金屬工藝學(xué)：2-2 合金鑄件的生產(chǎn)工藝

1、2.2 合金鑄件的生產(chǎn)工藝 2.2.1 鑄鐵件生產(chǎn)2.2.2 鑄鋼件生產(chǎn)2.2.3 銅、鋁合金鑄件生產(chǎn)作業(yè)2.2 合金鑄件的生產(chǎn)工藝鑄鐵是近代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的一種鑄造合金。鑄鐵可分為一般工程應(yīng)用鑄鐵和特殊性能鑄鐵。在一般工程應(yīng)用鑄鐵中，碳主要以石墨形態(tài)存在。按照石墨形貌的不同，這一類鑄鐵又可分為灰鑄鐵(片狀石墨) 、球墨鑄鐵(球狀石墨)、可鍛鑄鐵(團(tuán)絮狀石墨)和蠕墨鑄鐵(蠕蟲狀石墨)等四種。特殊性能鑄鐵既有含石墨的，也有不含石墨的(白口鑄鐵）。這一類鑄鐵的合金元素含量較高，可應(yīng)用于高溫、腐蝕或磨料磨損的工況條件。 2.2.1 鑄鐵件生產(chǎn) 1. 鑄鐵的分類和特點(diǎn)2.2 合金鑄件的生產(chǎn)工藝

2、 （1）灰鑄鐵 目前大多數(shù)灰鑄鐵采用沖天爐熔煉，沖天爐爐料由金屬爐料、燃料（焦炭、天然氣）和熔劑（石灰石、氟石）組成?；诣T鐵主要采用砂型鑄造，因其鑄造性能優(yōu)良，便于制出薄而復(fù)雜的鑄件。一般不需要設(shè)置冒口和冷鐵，使得鑄造工藝簡(jiǎn)化；由因其澆注溫度較低，故中小型鑄件多采用經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便的濕型鑄造。2鑄鐵件的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)2.2.1 鑄鐵件生產(chǎn) 2.2 合金鑄件的生產(chǎn)工藝 （2）球墨鑄鐵生產(chǎn)工藝特點(diǎn)1）鐵水的化學(xué)成分: 與灰鑄鐵基本相同，但要求嚴(yán)格。由于鐵水溫度經(jīng)球化和孕育處理后要降低50100，為了防止?jié)沧囟冗^低，出爐的鐵水溫度必須高達(dá)1400以上。2）球化處理和孕育處理: 球化劑的作用是使得石墨呈球狀析

3、出。常用稀土鎂合金，其球化能力強(qiáng)，球化效果好，與鐵水反應(yīng)平穩(wěn)，工藝過程簡(jiǎn)單。3）球墨鑄鐵的鑄造工藝特點(diǎn): 球墨鑄鐵含碳量高，接近共晶成分，其流動(dòng)性與灰鑄鐵相近，可生產(chǎn)最小壁厚為34mm的鑄件。2.2.1 鑄鐵件生產(chǎn) 2.2 合金鑄件的生產(chǎn)工藝 （3）可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵由于碳、硅含量低，凝固時(shí)沒有石墨析出，凝固收縮大，熔點(diǎn)比灰鑄鐵高。結(jié)晶溫度范圍較寬，故其流動(dòng)性差，所以易產(chǎn)生澆不足、冷隔、縮孔、縮松和裂紋等缺陷。因此在工藝設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)特別注意冒口和冷鐵的位置，以增強(qiáng)補(bǔ)縮能力。同時(shí)要求鐵液出爐溫度要高，一般不低于1360。另外，由于白口鑄鐵液比灰鑄鐵的含氣量要高，加上粘度大，易產(chǎn)生皮下氣孔，為此要求型

4、砂的含水量要低，并有足夠的透氣性。2.2.1 鑄鐵件生產(chǎn) 2.2 合金鑄件的生產(chǎn)工藝 （4）蠕墨鑄鐵：1）蠕墨鑄鐵的鑄造性能：在充分蠕化的條件下，其鑄造性能與灰鑄鐵相近。它具有比灰鑄鐵更高的流動(dòng)性（除氣和凈化好），可澆注復(fù)雜鑄件及薄壁鑄件。收縮性介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，傾向于形成集中縮孔。因具有共晶成分或接近于共晶成分，故熱裂傾向小。有一定的韌性，不易產(chǎn)生冷裂紋。2.2.1 鑄鐵件生產(chǎn) 2.2 合金鑄件的生產(chǎn)工藝2）蠕墨鑄鐵件的鑄造工藝特點(diǎn)：蠕墨鑄鐵件的生產(chǎn)過程與球墨鑄鐵件相似，主要包括熔煉鐵液、蠕化孕育處理和澆注等。但一般不進(jìn)行熱處理，而以鑄態(tài)使用。為此，須特別重視其化學(xué)成分和蠕化孕育效果

