分布最廣的十個(gè)元素之一， 熔鹽電解法：熔鹽電解法：工業(yè)上利用電解熔融氧化鎂工業(yè)上利用電解熔融氧化鎂 硅熱還原法：硅熱還原法：在電爐中用硅鐵等使其還原而制得金屬鎂。在電爐中用硅鐵等使其還原而制得金屬鎂。用途：置換鈦、鋯、鈾、鈹?shù)冉饘?。用于制造輕合金、用途：置換鈦、鋯、鈾、鈹?shù)冉饘?。用于制造輕合金、煙火、閃光粉、煙火、閃光粉、鎂鹽等。結(jié)構(gòu)性能類似于鋁，用于飛機(jī)、導(dǎo)彈中。鎂在汽油燃點(diǎn)可燃。鎂鹽等。結(jié)構(gòu)性能類似于鋁，用于飛機(jī)、導(dǎo)彈中。鎂在汽油燃點(diǎn)可燃。

33、變形鎂合金變形鎂合金：MB順序號表示。順序號表示。MB1、MB8為為Mg-Mn系合金：具有良好耐系合金：具有良好耐蝕性和焊接性，使用溫度不超過蝕性和焊接性，使用溫度不超過150。主。主要用于制作飛機(jī)蒙皮、壁板及宇航結(jié)構(gòu)件。要用于制作飛機(jī)蒙皮、壁板及宇航結(jié)構(gòu)件。MB2、MB3、MB5、MB6、MB7為為Mg-AlZnMn系合金：具有好的室溫力學(xué)性能和系合金：具有好的室溫力學(xué)性能和焊接性。主要用于制造飛機(jī)艙門、壁板及導(dǎo)焊接性。主要用于制造飛機(jī)艙門、壁板及導(dǎo)彈蒙皮。彈蒙皮。MB15、MB21、MB25為為Mg-ZnZr系合金：系合金：具有較高拉伸與壓縮屈服強(qiáng)度、高溫瞬時(shí)強(qiáng)具有較高拉伸與壓縮屈服強(qiáng)度、

34、高溫瞬時(shí)強(qiáng)度，及良好的成形和焊接性能，但塑性中等。度，及良好的成形和焊接性能，但塑性中等。主要用于制造飛機(jī)長桁、操作系統(tǒng)的搖臂、主要用于制造飛機(jī)長桁、操作系統(tǒng)的搖臂、支座等。支座等。Mg-Li系合金是一種新型的鎂合金，它密度系合金是一種新型的鎂合金，它密度小，強(qiáng)度高，塑性、韌性好，焊接性好，缺小，強(qiáng)度高，塑性、韌性好，焊接性好，缺口敏感性低，在航空、航天工業(yè)中具有良好口敏感性低，在航空、航天工業(yè)中具有良好的應(yīng)用前景。的應(yīng)用前景。為保證變形鎂合金較高的塑性，為保證變形鎂合金較高的塑性，其中合金元素的含量往往比較其中合金元素的含量往往比較低，要求在凝固組織中含有較低，要求在凝固組織中含有較少共晶相

35、。少共晶相。合金化強(qiáng)化：合金化強(qiáng)化：合金元素的類型：合金元素的類型：包晶反應(yīng)類元素：包晶反應(yīng)類元素： Zr(3.8%)，Mn(3.4%)：細(xì)化晶粒、凈化合金、提高抗蝕性和耐熱性。：細(xì)化晶粒、凈化合金、提高抗蝕性和耐熱性。共晶反應(yīng)類元素：共晶反應(yīng)類元素： Ag(15.5%)，Al(12.7%)，Zn(8.4%)，Li(5.7%)，Th(4.5%)：如：如MgAlZn和和MgZnZr系合金等。這類元素在系合金等。這類元素在Mg中有明顯的溶解度變化，可產(chǎn)生明顯中有明顯的溶解度變化，可產(chǎn)生明顯的時(shí)效硬化效應(yīng)。的時(shí)效硬化效應(yīng)。稀土元素稀土元素(RE）：）： Y(12.5%)，Nd(3.6%)，La(1.

