《金屬工藝學(xué)》(52學(xué)時(shí))總7～10(第二篇)

1、1金屬工藝學(xué)第二篇 鑄 造金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：2 概概 述述鑄造鑄造將液態(tài)金屬澆注到具有與零件形狀、將液態(tài)金屬澆注到具有與零件形狀、尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔中尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔中,待其冷卻凝固待其冷卻凝固,以獲以獲得毛坯或零件的生產(chǎn)方法得毛坯或零件的生產(chǎn)方法,稱(chēng)為鑄造。稱(chēng)為鑄造。注意注意：相適應(yīng)相適應(yīng)：形狀類(lèi)似、像似但不是相等。：形狀類(lèi)似、像似但不是相等。鑄型型腔種類(lèi)鑄型型腔種類(lèi)： 有砂型；泥型；金屬型；殼型等。有砂型；泥型；金屬型；殼型等。金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：3 一、一、 特特 點(diǎn)點(diǎn): 1.能制成形狀復(fù)雜能制成形狀復(fù)雜,特別是內(nèi)腔復(fù)雜的毛坯；特別是內(nèi)

2、腔復(fù)雜的毛坯； 2.適應(yīng)性廣；適應(yīng)性廣；n可適應(yīng)不同形狀大?。豢蛇m應(yīng)不同形狀大??；n可適應(yīng)不同金屬材料；可適應(yīng)不同金屬材料；n可適應(yīng)不同批量；可適應(yīng)不同批量；3.普通砂型鑄造毛坯成本低廉；普通砂型鑄造毛坯成本低廉；4.生產(chǎn)周期較長(zhǎng)生產(chǎn)周期較長(zhǎng),廢品率高廢品率高,質(zhì)量質(zhì)量 (機(jī)械性能機(jī)械性能,表面質(zhì)量表面質(zhì)量)較差較差 ；5.手工砂型鑄造時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度較大手工砂型鑄造時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度較大.金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：4金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：5金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：6二、應(yīng)用：二、應(yīng)用：n如機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)中如機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)中,鑄件占總重量的鑄件占總重量的70

3、%90；n壓氣機(jī)占?jí)簹鈾C(jī)占60%80%；n拖拉機(jī)占拖拉機(jī)占50%70%；n農(nóng)業(yè)機(jī)械占農(nóng)業(yè)機(jī)械占40%70%；n某些材料必須用鑄造方法生產(chǎn)（生鐵類(lèi)）。某些材料必須用鑄造方法生產(chǎn)（生鐵類(lèi)）。三、鑄造發(fā)展方向：三、鑄造發(fā)展方向： 1.機(jī)械化程度大為提高；機(jī)械化程度大為提高； (向鑄造自動(dòng)發(fā)展向鑄造自動(dòng)發(fā)展) 2.對(duì)質(zhì)量的進(jìn)一步控制和提高；對(duì)質(zhì)量的進(jìn)一步控制和提高； (毛坯精度可達(dá)毛坯精度可達(dá)IT10IT11 表面粗糙度表面粗糙度Ra可達(dá)可達(dá) 6.40.8微米微米)7第二篇 鑄 造第一章第一章鑄造工藝基礎(chǔ)鑄造工藝基礎(chǔ) 金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：8 一、液態(tài)合金的充型一、液態(tài)合金的充型n

4、 充型充型：液態(tài)合金填充鑄型的過(guò)程。：液態(tài)合金填充鑄型的過(guò)程。n 充型意義充型意義：獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的可能。：獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的可能。n 影響因素影響因素：1.合金的流動(dòng)性合金的流動(dòng)性 是衡量金屬鑄造性能的條件（指標(biāo)）之一是衡量金屬鑄造性能的條件（指標(biāo)）之一 n 衡量衡量：螺旋形試樣：螺旋形試樣n常用材料：以常用材料：以灰口鑄鐵，硅黃銅灰口鑄鐵，硅黃銅流動(dòng)性最好流動(dòng)性最好（1000-1500mm）.鑄鋼最差鑄鋼最差（100mm）.鋁合金鋁合金（硅鋁）等居中（硅鋁）等居中（700800mm） 金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：9 2、影響合金流動(dòng)性的因素：、影響合金流

5、動(dòng)性的因素：（1）化學(xué)成分。）化學(xué)成分。n 共晶成分合金共晶成分合金n 純金屬純金屬n 合金合金（2）澆注條件）澆注條件n澆注溫度澆注溫度n充型壓力充型壓力 （3）鑄型填充條件）鑄型填充條件n鑄型材料鑄型材料n鑄型溫度鑄型溫度n鑄型中氣體鑄型中氣體金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：10 二、二、 鑄件的凝固與收縮鑄件的凝固與收縮1.鑄件的凝固方式鑄件的凝固方式（1）逐層凝固）逐層凝固（2）糊狀凝固）糊狀凝固（3）中間凝固。）中間凝固。 凝固方式與鑄件質(zhì)量關(guān)系：凝固方式與鑄件質(zhì)量關(guān)系： 逐層凝固逐層凝固,充型能力強(qiáng)充型能力強(qiáng),便于防止縮孔和縮松便于防止縮孔和縮松; 糊狀凝固時(shí)糊狀凝固時(shí),

