第六章 金屬液態(tài)成型(二-各類合金)

1、鐵鐵 碳合碳合金中碳的金中碳的存在形式存在形式 滲碳體滲碳體石墨石墨鋼鋼白口生白口生(鑄鑄)鐵鐵灰口灰口鑄鐵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（1）鑄鐵的分類：依碳的存在形態(tài)不同分類）鑄鐵的分類：依碳的存在形態(tài)不同分類碳和硅碳和硅 : : 碳和硅是強(qiáng)石墨化元素。碳和硅是強(qiáng)石墨化元素。錳錳: : 是有益元素是有益元素, , 微弱阻止石墨化微弱阻止石墨化, ,可可 消除硫的有害作用。消除硫的有害作用。磷磷: : 是有害元素是有害元素, , 可促進(jìn)石墨化?？纱龠M(jìn)石墨化。硫硫: : 是有害元素是有害元素, , 強(qiáng)烈阻止石墨化。強(qiáng)烈阻止石墨化。

2、- - 白口鑄鐵區(qū)白口鑄鐵區(qū)a - a - 麻口鑄鐵區(qū)麻口鑄鐵區(qū) - - 珠光體灰口鑄鐵區(qū)珠光體灰口鑄鐵區(qū)b - b - 珠光體、鐵素體灰口鑄鐵區(qū)珠光體、鐵素體灰口鑄鐵區(qū) - - 鐵素體灰口鑄鐵區(qū)鐵素體灰口鑄鐵區(qū)碳和硅對石墨碳和硅對石墨化的影響見右化的影響見右圖：（鑄件壁圖：（鑄件壁厚厚50mm50mm）（1 1）普通灰口鑄鐵）普通灰口鑄鐵 組織：組織： 相當(dāng)于在鋼的機(jī)體相當(dāng)于在鋼的機(jī)體上嵌入了大量石墨片，上嵌入了大量石墨片，將金屬機(jī)體割裂開了許將金屬機(jī)體割裂開了許多口子。多口子。1)1)機(jī)械性能較差：機(jī)械性能較差：灰口鑄鐵組織灰口鑄鐵組織= = 鋼的組織鋼的組織+ +大大量石墨量石墨2)2)

3、耐磨性好（耐磨性好（灰口鑄鐵的耐磨性比碳鋼好）：灰口鑄鐵的耐磨性比碳鋼好）：石墨本身的摩擦系數(shù)小石墨本身的摩擦系數(shù)小; ; 脫落石墨處的凹坑脫落石墨處的凹坑 , , 可以儲(chǔ)存潤滑油?？梢詢?chǔ)存潤滑油。3)3)減震性好：減震性好：石墨在金屬基體中能很好的阻止石墨在金屬基體中能很好的阻止振動(dòng)的傳播。振動(dòng)的傳播。4)4)缺口敏感性?。蝗笨诿舾行孕?；5)5)鑄造性能和切削加工性能好；鑄造性能和切削加工性能好；6)6)其他工藝性差：其他工藝性差：焊接性差焊接性差; ;熱處理性能差熱處理性能差; ;不不能鍛造和沖壓。能鍛造和沖壓。 HT 10030mm試棒的最低試棒的最低抗拉強(qiáng)度值抗拉強(qiáng)度值( MPa )灰

4、灰口鑄口鑄鐵鐵典型牌號(hào)：典型牌號(hào)：HT 100 ; HT 150 ; HT 200 ; 鐵水不經(jīng)過任何處理鐵水不經(jīng)過任何處理, ,石墨呈粗大的石墨呈粗大的片狀片狀, ,強(qiáng)度低。澆注前向鐵水內(nèi)加入少量強(qiáng)度低。澆注前向鐵水內(nèi)加入少量促進(jìn)石墨化元素促進(jìn)石墨化元素( ( 稱為孕育劑稱為孕育劑,75%Si ,75%Si Fe )Fe )，即：進(jìn)行孕育處理。，即：進(jìn)行孕育處理。 孕育處理后，強(qiáng)度和硬度明顯提高孕育處理后，強(qiáng)度和硬度明顯提高, ,耐磨性好耐磨性好, ,壁厚敏感性小壁厚敏感性小, , 同一截面上機(jī)同一截面上機(jī)械性能的齊一性較好。械性能的齊一性較好。 典型牌號(hào)典型牌號(hào): : HT 250 ; H