36、9%)，Ce(0.85%)，Pr(0.5%)，混合，混合RE(以以Ce或或La為主為主)。多屬共晶反應(yīng)型元素，共晶溫度比。多屬共晶反應(yīng)型元素，共晶溫度比Mg-Al和和Mg-Zn高，高，MgRE系的固溶系的固溶體和稀土化合物耐熱性高，原子擴(kuò)散速度慢，利于抗蠕變，故體和稀土化合物耐熱性高，原子擴(kuò)散速度慢，利于抗蠕變，故Mg-RE-Zr和和Mg-REMn系合金是耐熱鎂合金，可在系合金是耐熱鎂合金，可在150250工作。工作。形變硬化、晶粒細(xì)化、形變硬化、晶粒細(xì)化、合金化合金化、熱處理、熱處理、陶瓷相增強(qiáng)鎂合金陶瓷相增強(qiáng)鎂合金合金化強(qiáng)化機(jī)制合金化強(qiáng)化機(jī)制：固溶強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化（彌散強(qiáng)化、析出強(qiáng)化）固溶

37、強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化（彌散強(qiáng)化、析出強(qiáng)化）固溶強(qiáng)化：固溶強(qiáng)化： 根據(jù)原子尺寸、晶格類型、電化學(xué)性質(zhì)和電子濃度等因素，鎂和周期表中根據(jù)原子尺寸、晶格類型、電化學(xué)性質(zhì)和電子濃度等因素，鎂和周期表中可形成合金的元素幾乎只能形成有限固溶體；合金元素溶入基體中，通過原子可形成合金的元素幾乎只能形成有限固溶體；合金元素溶入基體中，通過原子錯(cuò)排、溶質(zhì)與溶劑原子彈性模量的差異而強(qiáng)化基體；若溶質(zhì)原子提高了合金熔錯(cuò)排、溶質(zhì)與溶劑原子彈性模量的差異而強(qiáng)化基體；若溶質(zhì)原子提高了合金熔點(diǎn)、增大彈性模量、減小原子自擴(kuò)散，還可提高抗蠕變性能。點(diǎn)、增大彈性模量、減小原子自擴(kuò)散，還可提高抗蠕變性能。第二第二 相強(qiáng)化：相強(qiáng)化： 超過

38、溶解度的合金元素將與鎂形成中間相，有下列三種類型：超過溶解度的合金元素將與鎂形成中間相，有下列三種類型： AB型簡單立方型簡單立方CsCl結(jié)構(gòu)。如結(jié)構(gòu)。如MgTi、MgAg、MgCe和和MgSn。 AB2型型Laves相，相， 如：如：MgCu2；MgZn2 ；MgNi2 。 CaF2型面心立方金屬間化合物，如型面心立方金屬間化合物，如Mg2Si和和Mg2Sn。 當(dāng)合金元素在基體中的溶解度隨溫度降低而下降時(shí)，將從基體中析出第二當(dāng)合金元素在基體中的溶解度隨溫度降低而下降時(shí)，將從基體中析出第二相阻礙位錯(cuò)運(yùn)動和滑移，使屈服強(qiáng)度提高，產(chǎn)生相阻礙位錯(cuò)運(yùn)動和滑移，使屈服強(qiáng)度提高，產(chǎn)生析出強(qiáng)化（析出強(qiáng)化（時(shí)

