常用铸造合金的生产

第二章常用铸造合金的生产•§1铸铁件生产按碳的存在形式分1.白口铸铁whitecast--iron—碳以碳化物（Fe3C)形式出现。断口：银白色，硬而脆；很难切削，很少直接用于零件.2.灰口铸铁graycast—iron碳以石墨形式出现。断口：呈灰色；常用材料。3.麻口铸铁mottledcast—iron碳以Fe3C+石墨形式出现。断口：白色与灰色之间；此类铸铁脆性很大，很少使用。另：合金铸铁：铸铁中加入合金元素，改善性能。以碳以石墨形式存在的铸铁断口呈灰色，故称之：灰口铸铁GB5611—95铸铁是在凝固过程中经历共晶转变，用于生产铸件的铁基合金的总称。常用灰口铸铁又可分为：1.普通灰铸铁（片状G）；2.可锻铸铁（团絮状G）；3.球墨铸铁（球状G）；4.蠕墨铸铁（蠕虫状G）G—graphite字头)补充：关于生铁一、普通灰铸铁（片状G）（简称灰铁）生铁：pig—iron铁矿石在高炉中炼出来的。炼铁（Iron－making)工艺，分铸造生铁和炼钢生铁（WSi1.25%)两种；铸造生铁与其他材料一起熔化后，获得的材料，叫铸铁；炼钢生铁通过进一步的熔炼，得到钢材，此过程称炼钢steel—making。1..普通灰铸铁的性能灰铁的显微组织＝金属基体（F+P）＋片G如右图所示：相当于在钢的基体上嵌入了大量G片。由于G的存在；①减少了基体承载的有效面积；②G的尖角割裂基体还造成严重的应力集中。且G片越是粗大、分布不匀，其力学性能越差。但是，灰铸铁的抗压强度受G影响小。灰铸铁不能锻造、不能冲压；但是有如下优点：石墨是碳的一种结晶形式，六方晶格，碳原子呈层片状排列；性能：σ、δ、ak很低，硬度为3HBS；低的力学性能，实际使灰铁基体上布满了裂纹和孔洞。①良好的铸造性（流动性好，收缩小）；②易切削；（？）③抗压强度高；④减震和减摩性能好；⑤切口不敏感性；⑥制造容易、价格便宜。2.铸铁的组织及影响因素灰铸铁按基体不同可分为;P灰铸铁P+F灰铸铁F灰铸铁要控制铸铁组织与成分，必须控制其石墨化程度，而影响石墨化的主要因素为：（1）化学成分随C、Si增多，G核增多，析出G多而粗大；反之，G少；S、Mn阻碍G，增加白口化，应严控，P增加冷脆性。教材P45图将不同碳硅含量铸铁分成五种组织Ⅰ—白口铸铁区（Ld＋Fe3CⅡ＋P）Ⅱa—麻口铸铁区（Ld＋Fe3CⅡ＋P＋G）Ⅱ—P灰铁区（P＋G）Ⅱb—P-F灰铁区（P+F+G）Ⅲ—F灰铁区（F+G）成分：Wc=2.7%~3.9%；Wsi=1.1~2.6%；WMn=0.6~1.2%（2）冷却速度(V)冷却快，原子来不及急扩散，G化难以进行；易白口。冷却的慢，可得灰口。显然，欲求灰口件合理选择铸件壁厚。冷却速度与铸型材料也直接关联，如：金属型比砂型的冷却速度快，铸件易白口，3.灰铸铁的孕育处理直接向已熔炼出炉的低碳、硅含量铁水中加入孕育剂（经过破碎又预热的75＃硅铁）灰铁经孕育处理后G片细小均匀力学性能有明显提高，故称高强度铸铁4.灰铸铁的牌号、用途牌号：HTRm≥MPa灰铸铁简称“灰铁”，汉语拼音字母首熔炼简便，流动性好有：HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350见表2-3P47；主用于床身、箱体、重锤、暖气片等。5.灰铸铁的生产特点6.灰铸铁的热处理⑴消除应力退火；⑵消除白口组织改善切削加工性能退火⑶表面淬火如车床导轨二、可锻铸铁malleablecast—iron——又称马铁、韧性铸铁、展性铸铁、玛钢1.成分：Wc=2.2~2.8%,Wsi=1~1.8;含碳、硅量低。2.生产过程：首先浇注成白口铸铁件，然后再经过可锻化（石墨化）退火而得到团絮状石墨的可锻铸铁。因退火方法不同分：白心（B）可锻铸铁；黑心(H)可锻铸铁；P（Z）可锻铸铁等三种。3.性能Rm、A、ak比灰铸铁好。但不能锻造。4.牌号GB9440—88KTH（或Z）——A=%Rm≥Mpa黑心或P可锻铸铁（可铁）如：KTH300—06；建筑脚手架扣件、三通管件、阀门。KTZ550—04；用于；载荷较高的耐磨损、凸轮轴，齿轮等。