第二篇鑄造

1、第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件1第二篇 鑄造機(jī)械制造系趙 強(qiáng)第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件2常用金屬材料黑色金屬有色金屬粉末冶金鋼鑄鋼和鑄鐵銅及銅合金鋁及鋁合金硬質(zhì)合金粉末高速鋼第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件3v鑄造是獲得毛坯的主要方法之一，其基本特點(diǎn)是熔融金屬在鑄型中冷卻成形；v了解鑄造生產(chǎn)的工藝過(guò)程；v熟悉各種基本造型方法以及選用的基本原則；v掌握基本造型方法的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍；v針對(duì)不同鑄件能正確判斷分型面的位置，并選擇其合適的造型方法。要求及目的第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件4鑄造工藝特點(diǎn)及應(yīng)用v可制成形狀復(fù)雜、特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯，如箱體、

2、床身、氣缸體等。v適應(yīng)范圍廣。工業(yè)上常用的金屬材料都可鑄造；鑄件大小幾乎不限（鑄件外形尺寸可從幾毫米到十幾米，壁厚可從1mm到1m ） ；生產(chǎn)的批量不限，既適用于單件小批生產(chǎn)，又適用于大批量生產(chǎn)。v成本低?？芍苯永贸杀镜土膹U機(jī)件和切屑，設(shè)備費(fèi)用較低；在金屬切削機(jī)床中，鑄件占機(jī)床總重量75%以上，而生產(chǎn)成本僅占1530%。第二篇鑄造液態(tài)成型的優(yōu)點(diǎn)液態(tài)成型的優(yōu)點(diǎn)適于做復(fù)雜外形，特別是復(fù)適于做復(fù)雜外形，特別是復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯雜內(nèi)腔的毛坯對(duì)材料的適應(yīng)性廣，鑄件的對(duì)材料的適應(yīng)性廣，鑄件的大小幾乎不受限制大小幾乎不受限制成本低，原材料來(lái)源廣泛，成本低，原材料來(lái)源廣泛， 價(jià)格低廉價(jià)格低廉,一般不需要昂貴的

3、一般不需要昂貴的設(shè)備設(shè)備是某些塑性很差的材料是某些塑性很差的材料(如鑄如鑄鐵等鐵等)制造其毛坯或零件的唯制造其毛坯或零件的唯一成型工藝一成型工藝液態(tài)成型液態(tài)成型優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn)第二篇鑄造液態(tài)成型的缺點(diǎn)液態(tài)成型的缺點(diǎn)工藝過(guò)程比較復(fù)雜，一些工藝過(guò)工藝過(guò)程比較復(fù)雜，一些工藝過(guò)程還難以控制程還難以控制液態(tài)成形零件內(nèi)部組織的均勻性、液態(tài)成形零件內(nèi)部組織的均勻性、致密性一般較差致密性一般較差液態(tài)成形零件易出現(xiàn)縮孔、縮松、液態(tài)成形零件易出現(xiàn)縮孔、縮松、氣孔、砂眼、夾渣、夾砂、裂紋氣孔、砂眼、夾渣、夾砂、裂紋等缺陷，產(chǎn)品等缺陷，產(chǎn)品 質(zhì)量不夠穩(wěn)定質(zhì)量不夠穩(wěn)定由于鑄件內(nèi)部晶粒粗大，組織不由于鑄件內(nèi)部晶粒粗大，組織不均

4、勻，且常伴均勻，且常伴 有缺陷，其力學(xué)有缺陷，其力學(xué)性能比同類(lèi)材料的塑性成形低性能比同類(lèi)材料的塑性成形低液態(tài)成型液態(tài)成型缺缺 點(diǎn)點(diǎn)第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件7v 1-1 液態(tài)合金的充型v 1-2 鑄件的凝固與收縮v 1-3 鑄造內(nèi)應(yīng)力v 1-4 鑄件中氣孔v 1-5 鑄件的質(zhì)量控制v教學(xué)目的和要求： v1.了解鑄造的工藝。v2.了解合理地控制鑄件的凝固，從而防止缺陷。v重點(diǎn)與難點(diǎn)：鑄造工藝基礎(chǔ)。第一章 鑄造工藝基礎(chǔ)第二篇鑄造合金的鑄造性能合金的鑄造性能v合金的鑄造性能：合金的鑄造性能：是指在鑄造生產(chǎn)中是指在鑄造生產(chǎn)中合金所表現(xiàn)的工藝合金所表現(xiàn)的工藝性能，是合金的性能，是合金的充充