39、效強(qiáng)化）。強(qiáng)化時(shí)效強(qiáng)化）。強(qiáng)化效果取決于尺寸、形狀、物理性能和析出相與基體間的界面性質(zhì)。效果取決于尺寸、形狀、物理性能和析出相與基體間的界面性質(zhì)。 彌散強(qiáng)化彌散強(qiáng)化的顆粒是合金在凝固過程中產(chǎn)生，其熔點(diǎn)較高、不溶于鎂基體、的顆粒是合金在凝固過程中產(chǎn)生，其熔點(diǎn)較高、不溶于鎂基體、具有良好的熱力學(xué)穩(wěn)定性。彌散強(qiáng)化比析出強(qiáng)化可以保持到更高的溫度。具有良好的熱力學(xué)穩(wěn)定性。彌散強(qiáng)化比析出強(qiáng)化可以保持到更高的溫度。時(shí)效沉淀強(qiáng)化 鎂合金時(shí)效硬化效應(yīng)沒有A1合金明顯，與其結(jié)構(gòu)變化特點(diǎn)有關(guān)。 Mg-Al和MgAlZn系合金緩冷試樣(空冷或油淬)在150一222時(shí)效，先從晶界或缺陷部位發(fā)生不連續(xù)沉淀，不經(jīng)GP區(qū)階段

40、即直接析出片狀平衡相Mg4Al3，沿一定取向向晶粒內(nèi)生長。此時(shí)，沉淀區(qū)的基體濃度和晶格常數(shù)已達(dá)平衡狀態(tài)，未發(fā)生沉淀反應(yīng)的晶粒內(nèi)部，晶格常數(shù)和濃度保持不變。這種片層狀不連續(xù)反應(yīng)結(jié)構(gòu)又稱珠光體型沉淀。這種組織中的Mg4Al3相彌散度低，片間距大(200nm)，基體濃度低，無共格或中共格應(yīng)力場，故強(qiáng)化效果低。 當(dāng)不連續(xù)沉淀向晶內(nèi)發(fā)展到一定程度后，晶粒內(nèi)部才能發(fā)生連續(xù)分解。此時(shí)，細(xì)小的片狀Mg4Al3 相一邊析出和長大，固溶體濃度和晶格常數(shù)也發(fā)生連續(xù)變比，最終達(dá)到與時(shí)效溫度相適應(yīng)的平衡狀態(tài)。這種沉淀的特點(diǎn)是基體濃度和晶格常數(shù)是連續(xù)變化的，即連續(xù)沉淀。 這兩種合金的顯微組織，一般是由連續(xù)和不連續(xù)反應(yīng)組織

41、組成。但兩類組織所占比例的大小，則由合金的濃度和熱處理制度來決定。合金的過飽和度低，固溶體濃度不均勻(偏折)，時(shí)效不足或溫度低時(shí)，不連續(xù)沉淀將占優(yōu)勢，反之，鋁濃度高，進(jìn)行了充分均勻比處理，淬火速度快，時(shí)效溫度高，連續(xù)沉淀則占主要地位，因?yàn)椴贿B續(xù)沉淀是由于沉淀相結(jié)構(gòu)與基體相差較大，沉淀應(yīng)變能過高，只能從晶界開始逐漸向晶內(nèi)發(fā)展：如果時(shí)效溫過高(250以上)，原子擴(kuò)散能力強(qiáng)，不連續(xù)沉淀也可能不發(fā)生，只出現(xiàn)連續(xù)沉淀。晶粒細(xì)化晶粒細(xì)化 S=0+kd0.5鎂合金：鎂合金：k= 280320MPa m 0.5鋁合金：鋁合金： k=68MPa m 0.5 通過下列手段控制鎂合金晶粒尺寸，以提高鎂合金強(qiáng)度和塑性

