金屬材料及液態(tài)成型工藝基礎(chǔ)-161-金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)課件

1、金屬材料及液態(tài)成型工藝基礎(chǔ)(鑄造)1.6.1 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 一、材料的主要性能二、 金屬的晶體結(jié)構(gòu) 三、 金屬的結(jié)晶過(guò)程四、 合 金五、鐵碳合金狀態(tài)圖六、鋼的分類(lèi) 2.工藝性能 一、材料的主要性能材料的主要性能是指:1.使用性能（1）力學(xué)性能（2）物理性能（3）化學(xué)性能加工成形的性能材料的主要性能(一)、材料的力學(xué)性能 材料在外力作用下所表現(xiàn)出的特性。1強(qiáng)度：材料在外力作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力。2. 塑性材料在外力作用下，產(chǎn)生永久變形而不引起破壞的能力。3剛度（E） 材料在外力作用下抵抗彈性變形的能力稱(chēng)為剛度。4硬度是材料抵抗更硬的物體壓入其內(nèi)的能力。(2)洛氏硬度（HRC）(1)

2、布氏硬度（HB）5沖擊韌性 材料抵抗沖擊載荷作用下斷裂的能力。 6疲勞強(qiáng)度材料在無(wú)數(shù)次重復(fù)或交變載荷作用下不引起破壞的最大應(yīng)力。材料的主要性能力學(xué)性能bs強(qiáng)度塑性剛度硬度韌性疲勞強(qiáng)度 力學(xué)性能與失效形式的關(guān)系失效形式斷裂塑性變形過(guò)量彈變磨損材料的主要性能(四)、材料的工藝性能：加工性能(二)、材料的物理性能：比重、密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、磁性、熱膨脹系數(shù)。(三)、材料的化學(xué)性能：耐酸性、耐堿性、抗氧化性。材料的主要性能二、 金屬的晶體結(jié)構(gòu) 原子作無(wú)序排列；沒(méi)有固定的熔點(diǎn)；各向同性。所有的金屬和合金都是晶體晶格原子排列形成的空間格子晶胞組成晶體最基本的單元晶體：非晶體：原子作有序排列；有固定

3、的熔點(diǎn)；各向異性。Cr、Mo、W、V、 -Fe、 -FeCu、Ni、Ag、AuMg、Be、Zn、 -Ti、 -Cr金屬的典型晶體結(jié)構(gòu)體心立方晶格：面心立方晶格：密排六方晶格：1金屬結(jié)晶的過(guò)冷現(xiàn)象溫度時(shí)間T0TnT三、 金屬的結(jié)晶過(guò)程冷卻曲線過(guò)冷度2金屬的結(jié)晶過(guò)程結(jié)晶形核長(zhǎng)大自發(fā)形核非自發(fā)形核晶粒晶界 金屬是由許多大小、形狀、晶格排列方向均不相同的晶粒所組成的多晶體。一般金屬的晶粒越細(xì)小，其力學(xué)性能越好。3細(xì)化晶粒的方法1）變質(zhì)處理2）增大過(guò)冷度3）機(jī)械的振動(dòng)和攪拌4）熱處理5）壓力加工再結(jié)晶四、 合 金 合金 以一種金屬為基礎(chǔ)，加入其它金屬或非金屬，所形成的具有金屬特性的物質(zhì)。合金是由兩種以上

4、的元素組成的。 固態(tài)合金的結(jié)構(gòu)是由組元在結(jié)晶時(shí)彼此之間所起的作用所決定的。合金的結(jié)構(gòu) 機(jī)械混合物固溶體金屬化合物1、固溶體溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格而仍保持溶劑晶格類(lèi)型的金屬晶體。據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑晶格中所占據(jù)位置的不同固溶體固溶體的性能特點(diǎn)：具有良好的塑性和韌性，強(qiáng)度、硬度較低。F： b = 250MPa = 4550% HB = 80置換固溶體間隙固溶體溶質(zhì)原子溶劑原子溶質(zhì)原子溶劑原子2、金屬化合物 合金各組成元素之間相互作用而生成的一種新的具有金屬特性的物質(zhì)。金屬化合物各元素之間呈整數(shù)比關(guān)系。如： Fe3C、WC、TiC 等金屬化合物的性能特點(diǎn)：脆性大、硬度高；強(qiáng)度低；塑性、韌性差；高的熔點(diǎn)。F

5、e3C：HB=800； b =30MPa ； 0%3、機(jī)械混合物 合金的組成在固態(tài)下既不互相溶解又不形成化合物，而是按一定的重量比混合而成的新物質(zhì)。 機(jī)械混合物既可以是純金屬、固溶體或金屬化合物各自的混合物，也可以是它們之間的混合物。性能特點(diǎn)：性能介于各組成物的性能之間。一般具有良好的綜合力學(xué)性能。P：b = 750MPa =25% HB = 180-200F： b = 250MPa = 4550% HB = 80Fe3C：HB=800； b =30MPa ； 0%鐵素體 碳（C）溶入-Fe中所形成的固溶體。 727 0.0218%C 1、鐵素體（F） 力學(xué)性能：b = 250MPa = 45

6、50% HB = 802、奧氏體（A）奧氏體 碳（C）溶入-Fe中所形成的固溶體。 1148 2.11%C 、727 0.77%力學(xué)性能：b = 250 350MPa = 4045% HB = 160200鐵碳合金的基本組織4、珠光體（P）力學(xué)性能： b = 750MPa =25% HB = 180-2005、萊氏體（Le）力學(xué)性能： b = 30MPa = 0 HB = 700 珠光體 是鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。 727 0.77%萊氏體 是奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。 1148 4.3%C 3、滲碳體（Fe3C）滲碳體 是金屬化合物。 6.69%C 力學(xué)性能： b = 30MP

7、a = 0 HB = 800狀態(tài)圖 表示合金系的成分、溫度、組織、狀態(tài)之間關(guān)系的圖表。 五、鐵碳合金狀態(tài)圖 1、什么是狀態(tài)圖溫度時(shí)間1538 1394 912 體心面心體心1538 1394 912 溫度成分 2、狀態(tài)圖的作用是研究合金的成分、溫度、組織、狀態(tài)之間變化規(guī)律的工具。 AESPQGKD4.32.110.770.0218C%11481538 727PLAF3、鐵碳合金狀態(tài)圖溫度912CFe3C6.69FA純鐵的熔點(diǎn)。DFe3C的熔點(diǎn)。 EC在-Fe中的最大溶解度點(diǎn)。1148 2.11%C 鋼和鐵的分界點(diǎn)。LeC共晶點(diǎn)，1148 4.3%C 共晶點(diǎn)發(fā)生共晶反應(yīng)的點(diǎn)。 共晶反應(yīng) 在一定的

8、溫度下，由一定成分的液體同時(shí)結(jié)晶出一定成分的兩個(gè)固相的反應(yīng)。 共晶反應(yīng)的產(chǎn)物共晶體機(jī)械混合物 L（4.3%C） A（2.11%C ）+ Fe3C （6.69%C ）1148Le G 純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)。 912 P C在-Fe中的最大溶解度點(diǎn)。727 0.0218%C S 共析點(diǎn)。 727 0.77% 共析點(diǎn) 發(fā)生共析反應(yīng)的點(diǎn)。 共析反應(yīng)在一定的溫度下，由一定成分的固相同時(shí)結(jié)晶出一定成分的另外兩個(gè)固相的反應(yīng)。 共析反應(yīng)的產(chǎn)物 共析體 機(jī)械混合物 A（0.77%C） F（0.0218%C ）+ Fe3C（6.67%C ）727P 狀態(tài)圖上線的意義AESPQGKD4.32.060.770.02C

