材料液態(tài)成型

材料液態(tài)成型第一頁，共一百頁，2022年，8月28日第二篇金屬液態(tài)成型一、什么是液態(tài)成型（鑄造生產）

將液態(tài)金屬澆注到與零件形狀相適應的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產方法。第二頁，共一百頁，2022年，8月28日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、清理檢驗鑄件二、砂型鑄造的工藝過程澆注冷卻凝固第三頁，共一百頁，2022年，8月28日（1）材料來源廣；（2）廢品可重熔；（3）設備投資低。

三、鑄造生產的特點1．可生產形狀任意復雜的制件，特別是內腔形狀復雜的制件。如汽缸體、汽缸蓋、蝸輪葉片、床身件等。（1）合金種類不受限制；（2）鑄件大小幾乎不受限制。2．適應性強：

3．成本低：

4．廢品率高、表面質量較低、勞動條件差。第四頁，共一百頁，2022年，8月28日第一章金屬液態(tài)成型工藝基礎充型能力不足時，會產生澆不足、冷隔、夾渣、氣孔等缺陷。

一、液態(tài)合金的流動性合金的流動性是：液態(tài)合金本身的流動能力。充型——液態(tài)合金填充鑄型的過程。充型能力——液體金屬充滿鑄型型腔，獲得尺寸精確、輪廓清晰的成形件的能力?！?-1液態(tài)金屬的充型能力與流動性第五頁，共一百頁，2022年，8月28日0.45%C鑄鋼：200出氣口澆口杯4.3%C鑄鐵：1800第六頁，共一百頁，2022年，8月28日出氣口澆口杯PbSb20406080204060800流動性（cm）100200300溫度（℃）0第七頁，共一百頁，2022年，8月28日合金流動性主要取決于合金化學成分所決定的結晶特點

a）在恒溫下凝固b）在一定溫度范圍內凝固PbSb20406080204060800流動性（cm）100200300溫度（℃）0第八頁，共一百頁，2022年，8月28日（3）澆注系統的的結構

澆注系統的結構越復雜，流動阻力越大，充型能力越差。

二、澆注條件三、鑄型充填條件（1）鑄型的蓄熱系數

鑄型的蓄熱系數表示鑄型從其中的金屬吸取熱量并儲存在本身的能力。（1）澆注溫度

一般T澆越高，液態(tài)金屬的充型能力越強。（2）充型壓力

液態(tài)金屬在流動方向上所受的壓力越大，充型能力越強。第九頁，共一百頁，2022年，8月28日（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。（3）鑄型中的氣體（2）鑄件復雜程度

鑄件結構復雜，流動阻力大，鑄型的充填就困難。四、鑄件結構（1）折算厚度

折算厚度也叫當量厚度或模數，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，垂直壁比水平壁更容易充填。第十頁，共一百頁，2022年，8月28日

§1-2液態(tài)金屬的凝固與收縮一、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）合金的結晶溫度范圍

合金的結晶溫度范圍愈小，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)第十一頁，共一百頁，2022年，8月28日（2）鑄件的溫度梯度

在合金結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外層之間的溫度差。若鑄件內外層之間的溫度差由小變大，則其對應的凝固區(qū)由寬變窄。表層中心St鑄件溫度成分溫度S1T1T2二、合金的收縮1.收縮的概念T澆T液T固T室合金的收縮經歷如下三個階段：（1）液態(tài)收縮