6、難以獲得結(jié)晶緊實(shí)的鑄件。難以獲得結(jié)晶緊實(shí)的鑄件。金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：11 2.鑄造合金的收縮鑄造合金的收縮 是衡量金屬鑄造性能的條件（指標(biāo)）之二是衡量金屬鑄造性能的條件（指標(biāo)）之二 收縮：合金從澆注、凝固直至冷卻到室溫收縮：合金從澆注、凝固直至冷卻到室溫,其體積或尺寸縮減的其體積或尺寸縮減的現(xiàn)象?，F(xiàn)象。對(duì)質(zhì)量影響：對(duì)質(zhì)量影響：產(chǎn)生縮孔、縮松、裂紋、變形等缺陷。產(chǎn)生縮孔、縮松、裂紋、變形等缺陷。衡量：衡量：收縮率數(shù)值大小收縮率數(shù)值大小 收縮的三個(gè)階段收縮的三個(gè)階段:(1)液態(tài)收縮液態(tài)收縮 從澆注溫度到凝固開(kāi)始溫度的收縮。表現(xiàn)為合金體從澆注溫度到凝固開(kāi)始溫度的收縮。表現(xiàn)為合金

7、體積的收縮。積的收縮。(2)凝固收縮凝固收縮 從凝固開(kāi)始溫度到凝固終止溫度從凝固開(kāi)始溫度到凝固終止溫度(即固相線溫度即固相線溫度)間間的收縮。表現(xiàn)為合金體積的收縮。的收縮。表現(xiàn)為合金體積的收縮。(3)固態(tài)收縮固態(tài)收縮 從凝固終止溫度到室溫間的收縮。表現(xiàn)為合金體積從凝固終止溫度到室溫間的收縮。表現(xiàn)為合金體積的收縮及尺寸上的縮減。的收縮及尺寸上的縮減。 金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：123. 縮孔，縮松縮孔，縮松縮孔，縮松概念：縮孔，縮松概念：縮孔形成：縮孔形成：縮松形成：縮松形成：對(duì)質(zhì)量的影響：對(duì)質(zhì)量的影響：n造成有效面積的減?。ㄒ钥s孔為甚）造成有效面積的減?。ㄒ钥s孔為甚）n造成氣密

8、性下降造成氣密性下降n造成鑄件的物理化學(xué)性能的變化造成鑄件的物理化學(xué)性能的變化金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：13防止減少縮孔，縮松措施：防止減少縮孔，縮松措施： （1） 采用順序凝固方式（定向凝固）采用順序凝固方式（定向凝固）n 在鑄件上某些厚大部位增設(shè)冷鐵在鑄件上某些厚大部位增設(shè)冷鐵n 在最后凝固或原大部分加放冒口在最后凝固或原大部分加放冒口（2）選擇合適的合金成分）選擇合適的合金成分n純金屬，共晶成分附近的合金，一般會(huì)出現(xiàn)縮孔，純金屬，共晶成分附近的合金，一般會(huì)出現(xiàn)縮孔，遠(yuǎn)離共晶成分的合金，易出現(xiàn)縮松。遠(yuǎn)離共晶成分的合金，易出現(xiàn)縮松。注意：注意：定向凝固能有效防止縮孔的產(chǎn)生，但

9、擴(kuò)大了鑄件各部定向凝固能有效防止縮孔的產(chǎn)生，但擴(kuò)大了鑄件各部分的溫度差分的溫度差,加大了鑄件的變形和裂紋傾向。加大了鑄件的變形和裂紋傾向。金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：14 三、三、 鑄造內(nèi)應(yīng)力，變形與裂紋鑄造內(nèi)應(yīng)力，變形與裂紋產(chǎn)生：產(chǎn)生：收縮受阻，其內(nèi)部形成內(nèi)應(yīng)力。收縮受阻，其內(nèi)部形成內(nèi)應(yīng)力。危害：危害：內(nèi)應(yīng)力存在，會(huì)造成鑄造變形，內(nèi)應(yīng)力過(guò)大時(shí)，鑄內(nèi)應(yīng)力存在，會(huì)造成鑄造變形，內(nèi)應(yīng)力過(guò)大時(shí)，鑄件則出現(xiàn)裂紋等鑄造缺陷。件則出現(xiàn)裂紋等鑄造缺陷。1.內(nèi)應(yīng)力形成內(nèi)應(yīng)力形成分類(lèi)：分類(lèi)：可分為可分為熱應(yīng)力熱應(yīng)力和和機(jī)械應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力兩種）兩種）（1）熱應(yīng)力形成：）熱應(yīng)力形成： 由于壁厚不同，冷卻

10、速度不同引起。由于壁厚不同，冷卻速度不同引起。（2）機(jī)械應(yīng)力形成：）機(jī)械應(yīng)力形成：鑄件收縮時(shí)受到機(jī)械阻礙而形成。鑄件收縮時(shí)受到機(jī)械阻礙而形成。 防止熱應(yīng)力措施：防止熱應(yīng)力措施： （1）結(jié)構(gòu)上保證壁厚均勻，對(duì)稱(chēng)，減小冷卻溫度差；）結(jié)構(gòu)上保證壁厚均勻，對(duì)稱(chēng)，減小冷卻溫度差； （2）采用）采用同時(shí)凝固同時(shí)凝固的原則。的原則。金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：152鑄件的變形鑄件的變形原因：原因：由于殘余應(yīng)力的存在，使鑄件處于一種不穩(wěn)定由于殘余應(yīng)力的存在，使鑄件處于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)，故可通過(guò)變形減緩內(nèi)應(yīng)力，使之趨于穩(wěn)定。的狀態(tài)，故可通過(guò)變形減緩內(nèi)應(yīng)力，使之趨于穩(wěn)定。產(chǎn)生：產(chǎn)生：一般細(xì)，長(zhǎng)，薄，

