常用合金鑄件的生產資料課件

12/23/202212/19/20221上次課內容的回顧縮孔與縮松的形成純金屬、共晶成分和凝固溫度范圍窄的合金

逐層凝固縮孔凝固區(qū)域較寬的合金糊狀凝固

縮松消除縮孔和縮松的方法定向凝固原則原則合理布置內澆道及確定澆鑄工藝。方法合理應用冒口、冷鐵和補貼等工藝措施。內應力、變形與裂紋內應力熱應力機械應力鑄件的壁厚不均勻，導致不同部位不均衡的收縮而引起的應力。鑄件在固態(tài)收縮時受阻變形與裂紋熱應力的形成過程分析熱應力的消除方法鑄件的結構：鑄件各部分能自由收縮工藝方面：采用同時凝固原則時效處理：人工時效；自然時效鑄件的結構盡可能對稱鑄件的壁厚盡可能均勻鑄件變形的判定厚部、心部受拉應力，出現(xiàn)內凹變形。

薄部、表面受壓應力，出現(xiàn)外凸變形。12/23/2022上次課內容的回顧縮孔與縮松的形成消除縮孔和縮松的方法定向凝固2第6章常用合金鑄件的生產

6.1鑄鐵件的生產

鑄鐵通常是C%=2.5%~4.0%的鐵碳合金。碳在鐵碳合金中的存在形式有：滲碳體和石墨根據(jù)碳在鐵碳合金中的存在形式，鑄鐵可以分為：白口鑄鐵：萊氏體+二次滲碳體＋珠光體

灰口鑄鐵：基體+石墨麻口鑄鐵:萊氏體+二次滲碳體＋珠光體

+石墨重點內容：鑄造特點石墨化生產工藝灰口鑄鐵作業(yè)：P916.26.4、6.7主要內容：6.1鑄鐵件的生產6.2鑄鋼件的生產6.3鑄造有色金屬件的生產12/23/2022第6章常用合金鑄件的生產6.1鑄鐵件的生產3灰口鑄鐵可以看成是在鋼的基體上分布著不同形態(tài)的石墨。而石墨的形態(tài)、大小和分布直接影響著鑄鐵的性能。根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài)的不同，灰口鑄鐵可以分為：灰鑄鐵：石墨呈片狀可鍛鑄鐵：石墨呈團絮狀蠕墨鑄鐵：石墨呈蠕蟲狀球墨鑄鐵：石墨呈球狀鑄鐵件的生產12/23/2022灰口鑄鐵可以看成是在鋼的基體上分布著不同形態(tài)4

鑄鐵之所以用得如此廣泛,是因為石墨的存在，石墨的存在，使鑄鐵具有鑄鋼所不具備的性能。鑄鐵的優(yōu)點

良好的鑄造性能，如流動性好、收縮小良好的切削加工性能高的耐磨性

良好的吸振緩沖性能

低的缺口敏感性能6.1.1灰鑄鐵1.灰鑄鐵的性能石墨片越圓整、越細小、分布越均勻對基體割裂作用越小。鑄鐵件的生產12/23/2022鑄鐵之所以用得如此廣泛,是因為石墨的5

鑄鐵的石墨化：

碳以石墨的形式析出的過程。通常視石墨化過程充分與否，會得到不同基體的鑄鐵組織?；诣T鐵的基體通常有：*鐵素體灰鑄鐵2.石墨形態(tài)對鑄鐵性能的影響*鐵素體—珠光體灰鑄鐵*珠光體灰鑄鐵12/23/2022鑄鐵的石墨化：碳以石墨的形式析出的過程。通常視石墨化63.影響石墨化的因素—化學成分化學成分：C是形成石墨的元素，Si是促進形成石墨的元素，通常C%、Si%越高，越容易石墨化。12/23/20223.影響石墨化的因素—化學成分化學成分：C是形成石墨的73.影響石墨化的因素—冷卻速度