從澆注溫度到凝固開始溫度之間的收縮。T澆

—T液第十二頁，共一百頁，2022年，8月28日體收縮率是鑄件產生縮孔或縮松的根本原因。體收縮率：線收縮率：線收縮率是鑄件產生應力、變形、裂紋的根本原因。（3）

固態(tài)收縮

從凝固終止溫度到室溫間的收縮。

T固

—T室（2）

凝固收縮

從凝固開始到凝固終止溫度間的收縮。

T液

—T固第十三頁，共一百頁，2022年，8月28日2.縮孔與縮松

液態(tài)合金在冷凝過程中，若其液態(tài)收縮和凝固收縮所縮減的容積得不到補充，則在鑄件最后凝固的部位形成一些孔洞。大而集中的稱為縮孔，細小而分散的稱為縮松。1)縮孔和縮松的形成第十四頁，共一百頁，2022年，8月28日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，使鑄件實現“順序凝固”。第十五頁，共一百頁，2022年，8月28日暗冒口冒口—儲存補縮用金屬液的空腔。順序凝固—鑄件按照一定的次序逐漸凝固。冷鐵熱節(jié)第十六頁，共一百頁，2022年，8月28日尋找熱節(jié)的方法等溫線法內切圓法冷鐵同時凝固—整個鑄件幾乎同時凝固。第十七頁，共一百頁，2022年，8月28日§1-3液態(tài)成形內應力、變形與裂紋

一、液態(tài)成形內應力

鑄件在凝固以后的繼續(xù)冷卻過程中，其固態(tài)收縮受到阻礙，鑄件內部即將產生內應力。

1.機械應力（收縮應力）

合金的線收縮受到鑄型、型芯、澆冒系統的機械阻礙而形成的內應力。機械應力是暫時應力。上型下型第十八頁，共一百頁，2022年，8月28日2．熱應力

熱應力是由于鑄件壁厚不均勻，各部分冷卻速度不同，以致在同一時期內鑄件各部分收縮不一致而引起的應力。

tT12t0t1t2t3THT臨T室t0~t1:塑性狀態(tài)彈性狀態(tài)12+-12t1~t2：t2~t3：+-1212-+12第十九頁，共一百頁，2022年，8月28日

熱應力使鑄件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表層受壓縮。

熱應力是永久應力。二、鑄件的變形與防止

+-反變形法第二十頁，共一百頁，2022年，8月28日防止變形的方法：1）使鑄件壁厚盡可能均勻；2）采用同時凝固的原則；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、縫內呈氧化色。熱裂的防止：①應盡量選擇凝固溫度范圍小，熱裂傾向小的合金。②應提高鑄型和型芯的退讓性，以減小機械應力。③對于鑄鋼件和鑄鐵件，必須嚴格控制硫的含量，防止熱脆性。

第二十一頁，共一百頁，2022年，8月28日2．冷裂

冷裂的特征是：裂紋細小，呈連續(xù)直線狀，縫內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）采用同時凝固的原則；3）對于鑄鋼件和鑄鐵件，必須嚴格控制磷的含量，防止冷脆性。

第二十二頁，共一百頁，2022年，8月28日§1-4液態(tài)成形件的質量與控制

常見鑄件缺陷及特征

名稱特征名稱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，大孔獨立存在，小孔則成群出現?？s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，常出現在鑄件最后凝固部位。2．所松：鑄件斷面上出現的分散而細小的縮孔。粘砂鑄件的部分或整個表面粘附著一層金屬和砂粒的機械混和物，多發(fā)生在鑄件厚壁和熱節(jié)處。裂紋1．熱裂：斷面嚴重氧化，無金屬光澤，斷口沿晶界產生和發(fā)展，外形曲折而不規(guī)則的裂紋。2．冷裂：穿過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。化學成分及力學性能不合格鑄件的化學成分和硬度、強度、伸長率、沖擊韌度、耐熱、耐蝕及耐磨等性能不符合技術條件要求。白口灰鑄鐵件斷面全部或表面出現亮白色組織，常在鑄件薄的斷面，棱角及邊緣部分。第二十三頁，共一百頁，2022年，8月28日