11、不對(duì)稱(chēng)中，內(nèi)應(yīng)力殘存，厚一般細(xì)，長(zhǎng)，薄，不對(duì)稱(chēng)中，內(nèi)應(yīng)力殘存，厚大部分受殘余拉應(yīng)力，薄細(xì)部分受殘余壓應(yīng)力。內(nèi)大部分受殘余拉應(yīng)力，薄細(xì)部分受殘余壓應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力釋放后，則發(fā)生變形或彎曲。應(yīng)力釋放后，則發(fā)生變形或彎曲。 例：見(jiàn)書(shū)圖例：見(jiàn)書(shū)圖211/p46 防止措施：防止措施： （1）防止熱應(yīng)力產(chǎn)生措施可防止變形產(chǎn)生；）防止熱應(yīng)力產(chǎn)生措施可防止變形產(chǎn)生； （2）反變形法設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)；）反變形法設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)； （3）進(jìn)行時(shí)效處理）進(jìn)行時(shí)效處理采用人工時(shí)效和自然時(shí)效。采用人工時(shí)效和自然時(shí)效。金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：163鑄件的裂紋與防止鑄件的裂紋與防止 產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因： 當(dāng)殘余應(yīng)力大

12、于鑄件的材料抗拉強(qiáng)度則產(chǎn)生裂紋。當(dāng)殘余應(yīng)力大于鑄件的材料抗拉強(qiáng)度則產(chǎn)生裂紋。 分類(lèi)：分類(lèi)：裂紋分為裂紋分為熱裂紋熱裂紋和和冷裂紋冷裂紋 （1）熱裂紋）熱裂紋：裂紋短，寬，曲折，有氧化色。裂紋短，寬，曲折，有氧化色。產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：n在液固兩相區(qū)是產(chǎn)生，合金性質(zhì)和鑄型阻力是對(duì)熱裂產(chǎn)生和形在液固兩相區(qū)是產(chǎn)生，合金性質(zhì)和鑄型阻力是對(duì)熱裂產(chǎn)生和形成的主要因素。成的主要因素。nS、P低熔點(diǎn)物質(zhì)形成，低熔點(diǎn)物質(zhì)形成， S、P 含量高則熱裂趨向大含量高則熱裂趨向大n 鑄型阻力：（鑄型阻力：（1）造型材料的退讓性差）造型材料的退讓性差 （2）澆注結(jié)構(gòu)和鑄型的設(shè)計(jì)不合理）澆注結(jié)構(gòu)和鑄型的設(shè)計(jì)不合理 金屬工藝

13、學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：17 （2）冷裂紋：）冷裂紋：裂紋細(xì)小，呈連續(xù)直線狀，裂紋細(xì)小，呈連續(xù)直線狀，有時(shí)候縫內(nèi)有輕微氧化色。有時(shí)候縫內(nèi)有輕微氧化色。 產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因： n一般與應(yīng)力大小、鑄件材料的塑性有關(guān)，多出現(xiàn)一般與應(yīng)力大小、鑄件材料的塑性有關(guān)，多出現(xiàn)在脆性材料，例如灰鑄鐵，白口鐵，高鋁鋼等；在脆性材料，例如灰鑄鐵，白口鐵，高鋁鋼等；n冷裂紋一般出現(xiàn)在復(fù)雜工件或工件的應(yīng)力集中處冷裂紋一般出現(xiàn)在復(fù)雜工件或工件的應(yīng)力集中處（形狀突變處、氣孔、縮孔處）。（形狀突變處、氣孔、縮孔處）。 防止裂紋措施：防止裂紋措施： （1）合理選用合金成分，控制）合理選用合金成分，控制S、P含量；含量

14、； （2）提高鑄件設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少應(yīng)力集中趨勢(shì)；）提高鑄件設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少應(yīng)力集中趨勢(shì)； （3）防止應(yīng)力產(chǎn)生的各種措施也適用防止和減少裂）防止應(yīng)力產(chǎn)生的各種措施也適用防止和減少裂紋傾向。紋傾向。 金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：18四、鑄件中的氣孔氣孔分類(lèi)氣孔分類(lèi) 1.析出性析出性氣孔氣孔 2.侵入性氣孔侵入性氣孔 3.反應(yīng)性氣孔（又分皮下氣孔、冷鐵氣孔）反應(yīng)性氣孔（又分皮下氣孔、冷鐵氣孔）氣孔防止氣孔防止n除氣處理，對(duì)爐料除油、除水、烘干；除氣處理，對(duì)爐料除油、除水、烘干；n選擇合適型芯材料；選擇合適型芯材料；n選擇合適造型材料。選擇合適造型材料。金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信