9、%11471538 Le727PLAF溫度912CFe3C6.67FAECF線固相線 ACD線液相線AEA析出終了線ECF共晶線 1147AC析出ACD析出 Fe3CAL+Fe3CL+Fe3CF+AA+A+LeLe + Fe3CES線 C在-Fe中的溶解度曲線。析出二次Fe3C（1）單相區(qū)：L、F、A、Fe3C （2）兩相區(qū)：L+A、L+ Fe3C、A+F、F+ Fe3C（3） 三相區(qū)：L+A+ Fe3C、A+F+ Fe3CGS線 A析出F的開(kāi)始線 AFGP線 F析出終了線。PSK線 共析線 727PQ線 碳在-Fe中的溶解度曲線。1按化學(xué)成分分類(lèi)六、鋼的分類(lèi)（1）低合金鋼 Me 10%1）碳

10、素鋼 2）合金鋼（1）低碳鋼 C 0.6%2. 按質(zhì)量分類(lèi) P、S 0.030%1）普通鋼2）優(yōu)質(zhì)鋼3）高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：S：使合金產(chǎn)生熱裂、熱脆缺陷P：使合金產(chǎn)生冷裂、冷脆缺陷P 0.045% S 0.055%P 0.040% S 1%）+元素符號(hào)+數(shù)字。如：9SiCr、W18Cr4V、5CrNiMo等。合金工具鋼又可分為合金刃具鋼、合金模具鋼、和合金量具鋼。2工具鋼1）碳素工具碳素工具鋼含碳量為0.65-1.35% ，可制造低速切削的刀具和普通模具、量具。T+數(shù)字(含碳量的千分?jǐn)?shù))加A為高優(yōu)常用牌號(hào)有T7、T8、T9、T10A、T11、T12A、T13等。2）合金工具鋼 合金刃具鋼 指用于制造各

11、種刀具的鋼材。含碳量為0.75-1.50%，典型牌號(hào)為9SiCr、W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2。 合金量具鋼 在生產(chǎn)中常用的量具有鋼板尺、游標(biāo)卡尺、卡規(guī)、千分尺、塞規(guī)、塊規(guī)等。T10A、T12A 、CrWMn、GCr15 合金模具鋼 模具鋼是指用于制造各種模具的鋼材。冷做模具鋼如：沖壓模、拉拔模等。典型牌號(hào)為Cr12、Cr12MoV。熱做模具鋼如：熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模等。典型牌號(hào)為5CrMnMo、5CrNiMo。是指在一定范圍內(nèi)具有特殊磁、電、彈性、膨脹等物理性能的鋼。包括軟磁鋼、永磁鋼、無(wú)磁鋼、特殊彈性鋼、特殊膨脹鋼、高電阻鋼和合金等。3特殊性能鋼1）不銹、耐蝕和耐熱鋼 不銹、耐

12、蝕鋼 不銹鋼是指在水、空氣、酸、堿或其它介質(zhì)中，具有較強(qiáng)抵抗腐蝕能力的鋼。其含碳量低，主加合金元素為Cr、Ni。常用牌號(hào)有：1Cr13、7Cr17、1Cr17、1Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、1Cr17Mo等。 耐熱鋼 在高溫下具有良好的抗氧化性和熱強(qiáng)性鋼，耐熱鋼可分為馬氏體型、奧氏體型和鐵素體型等幾種，分別適合于在600以下、700-700、接近1000的高溫狀態(tài)下工作。典型牌號(hào)有：1Cr13、4Cr9Si2、4Cr14Ni14W2Mo、。2）特殊物理性能鋼1.6.2 金屬液態(tài)成型(鑄造)工藝基礎(chǔ)砂型鑄造原理 鑄造產(chǎn)品(一).什么是液態(tài)成型（鑄造生產(chǎn)） 將液態(tài)金屬澆注到與零件形狀相適

13、應(yīng)的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產(chǎn)方法。一、概述 根據(jù)鑄型的特點(diǎn)，或液態(tài)合金注入鑄型方式及在鑄型中凝固成型過(guò)程的特點(diǎn)，可分為砂型鑄造、熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造、連續(xù)鑄造、實(shí)型鑄造、真空鑄造等。 零件圖鑄造工藝圖鑄型型芯芯盒 芯砂型砂模型熔化合 箱落砂、清理檢 驗(yàn)鑄 件(二)、砂型鑄造的工藝過(guò)程澆注冷卻凝固（1）材料來(lái)源廣；（2）廢品可重熔；（3）設(shè)備投資低。 (三)、鑄造生產(chǎn)的特點(diǎn)1可生產(chǎn)形狀任意復(fù)雜的制件，特別是內(nèi)腔形狀復(fù)雜的制件。如汽缸體、汽缸蓋、蝸輪葉片、床身件等。（1）合金種類(lèi)不受限制；（2）鑄件大小幾乎不受限制。2適應(yīng)性強(qiáng)： 3成本低： 4廢品率高、

14、表面質(zhì)量較低、勞動(dòng)條件差。 鑄造方法受零件的尺寸、重量和復(fù)雜程度的限制較少； 可鑄壁厚：0.31m 長(zhǎng)度范圍：幾個(gè)毫米到幾十米 質(zhì)量范圍：幾克到幾百?lài)?用鑄造方法可以生產(chǎn)鑄鋼、鑄鐵、各種鋁合金、銅合金、鎂合金、鈦合金、鋅合金等鑄件。 在一般機(jī)器生產(chǎn)中，鑄件占機(jī)器總質(zhì)量的40%80%，而成本只占機(jī)器總成本的25%30%。 在鑄造生產(chǎn)中，鑄鐵件應(yīng)用最廣，約占鑄件總產(chǎn)量的70%；各種鑄造方法中砂型鑄造應(yīng)用最為廣泛，約占鑄造總產(chǎn)量的60%。充型能力不足時(shí)，會(huì)產(chǎn)生澆不足、冷隔、夾渣、氣孔等缺陷。 2.液態(tài)合金的流動(dòng)性合金的流動(dòng)性是： 液態(tài)合金本身的流動(dòng)能力。 充型 液態(tài)合金填充鑄型的過(guò)程。充型能力液體金

15、屬充滿鑄型型腔，獲得尺寸精確、輪廓清晰的成形件的能力。二、 液態(tài)金屬的充型能力與流動(dòng)性1. 充型能力0.45%C 鑄鋼：200出氣口澆口杯4.3%C 鑄鐵：1800合金流動(dòng)性主要取決于合金化學(xué)成分所決定的結(jié)晶特點(diǎn) a）在恒溫下凝固b）在一定溫度范圍內(nèi)凝固PbSb20406080204060800流動(dòng)性（cm）100200300溫度（）0（3）澆注系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu) 澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流動(dòng)阻力 越大，充型能力越差。 3. 澆注條件（1）澆注溫度 一般T澆越高，液態(tài)金屬的充型能力越強(qiáng)。（2）充型壓力 液態(tài)金屬在流動(dòng)方向上所受的壓力越大， 充型能力越強(qiáng)。4.鑄型充填條件（1）鑄型的蓄熱系數(shù) 鑄型的蓄熱

16、系數(shù)表示鑄型從其中的 金屬吸取熱量并儲(chǔ)存在本身的能力。（2）鑄型溫度 鑄型溫度越高，液態(tài)金屬與鑄型的溫差 越小，充型能力越強(qiáng)。（3）鑄型中的氣體（2）鑄件復(fù)雜程度 鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流動(dòng)阻力大，鑄型的 充填就困難。 5、鑄件結(jié)構(gòu)（1）折算厚度 折算厚度也叫當(dāng)量厚度或模數(shù)，為鑄件體積 與表面積之比。折算厚度大，熱量散失慢，充型能力就 好。鑄件壁厚相同時(shí)，垂直壁比水平壁更容易充填。 三、 液態(tài)金屬的凝固與收縮1、鑄件的凝固方式 1. 逐層凝固 2. 糊狀凝固 3. 中間凝固 影響鑄件凝固方式的主要因素 ：（1）合金的結(jié)晶溫度范圍 合金的結(jié)晶溫度范圍愈小，凝固區(qū)域愈窄，愈傾向于逐層凝固 。表層中心t鑄件