鑄件缺陷的產生與鑄造工藝、造型材料、模具、合金的熔煉與澆注、鑄造合金的選擇、鑄件結構設計、技術要求的設計是否合理等各個環(huán)節(jié)密切相關。因此，應從以下幾個方面控制鑄件質量：1．合理選定鑄造合金和鑄件結構2．合理制定鑄件的技術要求具有缺陷的鑄件并不都是廢品，在合格鑄件中，允許存在那些缺陷及其存在的程度，應在零件圖或有關的技術文件中做出具體規(guī)定，作為鑄件質量要求的依據。3．鑄件質量檢驗鑄件質量檢驗是控制鑄件質量的重要措施。鑄件檢驗的項目有：鑄件外觀質量，包括鑄件表面缺陷、表面粗糙度、重量公差和尺寸公差等；鑄件內在質量，包括鑄件內部缺陷、化學成分、金相組織和材質性能等；鑄件使用性能，包括鑄件在強力、高速、耐蝕、耐熱、耐低溫等不同條件下的工作能力。鑄件質量檢驗最常用的是宏觀法。它是通過肉眼觀察（或借助尖咀錘）找出鑄件的表面缺陷和皮下缺陷，如氣孔、砂眼、夾渣、粘砂、縮孔、澆不到、冷隔、尺寸誤差等。對于內部缺陷則要用儀器檢驗，如著色滲透檢驗、超聲波探傷、射線探傷、磁粉探傷、熒光探傷、耐壓試驗等。此外，若有必要還應對鑄件進行解剖檢驗、金相檢驗、力學性能檢驗和化學成分分析等。第二十四頁，共一百頁，2022年，8月28日第二章常用液態(tài)成形合金及其熔煉

§2-1鑄鐵件生產

鑄鐵是含碳量大于2.11%（通常為2.5%-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渡組織，因斷口處有黑白相間的麻點，故而得名。根據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，所以有時也用來制造一些耐磨件，如軋輥、粉碎機錘頭、襯板、球磨機磨球和犁鏵等。2．灰口鑄鐵：碳大部或全部以石墨形式存在，斷口呈暗灰色。第二十五頁，共一百頁，2022年，8月28日4．蠕墨鑄鐵：其石墨呈蠕蟲狀。如圖d所示。

abcd根據鑄鐵中石墨形態(tài)的不同，灰口鑄鐵又可分為：1．普通灰口鑄鐵：簡稱灰口鑄鐵，其石墨呈片狀。如圖a所示。2．可鍛鑄鐵：其石墨呈團絮狀。如圖b所示。3．球墨鑄鐵：其石墨呈球狀。如圖c所示。第二十六頁，共一百頁，2022年，8月28日一、影響鑄鐵組織和性能的因素

1、化學成分

碳是形成石墨的元素，也是促進石墨化的素。含碳愈高，析出的石墨愈多、石墨片愈粗大。

硅是強烈促進石墨化的元素，隨著含硅量的增加，石墨顯著增多。所以：當鑄鐵中碳、硅含量均高

時，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)滲碳體和游離態(tài)石墨兩種形式存在。碳以石墨形式析出的現象稱為石墨化。1）碳和硅第二十七頁，共一百頁，2022年，8月28日3）錳所以：硫含量限制在0.1-0.15%以下，高強度鑄鐵則應更低。

使鑄鐵鑄造性能惡化（如降低流動性，增大收率）。錳是弱阻礙石墨化元素，具有穩(wěn)定珠光體，提高鑄鐵強度和硬度的作用。MnS一般控制在0.6~1.2%之間4）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0.5%以下，高強度鑄鐵則限制在0.2~0.3%以下。2）硫硫是強烈阻礙石墨化元素。硫量高易促使碳以Fe3C

白口組織；硫量高

熱脆性；第二十八頁，共一百頁，2022年，8月28日2．冷卻速度在實際生產中，一般是根據鑄件的壁厚（主要部位的壁厚），選擇適當的化學成分（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，石墨片的數量和尺寸都增大，鑄鐵強度、硬度反而下降。這一現象稱為壁厚（對力學性能的）敏感性。1）鑄型材料2）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。第二十九頁，共一百頁，2022年，8月28日鑄鐵壁厚（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+G片第三十頁，共一百頁，2022年，8月28日二、灰口鑄鐵