42、。通過下列手段控制鎂合金晶粒尺寸，以提高鎂合金強(qiáng)度和塑性。變質(zhì)處理或過熱處理鎂合金熔體細(xì)化晶粒 向鎂合金熔液中添加晶粒細(xì)化劑如含向鎂合金熔液中添加晶粒細(xì)化劑如含Zr細(xì)化劑、含細(xì)化劑、含C細(xì)化劑。凝固時(shí)鋯以細(xì)化劑。凝固時(shí)鋯以六方晶型六方晶型Zr質(zhì)點(diǎn)形式析出，彌散分布于鎂合金熔體中作為鎂的結(jié)晶核心，質(zhì)點(diǎn)形式析出，彌散分布于鎂合金熔體中作為鎂的結(jié)晶核心，使鎂合金組織明顯細(xì)化；加入的使鎂合金組織明顯細(xì)化；加入的C與鋁形成與鋁形成Al4C3，其晶格類型屬于六方晶系、，其晶格類型屬于六方晶系、晶格常數(shù)均與鎂相近，同樣作為鎂的結(jié)晶核心。晶格常數(shù)均與鎂相近，同樣作為鎂的結(jié)晶核心。 將鎂合金過熱到將鎂合金過熱到

43、850左右保溫左右保溫30分鐘，然后快冷到鑄造溫度澆注的過程分鐘，然后快冷到鑄造溫度澆注的過程即為過熱處理。這種處理最適于含即為過熱處理。這種處理最適于含Al、Mn和雜質(zhì)和雜質(zhì)Fe的鎂合金。細(xì)化原因可能的鎂合金。細(xì)化原因可能是過熱處理時(shí)產(chǎn)生了六方晶格是過熱處理時(shí)產(chǎn)生了六方晶格MnAl4等高熔點(diǎn)化合物在結(jié)晶過程中起晶核作用，等高熔點(diǎn)化合物在結(jié)晶過程中起晶核作用，從而細(xì)化晶粒。從而細(xì)化晶粒。鑄錠塑性變形細(xì)化晶粒快速凝固細(xì)化晶粒半固態(tài)成形細(xì)化晶粒 鑄造鎂合金液的阻燃技術(shù) 熔劑保護(hù)法 利用低熔點(diǎn)的化合物在較低的溫度下熔化成液態(tài)，在鎂合金液面鋪開，因阻止鎂液與空氣接觸從而起到保護(hù)作用?，F(xiàn)在普遍使用的熔劑

44、由無水光鹵石(MgCI2KC)為主，添加一些氟化物、氯化物組成。該劑使用較方便，生產(chǎn)成本低，保護(hù)使用效果好，適合于中小企業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)。但是，該劑使用前要重新脫水，使用時(shí)會釋放出嗆人的氣味。由于熔劑的密度較大會逐漸下沉，需要不斷添加。使用過程中釋放出大量有害氣體，污染環(huán)境、腐蝕廠房嚴(yán)重。因此，研究新型的覆蓋、精煉效果好且無公害的鎂合金熔劑是一項(xiàng)重要課題。氣體保護(hù)法 氣體保護(hù)法是在鎂合金液的表面覆蓋一層惰性氣體或者能與鎂反應(yīng)生成致密氧化膜的氣體，從而隔絕空氣中的氧，采用的主要保護(hù)氣體是SF6、S02、CO2、Ar、N2等。為了進(jìn)一步提高保護(hù)作用和減少較貴的SF6氣體的用量，國外一般在SF6氣體中混

45、合空氣或其他干燥氣體如CO：混合氣體保護(hù)效果好，但是存在以下問題： 1)污染環(huán)境，SF6會產(chǎn)生S02、SF4等有毒氣體，SF6對全球變的作用是CO2的24900倍; 2)設(shè)備復(fù)雜，需要復(fù)雜的混氣裝置和密封裝置; 3)腐蝕設(shè)備，顯著降低坩堝使用壽命。鎂合金熔體的變質(zhì)處理技術(shù) 鎂合金熔煉變質(zhì)的目的是改變鎂合金的組織形態(tài)，該工藝對合金的晶粒大小和力學(xué)性能有較大的影響，且對鎂液中的氧化夾雜亦有一定影響。研究表明，對于不含Al的鎂合金，采用鋯進(jìn)行變質(zhì)處理具有很好的晶粒細(xì)化效果，作用原理是Zr發(fā)生包晶反應(yīng)，促進(jìn)晶粒細(xì)化。在MgAl類合金中加入合適的碳素材料后，使其與合金液起化學(xué)反應(yīng)生成A1C4，該化合物可