15、箱：19本章小結(jié)及要點(diǎn)：本章小結(jié)及要點(diǎn)：n了解鑄造生產(chǎn)特點(diǎn)及應(yīng)用概念了解鑄造生產(chǎn)特點(diǎn)及應(yīng)用概念n熟悉合金的充型概念、合金流動(dòng)性概念；熟悉合金的充型概念、合金流動(dòng)性概念；n鑄件的凝固與收縮產(chǎn)生原因、對(duì)質(zhì)量的影鑄件的凝固與收縮產(chǎn)生原因、對(duì)質(zhì)量的影響及防止措施。響及防止措施。（重點(diǎn)）（重點(diǎn)）n鑄件的內(nèi)應(yīng)力、變形、裂紋產(chǎn)生原因?qū)|(zhì)鑄件的內(nèi)應(yīng)力、變形、裂紋產(chǎn)生原因?qū)|(zhì)量的影響及防止措施。量的影響及防止措施。 （重點(diǎn)）（重點(diǎn)）金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：20作業(yè)作業(yè)：第二篇第二篇 第一章第一章P43 （1）、（）、（6）、）、 （8）21 第二篇 鑄 造第二章第二章常用合金鑄件的生產(chǎn)常用合金

16、鑄件的生產(chǎn)金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：22 一、鑄鐵件生產(chǎn)一、鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵是極其重要的鑄造合金（總量占鑄件鑄鐵是極其重要的鑄造合金（總量占鑄件80%以上）以上）n含碳量超過(guò)含碳量超過(guò)2.11%；n碳全部或大部以石墨形式存在碳全部或大部以石墨形式存在.分類(lèi)：分類(lèi)：（依據(jù)石墨形態(tài)分類(lèi)）依據(jù)石墨形態(tài)分類(lèi)）灰鑄鐵；灰鑄鐵； （組織：片狀石墨（組織：片狀石墨+金屬基體）金屬基體）可鍛鑄鐵；可鍛鑄鐵； （組織：團(tuán)絮狀石墨（組織：團(tuán)絮狀石墨+金屬基體）金屬基體）球墨鑄鐵；球墨鑄鐵； （組織：球狀石墨（組織：球狀石墨+金屬基體）金屬基體）蠕墨鑄鐵等。蠕墨鑄鐵等。 （組織：蠕蟲(chóng)狀石墨（組織：蠕蟲(chóng)

17、狀石墨+金屬基體）金屬基體）金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：23 （一）灰鑄鐵（灰口鑄鐵）（一）灰鑄鐵（灰口鑄鐵） 灰鑄鐵是指具有片狀石墨的鑄鐵灰鑄鐵是指具有片狀石墨的鑄鐵n應(yīng)用最廣，占鑄鐵總產(chǎn)量應(yīng)用最廣，占鑄鐵總產(chǎn)量80%以上。以上。n灰鑄鐵的組織：灰鑄鐵的組織：片狀石墨片狀石墨+金屬基體金屬基體n幾點(diǎn)注意：幾點(diǎn)注意：鑄鐵含碳量；鑄鐵含碳量；狀態(tài)圖上的位置；狀態(tài)圖上的位置；鑄鐵的常溫組織。鑄鐵的常溫組織。金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：24 1.灰鑄鐵的性能灰鑄鐵的性能：n抗拉強(qiáng)度低抗拉強(qiáng)度低（b僅僅120250MPa）,塑性、韌性差塑性、韌性差（3%、aK0）； （灰鑄

18、鐵性能與石墨有關(guān)，石墨愈多、愈粗大、分（灰鑄鐵性能與石墨有關(guān)，石墨愈多、愈粗大、分布愈不均布愈不均,其力學(xué)性能愈差）其力學(xué)性能愈差）n灰鑄鐵的灰鑄鐵的抗壓強(qiáng)度與鋼相近抗壓強(qiáng)度與鋼相近；n優(yōu)良的鑄造性能和切削加工性能；優(yōu)良的鑄造性能和切削加工性能；n屬于脆性材料屬于脆性材料,不能鍛造和沖壓不能鍛造和沖壓；n灰鑄鐵的灰鑄鐵的焊接性能很差、焊接性能很差、；（因價(jià)格較低廉，重要件最多只用于焊補(bǔ)）（因價(jià)格較低廉，重要件最多只用于焊補(bǔ)） 金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：25 石墨的存在，使灰鑄鐵具有如下優(yōu)越性能石墨的存在，使灰鑄鐵具有如下優(yōu)越性能:n優(yōu)良的減振性?xún)?yōu)良的減振性（由于石墨對(duì)振動(dòng)起緩沖

19、作用（由于石墨對(duì)振動(dòng)起緩沖作用,從而阻止振動(dòng)能量的傳從而阻止振動(dòng)能量的傳播?；诣T鐵減振能力為鋼的播?；诣T鐵減振能力為鋼的510倍）倍）應(yīng)用：制造機(jī)床床身、底座、復(fù)雜件的殼體。應(yīng)用：制造機(jī)床床身、底座、復(fù)雜件的殼體。n耐磨性好（減磨性）耐磨性好（減磨性）（石墨本身是一種良好的潤(rùn)滑劑（石墨本身是一種良好的潤(rùn)滑劑,而石墨剝落后又可使而石墨剝落后又可使金屬基體形成儲(chǔ)存潤(rùn)滑油的凹坑）金屬基體形成儲(chǔ)存潤(rùn)滑油的凹坑）應(yīng)用：制造機(jī)器導(dǎo)軌、襯套、活塞環(huán)等。應(yīng)用：制造機(jī)器導(dǎo)軌、襯套、活塞環(huán)等。n缺口敏感性小缺口敏感性小（石墨已使金屬基體形成了大量缺口（石墨已使金屬基體形成了大量缺口,外來(lái)缺口對(duì)灰鑄外來(lái)缺口對(duì)灰鑄鐵