（一）灰口鑄鐵的化學成分、組織和性能

1．灰口鑄鐵的化學成分與組織

灰口鑄鐵的化學成分一般為：2.6~3.6%C，1.2~3.0%Si，0.4~1.2Mn，S≤0.15%，P≤0.3%。

1)鐵素體灰口鑄鐵（F+G片）：這種鑄鐵抗拉強度和硬度低，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)鐵素體-珠光體灰口鑄鐵（F+P+G片）：此種鑄鐵強度亦較低，但可滿足一般機件要求，且其鑄造性能、切削加工性能和減振性較好，因此應用較廣。第三十一頁，共一百頁，2022年，8月28日3)珠光體灰口鑄鐵（P+G片）：這種鑄鐵強度和硬度較高，主要用來制造較為重要的機件。2．灰口鑄鐵的性能

2）良好的減振性3）良好的耐磨性4）低的缺口敏感性1）力學性能：σb=120-250Mpa，僅為鋼件的20-30%，

δ≈0（二）灰口鑄鐵的孕育處理

灰口鑄鐵的組織和性能，很大程度上取決于石墨的數量、大小和形態(tài)。

差第三十二頁，共一百頁，2022年，8月28日05015050100100150150表面表面中心160140170180硬度HB孕育處理—熔煉出相當于白口或麻口組織的低碳、低硅的高溫鐵水，向鐵水中沖入細顆粒的孕育劑，孕育劑在鐵水中形成大量彌散的石墨結晶核心，使石墨化作用驟然提高，從而得到在細晶粒珠光體上均勻的分布著細片狀石墨的組織。

孕育鑄鐵：P細+G細片σb=250-400Mpa，HB=170-270，δ≈0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%。第三十三頁，共一百頁，2022年，8月28日孕育鑄鐵適用于靜載荷下，要求較高強度、硬度、耐磨性或氣密性的鑄件，特別是厚大截面鑄件。如重型機床床身，汽缸體、缸套及液壓件等。必須指出：①孕育鑄鐵原鐵水的碳、硅含量不能太高；②原鐵水出爐溫度不應低于1400℃；③經孕育處理后的鐵水必須盡快澆注，以防止孕育作用衰退。（三）灰口鑄鐵的工藝性能3．鍛造性和焊接性差。1．良好的鑄造性能。良好的流動性、小的收縮率。2．良好的切削加工性能。第三十四頁，共一百頁，2022年，8月28日2．灰口鑄鐵的牌號選用灰口鑄鐵的牌號用漢語拼音“HT”和一組數字表示，數字表示其最低抗拉強度σb

（Mpa）。1．灰口鑄鐵件的生產特點1）灰口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）灰口鑄鐵一般不通過熱處理來提高其性能。（四）灰口鑄鐵生產特點及牌號選用灰鐵第三十五頁，共一百頁，2022年，8月28日

牌號組織用途舉例HT100F+G片蓋、外罩、油盤、手輪、支架、底板、鑲導軌的機床底座等對強度無要求的零件HT150F+P+G片底座、床身、與HT200相配的溜板、工作臺；泵殼、容器、法蘭盤;工作壓力不太大的管件HT200F+P+G片要求高的強度和一定耐蝕能力的泵殼、容器、塔器、法蘭、硝化塔機床床身、立柱、平尺、劃線平板、汽缸、齒輪、活塞、剎車輪、聯軸器盤、水平儀框架壓力為80Mpa以下的油缸、泵體、閥門HT250P+G片HT300P細+G細片床身導軌、車床、沖床等受力較大的床身、機座、主軸箱、卡盤、齒輪、高壓油缸、水缸、泵體、閥門、襯套、凸輪、大型發(fā)動機曲軸、氣缸體、氣缸蓋；冷鐓模、冷沖模HT350P細+G細片第三十六頁，共一百頁，2022年，8月28日三、可鍛鑄鐵

（一）可鍛鑄鐵的組織、性能、牌號及選用

1．可鍛鑄鐵的組織、性能、牌號及選用具有良好的塑性和韌性，耐蝕性較高，適于制造承受振動和沖擊、形狀復雜的薄壁小件，如汽車拖拉機的底盤類零件、各種水管接頭、農機件等。其強度、硬度、耐磨性優(yōu)良，并可通過淬火、調質等熱處理強化?？扇〈戜撝圃煨⌒瓦B桿、曲軸等重要件。1）鐵素體（黑心）可鍛鑄鐵（F+G團）：2）珠光體（P+G團）：第三十七頁，共一百頁，2022年，8月28日2．可鍛鑄鐵的牌號