46、以起到外來晶核的作用，促使鎂合金的晶粒細(xì)化。在AZ91鎂合金基礎(chǔ)上添加不同含量的混合稀土，對其鑄態(tài)和固溶時(shí)效的組織及性能也有明顯的效果。銅是人類最早使用的金屬銅是人類最早使用的金屬。早在史前時(shí)代。早在史前時(shí)代, ,人們就開始采掘人們就開始采掘露天銅礦露天銅礦, ,并用獲取的銅制造武器、工具和其他器皿，銅并用獲取的銅制造武器、工具和其他器皿，銅的使用對早期人類文明的進(jìn)步影響深遠(yuǎn)。的使用對早期人類文明的進(jìn)步影響深遠(yuǎn)。 銅存在于銅存在于地殼和海洋地殼和海洋中。銅在地殼中的含量約為中。銅在地殼中的含量約為0.010.01，在個(gè)別銅礦床中，銅的含量可以達(dá)到，在個(gè)別銅礦床中，銅的含量可以達(dá)到3 35 5。

47、 銅礦石分為三類：銅礦石分為三類： （1 1）硫化礦，如黃銅礦）硫化礦，如黃銅礦(CuFeS2)(CuFeS2)、斑銅礦、斑銅礦(Cu5FeS4)(Cu5FeS4)和輝和輝銅礦銅礦(Cu2S)(Cu2S)等。等。 （2 2）氧化礦，如赤銅礦）氧化礦，如赤銅礦(Cu(Cu2 2O)O)、孔雀石、孔雀石CuCOCuCO3 3Cu(OH)Cu(OH)2 2 、藍(lán)銅礦藍(lán)銅礦2CuCO2CuCO3 3Cu(OH)Cu(OH)2 2 、硅孔雀石、硅孔雀石(CuSiO(CuSiO3 32H2H2 2O)O)等。等。 （3 3）自然銅。銅礦石中銅的含量）自然銅。銅礦石中銅的含量1 1左右（左右（0.50.53

48、 3）便有開采價(jià)值，因?yàn)椴捎酶∵x法可以把礦石中一部分脈石便有開采價(jià)值，因?yàn)椴捎酶∵x法可以把礦石中一部分脈石等雜質(zhì)除去，而得到含銅量較高（等雜質(zhì)除去，而得到含銅量較高（8 83535）的精礦砂。）的精礦砂。加工黃銅加工黃銅和和鑄造黃銅鑄造黃銅 黃銅棒黃銅棒銅合金的應(yīng)用銅合金的應(yīng)用銅管銅管銅與黃銅帶銅與黃銅帶 單相黃銅塑性好：單相黃銅塑性好：H80H80、H70H70、H 68 H 68 。適于制造冷變形零件，。適于制造冷變形零件，如彈殼、冷凝器管等。如彈殼、冷凝器管等。 兩相黃銅熱塑性好兩相黃銅熱塑性好, , 強(qiáng)度高：強(qiáng)度高：H59H59、H62H62。適于制造受力件，。適于制造受力件，如墊圈、

49、彈簧、導(dǎo)管、散熱如墊圈、彈簧、導(dǎo)管、散熱器等。器等。冷凝器管冷凝器管汽車機(jī)油泵襯套汽車機(jī)油泵襯套銅合金的應(yīng)用銅合金的應(yīng)用 HPb63-3、 HAl60-1-1、 HSn62-1、 HFe59-1-1、ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4等。等。 主要用于船舶及化工零件，如冷主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齒輪、螺旋槳、軸承、襯凝管、齒輪、螺旋槳、軸承、襯套及閥體等。套及閥體等。 銅合金的應(yīng)用銅合金的應(yīng)用 QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1等。等。 耐蝕承載件耐蝕承載件,如彈簧、軸承、如彈簧、軸承、齒輪軸、蝸輪、墊圈等。齒輪軸、蝸輪、墊圈等。 錫青銅管錫青銅管