17、固相線液相線成分溫度表層中心t鑄件液固液表層中心St鑄件溫度液相線固凝固區(qū)（2）鑄件的溫度梯度 在合金結(jié)晶溫度范圍已定的前提下，凝固區(qū)域的寬窄取決與鑄件內(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，則其對(duì)應(yīng)的凝固區(qū)由寬變窄 。表層中心St鑄件溫度成分溫度S1T1T2T澆T液T固T室2、合金的收縮1. 收縮的概念合金的收縮經(jīng)歷如下三個(gè)階段：（1）液態(tài)收縮 從澆注溫度到凝固開(kāi)始溫度 之間的收縮。T澆 T液（2）凝固收縮 從凝固開(kāi)始到凝固終止溫度間的收縮。 T液 T固（3）固態(tài)收縮 從凝固終止溫度到室溫間的收縮。 T固 T室體收縮率是鑄件產(chǎn)生縮孔或縮松的根本原因。 體收縮率：線收縮率：線收縮

18、率是鑄件產(chǎn)生應(yīng)力、變形、裂紋的根本原因。 合金的總體積收縮為上述三個(gè)階段之和。它和金屬本身的成分、溫度和相變有關(guān)。合金的收縮率2. 縮孔與縮松 液態(tài)合金在冷凝過(guò)程中，若其液態(tài)收縮和凝固收縮所縮減的容積得不到補(bǔ)充，則在鑄件最后凝固的部位形成一些孔洞 。大而集中的稱(chēng)為縮孔，細(xì)小而分散的稱(chēng)為縮松。1)縮孔和縮松的形成(1) 使縮松轉(zhuǎn)化為縮孔的方法 ： 盡量選擇凝固區(qū)域較窄的合金，使合金傾向于逐層凝固； 對(duì)凝固區(qū)域較寬的合金，可采用增大凝固的溫度梯度辦法。(2) 防止縮孔的方法 要使鑄件在凝固過(guò)程中建立良好的補(bǔ)縮條件，可采用“定向凝固原則”。 定向凝固的優(yōu)點(diǎn)：冒口補(bǔ)縮作用好，可防止縮孔和縮松，鑄件致密

19、。對(duì)于凝固收縮大，結(jié)晶溫度范圍較小的合金，常采用定向凝固原則以保證鑄件質(zhì)量。定向凝固的缺點(diǎn)：由于鑄件各部分有溫差，凝固期間容易產(chǎn)生熱裂，凝固后也容易使鑄件產(chǎn)生應(yīng)力和變形。定向凝固使清理工作量大?？s孔、縮松的防止方法2)縮孔和縮松的防止 防止縮孔和縮松常用的工藝措施就是控制鑄件的凝固次序，使鑄件實(shí)現(xiàn)“順序凝固”。 暗冒口冒口 儲(chǔ)存補(bǔ)縮用金屬液的空腔。順序凝固 鑄件按照一定的次序逐漸凝固。冷鐵熱節(jié)尋找熱節(jié)的方法等溫線法內(nèi)切圓法冷鐵同時(shí)凝固 整個(gè)鑄件幾乎同時(shí)凝固。三、 液態(tài)成形內(nèi)應(yīng)力、變形與裂紋 （一）、液態(tài)成形內(nèi)應(yīng)力 鑄件在凝固以后的繼續(xù)冷卻過(guò)程中，其固態(tài)收縮受到阻礙，鑄件內(nèi)部即將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。 1

20、.機(jī)械應(yīng)力（收縮應(yīng)力） 合金的線收縮受到鑄型、型芯、澆冒系統(tǒng)的機(jī)械阻礙而形成的內(nèi)應(yīng)力。機(jī)械應(yīng)力是暫時(shí)應(yīng)力。上型下型 由于形狀復(fù)雜，厚薄不均，各部分的冷卻速度不 同，以至在同一時(shí)刻，鑄件各部位收縮不一致而引起的內(nèi)應(yīng)力稱(chēng)為熱應(yīng)力。熱應(yīng)力的形成過(guò)程如下圖。2熱應(yīng)力 熱應(yīng)力使鑄件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表層受壓縮。 熱應(yīng)力是永久應(yīng)力。（二）、鑄件的變形與防止 +-防止變形的方法：1）使鑄件壁厚盡可能均勻；2）采用同時(shí)凝固的原則；3）采用反變形法。（三）、鑄件的裂紋與防止 1 熱裂 熱裂的形狀特征是：裂紋短、縫隙寬、形狀曲折、縫內(nèi)呈氧化色。 熱裂的防止： 應(yīng)盡量選擇凝固溫度范圍小，熱裂傾向小的合金。

21、應(yīng)提高鑄型和型芯的退讓性，以減小機(jī)械應(yīng)力。 對(duì)于鑄鋼件和鑄鐵件，必須嚴(yán)格控制硫的含量， 防止熱脆性。 2 冷裂 冷裂的特征是：裂紋細(xì)小，呈連續(xù)直線狀，縫內(nèi)有金屬光澤或輕微氧化色。 冷裂的防止：1）使鑄件壁厚盡可能均勻；2）采用同時(shí)凝固的原則；3）對(duì)于鑄鋼件和鑄鐵件，必須嚴(yán)格控制磷的 含量，防止冷脆性。 四、常見(jiàn)鑄件缺陷及特征 名稱(chēng) 特 征名稱(chēng) 特 征氣 孔主要為梨形、圓形、橢圓形的孔洞，表面較光滑，一般不在鑄件表面露出，大孔獨(dú)立存在，小孔則成群出現(xiàn)。 縮孔縮松 1縮孔：形狀為不規(guī)則的封閉或敞露的空洞，孔壁粗糙并帶有枝狀晶，常出現(xiàn)在鑄件最后凝固部位。 2所松：鑄件斷面上出現(xiàn)的分散而細(xì)小的縮孔。

22、粘 砂鑄件的部分或整個(gè)表面粘附著一層金屬和砂粒的機(jī)械混和物，多發(fā)生在鑄件厚壁和熱節(jié)處。 裂紋 1熱裂：斷面嚴(yán)重氧化，無(wú)金屬光澤，斷口沿晶界產(chǎn)生和發(fā)展，外形曲折而不規(guī)則的裂紋。 2冷裂：穿過(guò)晶體而不沿晶界斷裂，斷口有金屬光澤或有輕微氧化色。 夾 砂 鑄件表面上有凸起的金屬片狀物，表面粗糙，邊角銳利，有小部分與鑄件本體相連。 化學(xué)成分及力學(xué)性能不合格 鑄件的化學(xué)成分和硬度、強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、沖擊韌度、耐熱、耐蝕及耐磨等性能不符合技術(shù)條件要求。 白 口灰鑄鐵件斷面全部或表面出現(xiàn)亮白色組織，常在鑄件薄的斷面，棱角及邊緣部分。 五、 常用液態(tài)成形合金（一） 鑄鐵件鑄鐵是含碳量大于2.11%（通常為2.5%-

23、4.0%）的鐵碳合金。3麻口鑄鐵： 組織中既存在石墨、又有萊氏體，是白口和灰 口之間的過(guò)渡組織，因斷口處有黑白相間的麻 點(diǎn)，故而得名。根據(jù)碳在鑄鐵中存在形式的不同，鑄鐵可分為：1.白口鑄鐵：碳全部以Fe3C的形式存在，斷口呈銀色。由于白口鑄鐵具有良好的耐磨性，所以有時(shí)也用來(lái)制造一些耐磨件，如軋輥、粉碎機(jī)錘頭、襯板、球磨機(jī)磨球和犁鏵等。2灰口鑄鐵：碳大部或全部以石墨形式存在，斷口呈暗灰色。(4)蠕墨鑄鐵 ： 其石墨呈蠕蟲(chóng)狀。如圖d所示。 abcd根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài)的不同，灰口鑄鐵又可分為：(1)普通灰鑄鐵 ： 簡(jiǎn)稱(chēng)灰鑄鐵，其石墨呈片狀。如圖a所示。(2)可鍛鑄鐵： 其石墨呈團(tuán)絮狀。如圖b所示。(