5、型能力型能力、收縮性收縮性、偏析偏析和和吸氣性吸氣性的綜的綜合體現(xiàn)。合體現(xiàn)。v合金鑄造性能是選合金鑄造性能是選擇鑄造擇鑄造金屬材料金屬材料，確定鑄件的鑄造確定鑄件的鑄造工工藝方案藝方案及進(jìn)行鑄件及進(jìn)行鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)的依據(jù). .河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件8第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件9一、合金的流動(dòng)性一、合金的流動(dòng)性v流動(dòng)性：液態(tài)合金本身的流動(dòng)能力，稱為流動(dòng)性 流動(dòng)性好的合金易得優(yōu)質(zhì)鑄件，且有利于將 雜質(zhì)氣體上浮并排除，還有利于補(bǔ)縮。 鑄鐵流動(dòng)性較好，鑄鋼較差 鑄鐵：當(dāng)C+Si=6.2%，砂型，1300，螺旋 線長(zhǎng)度1500mm 鑄鋼：當(dāng)C=0.4%，砂型，1600，

6、螺旋線 長(zhǎng)度100mm第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件10影響流動(dòng)性的因素影響流動(dòng)性的因素v1、合金的種類(lèi)v主要與合金的熔點(diǎn)、導(dǎo)熱系數(shù)及合金的黏度等物理性能有關(guān)。v2合金的成分va.純金屬流動(dòng)性好:一定溫度下結(jié)晶,凝固層表面平滑,對(duì)液流阻力小vb.共晶成分流動(dòng)性好:恒溫凝固,固體層表面光滑,且熔點(diǎn)低,過(guò)熱度大.vc.非共晶成分流動(dòng)性差: 結(jié)晶在一定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行,初生樹(shù)枝狀晶阻礙液態(tài)合金繼續(xù)結(jié)晶第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件11液相線與固相線間的距離（液相線與固相線間的距離（T液液T固固）稱為結(jié)晶間隔）稱為結(jié)晶間隔結(jié)晶間隔越大流動(dòng)性越差，反之越好，因此共晶成分結(jié)晶間隔越大流動(dòng)

7、性越差，反之越好，因此共晶成分合金流動(dòng)性最好合金流動(dòng)性最好第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件12二、影響充型能力的因素除了流動(dòng)性影響合金的充型能力外，還受到以下因素的影響 1、澆注條件 1）澆注溫度 2）澆注壓力2、鑄型條件 1）鑄型結(jié)構(gòu) 2）鑄型導(dǎo)熱能力 3）鑄型溫度 4）鑄型中氣體 5）澆注系統(tǒng) 6）折算厚度（鑄件體積與鑄件表面積之比鑄件體積與鑄件表面積之比）折算厚度越大，熱量散失越慢，充型能力就越好。鑄件壁厚相同時(shí)，垂直折算厚度越大，熱量散失越慢，充型能力就越好。鑄件壁厚相同時(shí)，垂直壁比水平壁更容易充填壁比水平壁更容易充填.(大平面鑄件不易成形大平面鑄件不易成形)第二篇鑄造河北工程

8、大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件13 鑄件在結(jié)晶過(guò)程中，當(dāng)結(jié)鑄件在結(jié)晶過(guò)程中，當(dāng)結(jié)晶溫度范圍很寬，且鑄件截面晶溫度范圍很寬，且鑄件截面上的溫度梯度較小，則不存在上的溫度梯度較小，則不存在固相層，固液兩相共存的凝固固相層，固液兩相共存的凝固區(qū)貫穿整個(gè)區(qū)域。區(qū)貫穿整個(gè)區(qū)域。 大多數(shù)合金的凝固是介于逐大多數(shù)合金的凝固是介于逐層凝固和糊狀凝固之間，稱為中層凝固和糊狀凝固之間，稱為中間凝固。間凝固。第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件14影響鑄件凝固方式的因素 * *合金的結(jié)晶溫度合金的結(jié)晶溫度范圍越小，凝固區(qū)合金的結(jié)晶溫度合金的結(jié)晶溫度范圍越小，凝固區(qū)域越窄，越趨向于逐層凝固。在鐵碳合金中普通域越窄，越趨向

9、于逐層凝固。在鐵碳合金中普通 灰鑄鐵為逐層凝固，高碳鋼為糊狀凝固。灰鑄鐵為逐層凝固，高碳鋼為糊狀凝固。* *鑄件的溫度梯度：鑄件的溫度梯度： 在合金結(jié)晶溫度范圍已定的前提下，凝固區(qū)的寬窄在合金結(jié)晶溫度范圍已定的前提下，凝固區(qū)的寬窄取決于鑄件內(nèi)外層之間的溫度差。取決于鑄件內(nèi)外層之間的溫度差。若鑄件內(nèi)外層之間的溫度差由小變大，則其凝固區(qū)相若鑄件內(nèi)外層之間的溫度差由小變大，則其凝固區(qū)相應(yīng)由寬變窄。應(yīng)由寬變窄。 第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件15分為三類(lèi)，液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮。分為三類(lèi)，液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮。鑄件溫度降低鑄件溫度降低澆注溫度澆注溫度室溫室溫凝固終止溫度凝固終止

