《金屬工藝》鑄造改進2

1、1.5 鑄造金屬材料的特性1.5.1 鑄鐵及鑄鐵件生產(chǎn)一、鑄鐵及其熔煉： 鑄鐵通常是指含C 2.5%4.0% 、Si 1.0%2.5% 接近共晶成分的鐵碳合金。它具有良好的鑄造性能，又易于切削加工，最適宜制造形狀復(fù)雜的鑄件。是工業(yè)中應(yīng)用較廣的材料，鑄鐵約占機器重量的50%以上。鑄鐵的分類：白口鑄鐵：Fe3C，硬脆，難加工，應(yīng)用很少。麻口鑄鐵：灰口鑄鐵：石墨普通灰口鑄鐵：片狀可鍛鑄鐵：團絮狀球墨鑄鐵：球狀蠕墨鑄鐵：蠕蟲狀此外，還有合金鑄鐵。二、灰口鑄鐵：（1）石墨對灰鑄鐵性能的影響：灰口鑄鐵的顯微組織由金屬基體與石墨片所組成，相當(dāng)于在鋼的基體中嵌入了大量石墨片。機械性能：b=120250MPa，

2、壓鋼 塑性、韌性近于零，屬于脆性材料。 石墨強度極低，塑性近于零，3%的石墨占10%的體積，所以灰口鑄鐵可視為充滿裂紋的鋼?；w強度利用率僅3050%。吸震性：吸震能力為鋼的510倍，是制造機床床身、機座的好材料。耐磨性：石墨凹坑可以儲存潤滑油，石墨本身也是良好的潤滑劑。缺口敏感性低：零件工作可靠。灰口鑄鐵基體類別：P基體、P-F混合基體、F基體。影響鑄鐵石墨化的因素：化學(xué)成份：a）碳和硅：碳愈多，可能析出的石墨量愈多；硅越多，碳石墨化的可能性越大；含碳量高，而含硅量少時，只能得到含化合碳的白口鐵。 控制鑄鐵中碳、硅含量的不同配比，將得到不同組織與性能的鑄鐵。b）硫和錳：硫是強烈的反石墨化元素

3、。錳具有穩(wěn)定珠光體的作用，能提高鑄鐵的強度和硬度。錳與硫形成熔點高（1600）、密度小的MnS，進入熔渣而排出爐外。錳在0.6%1.2%時是鑄鐵中有益的元素。c）磷：含磷量超過0.3%時，形成Fe3P共晶體。呈網(wǎng)狀分布于晶界、低熔點、硬度高（390520HB）。利于提高鑄鐵的耐磨性，故耐磨鑄鐵件的含磷量可高達0.5%0.7%。 冷卻速度：冷卻速度越慢，石墨片越粗大。冷卻速度很大時，產(chǎn)生白口組織。冷卻速度主要受鑄型及鑄件壁厚的影響：鑄型材料：砂型與金屬型。鑄件壁厚：（2）灰鑄鐵的孕育處理：孕育處理是先熔煉出低碳、硅含量（C2.7%3.3%、Si1.0%2.0%）的高溫鐵水(14001450)；然

4、后向鐵水中沖入少量細顆粒狀或粉末狀孕育劑。孕育劑占鐵水重量的0.25%0.6%。孕育劑一般為含Si75%的硅鐵(有時也用硅鈣)。經(jīng)孕育處理后的鑄鐵稱為孕育鑄鐵，它的強度、硬度顯著提高。冷卻速度對孕育鑄鐵組織和性能影響很小。(3) 灰鑄鐵件的生產(chǎn)特點及牌號選用 灰鑄鐵件的生產(chǎn)特點： 一般在沖天爐中熔煉，成本低廉。 一般不需冒口補縮，也較少應(yīng)用冷鐵，通常采用同時凝固。 一般不通過熱處理來提高其機械性能。 灰鑄鐵牌號的選用： 用HT表示，其數(shù)值表示其最低抗拉強度。 HT250350是經(jīng)過孕育處理后的的孕育鑄鐵，用于要求更高的重要件。 選擇牌號時要考慮壁厚。三、可鍛鑄鐵：定義：白口鐵經(jīng)石墨化退火、得到