20、的疲勞強(qiáng)度影響甚微）鐵的疲勞強(qiáng)度影響甚微）n優(yōu)良的鑄造性能切削加工性能優(yōu)良的鑄造性能切削加工性能金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：26 鑄鐵性能取決于（片狀石墨鑄鐵性能取決于（片狀石墨+金屬基體）金屬基體） 灰鑄鐵基體組織灰鑄鐵基體組織 可分為三類(lèi)：可分為三類(lèi)： 鐵素體灰鑄鐵：鐵素體灰鑄鐵： F+片狀石墨片狀石墨 珠光體珠光體-鐵素體灰鑄鐵；鐵素體灰鑄鐵； （ F+P）+片狀石墨片狀石墨 珠光體灰鑄鐵：珠光體灰鑄鐵： P+片狀石墨片狀石墨 金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：27 2.影響鑄鐵組織和性能因素：影響鑄鐵組織和性能因素：（化學(xué)成分、冷卻速度）（化學(xué)成分、冷卻速度） （

21、1）化學(xué)成分）化學(xué)成分 （主要是碳、硅元素）（主要是碳、硅元素） n碳：形成石墨化主要元素碳：形成石墨化主要元素（2.7 % 3.9%）n硅：是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素。硅：是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素。 （1.1 % 2.6%） 因此因此,調(diào)整鑄鐵含硅量，可改變鑄鐵的組織和性能。調(diào)整鑄鐵含硅量，可改變鑄鐵的組織和性能。n硫：阻礙石墨化元素。（還會(huì)引起熱脆性硫：阻礙石墨化元素。（還會(huì)引起熱脆性,增加白口傾向）增加白口傾向）n磷：對(duì)石墨化基本沒(méi)有影響，但會(huì)增加鑄鐵的冷脆性。磷：對(duì)石墨化基本沒(méi)有影響，但會(huì)增加鑄鐵的冷脆性。 硫、磷屬有害雜質(zhì)硫、磷屬有害雜質(zhì),一般限制在一般限制在0.1%0.15%以下。以下。

22、n錳：有益元素。錳：有益元素。 （0.6 % 1.2%）（2）冷卻速度：）冷卻速度： 緩慢冷卻有利于石墨化出現(xiàn)。（冷卻過(guò)快形成白口組織）緩慢冷卻有利于石墨化出現(xiàn)。（冷卻過(guò)快形成白口組織） 白口組織白口組織鑄鐵組織中碳以鑄鐵組織中碳以 Fe3C 形式存在，斷口白色。形式存在，斷口白色。金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：28 3.灰鑄鐵的孕育處理灰鑄鐵的孕育處理 目的：目的：改變鑄鐵組織中的石墨形態(tài)，讓其變細(xì)小均改變鑄鐵組織中的石墨形態(tài)，讓其變細(xì)小均勻，是勻，是 提高灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度的有效方法。提高灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度的有效方法。方法：方法：獲得含碳獲得含碳(2.7%3.3%)、硅、硅(1%2%)

23、均低的鐵水均低的鐵水加入孕育劑加入孕育劑,澆注澆注孕育劑：孕育劑：含硅量含硅量75%的硅鐵，加入量：鐵水重量的的硅鐵，加入量：鐵水重量的0.25%0.6%孕育鑄鐵性能孕育鑄鐵性能：n強(qiáng)度、硬度較普通灰鑄鐵高強(qiáng)度、硬度較普通灰鑄鐵高,如如b=250400MPa HB達(dá)達(dá)170270。必須注意，孕育鑄鐵的石墨仍為片狀；。必須注意，孕育鑄鐵的石墨仍為片狀；n冷卻速度對(duì)其組織和性能的影響較?。焕鋮s速度對(duì)其組織和性能的影響較小；n厚大截面鑄件上的性能（心部與外部性能）較為均勻；厚大截面鑄件上的性能（心部與外部性能）較為均勻；n其塑性和韌性仍然很低其塑性和韌性仍然很低,故其故其本質(zhì)仍屬灰鑄鐵。本質(zhì)仍屬灰鑄

24、鐵。金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：29 4.灰鑄鐵的牌號(hào)及應(yīng)用灰鑄鐵的牌號(hào)及應(yīng)用n灰鑄鐵的牌號(hào)：灰鑄鐵的牌號(hào)： HT+三位數(shù)字三位數(shù)字（參閱（參閱GB561285鑄鐵牌號(hào)表示方法鑄鐵牌號(hào)表示方法HT：表示灰鐵表示灰鐵 數(shù)字：數(shù)字：為其最低抗拉強(qiáng)度值，為其最低抗拉強(qiáng)度值，MPa。n應(yīng)用應(yīng)用：參見(jiàn)書(shū)：參見(jiàn)書(shū) P53 表表 2 - 3金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：30 （二）可鍛鑄鐵（二）可鍛鑄鐵 （瑪鐵、瑪鋼）（瑪鐵、瑪鋼） 由白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火而成的一種鑄鐵由白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火而成的一種鑄鐵 1.組織：組織：團(tuán)絮狀石墨團(tuán)絮狀石墨+金屬基體金屬基體 2.機(jī)械性能：機(jī)械性