24、3)球墨鑄鐵： 其石墨呈球狀。如圖c所示。1. 灰口鑄鐵鑄鐵壁厚（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：鐵素體灰口鑄鐵：珠光體+鐵素體灰口鑄鐵：P+G片P+F+G片F(xiàn)+G片2 灰鑄鐵的機(jī)械性能 2）良好的減振性 3）良好的耐磨性 4）低的缺口敏感性 1）力學(xué)性能：b=120-250Mpa，僅為鋼件的20-30%， 0差灰鑄鐵的工藝性能1 良好的鑄造性能。良好的流動(dòng)性、小的收縮率。2 良好的切削加工性

25、能。3 鍛造性和焊接性差。(2 )灰鑄鐵的牌號(hào)選用灰鑄鐵的牌號(hào)用漢語(yǔ)拼音“HT”和一組數(shù)字表示，數(shù)字表示其最低抗拉強(qiáng)度b （Mpa）。(1 )灰鑄鐵件的生產(chǎn)特點(diǎn)1）灰鑄鐵一般在沖天爐中熔煉，成本低廉；2）具有良好的鑄造性能。3）灰鑄鐵一般不通過(guò)熱處理來(lái)提高其性能。3. 灰鑄鐵生產(chǎn)特點(diǎn)及牌號(hào)選用灰鐵 牌 號(hào) 組織 用途舉例 HT100F+G片 蓋、外罩、油盤(pán)、手輪、支架、底板、鑲導(dǎo)軌的機(jī)床底座等對(duì)強(qiáng)度無(wú)要求的零件 HT150F+P+G片底座、床身、與HT200相配的溜板、工作臺(tái)；泵殼、容器、法蘭盤(pán);工作壓力不太大的管件 HT200F+P+G片要求高的強(qiáng)度和一定耐蝕能力的泵殼、容器、塔器、法蘭、硝

26、化塔 機(jī)床床身、立柱、平尺、劃線平板、汽缸、齒輪、活塞、剎車(chē)輪、聯(lián)軸器盤(pán)、水平儀框架 壓力為80Mpa以下的油缸、泵體、閥門(mén) HT250P+G片HT300P細(xì)+G細(xì)片床身導(dǎo)軌、車(chē)床、沖床等受力較大的床身、機(jī)座、主軸箱、卡盤(pán)、齒輪、高壓油缸、水缸、泵體、閥門(mén)、襯套、凸輪、大型發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、氣缸體、氣缸蓋；冷鐓模、冷沖模 HT350P細(xì)+G細(xì)片4. 可鍛鑄鐵的組織、性能、牌號(hào)及選用 (1 )可鍛鑄鐵的組織、性能具有良好的塑性和韌性，耐蝕性較高，適于制造承受振動(dòng)和沖擊、形狀復(fù)雜的薄壁小件，如汽車(chē)拖拉機(jī)的底盤(pán)類(lèi)零件、各種水管接頭、農(nóng)機(jī)件等。 其強(qiáng)度、硬度、耐磨性?xún)?yōu)良，并可通過(guò)淬火、調(diào)質(zhì)等熱處理強(qiáng)化?？扇?/p>

27、代鍛鋼制造小型連桿、曲軸等重要件。 1）鐵素體（黑心）可鍛鑄鐵（F+G團(tuán)）：2）珠光體（P+ G團(tuán)）：(2 )可鍛鑄鐵的牌號(hào) 可鍛鑄鐵的牌號(hào)用漢語(yǔ)拼音和兩組數(shù)字表示，第一組數(shù)字表示其最低抗拉強(qiáng)度b （Mpa），第二組數(shù)字表示其最低伸長(zhǎng)率 。KTH30006 KTZ45006 可鐵黑可鐵珠bb 牌 號(hào) 組織 用 途 舉 例 KTH30006 F+G團(tuán)三通、管件、中壓閥門(mén) KTH33008F+G團(tuán) 輸電線路件、汽車(chē)、拖拉機(jī)的前后輪殼、差速器殼、轉(zhuǎn)向節(jié)殼、制動(dòng)器；農(nóng)機(jī)件及冷暖器接頭等。KTH35010F+G團(tuán)KTH37012 F+G團(tuán)KTZ45006 P+ G團(tuán) 曲軸、凸輪軸、連桿、齒輪、搖臂、活塞

28、環(huán)、軸套、犁片、耙片、閘、萬(wàn)向接頭、棘輪、扳手、傳動(dòng)鏈條、礦車(chē)輪 KTZ55004 P+ G團(tuán)KTZ65002P+ G團(tuán)KTZ70002 P+ G團(tuán)5球墨鑄鐵的組織、性能、牌號(hào)及用途 1）珠光體球墨鑄鐵（P + F少+G球） 正火其性能特點(diǎn)是：a）強(qiáng)度高。特別是屈服強(qiáng)度高，屈、強(qiáng)比（0.2/b0.70.8）高于45號(hào)鋼（0.2/b0.6)。b）疲勞強(qiáng)度較高c）硬度和耐磨性遠(yuǎn)比高強(qiáng)度灰鑄鐵高因此，珠光體球墨鑄鐵可代替碳鋼制造某些受較大交變負(fù)荷的重要件，如曲軸、連桿、凸輪、蝸桿等。 b=600800 MPa ; =2%我國(guó)主要用于代替可鍛鑄鐵制造汽車(chē)、拖拉機(jī)底盤(pán)類(lèi)零件，如后橋殼等。國(guó)外則大量用于鑄

29、管，如上、下水管道及輸氣管道等。 2）鐵素體球墨鑄鐵 （F + P少+G球） 退火其性能特點(diǎn)：b=450500 MPa ; =17%球墨鑄鐵的牌號(hào)用漢語(yǔ)拼音“QT”和兩組數(shù)字表示，兩組數(shù)字分別表示最低抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。 球鐵 牌 號(hào) 組織 用 途 舉 例 QT40017 F+G球汽車(chē)、拖拉機(jī)底盤(pán)類(lèi)零件，輪轂、驅(qū)動(dòng)橋殼、差速器殼、撥叉、中低壓閥門(mén)、管道。QT42010 F+G球QT50005 F+P+G球機(jī)座、傳動(dòng)軸、機(jī)車(chē)護(hù)瓦等。QT60002 P+G球曲軸、凸輪軸、連桿、齒輪、搖臂、活塞環(huán)、軸套、汽缸套、機(jī)床蝸輪、蝸桿等 QT70002 P+ G球QT80002 P+ G球QT120001 B

30、下+ G球汽車(chē)后橋螺旋錐齒輪、大減速器齒輪、曲軸、凸輪等6、蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵的性能特點(diǎn)：（1）力學(xué)性能（強(qiáng)度和韌性）比灰鑄鐵高，與鐵素體球墨 鑄鐵相近。（2）壁厚敏感性比灰鑄鐵小得多。（3）導(dǎo)熱性和耐疲勞性比球墨鑄鐵高得多，與灰口鑄鐵相近。（4）耐磨性比灰口鑄鐵好，為HT300的2.2倍以上。蠕墨鑄鐵主要用來(lái)代替高強(qiáng)度灰鑄鐵、合金鑄鐵、鐵素體球墨鑄鐵和鐵素體可鍛鑄鐵生產(chǎn)復(fù)雜的大型鑄件。如大型柴油機(jī)機(jī)體、大型機(jī)床立柱等，更適合制造在熱循環(huán)作用下工作的零件，如大型柴油機(jī)汽缸蓋、排汽管、制動(dòng)盤(pán)、鋼錠模及金屬型等（6）工藝性能良好，鑄造性能近于灰口鑄鐵，切削 加工性能近于球墨鑄鐵。（5）減振性比球墨鑄

31、鐵高，但比灰口鑄鐵低。牌號(hào)組織用 途 舉 例 RT260 F+G蠕汽車(chē)、拖拉機(jī)底盤(pán)類(lèi)零件、驅(qū)動(dòng)橋殼、閥體等RT300 F+P+G蠕 排氣管、變速箱體、汽缸蓋、紡織零件、液壓件等 RT340 F+P+G蠕重型機(jī)床件、大型齒輪箱體、蓋、剎車(chē)鼓、玻璃模具、飛輪等RT380 P+G蠕 活塞環(huán)、氣缸套、制動(dòng)盤(pán)、玻璃模具、剎車(chē)鼓、鋼珠研磨盤(pán)吸泥泵體等 RT420 P+ G蠕（二）、 鑄鋼件 1、鑄鋼的分類(lèi)、性能、牌號(hào)及應(yīng)用 （1 ）碳素鋼（2） 合金鋼1）低碳鋼2）中碳鋼3）高碳鋼C0.25%C=0.250.45%C=0.500.60 %1）低合金鋼2）高合金鋼Me5%Mn13鑄造性能差、應(yīng)用較少。鑄造性