5、團絮狀石墨鑄鐵，因其有一定的塑性，故稱可鍛鑄鐵。低碳、硅量的鐵水，通常為C2.4%2.8%、Si0.4%1.4%,以獲得完全的白口組織。壁厚不得太厚，尺寸不宜太大?？慑戣T鐵件的石墨化退火工藝是，緩慢加熱到920980 ，保溫1020小時，再按規(guī)范冷到室溫。石墨化退火的總周期一般為4070小時，生產(chǎn)過程復(fù)雜且周期長、能耗大、鑄件的成本高。 920980700（1）可鍛鑄鐵的生產(chǎn)特點：（2）可鍛鑄鐵的性能、牌號及應(yīng)用：使用性能： 耐熱性：可鍛鑄鐵的耐熱性優(yōu)于灰鑄鐵和碳鋼。 耐蝕性：耐蝕性優(yōu)于碳鋼。黑心可鍛鑄鐵的耐 蝕性優(yōu)于珠光體可鍛鑄鐵。.鑄造性能： 流動性：流動性差，宜增大澆道尺寸，薄件宜適當(dāng)提

6、高澆注溫度。 收縮大：鑄件易產(chǎn)生應(yīng)力和開裂，應(yīng)改善砂型及型芯的退讓性。鑄件易產(chǎn)生縮孔、縮松。在鑄造工藝上多采用冒口和冷鐵等措施來防治。 .機械性能：b=300400MPa,12%,30J/cm2。可鍛鑄鐵可分為黑心可鍛鑄鐵、珠光體可鍛鑄鐵及白心可鍛鑄鐵，牌號分別用漢語拼音“KTH”、“KTZ”及“KTB”表示。KTHxxx-xx,前面的大寫字母代表黑心可鍛鑄鐵，后面的兩組數(shù)字代表最低抗拉強度和延伸率?？慑戣T鐵在生產(chǎn)形狀復(fù)雜、承受沖擊載荷的薄壁小件時，目前仍有不可替代的位置。今后發(fā)展方向，主要是探求快速退火新工藝，發(fā)展可鍛鑄鐵新品種。四、球墨鑄鐵（簡稱球鐵）：鐵水中加入一定數(shù)量的球化劑和孕育劑，

7、直接得到球狀石墨的鑄鐵。 (1)球鐵對原鐵水的要求及制備： 鐵水成分：控制S0.07%、P0.1%，并要求適當(dāng)提高含碳量（C 3.6%4.0%） 鐵水溫度：出爐溫度應(yīng)高于1400。 球化和孕育處理：球化劑的作用是使石墨呈球狀析出。孕育劑的主要作用是促進石墨化，防止球化元素所造成的白口傾向。 球化劑：稀土鎂合金。 球化處理工藝有：沖入法和型內(nèi)球化法。球墨鑄鐵易產(chǎn)生縮孔、縮松、皮下氣孔、夾渣等缺陷?？s孔、縮松傾向大（石墨化膨脹），應(yīng)采用如 下工藝措施： 增加鑄型剛度。 安放冒口、冷鐵，對鑄件進行補縮皮下氣孔：Mg+H2OMgO+H2 MgS+H2OMgO+H2S 工藝措施：降低S含量和殘余Mg量，

8、限制型砂水分或采用干型。(2)球鐵的鑄造工藝：QTxxx-xx前面的字母代表球鐵，后面的兩組數(shù)字代表最低抗拉強度和延伸率。如QT400-17,QT800-2。是典型的鐵素體和珠光體基體的球墨鑄鐵。(3) 球鐵的牌號、性能及應(yīng)用：球鐵的力學(xué)性能有顯著提高：屈強比（0.2/b0.70.8）高于碳鋼（0.2/b0.6）；用球鐵代替鋼是完全可靠的。有良好的抗疲勞性能。球鐵還可用熱處理進一步提高其性能。以鐵代鋼，以鑄代鍛。鑄件種類合金性能特點適宜的鑄件結(jié)構(gòu)灰鑄鐵件1.流動性好，收縮小；2.綜合機械性能低，并隨截面增加顯著下降；3.抗壓強度較高。薄壁（但不能太薄，以防產(chǎn)生白口）、形狀復(fù)雜的鑄件。不宜用于厚