25、能：石墨割裂作用減小石墨割裂作用減小,抗拉強(qiáng)度顯著提高?？估瓘?qiáng)度顯著提高。 b=300400MPa,最高可達(dá)最高可達(dá)700MPa。 (12%,aK30J/cm2,）但不能用于鍛造但不能用于鍛造。 3.分類(lèi)：分類(lèi)： 黑心可鍛鑄鐵黑心可鍛鑄鐵 （右圖）（右圖）珠光體可鍛鑄鐵珠光體可鍛鑄鐵 白心可鍛鑄鐵白心可鍛鑄鐵 （右圖）（右圖）金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：31 4.牌號(hào)牌號(hào) ： KTH數(shù)字?jǐn)?shù)字1數(shù)字?jǐn)?shù)字2 KT：表示可鍛鑄鐵，：表示可鍛鑄鐵， H：表示黑心：表示黑心 Z：表示珠光體：表示珠光體 數(shù)字?jǐn)?shù)字1：表示最低抗拉強(qiáng)度：表示最低抗拉強(qiáng)度 數(shù)字?jǐn)?shù)字2 ：表示最低伸長(zhǎng)率：表示最低伸

26、長(zhǎng)率5.生產(chǎn)方式：生產(chǎn)方式：先鑄出白口坯件先鑄出白口坯件清理坯件清理坯件石墨化退火石墨化退火特點(diǎn)：特點(diǎn)：n低碳低碳(2.4%2.8%)和低硅和低硅(0.4%1.4%)含量鐵水；含量鐵水；n鑄出白口坯件；鑄出白口坯件；n石墨化退火（緩慢加熱到石墨化退火（緩慢加熱到920980,保溫保溫1020h）有時(shí)）有時(shí)幾次；石墨化退火的總周期一般為幾次；石墨化退火的總周期一般為4070h。n特點(diǎn)：特點(diǎn)：生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜,退火周期長(zhǎng)退火周期長(zhǎng),能耗大能耗大,鑄件成本較高。鑄件成本較高。金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：32 （三）球墨鑄鐵（球鐵）（三）球墨鑄鐵（球鐵） 1. 球墨鑄鐵的組織與性

27、能球墨鑄鐵的組織與性能組織：組織：球狀石墨球狀石墨+金屬基體金屬基體性能性能：（球狀石墨割裂作用減輕（球狀石墨割裂作用減輕,性能發(fā)生本質(zhì)變化）性能發(fā)生本質(zhì)變化）n抗拉強(qiáng)度一般為抗拉強(qiáng)度一般為400600MPa,最高可達(dá)最高可達(dá)900MPa;n伸長(zhǎng)率一般為伸長(zhǎng)率一般為2%10%,最高可達(dá)最高可達(dá)18%；n可通過(guò)退火、正火、調(diào)質(zhì)、高頻淬火、等溫淬火可通過(guò)退火、正火、調(diào)質(zhì)、高頻淬火、等溫淬火等熱處理方法（其它鑄鐵無(wú)效果）；等熱處理方法（其它鑄鐵無(wú)效果）；n有接近灰鑄鐵的優(yōu)良工藝性能（鑄造、切削性有接近灰鑄鐵的優(yōu)良工藝性能（鑄造、切削性能）；能）；n“以鐵代鋼以鐵代鋼”的主要材料選擇。的主要材料選擇。

28、金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：33 球墨鑄鐵的組織球墨鑄鐵的組織 金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：34 牌號(hào)及應(yīng)用：牌號(hào)及應(yīng)用： QT+數(shù)字?jǐn)?shù)字1數(shù)字?jǐn)?shù)字2 QT： 表示表示“球鐵球鐵”，球墨鑄鐵，球墨鑄鐵 數(shù)字?jǐn)?shù)字1： 表示其最低抗拉強(qiáng)度表示其最低抗拉強(qiáng)度 數(shù)字?jǐn)?shù)字2 ：表示其最低伸長(zhǎng)率表示其最低伸長(zhǎng)率（表（表2-5為球鐵主要牌號(hào)、力學(xué)性能和用途舉例）為球鐵主要牌號(hào)、力學(xué)性能和用途舉例）金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：35 生產(chǎn)特點(diǎn)生產(chǎn)特點(diǎn) 要求低硫、低磷的鐵水，向出爐的鐵要求低硫、低磷的鐵水，向出爐的鐵水中加入球化劑和孕育劑而得到的球狀石水中加入球化劑和孕育

29、劑而得到的球狀石墨鑄鐵。墨鑄鐵。n鐵水要求鐵水要求： 球化劑：有鎂球化劑和稀土鎂球化劑兩種球化劑：有鎂球化劑和稀土鎂球化劑兩種 孕育劑：含孕育劑：含75%硅的硅鐵硅的硅鐵 n孕育處理：孕育處理：n鑄型工藝：鑄型工藝：n熱處理：熱處理：金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：36 （四）蠕墨鑄鐵四）蠕墨鑄鐵 1.組織組織：蠕蟲(chóng)狀石墨蠕蟲(chóng)狀石墨+金屬基體金屬基體 2.蠕墨鑄鐵的性能蠕墨鑄鐵的性能n力學(xué)性能介于基體相同的灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間；力學(xué)性能介于基體相同的灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間； 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 b=360440MPa,優(yōu)于灰鑄鐵優(yōu)于灰鑄鐵,塑性和塑性和韌性韌性=1.5%4.5%）n強(qiáng)度和