32、能較好、應(yīng)用廣泛。鑄造性能差、應(yīng)用較少。鋼號(hào)舊鋼號(hào)化學(xué)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）用途舉例CSiMnP、SZG200400ZG150.200.500.800.04用于受力不大、要求韌性高的各種機(jī)械零件，如機(jī)座、箱體等ZG230450ZG250.300.500.900.04用于受力不大、要求韌性較高的各種機(jī)械零件，如外殼、軸承蓋、閥體、砧座等ZG270500ZG350.400.500.900.04用于軋鋼機(jī)機(jī)架、軸承座、連桿、曲軸、缸體、箱體等ZG310570ZG450.500.600.900.04用于負(fù)荷較高的零件，如大齒輪、缸體、制動(dòng)輪、棍子等ZG340640ZG550.600.600.900.04

33、用于齒輪、棘輪、聯(lián)接器、叉頭等2、鑄鋼的熔鑄工藝特點(diǎn) （1）. 鑄鋼的鑄造性能差流動(dòng)性差、收縮大。1）鑄件要安放冒口和冷鐵；2）必須嚴(yán)格控制澆注溫度；3）鑄件的壁不能太薄；（2）. 鑄鋼的熱處理退火：C 0.35%正火：C 0.35%（3）. 鑄鋼的熔煉電爐（三） 鑄造有色合金1、鑄造銅合金（1）鑄造黃銅 （2）鑄造青銅 (Cu-Zn)鑄造黃銅有相當(dāng)高的力學(xué)性能，如b=250450Mpa，=730%，HBS=60120。因其含銅量低，價(jià)格低于鑄造青銅，而且它的凝固溫度范圍小，有優(yōu)良的鑄造性能。所以鑄造黃銅常用于生產(chǎn)重載低速下或一般用途下的軸承、襯套、齒輪等耐磨件和閥門(mén)及大型螺旋槳等耐蝕件等。青

34、銅是指除了銅鋅合金以外的其它銅合金 。鑄造錫青銅的力學(xué)性能雖低于黃銅，但其耐磨、耐蝕性?xún)?yōu)于黃銅，錫青銅特別適合制造高速滑動(dòng)軸承和襯套。除錫青銅外，還有鋁青銅、鉛青銅、鈹青銅等，其中鋁青銅有優(yōu)良的力學(xué)性能和耐磨、耐蝕性，但鑄造性能較差，僅用于重要用途的耐磨、耐蝕件。 2、鑄造鋁合金（1 ）鋁硅合金（Al-Si）鋁硅合金流動(dòng)性好、線收縮率低、熱裂傾向小、氣密性好，又有足夠的強(qiáng)度，所以應(yīng)用最廣。常用于制造形狀復(fù)雜的 薄壁件或氣密性要求較高的鑄件，如內(nèi)燃機(jī)缸體、 化油器、儀表外殼等。 （2） 鋁銅合金（Al-Cu）（3 ）鋁鎂合金（Al-Mg）（4） 鋁鋅合金（Al-Zn）鋁銅合金的鑄造性能差，熱裂傾

35、向大、氣密性和耐蝕性較差，但耐熱性較好，主要用于制造活塞、汽缸頭等。 鋁鎂合金是所有鋁合金中比強(qiáng)度最高的，主要用于航天、航空或長(zhǎng)期在大氣、海水中工作的零件等 。六、 砂型鑄造成形工藝（一）、手工造型（二）、機(jī)器造型 適用于單件、小批量生產(chǎn)1)生產(chǎn)效率高; 2)鑄型質(zhì)量好（緊實(shí)度高而均勻、型腔輪廓清晰）;3)設(shè)備和工藝裝備費(fèi)用高，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間較長(zhǎng)。 適用于中、小型鑄件的成批、大批量生產(chǎn)。 用造型混合料及模樣等工藝裝備制造鑄型的過(guò)程稱(chēng)為造型。造型是砂型鑄造的最基本工序，通常分為手工造型和機(jī)器造型兩大類(lèi)。（一）手工造型 手工造型是全部用手工或手動(dòng)工具完成的造型工序。手工造型操作靈活、適應(yīng)性廣、工藝裝

36、備簡(jiǎn)單、成本低，但其鑄件質(zhì)量差、生產(chǎn)率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、技術(shù)水平要求高，所以手工造型主要用于單件小批生產(chǎn)，特別是重型和形狀復(fù)雜的鑄件。 手工造型方法分類(lèi) 根據(jù)砂型的不同特征，手工造型方法可分為：兩箱造型、三箱造型、脫箱造型、地坑造型、組芯造型； 根據(jù)模樣的不同特征，手工造型方法可分為：整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活塊造型、刮板造型。 整模造型模型為一個(gè)整體，型腔在一個(gè)砂箱中，分型面是平面，其造型簡(jiǎn)單，鑄件不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)型缺陷。適用于鑄件最大截面在一端，且為平面的鑄件。 整模造型兩箱造型是造型的最基本方法，鑄型由成對(duì)的上型和下型構(gòu)成，操作簡(jiǎn)單。適用于各種生產(chǎn)批量和各種大小的鑄件。 兩箱造型

37、三箱造型的鑄型由上、中、下三型構(gòu)成。中型高度需與鑄件兩個(gè)分型面的間距相適應(yīng)。三箱造型操作費(fèi)工。主要適用于具有兩個(gè)分型面的單件、小批生產(chǎn)的鑄件。 三箱造型疊箱造型除最上和最下砂箱外，其余砂箱的上下兩面都有型腔，多個(gè)砂箱疊起來(lái)由一個(gè)直叫道澆注，可節(jié)省造型場(chǎng)地，適用于薄而小零件的批量生產(chǎn)。疊箱造型脫箱造型主要采用活動(dòng)砂箱來(lái)造型，在鑄型合型后，將砂箱脫出，重新用于造型。 一個(gè)砂箱可制出許多鑄型。金屬澆注時(shí)為防止錯(cuò)型，需用型砂將鑄型周?chē)罹o，也可在鑄型上套箱。常用于生產(chǎn)小鑄件，因砂箱無(wú)箱帶，故砂箱一般小于400mm。 地抗造型是利用車(chē)間地面砂床作為鑄型的下箱。大鑄件需在砂床下面鋪以焦炭，埋上出氣管，以便

38、澆注時(shí)引氣。地坑造型僅用或不用上箱即可造型，因而減少了造砂箱的費(fèi)用和時(shí)間，但造型費(fèi)工、生產(chǎn)率低，要求工人技術(shù)水平高。適用于砂箱不足，或生產(chǎn)要求不高的中、大型鑄件，如砂箱、壓鐵、爐柵、芯骨等。 地坑造型組芯造型是用若干塊砂芯組合成鑄型，而無(wú)需砂箱。它可提高鑄件的精度，但成本高。適用于大批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜的鑄件。 組芯造型挖砂造型的模樣是整體的，但鑄件分型面為曲面。為便于起模，造型時(shí)用手工挖去阻礙起模的型砂、其造型費(fèi)工、生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高。用于分型面不是平面的單件、小批生產(chǎn)鑄件。 挖砂造型假箱造型是為克服挖砂造型的挖砂缺點(diǎn)，在造型前預(yù)先做個(gè)底胎（即假箱），然后在底胎上制下箱，因底胎不參予澆