冷卻速度：

減小冷卻速度可以促進石墨化，易得到粗大的石墨片和鐵素體基體；

增大冷卻速度則阻礙石墨化，此時只有部分碳以細石墨片析出，而另一部分碳則以滲碳體析出，得到珠光體基體。12/23/20223.影響石墨化的因素—冷卻速度冷卻速度：12/19/283.影響石墨化的因素—壁厚12/23/20223.影響石墨化的因素—壁厚12/19/20229普通灰鑄鐵件基體：F、P、F+P生產：鐵水熔煉好后直接澆鑄牌號：HTXXXHT:表示灰鑄鐵中文拼音的代號XXX:三位數(shù)字表示最抵抗拉強度(MPa)石墨形態(tài)：粗片狀問題1）灰鑄鐵牌號為什么不用含碳量多少表示，而用力學性能表示？2）鑄件當其強度不夠時，是否只能通過增大截面解決？提高灰鑄鐵的性能鑄鐵件的生產12/23/2022普通灰鑄鐵件基體：F、P、F+PHT:表示灰鑄鐵中文拼音的104.灰鑄鐵的孕育處理改善基體組織改變石墨形態(tài)、數(shù)量、大小和分布灰鑄鐵的孕育處理是提高和改善灰鑄鐵的性能途徑的行之有效的方法?；诣T鐵的孕育處理方法

將熔煉出的鐵水在澆鑄前加入質量分數(shù)為0.25%~0.60%的孕育劑，孕育劑在鐵水中形成大量彌散的石墨結晶核心，使石墨化作用顯著提高，從而得到在細珠光體上均勻分布著細片狀石墨的組織。常用的孕育劑是含Si量為75%的硅鐵。條件：選用碳、硅量低的鐵水

原鐵水含碳量越低，石墨越細小，鑄鐵的強度、硬度就越高。目的12/23/20224.灰鑄鐵的孕育處理改善基體組織改變石墨形態(tài)、數(shù)量、灰鑄鐵的1112/23/202212/19/20221212/23/202212/19/2022136.1.2球墨鑄鐵件的生產

向高溫鐵水中加入一定量的球化劑和孕育劑，直接得到球狀石墨的鑄造合金。球化劑：金屬鎂或稀土鎂孕育劑：含Si量為75%或95%的硅鐵鑄鐵件的生產我國球鐵的生產現(xiàn)狀12/23/20226.1.2球墨鑄鐵件的生產向高溫14球墨鑄鐵件主要特點：石墨成球狀，對基體的割裂作用已降到最低，力學性能比灰鑄鐵有顯著提高?？赏ㄟ^熱處理改善金屬基體，進一步提高性能。這一點與灰鑄鐵不同。球墨鑄鐵較灰鑄鐵易產生縮孔、縮松、皮下氣孔、夾渣等缺陷。石墨析出時，發(fā)生膨脹，應適當提高鑄型剛度。球墨鑄鐵件生產中應注意的問題控制原鐵液的化學成分，與一般灰鑄鐵基本相同；具有高C高Si,中Mn,低S、P特點。較高的鐵液溫度，以防止球化處理、孕育處理后鐵液溫度過低，產生澆不足等缺陷球化處理、孕育處理。12/23/2022球墨鑄鐵件主要特點：石墨成球狀，對基體的割裂作用已降到最低，15球墨鑄鐵的牌號、性能及用途12/23/2022球墨鑄鐵的牌號、性能及用途12/19/2022166.1.3蠕墨鑄鐵的生產性能在孕育鑄鐵和球墨鑄鐵之間(2)蠕化處理和孕育處理采用沖入法把蠕化劑加入鐵水中。

