鑄造合金特性

三．鋁、銅合金鑄件的生產(chǎn)

1.鑄造鋁合金2.鋁合金鑄件的生產(chǎn)3.鑄造銅合金4.銅合金鑄件的生產(chǎn)

內(nèi)容一．鑄鐵及鑄鐵件生產(chǎn)

1．鑄鐵的一般特性

2．灰鑄鐵

3．球墨鑄鐵二．鑄鋼與鑄鋼件生產(chǎn)1．鑄鋼的類別和性能2．鑄鋼件的生產(chǎn)

11.鑄鐵的特性一鑄鐵及鑄鐵件生產(chǎn)(1)鑄鐵的分類2鋼的基體組織+石墨(2)鑄鐵的組織3鑄鐵的石墨形態(tài)灰口鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵蠕墨鑄鐵4(3)鑄鐵的石墨化①化學(xué)成分的影響

鑄鐵中C↑、Si↑,析出的石墨量↑,力學(xué)性能下降(碳當(dāng)量=C%+1/3Si%)鑄鐵中C和Si的含量影響著鑄鐵的組織；(見(jiàn)圖)鑄鐵中的P、S是有害元素，應(yīng)盡量減少其含量。②冷卻速度的影響

碳元素在鑄鐵中的存在形式有:

⑴固溶;⑵Fe3C;⑶石墨5(4)鑄鐵的性能及其應(yīng)用

鑄鐵有良好的鑄造性、耐磨性、減震性、可加工性和低的缺口敏感性等。另外,生產(chǎn)簡(jiǎn)便，成本低廉，應(yīng)用廣泛。如內(nèi)燃機(jī)的汽缸體、汽缸蓋、汽缸套、活塞環(huán),汽車和拖拉機(jī)的變速箱、前后橋、油缸、閥體等等。鑄鐵的力學(xué)性能較鑄鋼差,這與其中的石墨形態(tài)、大小、數(shù)量和分布有關(guān)。石墨對(duì)基體有明顯的割裂作用和縮減作用。

但鑄鐵的抗壓強(qiáng)度、硬度受石墨的影響較小，與鋼相近。6①普通鑄鐵名稱灰鑄鐵可煅鑄鐵球墨鑄鐵牌號(hào)

HT150HT250KTH330-08KTZ550-04QT600-2G形態(tài)片

狀團(tuán)

絮

狀球

狀強(qiáng)

度發(fā)揮30～50%基體強(qiáng)度發(fā)揮50～70%基體強(qiáng)度發(fā)揮70～90%基體強(qiáng)度鐵水成分(%)C2.8～3.9;Si1.0～2.5;Mn0.6～1.2;P＜0.3;S＜0.15C2.4～2.7；Si1.4～1.8；Mn0..3～0.7；P＜0.1；S＜0.25C3.7～3.9；Si1.0～1.8；Mn0.5～0.9；P＜0.1；S＜0.072.常用鑄鐵7名稱灰鑄鐵可煅鑄鐵球墨鑄鐵特性工藝處理孕育處理：目的是消除白口組織，改善石墨大小、形狀和分布，提高性能。石墨化退火：目的是使白口鑄鐵中的自由Fe3C分解得到團(tuán)絮狀石墨。①球化處理：使石墨球化；②孕育處理；③

熱處理:改善性能。性能特點(diǎn)工藝性能良好,力學(xué)性能低,耐磨性及消震性好強(qiáng)度較高，韌性較好。強(qiáng)度高,韌性較好;耐熱、耐磨性好；但消震性較低。應(yīng)

用有廣泛的應(yīng)用，如機(jī)床導(dǎo)軌、發(fā)電機(jī)缸體、缸蓋、活塞等。形狀復(fù)雜、耐震、耐蝕的薄壁鑄件?！耙澡F代鋼”，如用QT600-2代替20CrMnTi鋼制造曲軸。8c)耐蝕鑄鐵在鐵水中加入Si、Al、Cr、Mo、Cu、Ni、P等合金元素,提高鑄鐵在酸性和堿性條件下的耐蝕性能.(通過(guò)形成鈍化膜和提高電極電位達(dá)到耐蝕目的)②合金鑄鐵(即特殊性能鑄鐵)a)耐磨鑄鐵