39、注，故稱(chēng)假箱。比挖砂造型操作簡(jiǎn)單，且分型面整齊。適用于成批生產(chǎn)中需要挖砂的鑄件。 假箱造型分模造型是將模樣沿最大截面處分成兩半，型腔位于上、下兩個(gè)砂箱內(nèi)，造型簡(jiǎn)單省工。常用于最大截面在中部的鑄件。 分模造型活塊造型是在制模時(shí)將鑄件上的妨礙起模的小凸臺(tái)，肋條等這些部分作成活動(dòng)的（即活塊）。起模時(shí)，先起出主體模樣，然后再?gòu)膫?cè)面取出活塊。其造型費(fèi)時(shí)，工人技術(shù)水平要求高。主要用于單件、小批生產(chǎn)帶有突出部分、難以起模的鑄件。 活塊造型刮板造型是用刮板代替實(shí)體模樣造型，它可降低模樣成本，節(jié)約木材，縮短生產(chǎn)周期。但生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高。用于有等載面或回轉(zhuǎn)體的大、中型鑄件的單件、小批生產(chǎn)、如帶輪、鑄管

40、、彎頭等。 刮板造型 機(jī)器造型是指用機(jī)器全部完成或至少完成緊砂操作的造型工序。 機(jī)器造型鑄件尺寸精確、表面質(zhì)量好、加工余量小，但需要專(zhuān)用設(shè)備，投資較大，適合大批量生產(chǎn)。（二）機(jī)器造型 機(jī)器造型方法分類(lèi) 常用的機(jī)器造型方法有：壓實(shí)緊實(shí)、高壓緊實(shí)、震擊緊實(shí)、震壓緊實(shí)、微震緊實(shí)、拋砂緊實(shí)、射壓緊實(shí)、射砂緊實(shí)。壓實(shí)緊實(shí)方法單純借助壓力緊實(shí)砂型，機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、噪聲小，生產(chǎn)率高，消耗動(dòng)力少，型砂的緊實(shí)度沿砂箱高度方向分布不均勻，上下緊實(shí)度相差很大。主要適用于成批生產(chǎn)高度小于200mm薄而小的鑄件。 a) 壓實(shí)緊實(shí) 高壓緊實(shí)主要是用較高壓實(shí)比壓（一般在0.7MPa-1.5MPa）壓實(shí)砂型。砂型緊實(shí)度高，鑄件

41、尺寸精度高，表面粗糙度Ra值小，廢品率低，生產(chǎn)率高、噪聲低、灰塵小、易于機(jī)械化、自動(dòng)化、但機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高。主要適用于需大量生產(chǎn)的中、小型鑄件，如汽車(chē)、機(jī)械車(chē)輛、縫紉機(jī)等產(chǎn)品較為單一的制造業(yè)。 b) 高壓緊實(shí)高壓造型示意圖成型壓頭多觸頭壓頭震擊緊實(shí)主要依靠震擊力堅(jiān)實(shí)砂型。該方法機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，但噪聲大、生產(chǎn)率低、要求廠房基礎(chǔ)好。砂型堅(jiān)實(shí)度沿砂箱高度方向愈往下愈大。主要適用于需成批生產(chǎn)的中，小型鑄件。 c) 震擊緊實(shí)震壓造型機(jī)緊砂過(guò)程示意圖進(jìn)氣排氣震擊壓實(shí)震壓緊實(shí)是經(jīng)過(guò)多次震擊后再壓實(shí)砂型。該方法生產(chǎn)率高，能量消耗少，機(jī)械磨損少，砂型堅(jiān)實(shí)度較均勻，但噪聲大。廣泛用于成批生產(chǎn)中、

42、小型鑄件。 c) 震壓緊實(shí)微震緊實(shí)是在加壓堅(jiān)實(shí)型砂的同時(shí)，砂箱和模板作高頻率、小振幅震動(dòng)。此方法生產(chǎn)率較高、緊實(shí)度均勻、噪聲小。廣泛用于成批生產(chǎn)中、小型鑄件。 e) 微震緊實(shí)拋砂緊實(shí)是利用離心力拋出型砂，使型砂在慣性力下完成填砂和堅(jiān)實(shí)。該方法生產(chǎn)率高，能量消耗少、噪聲低、型砂堅(jiān)實(shí)度均勻、適用性廣。主要適用于單件、小批、成批、大量生產(chǎn)中、大型鑄件或大型芯。 f) 拋砂緊實(shí)射壓緊實(shí)是使壓縮空氣驟然膨脹，將型砂射人砂箱進(jìn)行填砂和堅(jiān)實(shí)，再進(jìn)行壓實(shí)。該方法生產(chǎn)率高，堅(jiān)實(shí)度均勻，砂型型腔尺寸精確、表面光滑、工人勞動(dòng)強(qiáng)度低、易于自動(dòng)化、但造型機(jī)調(diào)整維修復(fù)雜。主要適用于大批、大量生產(chǎn)的形狀簡(jiǎn)單的中、小型鑄件。

43、 g) 射壓緊實(shí)射砂緊實(shí)是用壓縮空氣將型（芯）砂高速射入砂箱或芯盒而進(jìn)行緊實(shí)。因其將填砂、緊實(shí)兩個(gè)工序同時(shí)完成，故生產(chǎn)率高，但用于造型，其堅(jiān)實(shí)度不高、需進(jìn)行輔助壓實(shí)。廣泛用于制芯、并開(kāi)始用于造型。 與手工造型一樣，在單件、小批量生產(chǎn)中，多用手工制芯，但在成批、大量生產(chǎn)中，需用機(jī)器制芯才能滿足高速造型對(duì)砂芯量的需求。 目前使用較多的是射芯機(jī)和殼芯機(jī)。射芯機(jī)制芯工作原理圖吹砂法殼芯機(jī)制芯工作原理(a)頂吹法 (b)底吹法（一）、熔模鑄造 （二）、金屬型鑄造 （三）、壓力鑄造七、 特種鑄造熔模鑄造是用易熔材料制成模樣，然后在模樣上涂掛若干層耐火涂料制成型殼，經(jīng)硬化后再將模樣熔化，排出型外，從而獲得無(wú)

44、分型面的鑄型。鑄型經(jīng)高溫焙燒后即可進(jìn)行澆注。 （一）、熔模鑄造 圖7-1 熔模鑄造流程圖 1. 熔模鑄造的工藝過(guò)程 熔模鑄造的工藝過(guò)程包括：蠟?zāi)Ｖ圃?、結(jié)殼、脫蠟、焙燒和澆注等。 圖7-2 熔模鑄造過(guò)程示意圖1）鑄件的精度和表面質(zhì)量較高，尺寸公差等級(jí)可達(dá)IT14-IT11，表面粗糙度Ra值可達(dá)12.5mm-1.6mm。2）適用于各種合金鑄件。3）可制造形狀較復(fù)雜的鑄件，鑄出孔的最小直徑為0.5mm，最小壁厚可達(dá)0.3mm。4）工藝過(guò)程較復(fù)雜，生產(chǎn)同期長(zhǎng)，制造費(fèi)用和消耗的材料費(fèi)用較高，多用于小型零件（從幾十克到幾千克），一般不超過(guò)25kg。2. 熔模鑄造的主要特點(diǎn)及適用范圍消失模鑄造 消失模鑄造（

45、Expendale Pattern Casting，簡(jiǎn)稱(chēng)EPC），又稱(chēng)實(shí)型鑄造、氣化鑄造。 EPC法采用遇液態(tài)金屬即氣化的泡沫塑料模造型，模型無(wú)分型面、不用起模，不用砂型、采用無(wú)水分，無(wú)粘結(jié)劑和附加物的干砂造型，在負(fù)壓下使鑄型獲得強(qiáng)度并進(jìn)行澆注，有其獨(dú)特的優(yōu)越性，是一種新型的鑄造工藝方法。噴砂造型澆注成型落砂起模1-噴砂管 2-砂箱 3-抽氣管 4-振動(dòng)臺(tái) 5-塑料模 6-薄模 7-落砂柵格 8-鑄件 金屬型鑄造又稱(chēng)硬模鑄造，是將液體金屬澆入金屬鑄型，在重力作用下充填鑄型，以獲得鑄件的鑄方法。金屬型材料一般選用鑄鐵、碳素鋼或低合金鋼。(二)、金屬型鑄造1. 金屬型預(yù)熱 金屬型預(yù)熱溫度主要通過(guò)試