10、溫度開(kāi)始凝固溫度開(kāi)始凝固溫度液態(tài)收縮液態(tài)收縮凝固收縮凝固收縮固態(tài)收縮固態(tài)收縮 體積收縮體積收縮線收縮線收縮收縮是指合金從澆注、凝固到冷卻至室溫的過(guò)收縮是指合金從澆注、凝固到冷卻至室溫的過(guò)程中，其體積或尺寸縮減的現(xiàn)象程中，其體積或尺寸縮減的現(xiàn)象。第二篇鑄造合金收縮的三個(gè)階段第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件17合金收縮合金收縮固態(tài)合金冷卻固態(tài)合金冷卻液態(tài)合金冷卻液態(tài)合金冷卻液態(tài)收縮液態(tài)收縮凝固收縮凝固收縮縮孔縮孔:恒溫下結(jié)晶恒溫下結(jié)晶縮松縮松:兩相區(qū)結(jié)晶兩相區(qū)結(jié)晶線收縮線收縮裂紋裂紋變形變形應(yīng)力應(yīng)力合合 金金 的的 收收 縮縮第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件18是指單位體積的收縮量

11、（體積收縮率）。是指單位體積的收縮量（體積收縮率）。是指單位長(zhǎng)度上的收縮量（線收縮率）。是指單位長(zhǎng)度上的收縮量（線收縮率）。%100110VVVV%100110LLLL 其中其中 V V0 0，L L0 0表示鑄件在高溫表示鑄件在高溫T T0 0時(shí)的體積和一維方向時(shí)的體積和一維方向的長(zhǎng)度；的長(zhǎng)度； V V1 1，L L1 1表示鑄件在高溫表示鑄件在高溫T T1 1時(shí)的體積和一維方向的時(shí)的體積和一維方向的長(zhǎng)度。長(zhǎng)度。 第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件19 2、影響收縮的因素 鑄型條件鑄型條件鑄件結(jié)構(gòu)鑄件結(jié)構(gòu)澆注溫度澆注溫度化學(xué)成分化學(xué)成分(c含量含量)合金收縮合金收縮第二篇鑄造判斷縮孔出

12、現(xiàn)的方法判斷縮孔出現(xiàn)的方法A等溫線法等溫線法 B內(nèi)切圓法內(nèi)切圓法第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件212、縮松形成v縮松的形成原因縮松的形成原因: : 鑄件最后凝固的收鑄件最后凝固的收縮未能得到補(bǔ)足，或者結(jié)縮未能得到補(bǔ)足，或者結(jié)晶溫度范圍寬的合金呈糊晶溫度范圍寬的合金呈糊狀凝固，凝固區(qū)域較寬，狀凝固，凝固區(qū)域較寬，液、固兩相共存，樹(shù)枝晶液、固兩相共存，樹(shù)枝晶發(fā)達(dá)，枝晶骨發(fā)達(dá)，枝晶骨 架將合金液架將合金液分割開(kāi)的小液體區(qū)難以得分割開(kāi)的小液體區(qū)難以得到補(bǔ)縮所到補(bǔ)縮所 致。致。第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件223、縮孔與縮松的防治措施控制鑄件的凝固順序順序凝固原則（定向凝固原則）指采

13、取一些措施，如確定合理的內(nèi)澆道位置，設(shè)置冷鐵和冒口，建立合理的溫度梯度，使鑄件各部分按照遠(yuǎn)離冒口的部位最先凝固，然后朝冒口的方向進(jìn)行，最后使冒口凝固的順序。定向凝固示意圖第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件23設(shè)計(jì)原則：設(shè)計(jì)原則：1 1、冒口的凝固時(shí)間必須大于或等于鑄件被補(bǔ)縮部分冒口的凝固時(shí)間必須大于或等于鑄件被補(bǔ)縮部分的凝固時(shí)間。的凝固時(shí)間。2 2、冒口應(yīng)具有足夠大的體積，以保證有足夠的金屬冒口應(yīng)具有足夠大的體積，以保證有足夠的金屬液補(bǔ)充鑄件內(nèi)部的體收縮。液補(bǔ)充鑄件內(nèi)部的體收縮。3 3、在鑄件凝固時(shí)，冒口與被補(bǔ)縮部位之間應(yīng)有通暢在鑄件凝固時(shí)，冒口與被補(bǔ)縮部位之間應(yīng)有通暢的補(bǔ)縮通道。的補(bǔ)縮