可鍛鑄鐵的牌號用漢語拼音和兩組數字表示，第一組數字表示其最低抗拉強度σb

（Mpa），第二組數字表示其最低伸長率δ。KTH300—06

KTZ450—06

可鐵黑可鐵珠σbδσbδ第三十八頁，共一百頁，2022年，8月28日牌號組織用途舉例KTH300—06F+G團三通、管件、中壓閥門KTH330—08F+G團輸電線路件、汽車、拖拉機的前后輪殼、差速器殼、轉向節(jié)殼、制動器；農機件及冷暖器接頭等。KTH350—10F+G團KTH370—12F+G團KTZ450—06P+G團曲軸、凸輪軸、連桿、齒輪、搖臂、活塞環(huán)、軸套、犁片、耙片、閘、萬向接頭、棘輪、扳手、傳動鏈條、礦車輪KTZ550—04P+G團KTZ650—02P+G團KTZ700—02P+G團第三十九頁，共一百頁，2022年，8月28日（二）可鍛鑄鐵的生產特點

1.鑄出白口坯料

1）碳、硅含量要低。通常為2.4~2.8%C，0.4~1.4%Si。2）冷卻速度要快。2.石墨化退火

920℃-980℃720℃650℃Fe3C

A+G團PF+G團P+G團F+G團℃t石墨化退火的總周期一般為40~70小時高溫階段的石墨化退火時間需10-20小時第四十頁，共一百頁，2022年，8月28日四、球墨鑄鐵

1．球墨鑄鐵的組織、性能、牌號及用途1）珠光體球墨鑄鐵（P+F少+G球）

正火其性能特點是：a）強度高。特別是屈服強度高，屈、強比（σ0.2/σb≈0.7～0.8）高于45號鋼（σ0.2/σb≈0.6)。b）疲勞強度較高c）硬度和耐磨性遠比高強度灰鑄鐵高因此，珠光體球墨鑄鐵可代替碳鋼制造某些受較大交變負荷的重要件，如曲軸、連桿、凸輪、蝸桿等。σb=600~800MPa;δ=2%第四十一頁，共一百頁，2022年，8月28日我國主要用于代替可鍛鑄鐵制造汽車、拖拉機底盤類零件，如后橋殼等。國外則大量用于鑄管，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：σb=450~500MPa;δ=17%球墨鑄鐵的牌號用漢語拼音“QT”和兩組數字表示，兩組數字分別表示最低抗拉強度和伸長率。球鐵第四十二頁，共一百頁，2022年，8月28日牌號組織用途舉例QT400—17F+G球汽車、拖拉機底盤類零件，輪轂、驅動橋殼、差速器殼、撥叉、中低壓閥門、管道。QT420—10F+G球QT500—05F+P+G球機座、傳動軸、機車護瓦等。QT600—02P+G球曲軸、凸輪軸、連桿、齒輪、搖臂、活塞環(huán)、軸套、汽缸套、機床蝸輪、蝸桿等QT700—02P+G球QT800—02P+G球QT1200—01B下+G球汽車后橋螺旋錐齒輪、大減速器齒輪、曲軸、凸輪等第四十三頁，共一百頁，2022年，8月28日2．球墨鑄鐵的生產

1）控制原鐵水化學成分

2）較高的鐵水溫度

3）球化處理和孕育處理

出爐溫度應高于1400℃。a）應嚴格控制S≤0.07%、P≤0.1%。b）適當提高含碳量（3.6～4.0%C），以改善鑄造性能。稀土鎂合金球化劑加入量一般為鐵水重量的1.0-1.6%。