5、T 300 ; HT 350 ; 向灰鑄鐵的鐵水中加入一定量的球化劑（一向灰鑄鐵的鐵水中加入一定量的球化劑（一般為稀土鎂合金）進(jìn)行球化處理，并加入孕育劑般為稀土鎂合金）進(jìn)行球化處理，并加入孕育劑以促進(jìn)石墨化，即可獲得球墨鑄鐵。以促進(jìn)石墨化，即可獲得球墨鑄鐵。組織：組織： 球墨鑄鐵中的石墨呈球球墨鑄鐵中的石墨呈球狀析出，對金屬機(jī)體的割裂狀析出，對金屬機(jī)體的割裂作用小得多，對作用小得多，對機(jī)體強(qiáng)度的機(jī)體強(qiáng)度的利用率達(dá)利用率達(dá)70%70%90%90%，因此，因此，力學(xué)性能接近于鋼。力學(xué)性能接近于鋼。球化處理球化處理: : 往鐵水中加入球化劑往鐵水中加入球化劑 , , 球化劑是球化劑是稀土鎂合金。稀土

6、鎂合金。球化處理方法：球化處理方法：性能特點(diǎn)性能特點(diǎn): : 抗抗拉強(qiáng)度和屈強(qiáng)度拉強(qiáng)度和屈強(qiáng)度很高很高 ; ;疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度較高較高; ;硬度和耐磨性比其他鑄鐵都高。硬度和耐磨性比其他鑄鐵都高。熱處理特點(diǎn)：熱處理特點(diǎn)：退火退火: : 可使鑄態(tài)組織中的可使鑄態(tài)組織中的FeFe3 3C C分解分解 , , 以獲得高以獲得高塑性的鐵素體基體組織。（相當(dāng)于塑性的鐵素體基體組織。（相當(dāng)于3535）正火正火: : 使具有使具有F + P + FeF + P + Fe3 3C C 的鑄態(tài)基體組織的鑄態(tài)基體組織, , 為高強(qiáng)度的珠光體基體組織。（相當(dāng)于為高強(qiáng)度的珠光體基體組織。（相當(dāng)于4545） 珠光體球墨鑄

7、鐵和珠光體球墨鑄鐵和4545號(hào)鍛綱的機(jī)械性能比較表號(hào)鍛綱的機(jī)械性能比較表牌號(hào)牌號(hào)QT 400 18延伸率延伸率 18%抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度b 400Mpa 球球墨鑄墨鑄鐵鐵 白口鑄鐵通過石墨化退火處理，改變其金相白口鑄鐵通過石墨化退火處理，改變其金相組織而獲得的具有較高韌性的鑄鐵。組織而獲得的具有較高韌性的鑄鐵。組織：組織： 團(tuán)絮狀石墨對金屬機(jī)體團(tuán)絮狀石墨對金屬機(jī)體的割裂作用比片狀石墨小，的割裂作用比片狀石墨小，比球狀石墨大，因此，其抗比球狀石墨大，因此，其抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性都比較拉強(qiáng)度、塑性和韌性都比較高，但綜合力學(xué)性能比球墨高，但綜合力學(xué)性能比球墨鑄鐵差。鑄鐵差。性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)：強(qiáng)度好、