50、船用青銅軟管船用青銅軟管快速接頭閥快速接頭閥( (錫青銅閥體、錫青銅閥體、閥蓋閥蓋) )青銅制品青銅制品銅合金的應(yīng)用銅合金的應(yīng)用 以鋁為主加元素的以鋁為主加元素的銅合金，鋁含量為銅合金，鋁含量為5 511%11%。 強(qiáng)度、硬度、耐磨強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐熱性及耐蝕性、耐熱性及耐蝕性高于黃銅和錫青性高于黃銅和錫青銅，鑄造性能好，銅，鑄造性能好，但焊接性能差。但焊接性能差。 大型水力發(fā)電設(shè)備中的抗磨環(huán)大型水力發(fā)電設(shè)備中的抗磨環(huán) QAl5QAl5、QAl7QAl7、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2ZCuAl8Mn13Fe3Ni2等。等。l主要用于制造船舶、飛機(jī)及儀器中的主要用于制造船舶、飛機(jī)及儀器中

51、的高強(qiáng)、耐磨、耐蝕件，如齒輪、軸承、高強(qiáng)、耐磨、耐蝕件，如齒輪、軸承、蝸輪、軸套、螺旋槳等。蝸輪、軸套、螺旋槳等。銅合金的應(yīng)用銅合金的應(yīng)用 Cu-SnCu-Sn二元合金的成分、組織二元合金的成分、組織存在相：存在相： 、 CuCu5 5SnSn、CuSnCuSn、CuCu3131SnSn8 8室溫組織：平衡態(tài)室溫組織：平衡態(tài) +（+） 鑄態(tài)鑄態(tài) +（+）存在晶內(nèi)偏析，組織疏松，塑性差，但有利于耐磨存在晶內(nèi)偏析，組織疏松，塑性差，但有利于耐磨Cu-SnCu-Sn二元合金的性能及工藝特點(diǎn)二元合金的性能及工藝特點(diǎn) 1 1、性能、性能 2 2、工藝特點(diǎn)、工藝特點(diǎn) 收縮性小，收縮性小， 反偏析，冒錫汗反

52、偏析，冒錫汗 熱裂熱裂 3 3、應(yīng)用、應(yīng)用 形狀復(fù)雜的鑄件、藝術(shù)鑄件等形狀復(fù)雜的鑄件、藝術(shù)鑄件等 加合金元素加合金元素 P P、ZnZn、PbPb等等 提高力學(xué)性能，鑄造性能，耐磨性，切削加提高力學(xué)性能，鑄造性能，耐磨性，切削加工性工性 常用特殊錫青銅 1、ZCuSnZCuSn1010P P1 1錫青銅錫青銅 磷作用：生成磷作用：生成CuCu3 3P P提高硬度，脫氧，提高流動性。提高硬度，脫氧，提高流動性。 產(chǎn)生氫，要求干型產(chǎn)生氫，要求干型 耐磨性好，用于耐磨零件，重載、高速。耐磨性好，用于耐磨零件，重載、高速。 2 2、 ZCuSnZCuSn1010ZnZn2 2錫青銅錫青銅 鋅的作用：減

53、輕縮孔縮松，提高致密性，提高鑄造性鋅的作用：減輕縮孔縮松，提高致密性，提高鑄造性能，能， 固溶強(qiáng)化。固溶強(qiáng)化。 耐磨性好，用于耐磨零件，中載，耐蝕耐磨性好，用于耐磨零件，中載，耐蝕 3 3、 ZCuSnZCuSn5 5PbPb5 5ZnZn5 5錫青銅錫青銅 鉛的作用：獨(dú)立存在，軟質(zhì)點(diǎn)潤滑耐磨，填充縮孔縮鉛的作用：獨(dú)立存在，軟質(zhì)點(diǎn)潤滑耐磨，填充縮孔縮松，提高且削加工性。松，提高且削加工性。 耐磨性好，用于耐磨零件耐磨性好，用于耐磨零件 ，中等載荷轉(zhuǎn)速軸承等。，中等載荷轉(zhuǎn)速軸承等。Cu-AlCu-Al二元合金的成分組織二元合金的成分組織1 1、組織、組織 、CuCu3 3Al Al （快冷）（快