球化劑的作用：促使石墨在結晶時呈球狀析出。

a）球化處理第四十四頁，共一百頁，2022年，8月28日常用的孕育劑為含硅75%的硅鐵，加入量為鐵水重量的0.4-1.0%。b）孕育處理孕育劑的作用：促進鑄鐵石墨化，防止球化元素所造成的白口傾向。球化處理工藝有沖入法和型內球化法。鐵水合金球化劑硅鐵粉鐵水包出鐵槽草木灰反應室鑄件冒口積渣包第四十五頁，共一百頁，2022年，8月28日4）球墨鑄鐵的熱處理退火、正火及其它熱處理（淬火、回火等）。五、蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵的性能特點：（1）力學性能（強度和韌性）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。第四十六頁，共一百頁，2022年，8月28日蠕墨鑄鐵主要用來代替高強度灰鑄鐵、合金鑄鐵、鐵素體球墨鑄鐵和鐵素體可鍛鑄鐵生產復雜的大型鑄件。如大型柴油機機體、大型機床立柱等，更適合制造在熱循環(huán)作用下工作的零件，如大型柴油機汽缸蓋、排汽管、制動盤、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）減振性比球墨鑄鐵高，但比灰口鑄鐵低。第四十七頁，共一百頁，2022年，8月28日牌號組織用途舉例RT260F+G蠕汽車、拖拉機底盤類零件、驅動橋殼、閥體等RT300F+P+G蠕排氣管、變速箱體、汽缸蓋、紡織零件、液壓件等RT340F+P+G蠕重型機床件、大型齒輪箱體、蓋、剎車鼓、玻璃模具、飛輪等RT380P+G蠕活塞環(huán)、氣缸套、制動盤、玻璃模具、剎車鼓、鋼珠研磨盤吸泥泵體等RT420P+G蠕第四十八頁，共一百頁，2022年，8月28日§2-2鑄鋼件生產

一、鑄鋼的分類、性能、牌號及應用1．碳素鋼2．合金鋼1）低碳鋼2）中碳鋼3）高碳鋼C<0.25%C=0.25~0.45%C=0.50~0.601）低合金鋼2）高合金鋼Me<5%Me>5%Mn13鑄造性能差、應用較少。鑄造性能較好、應用廣泛。鑄造性能差、應用較少。第四十九頁，共一百頁，2022年，8月28日鋼號舊鋼號化學成分的質量分數（%）用途舉例CSiMnP、S≤ZG200~400ZG150.200.500.800.04用于受力不大、要求韌性高的各種機械零件，如機座、箱體等ZG230~450ZG250.300.500.900.04用于受力不大、要求韌性較高的各種機械零件，如外殼、軸承蓋、閥體、砧座等ZG270~500ZG350.400.500.900.04用于軋鋼機機架、軸承座、連桿、曲軸、缸體、箱體等ZG310~570ZG450.500.600.900.04用于負荷較高的零件，如大齒輪、缸體、制動輪、棍子等ZG340~640ZG550.600.600.900.04用于齒輪、棘輪、聯接器、叉頭等第五十頁，共一百頁，2022年，8月28日二、鑄鋼的熔鑄工藝特點

1.鑄鋼的鑄造性能差流動性差、收縮大。1）鑄件要安放冒口和冷鐵；2）必須嚴格控制澆注溫度；3）鑄件的壁不能太?。?.鑄鋼的熱處理退火：C0.35%正火：C0.35%3.鑄鋼的熔煉電爐第五十一頁，共一百頁，2022年，8月28日§2-3鑄造有色合金一、鑄造銅合金1．鑄造黃銅

2．鑄造青銅

(Cu-Zn)鑄造黃銅有相當高的力學性能，如σb=250~450Mpa，δ=7~30%，HBS=60~120。因其含銅量低，價格低于鑄造青銅，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及大型螺旋槳等耐蝕件等。青銅是指除了銅鋅合金以外的其它銅合金。第五十二頁，共一百頁，2022年，8月28日鑄造錫青銅的力學性能雖低于黃銅，但其耐磨、耐蝕性優(yōu)于黃銅，錫青銅特別適合制造高速滑動軸承和襯套。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。二、鑄造鋁合金1．鋁硅合金（Al-Si）鋁硅合金流動性好、線收縮率低、熱裂傾向小、氣密性好，又有足夠的強度，所以應用最廣。常用于制造形狀復雜的薄壁件或氣密性要求較高的鑄件，如內燃機缸體、化油器、儀表外殼等。第五十三頁，共一百頁，2022年，8月28日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度最高的，主要用于航天、航空或長期在大氣、海水中工作的零件等。第五十四頁，共一百頁，2022年，8月28日第三章液態(tài)金屬的成形工藝方法§3-1砂型鑄造成形工藝一、手工造型二、機器造型