46、驗(yàn)來(lái)確定，一般不低于150。2. 刷涂料 金屬型表面應(yīng)噴刷一層耐火涂料（厚度為0.3mm0.4mm），以保護(hù)型壁表面，免受金屬液的直接沖蝕和熱擊。3.澆注 由于金屬型的導(dǎo)熱能力強(qiáng)，因此澆注溫度應(yīng)比砂型鑄造高2030。鋁合金為680740，鑄鐵為13001370，錫青銅為11001150，對(duì)薄壁小件取上限，對(duì)厚壁大件取下限。4.開(kāi)型時(shí)間 對(duì)于金屬型鑄造，要根據(jù)不同的鑄件選用合適的開(kāi)型時(shí)間，具體數(shù)值需通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。 金屬型鑄造的工藝特點(diǎn)1）金屬型鑄件冷卻快，組織致密，力學(xué)性能高。2）鑄件的精度和表面質(zhì)量較高3）澆冒口尺寸較小，液體金屬耗量減少，一般可節(jié)約15%30%。4）不用砂或少用砂。金屬型鑄

47、造的主要缺點(diǎn)是金屬型無(wú)透氣和退讓性，鑄件冷卻速度大，容易產(chǎn)生澆不到、冷隔、裂紋等缺陷。 金屬型鑄造的特點(diǎn)壓力鑄造（簡(jiǎn)稱(chēng)壓鑄）的實(shí)質(zhì)是在高壓作用下，使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填金屬型型腔，并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。常用壓射壓力為51500MPa，充填速度約55m/s，充填時(shí)間很短，約0.0102s。 壓鑄過(guò)程主要由壓鑄機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。壓鑄機(jī)分熱壓室式和冷壓室式兩類(lèi)。 圖7-3 熱壓室式壓鑄機(jī)工作原理(三)、壓力鑄造冷壓室式壓鑄特點(diǎn)是壓室和熔化合金的坩堝連成一體，壓室浸在液體金屬中， 多用于低熔點(diǎn)合金。冷壓室式壓鑄機(jī)分立式和臥式兩種類(lèi)型，臥式冷壓室式壓鑄機(jī)工作原理見(jiàn)圖7-4。圖7-4

48、冷壓室式壓鑄機(jī)工作原理1. 壓鑄優(yōu)點(diǎn)：1）鑄件的尺寸精度最高，表面粗糙度Ra值最小。2）鑄件強(qiáng)度和表面硬度都較高。3）生產(chǎn)效率很高，生產(chǎn)過(guò)程易于機(jī)械化和自動(dòng)化。壓鑄的特點(diǎn)和應(yīng)用2. 壓鑄缺點(diǎn)：1）壓鑄時(shí)，高速液流會(huì)包住大量空氣，凝固后在鑄件表皮下形成許多氣孔，故壓鑄件不宜進(jìn)行較多余量的切削加工，以免氣孔外露。2）壓鑄黑色金屬時(shí)，壓鑄型壽命很低，困難較大。3）設(shè)備投資大，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)。（四）、離心鑄造離心鑄造的特點(diǎn)之一是鑄型高速旋轉(zhuǎn)。使鑄型旋轉(zhuǎn)的裝置稱(chēng)為離心鑄造機(jī)，常簡(jiǎn)稱(chēng)離心機(jī)。離心鑄造機(jī)工作原理圖（a）立式離心機(jī) （b）臥式離心機(jī) 離心鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用（1）離心力可使金屬液充型能力提高，容易

49、獲得較薄壁的零件；（2）可不用型芯而制得圓筒形、管類(lèi)、套類(lèi)零件；（3）金屬液在離心力作用下充型與結(jié)晶，有利于排氣與排雜，故可提高鑄件的致密度；（4）便于制造圓筒形、管類(lèi)、套類(lèi)等雙層或多層金屬鑄件。（1）合金中密度相差較大的元素在離心力作用下易產(chǎn)生密度偏析；（2）鑄件的形狀、尺寸受到一定的限制，主要用于筒類(lèi)、管類(lèi)、套類(lèi)鑄件；（3）設(shè)備、工裝投資大。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：鑄件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性包括：鑄件結(jié)構(gòu)的合理性；鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性；鑄件結(jié)構(gòu)對(duì)鑄造方法的適應(yīng)性。 八、 零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性（一）、鑄件結(jié)構(gòu)的合理性1. 鑄件應(yīng)有合理的壁厚每一種鑄造合金都有其適宜的鑄件壁厚范圍，鑄件壁厚過(guò)大或過(guò)小都會(huì)對(duì)鑄件產(chǎn)生不

50、良影響。若選定合金的適宜壁厚不能滿足零件力學(xué)性能的要求，則應(yīng)改選高強(qiáng)度的材料或選擇合理的截面形狀以及增設(shè)加強(qiáng)肋等措施。 圖8-1 鑄件的壁厚應(yīng)合理2. 鑄件壁厚應(yīng)力求均勻所謂壁厚均勻，是指鑄件的各部分具有冷卻速度相近的壁厚。 鑄件的內(nèi)壁厚度應(yīng)略小于外壁厚度。圖8-2 鑄件的壁厚應(yīng)均勻 鑄件如果因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)需要不能做冷壓室式壓鑄到壁厚均勻，則不同壁厚的聯(lián)接應(yīng)采用逐漸過(guò)渡的形式。 圖8-3 鑄件壁厚的過(guò)渡形式3. 鑄件壁的聯(lián)接形式要合理 對(duì)于鑄件結(jié)構(gòu)中有兩個(gè)或三個(gè)甚至更多個(gè)壁相連的情況，可采用交錯(cuò)接頭或環(huán)形接頭的形式，見(jiàn)圖84。 圖8-4 鑄件壁聯(lián)結(jié)應(yīng)盡量避免金屬積聚 過(guò)大的平面不利于金屬液的填充，容

51、易產(chǎn)生澆不到等缺陷，在進(jìn)行鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量將水平面設(shè)計(jì)成傾斜形狀，見(jiàn)圖85。 圖8-5 避免大水平壁的結(jié)構(gòu)4. 盡量避免過(guò)大的水平面 鑄件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量使其能自由收縮，以減小應(yīng)力，避免裂紋。如圖86所示的彎曲輪輻和奇數(shù)輪輻的設(shè)計(jì)，可使鑄件能較好地自由收縮。 圖8-6 輪輻的設(shè)計(jì)5. 鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)避免冷卻收縮受阻和有利于減小變形(二)、鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性1. 應(yīng)使鑄件具有最少的分型面 減少鑄件分型面的數(shù)量，不僅可以減少砂箱的用量，降低造型工時(shí)，而且可以減少錯(cuò)箱、偏芯等缺陷，從而提高鑄件的精度。 圖87所示端蓋結(jié)構(gòu)，由于圖a)存在法蘭凸緣，不能采用簡(jiǎn)單的兩箱造型。若改成圖b)所示的結(jié)構(gòu)，

52、取消上部的凸緣，使鑄件僅有一個(gè)分型面，則將大大簡(jiǎn)化造型操作。 圖8-7 端蓋的設(shè)計(jì) 平直的分型面可避免操作費(fèi)時(shí)的挖砂造型或假箱造型；同時(shí)，鑄件的毛邊少，便于清理。 如圖a)所示的杠桿零件，在造型時(shí)只能采用不平分型面，若改成圖b)所示的形狀，鑄型的分型面則為一簡(jiǎn)單的平面。 圖8-8杠桿鑄件結(jié)構(gòu)2. 應(yīng)盡量使分型面平直設(shè)計(jì)鑄件上的凸臺(tái)、凸緣和肋條結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮便于造型起模，盡量避免使用活塊或外壁型芯。如圖所示。 圖8-10 鑄件整體凸臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3. 改進(jìn)妨礙起模的凸臺(tái)、凸緣和肋條的結(jié)構(gòu) 5. 鑄件要有結(jié)構(gòu)斜度 鑄件上垂直于分型面的不加工表面應(yīng)設(shè)計(jì)出一定的斜度，稱(chēng)為結(jié)構(gòu)斜度。結(jié)構(gòu)斜度便于起模，并可延