8、硬度高強(qiáng)度好、硬度高, , 耐磨性有一定的耐磨性有一定的韌性。韌性。牌號(hào)：牌號(hào)：鑄出白鑄出白口坯件口坯件在在 950 保溫保溫3 0時(shí)時(shí) 在在 730 保溫保溫20小時(shí)小時(shí)珠光體可鍛鑄鐵珠光體可鍛鑄鐵鐵素體可鍛鑄鐵鐵素體可鍛鑄鐵工藝特點(diǎn)：工藝特點(diǎn)：KT 300 06延伸率延伸率 6%抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 b 300Mpa 可可鍛鑄鍛鑄鐵鐵稀土硅鐵或稀土硅鈣合金稀土硅鐵或稀土硅鈣合金并加并加入少量孕育劑以促進(jìn)石墨化，即可獲得蠕墨鑄鐵。入少量孕育劑以促進(jìn)石墨化，即可獲得蠕墨鑄鐵。組織：組織： 蠕蟲狀石墨形狀介于對蠕蟲狀石墨形狀介于對片狀、球狀之間，因此，其片狀、球狀之間，因此，其力學(xué)性能介于相同金屬機(jī)

9、體力學(xué)性能介于相同金屬機(jī)體組織的灰鑄鐵和球墨鑄鐵之組織的灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，。間，。性能特點(diǎn)性能特點(diǎn): : 機(jī)械性能比灰口鑄鐵高；壁厚敏感性比灰口機(jī)械性能比灰口鑄鐵高；壁厚敏感性比灰口鑄鐵小。減震性球墨鑄鐵高。鑄造性能和切削性鑄鐵小。減震性球墨鑄鐵高。鑄造性能和切削性能等工藝性能均良好。能等工藝性能均良好。突出優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)熱性和耐熱疲勞性好。突出優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)熱性和耐熱疲勞性好。牌號(hào)牌號(hào)RuT 260抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度b 260Mpa蠕蠕墨鑄墨鑄鐵鐵 熔煉鑄鐵的主要設(shè)熔煉鑄鐵的主要設(shè)備有沖天爐、電弧爐、備有沖天爐、電弧爐、工頻爐等，應(yīng)用最廣工頻爐等，應(yīng)用最廣泛的設(shè)備是泛的設(shè)備是 沖天爐沖天爐。 沖天爐沖

10、天爐 由爐底、由爐底、爐體（爐缸、爐身）、爐體（爐缸、爐身）、煙囪、送料機(jī)構(gòu)及前煙囪、送料機(jī)構(gòu)及前爐等組成。爐等組成。沖天爐沖天爐的爐料有的爐料有金屬料：新生鐵、金屬料：新生鐵、回爐鐵、廢鋼、鐵回爐鐵、廢鋼、鐵合金合金燃料：焦炭、煤粉、燃料：焦炭、煤粉、無煙煤塊、重油、無煙煤塊、重油、煤氣煤氣熔劑：石灰石熔劑：石灰石（CaCOCaCO3 3）、螢石）、螢石（CaFCaF2 2）沖天爐沖天爐內(nèi)熔化過程內(nèi)熔化過程分類分類: :鑄鋼鑄鋼碳素鑄鋼碳素鑄鋼合金鑄鋼合金鑄鋼低合金鑄鋼低合金鑄鋼高合金鑄鋼高合金鑄鋼除鐵之外，其他元素的含量均除鐵之外，其他元素的含量均小于小于1%1%合金含量合金含量小于小于5

11、%合金含量合金含量大于大于10%ZG 200 400最小抗拉強(qiáng)度最小抗拉強(qiáng)度b為為400MPa400MPa屈服點(diǎn)最小值屈服點(diǎn)最小值 s 為為200Mpa200Mpa 鑄鑄 鋼鋼牌號(hào)牌號(hào): : 碳素鑄鋼的牌號(hào)：碳素鑄鋼的牌號(hào)：合金鑄鋼的牌號(hào)：合金鑄鋼的牌號(hào)：ZG 10 Cr18 Ni9含含Ni量量9%鑄鑄 鋼鋼含含C量量0.1% 含含Cr量量18%鑄鋼的鑄造性能鑄鋼的鑄造性能 熔點(diǎn)高，鋼液易氧化熔點(diǎn)高，鋼液易氧化; ;流動(dòng)性差流動(dòng)性差; ;收縮量大收縮量大; ;易產(chǎn)生鑄造缺陷易產(chǎn)生鑄造缺陷; ;生產(chǎn)鑄鋼件的工藝措施生產(chǎn)鑄鋼件的工藝措施 提高對型砂性能的要求；合理使用耐火涂提高對型砂性能的要求；合