14、通道。4 4、為增加鑄件局部冷卻速度，在鑄型局部區(qū)域設(shè)置為增加鑄件局部冷卻速度，在鑄型局部區(qū)域設(shè)置激冷能力強(qiáng)的材料（如鑄鐵、鑄鋼等）作為冷鐵。激冷能力強(qiáng)的材料（如鑄鐵、鑄鋼等）作為冷鐵。第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件24鑄造應(yīng)力鑄造應(yīng)力相變應(yīng)力相變應(yīng)力熱應(yīng)力熱應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件25第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件26收縮過(guò)程中熱應(yīng)力的形成收縮過(guò)程中熱應(yīng)力的形成第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件27各階段應(yīng)力狀態(tài)如果連接桿的橫梁剛度不足，則會(huì)出現(xiàn)變形第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件282 機(jī)械應(yīng)力 v合金的線收縮受到鑄型或

15、型芯機(jī)械阻礙而形成的內(nèi)應(yīng)力。v機(jī)械應(yīng)力是暫時(shí)的,落砂后,就自行消失.*機(jī)械應(yīng)力與熱應(yīng)力共同作用,可能使某些部位增加了裂紋傾向.v預(yù)防方法: 提高鑄型和型芯的退讓性.第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件29二 變形與防止v 鑄件通過(guò)自由變形來(lái)松弛內(nèi)應(yīng)力,自發(fā)過(guò)程.鑄件發(fā)生不同程度的變形.第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件30防止方法v1壁厚均勻,形狀對(duì)稱,同時(shí)凝固. 2 反變形法(長(zhǎng)件,易變形件)v殘余應(yīng)力: 自然時(shí)效, 人工時(shí)效-低溫退火 550650第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件31三 鑄件的裂紋與防止當(dāng)鑄造內(nèi)應(yīng)力超過(guò)金屬的強(qiáng)度極限時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生裂紋。1、熱裂：是高溫下形成

16、的裂紋。影響因素：合金性質(zhì)。鑄型阻力。2、冷裂：是低溫下形成的裂紋。第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件32v以有利于釋放鑄造應(yīng)力為原則；以有利于釋放鑄造應(yīng)力為原則；v1 1、采用正確的鑄造工藝（正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)、采用正確的鑄造工藝（正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)、補(bǔ)縮系統(tǒng)等）；補(bǔ)縮系統(tǒng)等）；v2 2、鑄件形狀設(shè)計(jì)要求簡(jiǎn)單、對(duì)稱和厚薄均勻；、鑄件形狀設(shè)計(jì)要求簡(jiǎn)單、對(duì)稱和厚薄均勻；v3 3、對(duì)鑄件進(jìn)行熱處理。、對(duì)鑄件進(jìn)行熱處理。第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件33 鼓鼓 泡泡 滲滲 漏漏 冷冷 隔隔 未未 注注 滿滿第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件341.4 鑄件中的氣孔一 氣孔對(duì)鑄件質(zhì)量

17、的影響二 分類(lèi)(按氣體來(lái)源) 1 侵入氣孔 2 析出氣孔 3 反應(yīng)氣孔 第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件35第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件36v重點(diǎn)：v1.了解鑄鐵的分類(lèi)、特點(diǎn)、石墨化及其影響因素。v2.掌握灰鑄鐵的牌號(hào)、組織、性能及其應(yīng)用，灰鑄鐵的變質(zhì)處理，灰鑄鐵的熱處理。v3. 了解可鍛鑄鐵、蠕墨鑄鐵和合金鑄鐵簡(jiǎn)介v4.。熟悉球墨鑄鐵的牌號(hào)、組織、性能及其應(yīng)用、球墨鑄鐵的熱處理。v難點(diǎn)：鑄鐵的性能及其應(yīng)用。第二章 常用合金鑄件的生產(chǎn)第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件37 2-1 2-1 鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn) 鑄鐵是含碳量大于2.11%2.11%（通常為2.5%-4.