30、韌性不如球鐵；強(qiáng)度和韌性不如球鐵；n鑄造性能接近灰鑄鐵；縮孔、縮松傾向比球墨鑄鐵小鑄造性能接近灰鑄鐵；縮孔、縮松傾向比球墨鑄鐵小,故故鑄造工藝較簡(jiǎn)便；鑄造工藝較簡(jiǎn)便；n耐磨性?xún)?yōu)于孕育鑄鐵及高磷耐磨鑄鐵；耐磨性?xún)?yōu)于孕育鑄鐵及高磷耐磨鑄鐵；n導(dǎo)熱性?xún)?yōu)于球鐵導(dǎo)熱性?xún)?yōu)于球鐵,抗氧化性較其它鑄鐵均高；抗氧化性較其它鑄鐵均高；n斷面敏感性較灰鑄鐵小斷面敏感性較灰鑄鐵小,厚大截面上的性能較為均勻。厚大截面上的性能較為均勻。金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：37蠕墨蠕墨鑄鐵的組織鑄鐵的組織金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：38 2蠕墨鑄鐵牌號(hào)蠕墨鑄鐵牌號(hào) RuT+數(shù)字?jǐn)?shù)字 RuT：表示蠕墨鑄鐵

31、表示蠕墨鑄鐵 數(shù)字：數(shù)字：表示其最低抗拉強(qiáng)度表示其最低抗拉強(qiáng)度 3蠕墨鑄鐵的制取蠕墨鑄鐵的制取n原鐵水和爐前處理與球墨鑄鐵類(lèi)似。原鐵水和爐前處理與球墨鑄鐵類(lèi)似。n爐前處理：向鐵水中加蠕化劑爐前處理：向鐵水中加蠕化劑,再加入孕育劑。再加入孕育劑。（蠕化劑：稀土鎂鈦、稀土鎂鈣合金或鎂鈦合金，（蠕化劑：稀土鎂鈦、稀土鎂鈣合金或鎂鈦合金， 加入量為鐵水重量的加入量為鐵水重量的1%2%） 孕育劑：含孕育劑：含75%硅的硅鐵硅的硅鐵 金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：39 4.蠕墨鑄鐵的應(yīng)用蠕墨鑄鐵的應(yīng)用 n 工作溫度較高或具有較高溫度梯度的零件工作溫度較高或具有較高溫度梯度的零件,如大型柴油機(jī)氣

32、缸蓋、制動(dòng)如大型柴油機(jī)氣缸蓋、制動(dòng)盤(pán)、鋼錠模、金屬型等。盤(pán)、鋼錠模、金屬型等。n由于其斷面敏感性小、鑄造性能好由于其斷面敏感性小、鑄造性能好,故可用于故可用于制造形狀復(fù)雜的大鑄件制造形狀復(fù)雜的大鑄件,如如重型機(jī)床和大型柴油機(jī)機(jī)體等。重型機(jī)床和大型柴油機(jī)機(jī)體等。n蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵代替孕育鑄鐵代替孕育鑄鐵既可提高強(qiáng)度既可提高強(qiáng)度,又可節(jié)省許多廢鋼。又可節(jié)省許多廢鋼。n墨鑄鐵綜合性能優(yōu)良墨鑄鐵綜合性能優(yōu)良,是有廣闊發(fā)展前途的新材料。是有廣闊發(fā)展前途的新材料。排排氣氣管管 進(jìn)進(jìn)氣氣管管 金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：40 二、鑄鋼件生產(chǎn)二、鑄鋼件生產(chǎn) 1.鑄鋼的類(lèi)別：鑄鋼的類(lèi)別：可分為可分

33、為鑄造碳鋼鑄造碳鋼和和鑄造合金鋼鑄造合金鋼2.組織組織：同鋼的組織同鋼的組織3.牌號(hào)牌號(hào)：ZG+數(shù)字?jǐn)?shù)字1+數(shù)字?jǐn)?shù)字2 ZG ：表示鑄造用鋼（鑄鋼）表示鑄造用鋼（鑄鋼） 數(shù)字?jǐn)?shù)字1 ：表示其最低屈服強(qiáng)度表示其最低屈服強(qiáng)度 數(shù)字?jǐn)?shù)字2 ：表示其最低抗拉強(qiáng)度表示其最低抗拉強(qiáng)度采用鋼作為鑄造材料主要原因是采用鋼作為鑄造材料主要原因是鋼有良好的塑性鋼有良好的塑性性能，性能，可用于一些抗沖擊要求較高的場(chǎng)合可用于一些抗沖擊要求較高的場(chǎng)合；n提供鋼件毛坯。提供鋼件毛坯。金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：41 4.鑄鋼件的鑄鋼件的生產(chǎn)特點(diǎn)生產(chǎn)特點(diǎn)n 熔煉：采用煉鋼爐熔煉：采用煉鋼爐,如電弧爐、感應(yīng)電爐