蠕化劑為鎂合金或稀土合金，改變石墨形狀后，和球墨鑄鐵一樣要進行孕育處理。主要問題：生產中難以控制：蠕化劑少了，石墨不變形，仍保持片狀，由于含碳、硅量高，鑄鐵強度很低，鐵水只能報廢；蠕化劑多了，石墨又變成球狀，原設計的鑄型澆、冒口工藝不適合，也會導致鑄件報廢。蠕墨鑄鐵的制造過程和球墨鑄鐵相同。(1)鐵水的化學成分蠕墨鑄鐵鐵水的化學成分和球墨鑄鐵基本相似：高C、Si，低Mn、P、S。12/23/20226.1.3蠕墨鑄鐵的生產性能在孕育鑄鐵和球墨鑄鐵之間(176.1.4可鍛鑄鐵件的生產可鍛鑄鐵生產：將白口鑄鐵件經(jīng)長時間的高溫石墨化退火，使白口鑄鐵中的滲碳體分解，獲得在鐵素體或珠光體的基體分布著團絮狀石墨的鑄鐵。黑心可鍛鑄鐵(KTH,鐵素體基體)珠光體可鍛鑄鐵(KTZ)白心可鍛鑄鐵(KTB，很少用)種類特點：強度高σb=300-400Mpa，塑性（δ≤12%）和韌性（αk≤30J/cm2)好。石墨化退火周期長，40-70h,鑄件成本高。適用于制造承受震動和沖擊、形狀復雜的薄壁小件。鑄鐵件的生產12/23/20226.1.4可鍛鑄鐵件的生產可鍛鑄鐵生產：將白口鑄鐵件經(jīng)長時1812/23/202212/19/2022196.2鑄鋼件的生產按化學成分：鑄造碳鋼：以鑄造中碳鋼用的最多；而鑄造低碳鋼和鑄造高碳鋼用的少。鑄造合金鋼：在碳鋼的基礎上加入少量的合金元素，如錳、鉻、鉬、釩等。ZGMn13為鑄造耐磨鋼；ZG1Cr18Ni9為鑄造不銹鋼。按用途分類：不銹鋼耐磨鋼……鑄鋼件的鑄造工藝:鑄鋼的熔點高，鋼液易氧化，吸氣，流動性差，收縮大。因此，鑄造困難，易產生澆不足、氣孔、縮松縮孔、夾渣和粘砂等缺陷。*要求型砂的耐火度高，有良好的透氣性和退讓性。*應嚴格控制澆注溫度，防止過高或過低。*鑄鋼件須熱處理。常用合金鑄件的生產12/23/20226.2鑄鋼件的生產按化學成分：鑄造碳鋼：以鑄造中碳鋼用20小結鑄鐵件生產

碳在鐵碳合金中的存在形式有：滲碳體和石墨白口鑄鐵、灰口鑄鐵、麻口鑄鐵鑄鐵的優(yōu)點石墨形態(tài)對鑄鐵性能的影響鑄鐵的石墨化：影響石墨化因素灰口鑄鐵件的生產：灰鑄鐵的孕育處理；球墨鑄鐵件的生產；可鍛鑄鐵件的生產；鑄鋼件的生產12/23/2022小結鑄鐵件生產12/19/2022216.3鑄造有色合金件的生產由于鋁、銅合金具有優(yōu)良的物理、化學性能，以及良好的工藝性能和獨特的力學性能，所以，它們也是鑄造生產中常用的合金材料。6.3.1鋁合金鑄件的生產

1.鑄造鋁合金的牌號、成分、性能和應用：牌號：ZL101～ZL111，ZL201～ZL203，ZL301～ZL302，ZL401～ZL402。①鋁硅類合金②鋁銅類合金③鋁鎂合金④鋁鋅合金2.工藝處理：熔煉設備有坩堝爐、反射爐、電弧爐和感應爐。為減緩鋁合金的氧化和吸氣，必須采用熔劑保護，如熔化時加入KCl、NaCl等鹽類作為熔劑，將鋁液覆蓋，與爐氣隔離進行熔煉；為了排出吸入的氣體，在熔煉后期要進行去氣精煉；為了改善鋁硅合金的力學性能，需要進行變質處理，以細化共晶硅或過共晶硅。3.工藝特點鑄造鋁合金熔點低，流動性好，故可鑄形狀復雜的薄壁鑄件。鋁合金導熱快、易氧化和吸氣，對澆注系統(tǒng)的要求是：充填時間短、鋁液流動平穩(wěn)，撇渣能力強，常采用開放式澆注系統(tǒng)，并多開內澆口，直澆口常用蛇形或鵝頸形等特殊形狀。常用合金鑄件的生產12/23/20226.3鑄造有色合金件的生產由于鋁、銅合金具有優(yōu)良的物226.3.2銅合金鑄件的生產