(又分為減磨鑄鐵和抗磨鑄鐵)又分為高磷減磨鑄鐵、白口抗磨鑄鐵和中錳抗磨鑄鐵等.b)耐熱鑄鐵通過(guò)在鐵水中加入Si、Al、Cr等合金元素,提高高溫下的抗氧化性能.耐熱鑄鐵以球墨鑄鐵為主;主要有硅系耐熱鑄鐵、鋁系耐熱鑄鐵、硅鋁系耐熱鑄鐵和鉻系耐熱鑄鐵等.9③鐵水的熔煉★熔煉方式?jīng)_天爐熔煉()或沖天爐＋電爐熔煉()電爐熔煉溫度較高,鐵水純凈度較高,有利于孕育處理,但電爐熔煉鐵水的石墨化能力不及沖天爐鐵水高。出爐鐵水溫度≥1450℃。★鐵水質(zhì)量爐前檢驗(yàn)檢驗(yàn)鐵水成分是否合格

白口深度法凝固曲線法10★爐前鐵水處理孕育處理：

在鐵水澆注前或澆注過(guò)程中,在鐵水里加入0.4~1.0%干燥的孕育劑(主要由Fe-Si和Si-C等組成)顆粒,以抑制白口組織的產(chǎn)生和改善石墨的形態(tài)、大小、含量和分布，提高鑄鐵的力學(xué)性能。球化處理：球墨鑄鐵原鐵水由于含碳量高，如果直接澆注會(huì)形成灰口鑄鐵，因此在鐵水澆注前將1～1.6%的球化劑(主要由RE-Mg合金等組成)加入到鐵水中去,以使石墨以球狀形式析出并長(zhǎng)大。由于RE和Mg是反石墨化元素,在球化處理時(shí)后還必須進(jìn)行孕育處理,方能得到均勻、球化度好的石墨球。11沖入法球化處理

12二鑄鋼與鑄鋼件生產(chǎn)1)牌號(hào)：如ZG200-400（共有5個(gè)牌號(hào)）2)性能：鑄鋼的力學(xué)性能較高。不僅強(qiáng)度較高，并有優(yōu)良的塑性和韌性，焊接性能好。3)應(yīng)用：鑄鋼生產(chǎn)較球墨鑄鐵生產(chǎn)易控制，特別是在大斷面鑄件或大型鑄件上表現(xiàn)得尤其明顯。可采用鑄-焊聯(lián)合結(jié)構(gòu)制造巨大的構(gòu)件。

4)鑄造工藝特點(diǎn)：鑄鋼的熔煉溫度高(1550℃～1600℃),澆注溫度也高,容易吸氣和氧化,收縮大、流動(dòng)性差，極易產(chǎn)生各種鑄造缺陷。13①選用高耐火度的原砂,鑄型表面用耐火涂料,防止粘砂;②采用干砂型或水玻璃自硬砂,減少發(fā)氣量,防止氣孔;③在型砂中加入木屑,提高退讓性,防止裂紋;④采用設(shè)置冒口和冷鐵等工藝手段實(shí)現(xiàn)定向凝固,防止縮孔、縮松、冷隔、澆不足等缺陷。

5)為獲得合格鑄件,常采用以下措施：141鑄造鋁合金種類物

理、化

學(xué)

性

能

鑄造鋁硅合金(ZL1**)

①好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性；②耐磨蝕性良；③密度小熔點(diǎn)低；④氣密性好；⑤力學(xué)性能較好。鑄造鋁銅合金(ZL2**)①②同上；④強(qiáng)度最高；③密度較大、熔點(diǎn)較。鑄造鋁鎂合金(ZL3**)①②同上；③密度最??；④比強(qiáng)度最高。鑄造鋁鋅合金(ZL4**)①②同上；③密度較高；④氣密性好;⑤強(qiáng)度較高.三鋁、銅合金鑄件的生產(chǎn)15熔煉用爐為坩堝爐，為了改善鋁合金鑄件的性能，生產(chǎn)時(shí)常對(duì)熔煉的合金液進(jìn)行精煉除氣和變質(zhì)處理()。鑄造鋁合金的工

藝

性

能特點(diǎn)：

①流動(dòng)性好；②收縮小,熱裂傾向?。虎蹪沧囟鹊?④在熔煉和澆注過(guò)程中特別要注意防止合金液吸氣和氧化。

162鑄銅及其工藝性能三鋁、銅合金鑄件的生產(chǎn)鑄造黃銅鑄造青銅化學(xué)成分

以Cu、Zn為主

除Cu外，加入Pb、Sn、Al、Be、Si、Mn等作為主要合金元素。

物化性能具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，耐磨性好，耐蝕性優(yōu)良()，力學(xué)性能視加入的合金元素及其含量而定。

工藝性能鑄造性能良好鑄造性能良好應(yīng)

用閥體、蝸輪、螺旋槳、水泵、葉輪、軸承和軸套等。泵殼、蝸輪、彈簧及彈性零件、軸瓦、軸承，高強(qiáng)度和耐磨、耐蝕件等。(1)