54、冷） + +2 2 Cu Cu3232Al Al 1919（平衡）（平衡） 2 2、性能、性能 力學(xué)性能，耐磨，耐蝕力學(xué)性能，耐磨，耐蝕 收縮大組織致密，流動性好收縮大組織致密，流動性好3 3、緩冷脆性、緩冷脆性 緩冷：緩冷： 分解成分解成2 2網(wǎng)狀分布網(wǎng)狀分布 工藝措施：快冷工藝措施：快冷 加合金元素：加合金元素： 穩(wěn)定穩(wěn)定、擴(kuò)大、擴(kuò)大區(qū)區(qū) FeFe，Mn NiMn Ni NiNi溶入溶入相提高耐蝕性，耐海水腐蝕，強(qiáng)相提高耐蝕性，耐海水腐蝕，強(qiáng)度高（錳高度高（錳高 +Cu +Cu3 3MnMn2 2AlAl）。）。 性能應(yīng)用：機(jī)械性能高，耐蝕，應(yīng)用性能應(yīng)用：機(jī)械性能高，耐蝕，應(yīng)用大型艦船等。

55、抗海生物附著能力差大型艦船等?？购Ｉ锔街芰Σ?CuAlCuAl9 9FeFe4 4NiNi4 4MnMn2 2鋁青銅鋁青銅 鎳高錳低，耐蝕性提高鎳高錳低，耐蝕性提高, ,力學(xué)性能力學(xué)性能不低。不低。 性能應(yīng)用：同上，抗海生物附著能性能應(yīng)用：同上，抗海生物附著能力強(qiáng)。力強(qiáng)。一、一、Cu-Zn二元黃銅二元黃銅1、成分組織、成分組織2、力學(xué)性能、力學(xué)性能3、鑄造性、鑄造性 結(jié)晶溫度范圍小，流動性好，收縮大結(jié)晶溫度范圍小，流動性好，收縮大4、提高鑄造黃銅性能的途徑、提高鑄造黃銅性能的途徑 合金化：合金化：加入鋁、錳、硅、鉛、鎳等。固溶強(qiáng)化提高力學(xué)性能，加入鋁、錳、硅、鉛、鎳等。固溶強(qiáng)化提高力學(xué)性能

56、， 鑄造性能，切削加工性。鑄造性能，切削加工性。 細(xì)化晶粒：細(xì)化晶粒：加入鐵微量硼、釩、鈦、鋯等。加入鐵微量硼、釩、鈦、鋯等。 提高純度提高純度：嚴(yán)格控制雜質(zhì)。：嚴(yán)格控制雜質(zhì)。5、鋅當(dāng)量、鋅當(dāng)量 硅、鋁、錳等縮小硅、鋁、錳等縮小相區(qū)，鎳、鈷擴(kuò)大相區(qū)，鎳、鈷擴(kuò)大相區(qū)。相區(qū)。 各種元素鋅當(dāng)量系數(shù)見表各種元素鋅當(dāng)量系數(shù)見表14-4 據(jù)鋅當(dāng)量確定組織據(jù)鋅當(dāng)量確定組織 39% + 代號代號化學(xué)成分化學(xué)成分, %機(jī)械性能機(jī)械性能CuZn加工加工狀態(tài)狀態(tài)bMPa%HBH969597余量余量退火退火25035H807981余量余量退火退火27050H686770余量余量退火退火30040H595760余量余量