銅合金的分類——鑄造銅合金分為鑄造黃銅和鑄造青銅兩大類①鑄造青銅——銅和鋅以外的元素所組成的合金統(tǒng)稱青銅，其中CuSn合金稱錫青銅，CuAl合金稱鋁青銅，CuPb合金稱鉛青銅，為區(qū)別起見，不含錫的青銅統(tǒng)稱為無錫青銅。②鑄造黃銅——銅和鋅組成的合金統(tǒng)稱為黃銅。其中CuZn二元合金稱為普通黃銅，普通黃銅中再加入Mn、Al、Fe、Si、Pb、Sn等元素所組成的多元黃銅稱特殊黃銅。2鑄造銅合金的鑄造工藝特點①錫青銅錫青銅的結晶溫度范圍很大，同時凝固區(qū)域很寬，流動性較差，易產生縮松。但氧化傾向不大，因所含Sn、Pb等元素不易氧化。對壁厚較大的重要鑄件(蝸輪、閥體等)必須采取強烈的順序凝固，對形狀復雜的薄壁件和一般壁厚件，若致密性允許降低，可采用同時凝固。②鋁青銅、鋁黃銅等含鋁較高的銅合金結晶溫度范圍很小，呈逐層凝固特征，故流動性較好，易形成集中縮孔，但極易氧化。鑄造時要解決的主要問題是防止氧化夾雜和消除縮孔。為消除縮孔，必須使鑄件順序凝固。1鑄造銅合金的牌號、成分、性能和應用常用合金鑄件的生產12/23/20226.3.2銅合金鑄件的生產銅合金的分類——鑄造銅合金分2312/23/202212/19/202224上次課內容的回顧縮孔與縮松的形成純金屬、共晶成分和凝固溫度范圍窄的合金

逐層凝固縮孔凝固區(qū)域較寬的合金糊狀凝固

縮松消除縮孔和縮松的方法定向凝固原則原則合理布置內澆道及確定澆鑄工藝。方法合理應用冒口、冷鐵和補貼等工藝措施。內應力、變形與裂紋內應力熱應力機械應力鑄件的壁厚不均勻，導致不同部位不均衡的收縮而引起的應力。鑄件在固態(tài)收縮時受阻變形與裂紋熱應力的形成過程分析熱應力的消除方法鑄件的結構：鑄件各部分能自由收縮工藝方面：采用同時凝固原則時效處理：人工時效；自然時效鑄件的結構盡可能對稱鑄件的壁厚盡可能均勻鑄件變形的判定厚部、心部受拉應力，出現(xiàn)內凹變形。

薄部、表面受壓應力，出現(xiàn)外凸變形。12/23/2022上次課內容的回顧縮孔與縮松的形成消除縮孔和縮松的方法定向凝固25第6章常用合金鑄件的生產

6.1鑄鐵件的生產

鑄鐵通常是C%=2.5%~4.0%的鐵碳合金。碳在鐵碳合金中的存在形式有：滲碳體和石墨根據(jù)碳在鐵碳合金中的存在形式，鑄鐵可以分為：白口鑄鐵：萊氏體+二次滲碳體＋珠光體

灰口鑄鐵：基體+石墨麻口鑄鐵:萊氏體+二次滲碳體＋珠光體

+石墨重點內容：鑄造特點石墨化生產工藝灰口鑄鐵作業(yè)：P916.26.4、6.7主要內容：6.1鑄鐵件的生產6.2鑄鋼件的生產6.3鑄造有色金屬件的生產12/23/2022第6章常用合金鑄件的生產6.1鑄鐵件的生產26灰口鑄鐵可以看成是在鋼的基體上分布著不同形態(tài)的石墨。而石墨的形態(tài)、大小和分布直接影響著鑄鐵的性能。根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài)的不同，灰口鑄鐵可以分為：灰鑄鐵：石墨呈片狀可鍛鑄鐵：石墨呈團絮狀蠕墨鑄鐵：石墨呈蠕蟲狀球墨鑄鐵：石墨呈球狀鑄鐵件的生產12/23/2022灰口鑄鐵可以看成是在鋼的基體上分布著不同形態(tài)27