5、。孕育劑采用75%硅鐵，多用液流法進(jìn)行孕育處理。必要時(shí)可采用兩次孕育處理：第一次在蠕化處理時(shí)，把硅鐵放于出鐵槽內(nèi)，第二次把細(xì)粒度硅鐵撒布于澆注的鐵液流中。蠕墨鑄鐵件澆注時(shí)，也要注意防止蠕化孕育的衰退現(xiàn)象，并須特別注意鐵液中有適宜的殘留稀土量（RE=0.02%0.03%），以保證蠕化效果。2.2.1 鑄鐵件生產(chǎn) 2.2 合金鑄件的生產(chǎn)工藝鑄鋼也是一種重要的鑄造合金。按照化學(xué)成分，鑄鋼可分為鑄造碳鋼和鑄造合金鋼兩大類：鑄造碳鋼應(yīng)用最廣，占總產(chǎn)量的80%以上。鑄鋼的綜合力學(xué)性能高于各類鑄鐵，不僅強(qiáng)度高，且具有優(yōu)良的塑性和韌性。此外，鑄鋼的焊接性好，可實(shí)現(xiàn)鑄焊聯(lián)合，制造重型零件。鑄鋼件晶粒粗大，組織不

6、均勻，且常存在殘余內(nèi)應(yīng)力，致使鑄件的強(qiáng)度，特別是塑性和韌性不夠高。因此，鑄鋼件必須進(jìn)行熱處理，一般采用正火或退火。正火后鑄鋼的力學(xué)性能較退火高，且成本低。2.2.2 鑄鋼件生產(chǎn) 1.概述2.2 合金鑄件的生產(chǎn)工藝目前在鑄鋼件生產(chǎn)中應(yīng)用最普遍的煉鋼設(shè)備是三項(xiàng)電弧爐。用于煉鋼的感應(yīng)電爐多為中頻爐（5001000Hz），其容量多為0.2530t。在重型機(jī)械廠中，也有使用平爐作為煉鋼設(shè)備的，通常容量在100t以下，適于澆注重型鑄件。2.2.2 鑄鋼件生產(chǎn) 3.鑄鋼的鑄造工藝特點(diǎn)2.2 合金鑄件的生產(chǎn)工藝鑄鋼的熔點(diǎn)高（約1500），流動(dòng)性差，收縮率高（達(dá)到2%）。在熔煉過程中，易吸氣和氧化，在澆注過程中

7、易產(chǎn)生粘砂、澆不足、冷隔、縮孔、變形、裂紋、夾渣和氣孔等缺陷。由于鑄鋼的流動(dòng)性差，收縮率大，其澆注系統(tǒng)的形狀較簡(jiǎn)單，截面積較大，并且應(yīng)遵守順序凝固原則進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，配置大量冒口和冷鐵來防止縮孔的產(chǎn)生。對(duì)薄壁或易產(chǎn)生裂紋的鑄鋼件，采用同時(shí)凝固原則。2.2.2 鑄鋼件生產(chǎn) 3.鑄鋼的鑄造工藝特點(diǎn)2.2 合金鑄件的生產(chǎn)工藝鑄鋼主要用于一些形狀復(fù)雜，用其他方法難以制造，而又要求有較高力學(xué)性能的零件。如高壓閥門殼體、軋鋼機(jī)的機(jī)架或某些齒輪等。某些有很高耐磨性要求的零件，如碎石機(jī)顎板、挖掘機(jī)鏟齒、坦克履帶等，采用特種鋼ZGMnl3制造。由于材料切削性能極差，只能用鑄造生產(chǎn)。2.2.2 鑄鋼件生產(chǎn) 4.鑄鋼

8、件的應(yīng)用2.2 合金鑄件的生產(chǎn)工藝2.2.3 銅、鋁合金鑄件生產(chǎn) 1.銅合金鑄件在金屬材料中，銅及其合金的應(yīng)用范圍僅次于鋼鐵。銅之所以用途廣泛是由于它有如下優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，優(yōu)良的冷熱加工性能和良好的耐腐蝕性能。鑄造銅合金具有較高的力學(xué)性能，并具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐腐蝕性，因此銅合金鑄件可以承受高應(yīng)力，耐腐蝕耐磨損，如軸承、密封環(huán)、閥門和螺旋槳等。鑄造銅合金按其成分和性能分為青銅和黃銅大類。2.2 合金鑄件的生產(chǎn)工藝2.2.3 銅、鋁合金鑄件生產(chǎn) （1）錫青銅：錫青銅是最古老的一種鑄造合金，在我國(guó)商代就已經(jīng)廣泛應(yīng)用。（2）無錫青銅：錫的價(jià)格昂貴，所以錫青銅成本高，目前已經(jīng)研制出

9、不少性能優(yōu)良而成本低廉的無錫青銅，如鋁青銅、鉛青銅和銻青銅等。（3）普通黃銅：普通黃銅由銅和鋅組成，比青銅有很好的固溶強(qiáng)化效果，有較高的力學(xué)性能。普通黃銅鑄件廣泛用在要求較高力學(xué)性能和耐壓性能的工作場(chǎng)合，但普通黃銅鑄件在耐磨性和抗腐蝕性方面不如青銅鑄件（4）特殊黃銅：在銅鋅合金的基礎(chǔ)上加入錳、鋁、硅、鐵、錫和鎳等合金元素構(gòu)成多元合金，即特殊黃銅。2.2 合金鑄件的生產(chǎn)工藝2.2.3 銅、鋁合金鑄件生產(chǎn) （1）鋁硅合金： 鋁硅合金含硅6%25%，還加入銅、鎂和錳等強(qiáng)化元素使得合金鑄件具有更好的強(qiáng)度、流動(dòng)性、氣密性和加工性能。（2）鋁銅合金： 鋁銅合金在工業(yè)上應(yīng)用最早，應(yīng)用范圍和重要性僅次于鋁硅合金。（3）鋁鎂合金 ：由于鎂在鋁合