57、退火退火變形變形300420255103 二、特殊黃銅二、特殊黃銅 1、硅黃銅、硅黃銅ZCuZn16Si4 硅提高鑄造性能，耐蝕性能，固溶強(qiáng)化。硅提高鑄造性能，耐蝕性能，固溶強(qiáng)化。 應(yīng)用：金屬型或壓鑄，泵殼、葉輪、閥體等應(yīng)用：金屬型或壓鑄，泵殼、葉輪、閥體等 2、鋁黃銅、鋁黃銅ZCuZn26Al4Fe3Mn3 鋁、錳溶入鋁、錳溶入、 相，鐵形成相，鐵形成k相，提高性能，相，提高性能， 鋁提高耐蝕性能。鋁提高耐蝕性能。 應(yīng)用：船、艦推進(jìn)器。應(yīng)用：船、艦推進(jìn)器。 3、錳黃銅、錳黃銅ZCuZn40Mn3 Fe1 錳溶入錳溶入、 相提高性能，提高抗腐蝕性相提高性能，提高抗腐蝕性組組 別別代代 號號主要

58、化學(xué)成分主要化學(xué)成分, %機(jī)械性能機(jī)械性能(變形變形)Cu其它其它bMPa%HBPb黃銅黃銅HPb 63-3HPb 60-162.065.059.061.0Pb 2.43.0Pb 0.61.060061054Sn黃銅黃銅HSn 90-1HSn 62-188.091.061.063.0Sn 0.250.75Sn 0.71.152070054148Al黃銅黃銅HAl 77-276.079.0Al 1.82.665012170Si黃銅黃銅HSi 65-1.5-363.566.5Si 1.02.0Pb 2.53.56008160Mn黃銅黃銅Fe黃銅黃銅HMn 58-2HFe 59-1-157.060.

59、057.060.0Mn 1.01.2Fe 0.61.27007001010175160Ni黃銅黃銅HNi 65-564.067.0Ni 5.06.57004H70黃銅的鑄態(tài)組織及變形后退火組織 （1）必須嚴(yán)格控制合金的化學(xué)成分。 （2）銅合金液要求純凈。 （3）嚴(yán)格控制熔煉溫度和澆注溫度，熔煉時(shí)間應(yīng)盡量縮短。 （4）防止合金的偏析。第一節(jié) 概述銅合金的吸氣及除氣精煉第二節(jié)銅合金的氧化及脫氧 所謂“脫氧”，就是使溶解在金屬液中的氧化物還原的過程。 銅合金的脫氧就是使銅液中的氧化亞銅還原的過程。加入一種與氧親和力比銅與氧親和力更大的元素，將氧化亞銅中的銅還原出來，生成的脫氧產(chǎn)物上浮至液面而被排除的

60、過程，稱為“脫氧”。加入銅合金液中能使其中氧化亞銅還原的物質(zhì)，稱為“脫氧劑”。1、脫氧的基本原理根據(jù)脫氧劑的不同性能，銅合金脫氧的方法有三種：（1）沉淀脫氧：）沉淀脫氧：加入的脫氧劑能溶解于銅合金液中，使脫氧反應(yīng)在整個(gè)溶池內(nèi)進(jìn)行，這種脫氧速度快，脫氧徹底。（2）擴(kuò)散脫氧：）擴(kuò)散脫氧：有些脫氧劑不溶解于銅合金液中，脫氧反應(yīng)僅在銅合金液界面上進(jìn)行，由于Cu2O需不斷向界面擴(kuò)散才能脫氧，故稱為擴(kuò)散脫氧。（3）沸騰脫氧：）沸騰脫氧：所使用的脫氧劑能與氧作用，產(chǎn)生不溶解于銅液的CO氣體，由于CO氣體產(chǎn)生后能立即很快上升，因此引進(jìn)合金液激烈翻騰，故稱為沸騰脫氧。銅合金的熔劑 鑄造高溫合金(cast sup