12、理使用耐火涂料；合理運(yùn)用鑄造工藝；料；合理運(yùn)用鑄造工藝；鑄鋼件的熱處理鑄鋼件的熱處理 由于鑄鋼件存在許多鑄造缺陷由于鑄鋼件存在許多鑄造缺陷, , 機(jī)械性能機(jī)械性能差差, , 特別是塑性低。此外還存在較大的鑄造應(yīng)特別是塑性低。此外還存在較大的鑄造應(yīng)力。常用的熱處理工藝有力。常用的熱處理工藝有: : 退火和正火。鑄鋼退火和正火。鑄鋼件不宜淬火，易開裂件不宜淬火，易開裂 。 鑄鋼的熔煉鑄鋼的熔煉電弧爐煉鋼電弧爐煉鋼鑄鋼的熔煉鑄鋼的熔煉感應(yīng)電爐煉鋼感應(yīng)電爐煉鋼鑄銅鑄銅黃黃 銅銅青青 銅銅錫青銅（銅錫合金）錫青銅（銅錫合金）鋁青銅（銅鋁合金）鋁青銅（銅鋁合金）鉛青銅（銅鉛合金）鉛青銅（銅鉛合金）（銅鋅合

13、金）（銅鋅合金）銅合金的性能與應(yīng)用銅合金的性能與應(yīng)用 銅的熔點(diǎn)低，密度大，流動(dòng)性好，砂銅的熔點(diǎn)低，密度大，流動(dòng)性好，砂型鑄造時(shí)，一般采用細(xì)砂造型。銅合金熔型鑄造時(shí)，一般采用細(xì)砂造型。銅合金熔煉中的最大問題是：液態(tài)時(shí)易氧化，形成煉中的最大問題是：液態(tài)時(shí)易氧化，形成氧化亞銅（氧化亞銅（CuCu2 2O O）, ,溶于銅液內(nèi)，使其力學(xué)溶于銅液內(nèi)，使其力學(xué)性能下降。性能下降。 由于各種成分的銅合金的結(jié)晶特征不由于各種成分的銅合金的結(jié)晶特征不同，鑄造性能不同，所以鑄造工藝特點(diǎn)也同，鑄造性能不同，所以鑄造工藝特點(diǎn)也不同。不同。硅黃硅黃 黃銅的結(jié)晶黃銅的結(jié)晶溫度范圍較窄，溫度范圍較窄，易產(chǎn)生縮孔，常易產(chǎn)生縮孔，常采用定向凝固的采用定向凝固的措施，多設(shè)置冒措施，多設(shè)置冒口。口。錫青錫青 錫青銅的結(jié)晶錫青銅的結(jié)晶溫度范圍很大，同溫度范圍很大，同時(shí)凝固區(qū)域很寬時(shí)凝固區(qū)域很寬, , 流動(dòng)性較差流動(dòng)性較差, , 易產(chǎn)易產(chǎn)生縮松生縮松, , 氧化傾向氧化傾向不大不大, , 常采用順序常采用順序凝固工藝。凝固工藝。錫青銅中型銅套錫青銅中型銅套的雨淋澆注系統(tǒng)的雨淋澆注系統(tǒng)鋁青鋁青 鋁青銅的鋁青銅的結(jié)晶溫度范圍結(jié)晶溫度范圍很小，呈逐層很小，呈逐層凝固特征，流凝固特征，流動(dòng)性較好，易動(dòng)性較好，易形成集中縮孔形成集中縮孔，但極易氧化，但極易氧化，必須采用順，必須采用順序凝固工藝。序凝固工