第6章 常用合金鑄件的生產(chǎn)09-2.ppt

1、8/3/2020 11:22 PM,8/3/2020 11:22 PM,第6章 常用合金鑄件的生產(chǎn),6.1 鑄鐵件的生產(chǎn) 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(diǎn)內(nèi)容：,鑄造,特點(diǎn) 石墨化 生產(chǎn)工藝,灰口鑄鐵,作業(yè)：P91 6.2 6.4、6.7,主要內(nèi)容： 6.1 鑄鐵件的生產(chǎn) 6.2 鑄鋼件的生產(chǎn) 6.3 鑄造有色金屬件的生產(chǎn),8/3/2020 11:22 PM,灰口鑄鐵,可以看成是在鋼的基

2、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(tuán)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(chǎn),8/3/2020 11:22 PM,鑄鐵之所以用得如此廣泛,是因?yàn)槭拇嬖?，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(diǎn),良好的鑄造性能，如流動(dòng)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(xì)小、分布越均勻?qū)w割裂作用越小。,鑄鐵件的生產(chǎn),8/3/2020 11:22

3、PM,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(huì)得到不同基體的鑄鐵組織。,灰鑄鐵的基體通常有：,*鐵素體灰鑄鐵,2.石墨形態(tài)對(duì)鑄鐵性能的影響,*鐵素體珠光體灰鑄鐵,*珠光體灰鑄鐵,8/3/2020 11:22 PM,3.影響石墨化的因素化學(xué)成分,化學(xué)成分：C是形成石墨的元素，Si是促進(jìn)形成石墨的元素，通常C%、 Si%越高，越容易石墨化。,8/3/2020 11:22 PM,3.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(jìn)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(shí)只有部分碳以細(xì)石墨片析出，而另一部分碳則以滲碳體析出，

4、得到珠光體基體。,8/3/2020 11:22 PM,3.影響石墨化的因素壁厚,8/3/2020 11:22 PM,普通灰鑄鐵件,基體：F、P、F+P 生產(chǎn)：鐵水熔煉好后直接澆鑄 牌號(hào)：HTXXX,HT: 表示灰鑄鐵中文拼音的代號(hào) XXX: 三位數(shù)字表示最抵抗拉強(qiáng)度(MPa),石墨形態(tài)：粗片狀,問題,1）灰鑄鐵牌號(hào)為什么不用含碳量多少表示，而用力學(xué)性能表示？ 2）鑄件當(dāng)其強(qiáng)度不夠時(shí)，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(chǎn),8/3/2020 11:22 PM,4.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

5、之有效的方法。,灰鑄鐵的孕育處理方法,將熔煉出的鐵水在 澆鑄前加入質(zhì)量分?jǐn)?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(jié)晶核心，使石墨化作用顯著提高，從而得到在細(xì)珠光體上均勻分布著細(xì)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(xì)小，鑄鐵的強(qiáng)度、硬度就越高。,目的,8/3/2020 11:22 PM,8/3/2020 11:22 PM,8/3/2020 11:22 PM,上次課內(nèi)容的回顧,鑄鐵件生產(chǎn) 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(diǎn) 石墨形態(tài)對(duì)鑄鐵性能的影響

6、鑄鐵的石墨化： 影響石墨化因素：化學(xué)成分、冷卻速度、鑄件壁厚 灰口鑄鐵件的生產(chǎn)： 灰鑄鐵的孕育處理孕育鑄鐵,8/3/2020 11:22 PM,6.1.2 球墨鑄鐵件的生產(chǎn),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(chǎn),我國(guó)球鐵的生產(chǎn)現(xiàn)狀,8/3/2020 11:22 PM,球墨鑄鐵件主要特點(diǎn)：,石墨成球狀，對(duì)基體的割裂作用已降到最低，力學(xué)性能比灰鑄鐵有顯著提高。,可通過熱處理改善金屬基體，進(jìn)一步提高性能。這一點(diǎn)與灰鑄鐵不同。,球墨鑄鐵較灰鑄鐵易產(chǎn)生縮孔、縮松、 皮下氣孔、夾渣等缺陷。,石墨