18、0%2.5%-4.0%）的鐵碳合金。3 3麻口鑄鐵：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(guò)渡組織，因斷口處有黑白相間的麻 點(diǎn)，故而得名。根據(jù)碳在鑄鐵中存在形式的不同，鑄鐵可分為：根據(jù)碳在鑄鐵中存在形式的不同，鑄鐵可分為：1. 1.白口鑄鐵白口鑄鐵：碳全部以FeFe3 3C C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(shí)也用來(lái)制造一些耐磨件，如軋輥、粉碎機(jī)錘頭、襯板、球磨機(jī)磨球和犁鏵等。2 2灰口鑄鐵：灰口鑄鐵：碳大部或全部以石墨石墨形式存在，斷口呈暗灰色。第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件384 4蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 ： 其石墨呈蠕蟲(chóng)狀。如圖d所示

19、。 abcd根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài)的不同，灰口鑄鐵又可分為：根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài)的不同，灰口鑄鐵又可分為：1 1普通灰口鑄鐵普通灰口鑄鐵 ： 簡(jiǎn)稱灰口鑄鐵，其石墨呈片狀。如圖a所示。2 2可鍛鑄鐵：可鍛鑄鐵： 其石墨呈團(tuán)絮狀。如圖b所示。3 3球墨鑄鐵：球墨鑄鐵： 其石墨呈球狀。如圖c所示。第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件39一、影響鑄鐵組織和性能的因素一、影響鑄鐵組織和性能的因素 1 1、化學(xué)成分、化學(xué)成分 碳是形成石墨的元素，也是促進(jìn)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(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素，隨著含硅量的增加，石墨顯著增多。 所以：當(dāng)鑄鐵中碳、硅含量均高 時(shí)，析出的石

20、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)滲碳體滲碳體和游離態(tài)石墨石墨兩種形式存在。碳以石墨形式析出的現(xiàn)象稱為石墨化石墨化。1 1）碳和硅）碳和硅第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件403 3）錳）錳所以：硫含量限制在硫含量限制在0.1-0.150.1-0.15%以下，高強(qiáng)度鑄鐵則應(yīng)更低。以下，高強(qiáng)度鑄鐵則應(yīng)更低。 使鑄鐵鑄造性能惡化（如降低流動(dòng)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(qiáng)度和硬度的作用。MnS一般控制在一般控制在0.61.2%0.61.2%之間之間4 4）磷）磷 磷對(duì)鑄鐵的石墨化影響不顯著。含磷過(guò)高將增加鑄鐵的冷脆性

21、。限制在限制在0.5%0.5%以下，高強(qiáng)度鑄鐵則限制在以下，高強(qiáng)度鑄鐵則限制在0.20.3%0.20.3%以下。以下。2 2）硫）硫硫是強(qiáng)烈阻礙石墨化元素。硫量高易促使碳以FeFe3 3C C 白口組織白口組織；硫量高 熱脆性； 第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件412 2冷卻速度冷卻速度在實(shí)際生產(chǎn)中，一般是根據(jù)鑄件的壁厚（主要部位的壁厚），選擇適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)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(shù)量和尺寸都增大，鑄鐵強(qiáng)度、硬度反而下降。這一現(xiàn)象稱為壁厚（對(duì)力學(xué)性能的）敏感性。1 1）鑄型材料）鑄型材料2 2）鑄件壁厚）鑄件壁厚 鑄件壁愈厚，冷卻速度愈慢

22、，則石墨化傾向愈大，愈易得到粗大的石墨片和鐵素體基體。第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件42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珠光體灰口鑄鐵珠光體灰口鑄鐵：鐵素體灰口鑄鐵：鐵素體灰口鑄鐵：珠光體珠光體+ +鐵素體灰口鑄鐵：鐵素體灰口鑄鐵：P+G片片P+F+G片片F(xiàn)+G片片第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件43二、灰口鑄鐵 （一）灰口鑄鐵的化學(xué)成分、組織和性能（一）灰口鑄鐵的化學(xué)成分、組織和

23、性能 1 1 灰口鑄鐵的化學(xué)成分與組織灰口鑄鐵的化學(xué)成分與組織 灰口鑄鐵的化學(xué)成分一般為：2.63.6%C2.63.6%C，1.23.0%Si1.23.0%Si， 0.41.2Mn0.41.2Mn，S0.15%S0.15%，P0.3%P0.3%。 1) 1) 鐵素體灰口鑄鐵（鐵素體灰口鑄鐵（F+G片片）：）：這種鑄鐵抗拉強(qiáng)度和硬度低，易加工，鑄造性能好。常用來(lái)制造性能要求不高的鑄件和一些薄壁件。2) 2) 鐵素體鐵素體- -珠光體灰口鑄鐵（珠光體灰口鑄鐵（F+P+G片片）：）：此種鑄鐵強(qiáng)度亦較低，但可滿足一般機(jī)件要求，且其鑄造性能、切削加工性能和減振性較好，因此應(yīng)用較廣。第二篇鑄造河北工程大學(xué)