鑄鐵之所以用得如此廣泛,是因為石墨的存在，石墨的存在，使鑄鐵具有鑄鋼所不具備的性能。鑄鐵的優(yōu)點

良好的鑄造性能，如流動性好、收縮小良好的切削加工性能高的耐磨性

良好的吸振緩沖性能

低的缺口敏感性能6.1.1灰鑄鐵1.灰鑄鐵的性能石墨片越圓整、越細小、分布越均勻對基體割裂作用越小。鑄鐵件的生產12/23/2022鑄鐵之所以用得如此廣泛,是因為石墨的28

鑄鐵的石墨化：

碳以石墨的形式析出的過程。通常視石墨化過程充分與否，會得到不同基體的鑄鐵組織?；诣T鐵的基體通常有：*鐵素體灰鑄鐵2.石墨形態(tài)對鑄鐵性能的影響*鐵素體—珠光體灰鑄鐵*珠光體灰鑄鐵12/23/2022鑄鐵的石墨化：碳以石墨的形式析出的過程。通常視石墨化293.影響石墨化的因素—化學成分化學成分：C是形成石墨的元素，Si是促進形成石墨的元素，通常C%、Si%越高，越容易石墨化。12/23/20223.影響石墨化的因素—化學成分化學成分：C是形成石墨的303.影響石墨化的因素—冷卻速度

冷卻速度：

減小冷卻速度可以促進石墨化，易得到粗大的石墨片和鐵素體基體；

增大冷卻速度則阻礙石墨化，此時只有部分碳以細石墨片析出，而另一部分碳則以滲碳體析出，得到珠光體基體。12/23/20223.影響石墨化的因素—冷卻速度冷卻速度：12/19/2313.影響石墨化的因素—壁厚12/23/20223.影響石墨化的因素—壁厚12/19/202232普通灰鑄鐵件基體：F、P、F+P生產：鐵水熔煉好后直接澆鑄牌號：HTXXXHT:表示灰鑄鐵中文拼音的代號XXX:三位數(shù)字表示最抵抗拉強度(MPa)石墨形態(tài)：粗片狀問題1）灰鑄鐵牌號為什么不用含碳量多少表示，而用力學性能表示？2）鑄件當其強度不夠時，是否只能通過增大截面解決？提高灰鑄鐵的性能鑄鐵件的生產12/23/2022普通灰鑄鐵件基體：F、P、F+PHT:表示灰鑄鐵中文拼音的334.灰鑄鐵的孕育處理改善基體組織改變石墨形態(tài)、數(shù)量、大小和分布灰鑄鐵的孕育處理是提高和改善灰鑄鐵的性能途徑的行之有效的方法?；诣T鐵的孕育處理方法

將熔煉出的鐵水在澆鑄前加入質量分數(shù)為0.25%~0.60%的孕育劑，孕育劑在鐵水中形成大量彌散的石墨結晶核心，使石墨化作用顯著提高，從而得到在細珠光體上均勻分布著細片狀石墨的組織。常用的孕育劑是含Si量為75%的硅鐵。條件：選用碳、硅量低的鐵水

原鐵水含碳量越低，石墨越細小，鑄鐵的強度、硬度就越高。目的12/23/20224.灰鑄鐵的孕育處理改善基體組織改變石墨形態(tài)、數(shù)量、灰鑄鐵的3412/23/202212/19/20223512/23/202212/19/2022366.1.2球墨鑄鐵件的生產

向高溫鐵水中加入一定量的球化劑和孕育劑，直接得到球狀石墨的鑄造合金。球化劑：金屬鎂或稀土鎂孕育劑：含Si量為75%或95%的硅鐵鑄鐵件的生產我國球鐵的生產現(xiàn)狀12/23/20226.1.2球墨鑄鐵件的生產向高溫37球墨鑄鐵件主要特點：石墨成球狀，對基體的割裂作用已降到最低，力學性能比灰鑄鐵有顯著提高?？赏ㄟ^熱處理改善金屬基體，進一步提高性能。這一點與灰鑄鐵不同。球墨鑄鐵較灰鑄鐵易產生縮孔、縮松、皮下氣孔、夾渣等缺陷。石墨析出時，發(fā)生膨脹，應適當提高鑄型剛度。球墨鑄鐵件生產中應注意的問題控制原鐵液的化學成分，與一般灰鑄鐵基本相同；具有高C高Si,中Mn,低S、P特點。較高的鐵液溫度，以防止球化處理、孕育處理后鐵液溫度過低，產生澆不足等缺陷球化處理、孕育處理。12/23/2022球墨鑄鐵件主要特點：石墨成球狀，對基體的割裂作用已降到最低，38球墨鑄鐵的牌號、性能及用途12/23/2022球墨鑄鐵的牌號、性能及用途12/19/2022396.1.3蠕墨鑄鐵的生產性能在孕育鑄鐵和球墨鑄鐵之間(2)蠕化處理和孕育處理采用沖入法把蠕化劑加入鐵水中。