鑄造銅合金17(2)

銅合金鑄件的生產(chǎn)熔煉用爐：坩堝爐。突出問(wèn)題：銅液易氧化和吸氣預(yù)防措施：熔劑覆蓋熔煉用磷銅(0.3~0.6%)脫氧除氣(黃銅除外，？)鑄造黃銅：結(jié)晶溫度范圍窄，易產(chǎn)生縮孔

→采用定向凝固，并設(shè)冒口補(bǔ)縮錫青銅：結(jié)晶溫度范圍寬，易產(chǎn)生枝晶偏析和縮松→采用同時(shí)凝固，合理設(shè)置澆注系統(tǒng)181920沖天爐21中頻電爐22感應(yīng)爐熔煉及澆注現(xiàn)場(chǎng)照片23鋁或銅合金的熔煉24變質(zhì)處理：在澆注前或澆注過(guò)程中，在鋁合金液里加入細(xì)顆粒狀Na或K的鹵化鹽等變質(zhì)劑，使鋁合金尤其是鋁硅合金中的粗大組織得到細(xì)化，從而提高合金的機(jī)械性能和加工性能。精煉除氣：⑴在熔煉的初期和中期，在合金或合金液表面覆蓋一層由NaCl、KCl等組成的熔劑,隔絕空氣，避免氧化和吸氣；⑵在熔煉后期向合金液中通入氯氣或壓入除氣劑(含ZnCl2和C2Cl6等)，形成細(xì)小的氣泡將合金液中的氣體和非金屬夾雜物帶出，達(dá)到去氣和精煉目的。25鋁硅合金變質(zhì)處理前后的組織26第二批重點(diǎn)文物保護(hù)單位：玉泉寺鐵塔

位于：湖北當(dāng)陽(yáng)玉泉山東麓建于：1061年

塔高達(dá)22米，塔基為特制的青磚砌成，塔身為生鐵鑄造，造型仿木構(gòu)樓閣的形式，平面呈八角形，共十三層，總耗鐵量達(dá)38噸。塔每層每邊均鑄有“二龍戲珠”、“八仙過(guò)?！焙蜕椒?、海波、水草等紋飾，線條柔和流暢、栩栩如生。玉泉鐵塔是中國(guó)罕見(jiàn)的古代大型鐵塔，挺拔俊秀，穩(wěn)健玲瓏。每逢夕陽(yáng)照射鐵塔時(shí)，紫氣金霞，交相輝映，蔚為壯觀，被人們贊為“鐵塔棱金”27第三批重點(diǎn)文物保護(hù)單位：崇覺(jué)寺鐵塔

位于：山東省濟(jì)寧市內(nèi)建于：560年鐵塔通高23.8米，整個(gè)鐵塔的構(gòu)件均為仿木結(jié)構(gòu)形式的雕模鑄制，不僅反映了宋代本構(gòu)建筑的形制，也體現(xiàn)了宋代鑄造技術(shù)的高超水平。28越王勾踐劍

越王勾踐劍自古被稱為天下名劍之一，1965年從湖北省江陵出土，深埋地下2500多年仍鋒利無(wú)比，至今作為鎮(zhèn)館之寶被湖北省博物館珍藏，屬國(guó)家一級(jí)文物中的極品件。劍鍔鋒芒犀利，寒光閃閃，出土?xí)r插于漆木鞘里，保存如新，經(jīng)分析測(cè)定，劍脊含錫低(10%)，韌性好而不易折斷；刃部含錫高(20%)，剛而鋒利。這種復(fù)合金屬制造技術(shù)其他國(guó)家直到近代才掌握。29武當(dāng)山金殿

始建于1416年，是中國(guó)現(xiàn)存最大的銅鑄建筑物。高5.54米，寬4.40米，深3.15米，是銅鑄燙金、仿木構(gòu)建筑。金殿是分件鑄造，榫鉚拼焊，連接精密，渾然一體，毫無(wú)鑄鑿之痕，雖經(jīng)歷五百余年風(fēng)霜雪雨和雷電的侵襲，至今仍金碧輝煌，絢麗如初，堪稱中國(guó)古代建筑和鑄造工藝中的一顆明珠。30曾侯乙編鐘上世紀(jì)70年代出土湖北隨州的曾侯乙墓(前433年)。古老的樂(lè)隊(duì)——曾侯乙編鐘31編鐘包括鈕鐘19件，甬鐘45個(gè)，外加楚惠王贈(zèng)送的一件撥鐘，共65件，