適用于單件、小批量生產1)生產效率高;2)鑄型質量好（緊實度高而均勻、型腔輪廓清晰）;3)設備和工藝裝備費用高，生產準備時間較長。適用于中、小型鑄件的成批、大批量生產。第五十五頁，共一百頁，2022年，8月28日1．機器造型的造型方法：1）振擊壓實2）汽動微振壓實3）高壓造型4）拋砂緊實第五十六頁，共一百頁，2022年，8月28日第五十七頁，共一百頁，2022年，8月28日第五十八頁，共一百頁，2022年，8月28日1）射芯機2）殼芯機2．機器造型的造芯方法：第五十九頁，共一百頁，2022年，8月28日第六十頁，共一百頁，2022年，8月28日第六十一頁，共一百頁，2022年，8月28日

§3-2金屬型鑄造成形工藝

液態(tài)金屬澆入金屬型鑄件獲得一、金屬型的材料及結構材料一般采用鑄鐵，要求較高時，可選用碳鋼或低合金鋼。金屬型的結構有水平分型式、垂直分型式和復合分型式等。第六十二頁，共一百頁，2022年，8月28日第六十三頁，共一百頁，2022年，8月28日二、金屬型的鑄造工藝

1．加強金屬型的排氣2．在金屬型的工作表面上噴刷涂料3．預熱金屬型并控制其溫度4．及時開型三、金屬型鑄造的特點及適用范圍1．金屬型鑄件冷卻速度快，組織致密，力學性能高。

2．鑄件的尺寸精度和表面質量均優(yōu)于砂型鑄造件。尺寸精度達IT12~IT14，Ra值平均可達6.3~12.5μm。

3．生產率高，勞動條件得到改善。第六十四頁，共一百頁，2022年，8月28日4．金屬型不透氣、無退讓性、鑄件冷卻速度快，易產生

氣孔、應力、裂紋、澆不到、冷隔、白口等鑄造缺陷。應用：主要用于銅、鋁、鎂等有色合金鑄件的大批量生產?！?-3熔模鑄造成形工藝在易熔模樣表面包覆若干層耐火材料，待其硬化干燥后，將模樣熔去制成中空型殼，經澆注而獲得鑄件的一種成形工藝方法。

一、熔模鑄造的工藝過程第六十五頁，共一百頁，2022年，8月28日母模壓型蠟模組結殼脫蠟單個蠟模焙燒、澆注第六十六頁，共一百頁，2022年，8月28日第六十七頁，共一百頁，2022年，8月28日二、熔模鑄造的特點和適用范圍1．鑄件的精度和表面質量較高，公差等級可達IT11~IT13，表面粗糙度Ra值達1.6~12.5μm。

2．合金種類不受限制，尤其適用于高熔點及難加工的高合金鋼，如耐熱合金、不銹鋼、磁鋼等。

3．可鑄出形狀較復雜的鑄件，如鑄件上寬度大于3mm的凹槽、直徑大于2mm的小孔均可直接鑄出。

4．生產批量不受限制，單件、成批、大量生產均可適用。

5．工藝過程較復雜，生產周期長；原材料價格貴，鑄件成本高；鑄件不能太大、太長，否則熔模易變形，喪失原有精度。

第六十八頁，共一百頁，2022年，8月28日應用：它最適合25kg以下的高熔點、難以切削加工合金鑄件的成批大量生產?！?-4壓力鑄造成形工藝液態(tài)金屬在高壓作用下快速壓入金屬鑄型中，并在壓力下結晶，以獲得鑄件的成形工藝方法。一、壓鑄機和壓鑄工藝過程第六十九頁，共一百頁，2022年，8月28日第七十頁，共一百頁，2022年，8月28日二、壓力鑄造的特點和適用范圍