24、金屬工藝學(xué)電子課件443) 3) 珠光體灰口鑄鐵（珠光體灰口鑄鐵（ P+G片片）：）：這種鑄鐵強(qiáng)度和硬度較高，主要用來(lái)制造較為重要的機(jī)件。2 2 灰口鑄鐵的性能灰口鑄鐵的性能 2 2）良好的減振性）良好的減振性 3 3）良好的耐磨性）良好的耐磨性 4 4）低的缺口敏感性）低的缺口敏感性 1 1）力學(xué)性能：）力學(xué)性能：b=120-250Mpa，僅為鋼件的20-30%， 0（二）灰口鑄鐵的孕育處理（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(shù)量、大小和形態(tài)。 差第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件4505015050100100150150表面表面中心16014017

25、0180硬度HB孕育處理 熔煉出相當(dāng)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(xì)顆粒的孕育劑孕育劑，孕育劑在鐵水中形成大量彌散的石墨結(jié)晶核心，使石墨化作用驟然提高，從而得到在細(xì)晶粒珠光體上均勻的分布著細(xì)片狀石墨的組織。 孕育鑄鐵：孕育鑄鐵：P P細(xì)細(xì)+G+G細(xì)片細(xì)片b=250-400Mpa，HB=170-270， 0 0冷卻速度對(duì)其組織和性能的影響很小。冷卻速度對(duì)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%0.25-0.6%。 第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件46孕育鑄鐵適用于靜載荷下，要求較高強(qiáng)度、硬度、耐磨性或氣密性的鑄件，

26、特別是厚大截面鑄件厚大截面鑄件。如重型機(jī)床床身，汽缸體、缸套及液壓件等。 必須指出： 孕育鑄鐵原鐵水的碳、硅含量不能太高； 原鐵水出爐溫度不應(yīng)低于1400； 經(jīng)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（三）灰口鑄鐵的工藝性能3 3 鍛造性和焊接性差。鍛造性和焊接性差。1 1 良好的鑄造性能。良好的鑄造性能。良好的流動(dòng)性、小的收縮率。2 2 良好的切削加工性能。良好的切削加工性能。第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件472 2 灰口鑄鐵的牌號(hào)選用灰口鑄鐵的牌號(hào)選用灰口鑄鐵的牌號(hào)用漢語(yǔ)拼音“HT”和一組數(shù)字表示，數(shù)字表示其最低抗拉強(qiáng)度b （Mpa）。1 1

27、灰口鑄鐵件的生產(chǎn)特點(diǎn)灰口鑄鐵件的生產(chǎn)特點(diǎn)1 1）灰口鑄鐵一般在沖天爐中熔煉，成本低廉；）灰口鑄鐵一般在沖天爐中熔煉，成本低廉；2 2）具有良好的鑄造性能。）具有良好的鑄造性能。3 3）灰口鑄鐵一般不通過(guò)熱處理來(lái)提高其性能。）灰口鑄鐵一般不通過(guò)熱處理來(lái)提高其性能。（四）灰口鑄鐵生產(chǎn)特點(diǎn)及牌號(hào)選用（四）灰口鑄鐵生產(chǎn)特點(diǎn)及牌號(hào)選用灰鐵第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件48三、可鍛鑄鐵三、可鍛鑄鐵 （一）可鍛鑄鐵的組織、性能、牌號(hào)及選用（一）可鍛鑄鐵的組織、性能、牌號(hào)及選用 1 1 可鍛鑄鐵的組織、性能、牌號(hào)及選用可鍛鑄鐵的組織、性能、牌號(hào)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(dòng)

28、和沖擊、形狀復(fù)雜的薄壁小件，如汽車(chē)拖拉機(jī)的底盤(pán)類(lèi)零件、各種水管接頭、農(nóng)機(jī)件等。 其強(qiáng)度、硬度、耐磨性優(yōu)良，并可通過(guò)淬火、調(diào)質(zhì)等熱處理強(qiáng)化。可取代鍛鋼制造小型連桿、曲軸等重要件。 1 1）鐵素體（黑心）可鍛鑄鐵（）鐵素體（黑心）可鍛鑄鐵（F+GF+G團(tuán)團(tuán)）：）：2 2）珠光體可鍛鑄鐵（）珠光體可鍛鑄鐵（P+ GP+ G團(tuán)團(tuán)）：）：第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件492 2 可鍛鑄鐵的牌號(hào)可鍛鑄鐵的牌號(hào) 可鍛鑄鐵的牌號(hào)用漢語(yǔ)拼音和兩組數(shù)字表示，第一組數(shù)字表示其最低抗拉強(qiáng)度b （Mpa），第二組數(shù)字表示其最低伸長(zhǎng)率 。KTH30006 KTZ45006 可鐵黑可鐵黑可鐵珠可鐵珠 b b b