53、長(zhǎng)模具的使用壽命。見(jiàn)圖811。 鑄件結(jié)構(gòu)斜度的大小和許多因素有關(guān)，如鑄件的高度、造型的方法等，高度越低，斜度應(yīng)越大。凸臺(tái)的結(jié)構(gòu)斜度可達(dá)30-50。 圖8-11 鑄件結(jié)構(gòu)斜度6. 應(yīng)使鑄件盡可能不用或少用型芯 圖812是懸臂支架的兩種設(shè)計(jì)方案，圖a)采用方形中空截面，為形成其內(nèi)腔，必須采用型芯；若改為圖b)所示工字形開(kāi)式截面，則可避免型芯的使用，這樣在簡(jiǎn)化造型的同時(shí)，也可保證鑄件的質(zhì)量，故后者的設(shè)計(jì)是合理的。 圖8-12 懸臂支架7. 鑄件的內(nèi)腔設(shè)計(jì)應(yīng)使型芯安放穩(wěn)固、排氣容易、清砂方便。 型芯的固定主要依靠芯頭來(lái)保證，如圖所示軸承支架鑄件，若采用圖a)的結(jié)構(gòu)，則需要兩個(gè)型芯，而且其中大的型芯呈懸

54、臂狀態(tài)，裝配時(shí)必須采用芯撐作輔助支撐，若改成圖b)所示的形狀，采用一個(gè)整體型芯來(lái)形成鑄件的空腔，則既可增加型芯的穩(wěn)固性，又改善了型芯排氣和清理?xiàng)l件，顯然后者的設(shè)計(jì)是合理的。 圖8-13 軸承架鑄件 對(duì)于因芯頭不足而難于固定型芯的鑄件，在不影響使用功能的前提下，可設(shè)計(jì)出適當(dāng)大小和數(shù)量的工藝孔，用以增加芯頭的數(shù)量，穩(wěn)固型芯。如圖814b所示。 圖8-14 增設(shè)工藝孔結(jié)構(gòu)8. 鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)避免封閉空腔。 圖a)所示鑄件為封閉空腔結(jié)構(gòu)，其型芯安放困難、排氣不暢、難于清砂，若改成圖b)所示的結(jié)構(gòu)，上述問(wèn)題將迎刃而解，故后者是合理的設(shè)計(jì)。 圖8-15 鑄件結(jié)構(gòu)避免封閉內(nèi)腔1.鑄件澆注位置的選擇2.分型

55、面的選擇3.砂芯設(shè)計(jì)鑄造工藝方案的確定典 型 澆 注 系 統(tǒng)頂澆式澆注系統(tǒng)底澆式澆注系統(tǒng)中澆式澆注系統(tǒng)(三)、鑄造方法對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的特殊要求1. 熔模鑄件(1). 便于蠟?zāi)５闹圃?2). 鑄件上的孔、槽不宜過(guò)小或過(guò)深 過(guò)小或過(guò)深的孔、槽，不利于制殼時(shí)涂料和砂粒順利地充填熔模上相應(yīng)的孔洞，形成合適的型腔；同時(shí)，過(guò)深的孔、槽也給鑄件的清砂工作帶來(lái)困難。(3). 減少熱節(jié)，壁厚力求均勻 熔模鑄造一般不單獨(dú)設(shè)置冒口，而是利用加粗的直澆道作為冒口直接補(bǔ)縮鑄件。與此工藝相適應(yīng)，應(yīng)盡量采用薄壁結(jié)構(gòu)，并使壁厚分布符合定向凝固原則。 (4). 避免大平板結(jié)構(gòu) 由于熔模型殼的高溫強(qiáng)度較低，容易變形，所以設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)

56、時(shí)，應(yīng)盡量避免大的平面。2. 金屬型鑄件(1). 鑄件的外形和內(nèi)腔應(yīng)力求簡(jiǎn)單，盡可能加大鑄件的結(jié)構(gòu)斜度，避免采用直徑過(guò)小或過(guò)深的孔，以便于抽出型芯和保證鑄件順利取出。(2). 鑄件的壁厚要均勻，以防出現(xiàn)縮松和裂紋缺陷；同時(shí)要注意壁厚不能太薄，盡量避免大的水平壁，以防止?jié)膊坏?、冷隔等缺陷，如鋁硅合金鑄件的最小壁厚為2mm4mm，鋁鎂合金的最小壁厚為3mm5mm。3. 壓鑄件(1). 壓鑄件應(yīng)盡量消除側(cè)凹和深腔。(2). 盡量采用壁厚均勻的薄壁結(jié)構(gòu)。壓鑄件適宜的壁厚一般為：鋅合金1mm-3mm，鋁合金1.5mm-5mm，銅合金2mm-5mm。(3). 壓鑄可以采用鑲嵌件，應(yīng)充分發(fā)揮鑲嵌件的優(yōu)越性，

57、以便制出復(fù)雜件、改善壓鑄件局部性能和簡(jiǎn)化裝配工藝。為使嵌件在鑄件中的聯(lián)接可靠，應(yīng)將嵌件鑲?cè)腓T件部分制出凹槽、凸臺(tái)或滾花等。16-2 金屬塑性成型工藝基礎(chǔ) 一、概 述 5模型鍛造1、金屬塑性成形（壓力加工）金屬材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形，獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的毛坯或零件的生產(chǎn)方法。2、塑性成形的基本生產(chǎn)方式 1軋制 2擠壓3拉拔4自由鍛造6板料沖壓上砥鐵下砥鐵坯料1）零件大小不受限制；2）生產(chǎn)批量不受限制。3、塑性成形（壓力加工）的特點(diǎn)1力學(xué)性能高1）組織致密；2）晶粒細(xì)化；3）壓合鑄造缺陷；4）使纖維組織合理分布。2節(jié)約材料1）力學(xué)性能高，承載能力提高；2）減少零件制造中的金屬消

58、耗（與切削加工相比）。 3生產(chǎn)率高4適用范圍廣二、金屬的塑性成形原理 各種壓力加工方法，都是通過(guò)對(duì)金屬材料施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)的。單晶體的塑性變形形式主要有滑移。（一）、金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)1.單晶體的塑性變形滑移：晶體的一部分相對(duì)一部分沿一定的晶面發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。要實(shí)現(xiàn)上述鋼性滑移，從理論上計(jì)算所需的外力比實(shí)際上測(cè)得的要大幾千倍。所以實(shí)際金屬的滑移是靠位錯(cuò)的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。2. 多晶體的塑性變形晶內(nèi)變形晶間變形滑移滑動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)多晶體塑性變形的實(shí)質(zhì)：晶粒內(nèi)部發(fā)生滑移；同時(shí)晶粒之間發(fā)生滑移和轉(zhuǎn)動(dòng)。（二）、塑性變形后金屬的組織和性能1.冷變形及其影響1）組織變化的特征：晶粒沿變形最大方向伸長(zhǎng)；晶

59、格與晶粒均發(fā)生畸變；晶粒間產(chǎn)生碎晶。2）性能變化的特征：加工硬化：隨著變形程度的增加，其強(qiáng)度和硬度不斷提高，塑性和韌性不斷下降。有利：強(qiáng)化金屬材料不利：進(jìn)一步的塑性變形帶來(lái)困難2. 回復(fù)T回 = （0.250.3）T熔3. 再結(jié)晶T再 = （0.350.4）T熔T再冷變形熱變形以上以下(K)(K)4 . 熱變形及其影響1）不產(chǎn)生加工硬化2）使組織得到改善，提高了力學(xué)性能 細(xì)化晶粒； 壓合了鑄造缺陷；3）形成纖維組織 組織致密。5 . 纖維組織（1）在平行于纖維組織的方向上：材料的抗拉強(qiáng)度提高（2）在垂直于纖維組織的方向上：材料的抗剪強(qiáng)度提高三、 金屬塑性成形工藝基礎(chǔ)（一）、金屬的可鍛性是金屬材料在壓力加工時(shí)成形的難易程度。1 . 可鍛性的衡量指標(biāo)1）塑性：2）變形抗力：材料的塑性