1．鑄件的尺寸精度和表面質量最高。公差等級一般為

IT11~IT13級，Ra為3.2~0.8μm。

2．鑄件的強度和表面硬度高?？估瓘姸瓤杀壬靶丸T造提高25~30%，但伸長率有所下降。

3．可壓鑄出形狀復雜的薄壁件。

4．生產率高。國產壓鑄機每小時可鑄

50~150次，最高可達500次。

5．便于采用鑲嵌法。

第七十一頁，共一百頁，2022年，8月28日6．壓鑄設備投資大，壓鑄型制造成本高，工藝準備時間長，不適宜單件、小批生產。7．由于壓鑄型壽命的原因，目前壓鑄尚不適宜鑄鐵、鋼等高熔點合金的鑄造。8．壓鑄件內部存在縮孔和縮松，表皮下形成許多氣孔。三、在壓鑄件的設計和使用中，應注意的問題應使鑄件壁厚均勻，并以3~4mm壁厚為宜，最大壁厚應小于6~8mm，以防止縮孔、縮松等缺陷。2.壓鑄件不能進行熱處理或在高溫下工作，以免壓鑄件內氣孔中的氣體膨脹，導致鑄件表面鼓泡或變形。第七十二頁，共一百頁，2022年，8月28日3.壓鑄件應盡量避免切削加工，以防止內部孔洞外露。4.由于壓鑄件內部疏松，塑性、韌性相對較差，因此不適宜制造承受沖擊的制件。應用：有色薄壁小件的大批量生產?！?-5低壓鑄造成形工藝

低壓鑄造是在0.2~0.7大氣壓的低壓下將金屬液注入型腔，并在壓力下凝固成形，以獲得鑄件的方法。一、低壓鑄造的工藝過程第七十三頁，共一百頁，2022年，8月28日第七十四頁，共一百頁，2022年，8月28日第七十五頁，共一百頁，2022年，8月28日二、低壓鑄造的特點及應用范圍應用：目前廣泛應用于鑄造鋁合金鑄件，如汽車發(fā)動機缸體、缸蓋、活塞、葉輪等，也可用于球墨鑄鐵、銅合金等澆注較大的鑄件，如球鐵曲軸、銅合金螺旋槳等。1．澆注壓力和速度便于調節(jié)，可適應不同材料的鑄型。2．鑄件的氣孔、夾渣等缺陷較少。

3．便于實現順序凝固，使鑄件組織致密、力學性能高。

4．由于省去了補縮冒口，使金屬的利用率提高到90~98%。

第七十六頁，共一百頁，2022年，8月28日§3-6其它鑄造成形工藝方法簡介

一、擠壓鑄造二、陶瓷型鑄造三、實型鑄造第七十七頁，共一百頁，2022年，8月28日

第四章液態(tài)成形金屬件的工藝設計§4-1鑄件結構設計

一、鑄件壁厚的設計1．合理設計鑄件壁厚

1）鑄件的最小壁厚鑄造方法鑄件尺寸（mm）合金種類鑄鋼灰口鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵鋁合金銅合金砂型鑄造<200×20085～66533～5200×20~500×50010～126～1012846～8>500×50015～2015～2015～2010～12610～12第七十八頁，共一百頁，2022年，8月28日2）鑄件的臨界壁厚在最小壁厚和臨界壁厚之間就是適宜的鑄件壁厚。在砂型鑄造條件下，臨界壁厚≈3×最小壁厚

3）鑄件截面形狀在一定鑄造工藝條件下，所能澆注出的鑄件最小壁厚。

2．鑄件壁厚應均勻、避免厚大截面第七十九頁，共一百頁，2022年，8月28日二、鑄件壁的連接1．鑄件的結構圓角2．避免銳角連接3．厚壁與薄壁間的聯接要逐步過渡4．減緩筋、輻收縮的阻礙第八十頁，共一百頁，2022年，8月28日三、鑄件外形的設計

1．避免外部側凹、凸起；2．分型面應盡量為平