29、b第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件50（二）可鍛鑄鐵的生產(chǎn)特點(diǎn)（二）可鍛鑄鐵的生產(chǎn)特點(diǎn) 1. 1.鑄出白口坯料鑄出白口坯料 1 1）碳、硅含量要低。）碳、硅含量要低。通常為2.42.8%C2.42.8%C，0.41.4%Si0.41.4%Si。 2 2）冷卻速度要快。）冷卻速度要快。2. 2.石墨化退火石墨化退火 920 -980 720 650Fe3C A+G團(tuán)P F+G團(tuán)P+GP+G團(tuán)團(tuán)F+ GF+ G團(tuán)團(tuán)t石墨化退火的總周期一般為4070小時(shí)高溫階段的石墨化退火時(shí)間需10-20小時(shí)第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件51四、球墨鑄鐵四、球墨鑄鐵 1 1球墨鑄鐵的組織、性能、牌

30、號(hào)及用途球墨鑄鐵的組織、性能、牌號(hào)及用途 1 1）珠光體球墨鑄鐵（）珠光體球墨鑄鐵（P + FP + F少少+G+G球球） 正火其性能特點(diǎn)是：a）強(qiáng)度高。特別是屈服強(qiáng)度高，屈、強(qiáng)比屈、強(qiáng)比（ 0.20.2/b b0.70.70.80.8）高于45號(hào)鋼（ 0.20.2/b b0.6)0.6)。b）疲勞強(qiáng)度較高c）硬度和耐磨性遠(yuǎn)比高強(qiáng)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(fù)荷的重要件，如曲軸、連桿、凸輪、蝸曲軸、連桿、凸輪、蝸桿桿等。 b=600800 MPa ; =2%第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件52我國(guó)主要用于代替可鍛鑄鐵制造汽車(chē)、拖拉機(jī)底盤(pán)類(lèi)零件，如后橋殼等。

31、國(guó)外則大量用于鑄管，如上、下水管道及輸氣管道等。 2 2）鐵素體球墨鑄鐵）鐵素體球墨鑄鐵 （F + PF + P少少+G+G球球） 退火其性能特點(diǎn)： b=450500 MPa ; =17%球墨鑄鐵的牌號(hào)用漢語(yǔ)拼音“QTQT”和兩組數(shù)字表示，兩組數(shù)字分別表示最低抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。 球鐵球鐵第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件532 2球墨鑄鐵的生產(chǎn)球墨鑄鐵的生產(chǎn) 1 1）控制原鐵水化學(xué)成分）控制原鐵水化學(xué)成分 2 2）較高的鐵水溫度）較高的鐵水溫度 3 3）球化處理和孕育處理）球化處理和孕育處理 出爐溫度應(yīng)高于1400 。 a）應(yīng)嚴(yán)格控制 S0.07%、P0.1%。b）適當(dāng)提高含碳量（3.6

32、4.0%C），以改善鑄造性能。種類(lèi)種類(lèi)球化劑加入量一般為鐵水重量的1.0-1.6%1.0-1.6%。 球化劑的作用：促使石墨在結(jié)晶時(shí)呈球狀析出促使石墨在結(jié)晶時(shí)呈球狀析出。 a a）球化處理）球化處理稀土作用第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件54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%0.4-1.0%。 b b）孕育處理）孕育處理孕育劑的作用：促進(jìn)鑄鐵石墨化，防止球化元素所造成促進(jìn)鑄鐵石墨化，防止球化元素所造成的白口傾向的白口傾向 。球化處理工藝有沖入法沖入法和型內(nèi)球化法型內(nèi)球化法 。鐵水合金球化劑硅鐵粉鐵水包出鐵槽草木灰反應(yīng)室反應(yīng)室鑄件鑄件冒口冒口積渣包積渣包第

33、二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件554 4）球墨鑄鐵的熱處理）球墨鑄鐵的熱處理退火、正火退火、正火及其它熱處理（淬火、回火等）。五、蠕墨鑄鐵五、蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵的性能特點(diǎn)：（1）力學(xué)性能（強(qiáng)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(dǎo)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。第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件56蠕墨鑄鐵主要用來(lái)代替高強(qiáng)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(chǎn)復(fù)雜的大型鑄件。如大型柴油機(jī)機(jī)體、大型機(jī)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