蠕化劑為鎂合金或稀土合金，改變石墨形狀后，和球墨鑄鐵一樣要進行孕育處理。主要問題：生產中難以控制：蠕化劑少了，石墨不變形，仍保持片狀，由于含碳、硅量高，鑄鐵強度很低，鐵水只能報廢；蠕化劑多了，石墨又變成球狀，原設計的鑄型澆、冒口工藝不適合，也會導致鑄件報廢。蠕墨鑄鐵的制造過程和球墨鑄鐵相同。(1)鐵水的化學成分蠕墨鑄鐵鐵水的化學成分和球墨鑄鐵基本相似：高C、Si，低Mn、P、S。12/23/20226.1.3蠕墨鑄鐵的生產性能在孕育鑄鐵和球墨鑄鐵之間(406.1.4可鍛鑄鐵件的生產可鍛鑄鐵生產：將白口鑄鐵件經(jīng)長時間的高溫石墨化退火，使白口鑄鐵中的滲碳體分解，獲得在鐵素體或珠光體的基體分布著團絮狀石墨的鑄鐵。黑心可鍛鑄鐵(KTH,鐵素體基體)珠光體可鍛鑄鐵(KTZ)白心可鍛鑄鐵(KTB，很少用)種類特點：強度高σb=300-400Mpa，塑性（δ≤12%）和韌性（αk≤30J/cm2)好。石墨化退火周期長，40-70h,鑄件成本高。適用于制造承受震動和沖擊、形狀復雜的薄壁小件。鑄鐵件的生產12/23/20226.1.4可鍛鑄鐵件的生產可鍛鑄鐵生產：將白口鑄鐵件經(jīng)長時4112/23/202212/19/2022426.2鑄鋼件的生產按化學成分：鑄造碳鋼：以鑄造中碳鋼用的最多；而鑄造低碳鋼和鑄造高碳鋼用的少。鑄造合金鋼：在碳鋼的基礎上加入少量的合金元素，如錳、鉻、鉬、釩等。ZGMn13為鑄造耐磨鋼；ZG1Cr18Ni9為鑄造不銹鋼。按用途分類：不銹鋼耐磨鋼……鑄鋼件的鑄造工藝:鑄鋼的熔點高，鋼液易氧化，吸氣，流動性差，收縮大。因此，鑄造困難，易產生澆不足、氣孔、縮松縮孔、夾渣和粘砂等缺陷。*要求型砂的耐火度高，有良好的透氣性和退讓性。*應嚴格控制澆注溫度，防止過高或過低。*鑄鋼件須熱處理。常用合金鑄件的生產12/23/20226.2鑄鋼件的生產按化學成分：鑄造碳鋼：以鑄造中碳鋼用43小結鑄鐵件生產

碳在鐵碳合金中的存在形式有：滲碳體和石墨白口鑄鐵、灰口鑄鐵、麻口鑄鐵鑄鐵的優(yōu)點石墨形態(tài)對鑄鐵性能的影響鑄鐵的石墨化：影響石墨化因素灰口鑄鐵件的生產：灰鑄鐵的孕育處理；球墨鑄鐵件的生產；可鍛鑄鐵件的生產；鑄鋼件的生產12/23/2022小結鑄鐵件生產12/19/2022446.3鑄造有色合金件的生產由于鋁、銅合金具有優(yōu)良的物理、化學性能，以及良好的工藝性能和獨特的力學性能，所以，它們也是鑄造生產中常用的合金材料。