见P48表2－4。三、球墨铸铁nodulargraphitecast--iron1.成分：在金属液中加入球化剂稀土镁合金——球化处理使G变为球状。2.组织：基体是（F，F+P，P）+球状石墨G3.性能：较高的Rm、σ-1（旧疲劳强度），但A、ak比钢差。4.牌号、用途GB1348—88见教材P49表2－5牌号：QT—A=××%Rm≥×××Mpa球墨铸铁（球铁）5.球铁的生产特点(1)铁水含碳硅量要高；S、P要低；温度1400℃。(2)球化与孕育处理球化是关键，预先将粉碎的球化剂－稀土镁合金，放置在铁水包内，上面铺盖硅铁粉和草木灰。先冲入约2/3铁水；稍置，待反应后，再置入孕育剂，用余下的1/3铁水冲入包内，进行孕育。(3)铸型工艺利用冒口、冷铁补缩；加大铸型刚度。(4)热处理常用有：退火、正火、调质和等温淬火。四、蠕墨铸铁蠕墨铸铁是近年发展起来的新型铸铁，其G片短；片端钝而圆，类似蠕虫（俗：毛豆虫）1.蠕墨铸铁的性能优于灰铁，不如球铁；厚大截面性能均匀；导热性优于球铁。2.蠕铁牌号以“RuT－×××”表示；后面三位数为Rm值。3.蠕铁制取与应用造蠕铁同造球铁；用于制造形状复杂的大件，如：重型机床、大型内燃机机体可以代钢。§2铸钢件生产一、铸钢的类别和性能按化学成分分：1.铸造碳钢应用最多（占铸钢产量80％）；牌号,例：ZG200－400;ZG”读作：铸钢；两组数字2.铸造合金钢适用耐磨、耐热、耐蚀等特殊要求，如：ZGMn13为铸造耐磨钢，坦克履带板、破碎机颚板；ZG1Cr18Ni9为铸造镍铬不锈钢，可耐强酸强碱。二、铸造件的生产特点按序为：Re、Rm值。(见教材P51表2－6）1.钢的熔炼要求用电弧炉、感应电炉。（为什么？）2.铸造工艺由于钢的熔点高、流动性差，钢水易氧化和吸气，而且其体积收缩为钢的2～3倍。因此铸钢用砂耐火、透气性要高；冒口（个头大）与冷铁配合要好；3.热处理为消除铸态晶粒粗大、组织不匀及内应力，铸钢件铸后必须热处理，主为：正火或退火。§3铜铝合金铸件生产有色合金熔融性质：熔点低；流动性好；收缩大；易吸气、易氧化。一、铸造特点：容易铸造、注重熔炼、防止氧化。二、铸造铜合金纯铜－紫铜，玫瑰红色，表面氧化膜后呈紫色。白铜－Cu—Ni合金；精密件，仪表；如B19等青铜－Cu—Sn合金常称锡青铜。如ZCuSn10Pb1(俗称：10-1锡青铜)黄铜－Cu—Zn合金颜色随Zn↑，由黄红色→淡黄色；如：ZCuZn38(含38％的锌，余为铜)三、铸造铝合金1.纯铝Alaluminium—银白色，熔点660℃，面心立方晶格，没有同素异构转变。2.铝合金的分类：变形铝合金；铸造铝合金(1)变形铝合金厂家直接按加工成各种规格的型材、板材、带材、管材、线材等。防锈铝合金LF硬铝铝合金LY超硬铝合金LC锻铝铝合金LD牌号采用国际四位数字符表示；新牌号：5A05LF5（代号）；2A11对应代号LY11；7A04LC4等。（2）铸造铝合金GB/T1173—95代号：ZL×××－合金顺序号合金类别铸造铝合金如ZL101，ZL104，ZL202，ZL301，ZL401等1-Al-Si2-Al-Cu3-Al-Mg4-Al-Zn作业：P54：2、3、6（应列表填写）、9小结：本章讨论了常用合金的生产，重点是铸铁件生产，要熟知生产工艺特点，并会简单应用；铸钢生产、铜铝合金生产要熟记常用牌号。牌号:ZAlSi7Mg－ZL101仪表、壳体等；ZAlSi9Mg－ZL104汽缸体零件；ZAlZn6Mg----ZL401压力铸造零件，形状复杂零件。课后练习的讨论(P54-9)⑼下列铸件适宜选用哪类铸造合金？请阐述理由。火车轮：按GB8061－88规定：“铁路用辗（nian）钢整体车轮”有专门钢号：CL60(Wc=0.55~0.65)CL45MnSiV另外：GB8062－88规定：“铁路用粗制轮箍”用钢，钢号：LG60LG65等摩托车气缸体：宜选用铝硅合金（ZL1××），理由：铝硅合金轻而且散热效果好，强度足够。减速器蜗轮：选用铸造青铜（ZCuZn10Pb1).理由：减摩为主，散热作用好，强度不重要。