34、油機(jī)汽缸蓋、排汽管、制動(dòng)盤(pán)、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。第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件572-2 2-2 鑄鋼件生產(chǎn)鑄鋼件生產(chǎn) 一、鑄鋼的分類(lèi)、性能、牌號(hào)及應(yīng)用一、鑄鋼的分類(lèi)、性能、牌號(hào)及應(yīng)用 1 1 碳素鋼碳素鋼2 2 合金鋼合金鋼1 1）低碳鋼）低碳鋼2 2）中碳鋼）中碳鋼3 3）高碳鋼）高碳鋼C0.25%C=0.250.45%C=0.500.601 1）低合金鋼）低合金鋼2 2）高合金鋼）高合金鋼Me5%Mn13鑄造性能差、應(yīng)用較少。鑄造性能較好、應(yīng)用廣泛。鑄造性能差、應(yīng)用較少。

35、第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件58二、鑄鋼的熔鑄工藝特點(diǎn)二、鑄鋼的熔鑄工藝特點(diǎn) 1. 1. 鑄鋼的鑄造性能鑄鋼的鑄造性能差差流動(dòng)性差、收縮大。流動(dòng)性差、收縮大。1）鑄件要安放冒口和冷鐵；2）必須嚴(yán)格控制澆注溫度；3）鑄件的壁不能太?。?. 2. 鑄鋼的熱處理鑄鋼的熱處理退火：退火：C C 0.35% 0.35%正火：正火：C C 0.35% 0.35%3. 3. 鑄鋼的熔煉鑄鋼的熔煉電爐電爐第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件592-3 2-3 鑄造有色合金鑄造有色合金一、鑄造銅合金一、鑄造銅合金1 1鑄造黃銅鑄造黃銅 2 2鑄造青銅鑄造青銅 (Cu-Zn)(Cu-Zn)鑄造黃銅

36、有相當(dāng)高的力學(xué)性能，如b b=250450Mpa=250450Mpa，=730%=730%，HBS=60120HBS=60120。因其含銅量低，價(jià)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(chǎn)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(mén)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 。第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件60鑄造錫青銅的力學(xué)性能雖低于黃銅，但其耐磨、耐蝕性其耐磨、耐蝕性優(yōu)于黃銅，錫青銅特別適合制造高速滑動(dòng)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(xué)性能和耐磨、耐蝕性有優(yōu)良的力學(xué)性能和耐

37、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、鑄造鋁合金二、鑄造鋁合金1 1 鋁硅合金（鋁硅合金（Al-SiAl-Si）鋁硅合金流動(dòng)性好、線收縮率低、熱裂傾向小、氣密性好，鋁硅合金流動(dòng)性好、線收縮率低、熱裂傾向小、氣密性好，又有足夠的強(qiáng)度，所以應(yīng)用最廣。又有足夠的強(qiáng)度，所以應(yīng)用最廣。常用于制造形狀復(fù)雜的 薄壁件或氣密性要求較高的鑄件，如內(nèi)燃機(jī)缸體、 化油器、儀表外殼等。 第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件612 2 鋁銅合金（鋁銅合金（Al-CuAl-Cu）3 3 鋁鎂合金（鋁鎂合金（Al-MgAl-Mg）4 4 鋁鋅合金（鋁鋅合金（Al-ZnAl-Zn）鋁銅合金的鑄造

38、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(qiáng)度最高的，主要用于航天、航空或長(zhǎng)期在大氣、海水中工作的零件等 。第二篇鑄造河北工程大學(xué)金屬工藝學(xué)電子課件62四鑄造收縮率四鑄造收縮率 鑄件在凝固和冷卻過(guò)程中會(huì)發(fā)生收縮而造成各部鑄件在凝固和冷卻過(guò)程中會(huì)發(fā)生收縮而造成各部分體積和尺寸縮小。為了使鑄件的實(shí)際尺寸符合圖分體積和尺寸縮小。為了使鑄件的實(shí)際尺寸符合圖樣要求，在制作模樣和芯盒時(shí)，模樣和芯盒的制造樣要求，在制作模樣和芯盒時(shí)，模樣和芯盒的制造尺寸應(yīng)比鑄件放大一個(gè)該合金的收縮率。尺寸應(yīng)比鑄件放大一個(gè)該合金的收縮率。合金收縮率的大小取決于鑄造合金的合金收縮率的大小取決于鑄造合金的種類(lèi)及鑄件種類(lèi)及鑄件的結(jié)構(gòu)、尺寸等因素。的結(jié)構(gòu)、尺寸等因素。通?；诣T鐵的鑄造收縮率是通?；诣T鐵的鑄造收縮率是0.7%1.0%0.7%1.0%，鑄鋼的，鑄鋼的鑄造收縮率為鑄造收縮率為1.3%2.0%1.3%2.0%，鋁合金的鑄造收縮率，鋁合金的鑄造收縮率為為0.8%1.2%0.8%1.2%，錫青銅鑄造收縮率為，錫青銅鑄造收縮率為1.2%1.