7、析出時(shí)，發(fā)生膨脹， 應(yīng)適當(dāng)提高鑄型剛度。,球墨鑄鐵件 生產(chǎn)中應(yīng)注意的問題,控制原鐵液的化學(xué)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(diǎn)。,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(chǎn)生澆不足等缺陷,球化處理、孕育處理。,8/3/2020 11:22 PM,球墨鑄鐵的牌號(hào)、性能及用途,8/3/2020 11:22 PM,6.1.3 蠕墨鑄鐵的生產(chǎn),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(jìn)行孕育處理。 主要問題：生產(chǎn)中難以控制：蠕化劑少了，石墨不變形，仍保持

8、片狀，由于含碳、硅量高，鑄鐵強(qiáng)度很低，鐵水只能報(bào)廢；蠕化劑多了，石墨又變成球狀，原設(shè)計(jì)的鑄型澆、冒口工藝不適合，也會(huì)導(dǎo)致鑄件報(bào)廢。,蠕墨鑄鐵的制造過程和球墨鑄鐵相同。,(1)鐵水的化學(xué)成分 蠕墨鑄鐵鐵水的化學(xué)成分和球墨鑄鐵基本相似：高C、Si，低Mn、P、S。,8/3/2020 11:22 PM,6.1.4 可鍛鑄鐵件的生產(chǎn),可鍛鑄鐵生產(chǎn)：將白口鑄鐵件經(jīng)長(zhǎng)時(shí)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(tuán)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(diǎn)：強(qiáng)度高b=300-400Mpa，塑

9、性（12%）和韌性（k 30J/cm2)好。 石墨化退火周期長(zhǎng)，40-70h, 鑄件成本高。 適用于制造承受震動(dòng)和沖擊、形狀復(fù)雜的薄壁小件。,鑄鐵件的生產(chǎn),8/3/2020 11:22 PM,8/3/2020 11:22 PM,6.2 鑄鋼件的生產(chǎn),按化學(xué)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(chǔ)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(diǎn)高，鋼液易氧化，吸氣，流動(dòng)性差，收縮大。因此，鑄造困難，易產(chǎn)生澆不足、氣孔、縮松

10、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(yīng)嚴(yán)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(chǎn),8/3/2020 11:22 PM,小結(jié),鑄鐵件生產(chǎn) 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(diǎn) 石墨形態(tài)對(duì)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(chǎn)：灰鑄鐵的孕育處理；球墨鑄鐵件的生產(chǎn)；可鍛鑄鐵件的生產(chǎn)； 鑄鋼件的生產(chǎn),8/3/2020 11:22 PM,6.3鑄造有色合金件的生產(chǎn),由于鋁、銅合金具有優(yōu)良的物理、化學(xué)性能，以及良好的工藝性能和獨(dú)特的力學(xué)性能，所以，它們也是鑄造

11、生產(chǎn)中常用的合金材料。,6.3.1 鋁合金鑄件的生產(chǎn),1.鑄造鋁合金的牌號(hào)、成分、性能和應(yīng)用： 牌號(hào)：ZL101ZL111，ZL201ZL203，ZL301ZL302，ZL401ZL402。鋁硅類合金鋁銅類合金鋁鎂合金鋁鋅合金,2.工藝處理 ：熔煉設(shè)備有坩堝爐、反射爐、電弧爐和感應(yīng)爐 。 為減緩鋁合金的氧化和吸氣，必須采用熔劑保護(hù)，如熔化時(shí)加入KCl、NaCl等鹽類作為熔劑，將鋁液覆蓋，與爐氣隔離進(jìn)行熔煉；為了排出吸入的氣體，在熔煉后期要進(jìn)行去氣精煉；為了改善鋁硅合金的力學(xué)性能，需要進(jìn)行變質(zhì)處理，以細(xì)化共晶硅或過共晶硅。,3.工藝特點(diǎn) 鑄造鋁合金熔點(diǎn)低，流動(dòng)性好，故可鑄形狀復(fù)雜的薄壁鑄件。鋁合

12、金導(dǎo)熱快、易氧化和吸氣，對(duì)澆注系統(tǒng)的要求是：充填時(shí)間短、鋁液流動(dòng)平穩(wěn)，撇渣能力強(qiáng)，常采用開放式澆注系統(tǒng)，并多開內(nèi)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(chǎn),8/3/2020 11:22 PM,6.3.2 銅合金鑄件的生產(chǎn),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, 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。 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(diǎn), 錫青銅 錫青銅的結(jié)晶溫度范圍很大，同時(shí)凝固區(qū)域很寬，流動(dòng)性較差，易產(chǎn)生縮松。但氧化傾向不大，因所含Sn、Pb等元素不易氧