9、大鑄件，否則強度過低。球墨鑄鐵件1.鑄造性能比灰鑄鐵差；2.綜合機械性能比灰鑄鐵高很多。1.壁厚均勻，避免厚大截面，對某些厚大截面可設(shè)計成中空均勻壁厚的截面或帶肋結(jié)構(gòu)。可鍛鑄鐵件1.鑄造性能比灰鑄鐵差；2.綜合機械性能稍次于球墨鑄鐵；3.退火前為白口鑄鐵，很脆，坯件易損壞。1.薄壁小鑄件，適宜壁厚為516mm；2.壁厚均勻；3.為增加剛性，截面多為T字形或工字形，避免十字形，局部突出部分可用肋加強。蠕墨鑄鐵件1.鑄造性能接近灰鑄鐵；2.綜合機械性能比灰鑄鐵高，壁厚敏感性比灰鑄鐵小得多。大截面復(fù)雜鑄件。五、鑄鐵的熔煉： 沖天爐熔煉過程。1鑄鋼的分類、性能及應(yīng)用：性能：綜合力學(xué)性能好，強度高，且塑

10、、韌性好；焊接性能好，可采用鑄-焊聯(lián)合結(jié)構(gòu)制造重型機器。分類：鑄造碳鋼低碳鋼：0.25%,易氧化熱裂,電機零件.中碳鋼：0.250.5%高碳鋼：0.5%,塑性低,冷裂,軋輥等耐磨件.鑄造合金鋼：合金元素10%,耐蝕.耐磨.耐熱等特殊性能。1.5.2 鑄鋼及其熔煉：2鑄鋼件的熔鑄工藝:(1)鑄鋼件熔煉: 最常用的是工頻感應(yīng)電爐煉鋼，因這種煉鋼爐開爐和停爐方便，鋼水質(zhì)量又高，可煉的鋼種多。(2) 鋼件的鑄造工藝: 鋼水的澆注溫度高（1500），收縮大（比鑄鐵大三倍），流動性差，易氧化、吸氣，因此鑄造困難，易產(chǎn)生澆不到、氣孔、縮孔、縮松、熱裂、粘砂等缺陷。為了獲得健全鑄鋼件應(yīng)采用的工藝措施： 鑄鋼用

11、砂具有高耐火性，良好的透氣性和退讓性，低的發(fā)氣性等。 鑄鋼件要安置冒口和冷鐵，以實現(xiàn)定向凝固。防止鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松。在兩壁交接處設(shè)置防裂筋（割筋）。鑄鋼件的熱處理：是生產(chǎn)鑄鋼件的必要工序。1.5.3 鑄造非鐵合金及熔鑄：1鑄造銅合金： (1)鑄造黃銅： 黃銅是指銅和鋅為主組成的合金，有優(yōu)良的鑄造性能。 鑄造黃銅常用于重載低速下或一般用途下的軸承、襯套、齒輪等耐磨件和形狀復(fù)雜的閥門及大型螺旋槳等耐蝕件。(2)鑄造青銅： 青銅是指除鋅外，銅與其他元素形成的合金。銅與錫形成的合金稱為錫青銅。 錫青銅容易產(chǎn)生顯微縮松，這些縮松可作為儲油槽，使錫青銅特別適合制造高速滑動軸承和襯套。 青銅的耐蝕性一般優(yōu)于黃銅，更適合海水中工作的零件。2鑄造鋁合金： 鑄造鋁合金分為鋁硅、鋁銅、鋁鎂及鋁鋅合金四類。 鋁硅合金因流動性好、線收縮率低、熱裂傾向小、氣密性好，又有足夠的強度，所以應(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)燃機缸體、化油器、儀表外殼等。3鑄造銅、鋁合金的熔鑄工藝： 鑄造銅、鋁合金在液態(tài)下