34、等；如電弧爐、感應(yīng)電爐等；n鑄鋼的澆注溫度高、鑄鋼的澆注溫度高、流動(dòng)性差流動(dòng)性差,鋼水易氧化和吸氣；鋼水易氧化和吸氣；n體積體積收縮率約為灰鑄鐵的收縮率約為灰鑄鐵的23倍；倍；n鑄造性能差鑄造性能差,容易產(chǎn)生澆不足、氣孔、縮孔、縮松、容易產(chǎn)生澆不足、氣孔、縮孔、縮松、熱裂、粘砂等缺陷；熱裂、粘砂等缺陷；n鑄鋼用型砂應(yīng)有鑄鋼用型砂應(yīng)有高的耐火度和抗粘砂性高的耐火度和抗粘砂性,以及高的強(qiáng)以及高的強(qiáng)度、透氣性和退讓性；度、透氣性和退讓性；n鑄件都要鑄件都要安置冒口安置冒口,有時(shí)還需有時(shí)還需冷鐵冷鐵,以實(shí)現(xiàn)以實(shí)現(xiàn)定向凝固；定向凝固； 5.鑄鋼件的熱處理：鑄鋼件的熱處理：n鑄鋼件的鑄鋼件的晶粒粗大、晶粒

35、粗大、組織不均組織不均,常存有殘余內(nèi)應(yīng)力；常存有殘余內(nèi)應(yīng)力； n鑄后鑄后必須進(jìn)行正火或退火必須進(jìn)行正火或退火。金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：42 三、三、 銅、鋁合金鑄件生產(chǎn)銅、鋁合金鑄件生產(chǎn)1.鑄造銅的分類(lèi)：鑄造銅的分類(lèi)：純銅：純銅：俗稱(chēng)紫銅俗稱(chēng)紫銅,導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐蝕及塑性均優(yōu)導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐蝕及塑性均優(yōu),但強(qiáng)度、硬度但強(qiáng)度、硬度低低,且價(jià)貴且價(jià)貴黃銅：黃銅：是以鋅為主加元素的銅合金。鑄造黃銅的力學(xué)性能多比是以鋅為主加元素的銅合金。鑄造黃銅的力學(xué)性能多比青銅高青銅高,而價(jià)格卻較青銅低。鑄造黃銅常用于一般用途的而價(jià)格卻較青銅低。鑄造黃銅常用于一般用途的軸瓦、襯套、齒輪等耐磨件和閥門(mén)等

36、耐蝕件。軸瓦、襯套、齒輪等耐磨件和閥門(mén)等耐蝕件。青銅：青銅：銅與鋅以外的元素所組成的合金統(tǒng)稱(chēng)。銅與鋅以外的元素所組成的合金統(tǒng)稱(chēng)。錫青銅：錫青銅：銅和錫的合金是最普通的青銅。錫青銅的線收縮率低銅和錫的合金是最普通的青銅。錫青銅的線收縮率低,不易產(chǎn)生縮孔不易產(chǎn)生縮孔,其耐磨性和耐蝕性?xún)?yōu)于黃銅其耐磨性和耐蝕性?xún)?yōu)于黃銅,但易產(chǎn)生顯微但易產(chǎn)生顯微縮松縮松,故適用于致密性要求不高的耐磨、耐蝕件。故適用于致密性要求不高的耐磨、耐蝕件。鋁青銅：鋁青銅：銅和鋁的合金。有著優(yōu)良的力學(xué)性能和耐磨、耐蝕性銅和鋁的合金。有著優(yōu)良的力學(xué)性能和耐磨、耐蝕性,但鑄造性較差但鑄造性較差,故僅用于重要的耐磨、耐蝕件。故僅用于重要

37、的耐磨、耐蝕件。表表2-7為幾種鑄造銅合金的牌號(hào)、名稱(chēng)、成分、性能和用途為幾種鑄造銅合金的牌號(hào)、名稱(chēng)、成分、性能和用途。金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué) 答疑信箱：答疑信箱：43 2.鑄造鋁合金分類(lèi)：鑄造鋁合金分類(lèi)： 分為分為鋁硅合金鋁硅合金、鋁銅合金、鋁鎂合金鋁銅合金、鋁鎂合金及及鋁鋅鋁鋅合金合金四類(lèi)。四類(lèi)。n 鋁硅合金又稱(chēng)鋁硅合金又稱(chēng)硅鋁明硅鋁明,其流動(dòng)性好、線收縮率低、其流動(dòng)性好、線收縮率低、熱裂傾向小、氣密性好熱裂傾向小、氣密性好,又有足夠的強(qiáng)度又有足夠的強(qiáng)度,所以應(yīng)用所以應(yīng)用最廣最廣,約占鑄造鋁合金總產(chǎn)量的約占鑄造鋁合金總產(chǎn)量的50%以上。鋁硅合金以上。鋁硅合金適用于形狀復(fù)雜的薄壁件或氣密性要求較高的鑄件適用于形狀復(fù)雜的薄壁件或氣密性要求較高的鑄件,如內(nèi)燃機(jī)氣缸體、化油器、儀表外殼等。如內(nèi)燃機(jī)氣缸體、化油器、儀表外殼等。n鋁銅合金的鑄造性能較差鋁銅合金的鑄造性能較差,如熱裂傾向大如熱裂傾向大,氣密性和氣密性和耐蝕性較差耐蝕性較差,但耐熱性較好但耐熱性較好,主要用于制造活塞、氣主要用于制造活塞、氣缸頭