中科大熱能與動力機械制造工藝課件2-2 常用鑄造合金

§2.2常用鑄造合金

一鑄造合金的分類

11合金的流動性二合金的鑄造性能①定義:

澆注時液態(tài)金屬充填鑄型的能力，其好壞通常以“螺旋形式樣”的長度來衡量。

21合金的流動性二合金的鑄造性能②合金化學成分的影響●在常用合金中，灰口鑄鐵和硅黃銅的流動性＞鑄造鋁合金＞鑄鋼；●在同一類合金中，純金屬和共晶成分的合金流動性最好；●合金的結晶溫度范圍越寬，則其流動性越差。31合金的流動性二合金的鑄造性能例如：二元共晶合金的成分對流動性的影響41合金的流動性二合金的鑄造性能③鑄造工藝條件的影響澆注溫度充型壓力鑄型的蓄熱力鑄型溫度鑄型的氣體鑄件的結構52合金的收縮二合金的鑄造性能①分類62合金的收縮二合金的鑄造性能②影響因素合金的化學成分澆注溫度的高低c)鑄件的結構d)鑄型條件72合金的收縮二合金的鑄造性能③鑄造內應力的形成過程τ0～τ1

τ1～τ2τ2～τ3Ⅰ(厚壁)收縮小,塑性變形收縮大,塑性變形收縮較大(受阻礙),彈性變形Ⅱ(薄壁)收縮大,塑性變形收縮小,彈性變形收縮較小,彈性變形應力情況不應力產生不應力產生Ⅰ產生拉應力,Ⅱ產生壓應力82合金的收縮二合金的鑄造性能Ⅰ：厚壁→拉應力→“壓縮”變形Ⅱ：薄壁→壓應力→“膨脹”變形最后變形的結果如圖虛線所示。

92合金的收縮二合金的鑄造性能④收縮類缺陷的形成及其預防方法102合金的收縮二合金的鑄造性能名稱

預防措施

成因

縮孔縮松①選用合適的鑄造合金;②合理設置冒口；③合理設置冷鐵；④合理設置澆注位置。

(實現順序凝固)合金的收縮變形①在澆注時采用同時凝固原則；②提高鑄型、型芯的容讓性；③對長而易變形鑄件，采用“反變形”法；④用時效方法消除鑄件中的應力;⑤鑄件壁厚應均勻、形狀對稱。收縮受阻，生產鑄造應力熱裂冷裂①選擇合適的鑄造合金；②減少或消除鑄造內應力；③提高鑄型、型芯的容讓性；④控制鋼水、鐵水中的硫和磷及雜質含量；⑤合理設計鑄件的結構。鑄造內應力大于合金的強度112合金的收縮二合金的鑄造性能順序凝固122合金的收縮二合金的鑄造性能同時凝固131鑄鐵的分類和組織及性能三鑄鐵及其工藝性能鑄鐵：含碳大于2.11%的鐵碳合金,其成分除了Fe、C外,還有Si、Mn、P、S等。(1)鑄鐵的分類141鑄鐵的分類和組織及性能三鑄鐵及其工藝性能鑄鐵的組織可概括為：鋼的基體組織+石墨(2)鑄鐵的組織151鑄鐵的分類和組織及性能三鑄鐵及其工藝性能(3)鑄鐵的金相組織照片灰口鑄鐵161鑄鐵的分類和組織及性能三鑄鐵及其工藝性能(3)鑄鐵的金相組織照片可鍛鑄鐵171鑄鐵的分類和組織及性能三鑄鐵及其工藝性能(3)鑄鐵的金相組織照片球墨鑄鐵181鑄鐵的分類和組織及性能三鑄鐵及其工藝性能(4)鑄鐵的性能及其應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,生產簡便，成本低廉，應用廣泛。如內燃機的汽缸體、汽缸蓋、汽缸套、活塞環(huán),汽車和拖拉機的變速箱、前后橋、油缸、閥體等等.鑄鐵的力學性能較鑄鋼差,這與其中的石墨形態(tài)、大小、數量和分布有關。192鑄鐵的石墨化三鑄鐵及其工藝性能①化學成分的影響鑄鐵中C↑、Si↑,析出的石墨量↑,力學性能下降(碳當量=C%+1/3·Si%)；

鑄鐵中C和Si的含量影響著鑄鐵的組織(見圖)；鑄鐵中的P、S是有害元素，應盡量減少其含量。202鑄鐵的石墨化三鑄鐵及其工藝性能②冷卻速度的影響

鑄件壁厚對組織的影響(見圖)212鑄鐵的石墨化三鑄鐵及其工藝性能②冷卻速度的影響

冷卻速度對組織的影響(見圖)

223常用鑄鐵三鑄鐵及其工藝性能①普通鑄鐵名稱灰鑄鐵可煅鑄鐵球墨鑄鐵牌號

HT250KTH330-08,KTZ550-04QT600-2G形態(tài)片

狀團

絮

狀球

狀強

度發(fā)揮30～50%基體強度發(fā)揮50～70%基體強度發(fā)揮70～90%基體強度鐵水成分(%)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＜0.07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分解得到團絮狀石墨。①孕育處理；②球化處理：使石墨球化；③

熱處理:改善性能。性能特點工藝性能良好；力學性能低。耐磨性及消震性好；強度較高，韌性較好。強度高，韌性較好；耐熱、耐磨性好；但消震性較低。應

用有廣泛的應用，如機床導軌、發(fā)電機缸體、缸蓋、活塞等。形狀復雜、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。233常用鑄鐵三鑄鐵及其工藝性能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.c)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.(通過形成鈍化膜和提高電極電位達到耐蝕目的)

241鑄鋼及其工藝性能四其它鑄造合金a)牌號：如ZG200-400)b)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、流動性差，極易產生各種鑄造缺陷.c)為獲得合格鑄件,常采用以下措施：①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采用設置冒口和冷鐵等工藝手段實現定向凝固,防止縮孔、縮松、冷隔、澆不足等缺陷。

252鑄銅及其工藝性能四其它鑄造合金鑄造黃銅鑄造青銅化學成分

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電、導熱性能，耐磨性好，耐蝕性優(yōu)良，力學性能視加入的合金元素及其含量而定。

工藝性能鑄造性能好鑄造性能好應

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，高強度和耐磨、耐蝕件等。263鑄造鋁合金四其它鑄造合金物

理、化

學

性

能

工

藝

性

能

鑄造鋁硅合金(ZL1**)

①好的導電性、導熱性；②耐磨蝕性良；③密度小熔點低；④氣密性好；