第2 章 常用合金铸件的生产

第2章常用合金铸件的生产铸铁件的生产铸钢件的生产铜、铝合金铸件的生产第一节铸铁件的生产工艺铸铁作为一种极其重要的铸造合金，被广泛用于制造机器设备，其中灰铸铁应用最广泛。铸铁通常是C%=2.5%~4.0%的铁碳合金。碳在铁碳合金中的存在形式：渗碳体和石墨。根据石墨形态,铸铁可以分为：灰铸铁:石墨呈片状可锻铸铁：石墨呈团絮状球墨铸铁：石墨呈球状蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状一.灰铸铁应用最广，其产量占铸铁总产量的80％以上。1.灰铸铁的性能显微组织：金属基体（F+P）＋片状石墨其中片状石墨硬度、强度、韧性极低。同时石墨尖角处易造成应力集中。灰铸铁的性能抗拉强度（σb）低，塑性、韧性差。石墨越多，愈粗大，分布愈不均匀，力学性能越差。灰铸铁焊接性能差，裂纹倾向大。铸造性能、切削加工性能好。减震性优良。耐磨性好。缺口敏感性小。2.影响灰铸铁组织和性能的因素石墨化：C以石墨形态从铸铁中析出的程度。铸铁的组织和性能取决于铸铁石墨化的程度。影响铸铁石墨化的主要因素：化学成分和冷却速度。2.影响灰铸铁组织和性能的因素⑴化学成分C是形成石墨的元素，Si是促进形成石墨的元素。通常C%、Si%越高，越容易石墨化。⑵冷却速度冷却速度：减小冷却速度可以促进石墨化，易得到粗大的石墨片和铁素体基体；增大冷却速度则阻碍石墨化，此时只有部分碳以细石墨片析出，而另一部分碳则以渗碳体析出，得到珠光体基体。⑶其他影响因素铸型材料砂型＞金属型，易获得灰口组织。铸件壁厚不同壁厚的铸件，其冷却速度不同，对铸铁石墨化影响程度不同。3.灰口铸铁的孕育处理提高和改善灰口铸铁的性能的途径改善基体组织改变石墨形态、数量、大小和分布灰口铸铁的孕育处理是提高和改善灰口铸铁的性能的途径行之有效的方法。常用的孕育剂是含Si量为75%的硅铁。选用碳、硅量低的铁水：原铁水含碳量越低，石墨越细小，铸铁的强度、硬度就越高。冷却速度:对其组织和性能影响较小。灰口铸铁的孕育处理方法即将熔炼出的铁水在浇铸前加入质量分数0.25%~0.60%的孕育剂，孕育剂在铁水中形成大量弥散的石墨结晶核心，使石墨化作用显著提高，从而得到在细珠光体上均匀分布着细片状石墨的组织。3.灰口铸铁的孕育处理4.灰铸铁的牌号及其生产特点基体：F、P、F+P生产：铁水熔炼好后直接浇铸牌号：HTXXXHT:表示灰口铸铁中文拼音的代号XXX:三位数字表示最抵抗拉强度(MPa)石墨形态：片状二、可锻铸铁可锻铸铁生产：将白口铸铁件经长时间的高温石墨化退火，使白口铸铁中的渗碳体分解，获得在铁素体或珠光体的基体分布着团絮状石墨的铸铁。黑心可锻铸铁(KTH,铁素体基体)珠光体可锻铸铁(KTZ)白心可锻铸铁(KTB，很少用)种类特点：强度高σb=300-400Mpa，塑性（δ≤12%）和韧性（αk≤30J/Cm2)好。石墨化退火周期长，40-70h,铸件成本高。适用于制造承受震动和冲击、形状复杂的薄壁小件。三、球墨铸铁向高温铁水中加入一定量的球化剂和孕育剂，直接得到球状石墨的铸造合金。球化剂：金属镁或稀土镁孕育剂：含Si量为75%或95%的硅铁球墨铸铁件主要特点：石墨成球状，对基体的割裂作用已降到最低，力学性能比灰铸铁有显著提高。可通过热处理改善金属基体，进一步提高性能。这一点与灰铸铁不同。球墨铸铁较灰铸铁易产生缩孔、缩松、皮下气孔、夹渣等缺陷。石墨析出时，发生膨胀，应适当提高铸型刚度。球墨铸铁件生产中应注意的问题控制原铁液的化学成分，与一般灰铸铁基本相同；具有高C高Si,中Mn,低S、P特点。较高的铁液温度，以防止球化处理、孕育处理后铁液温度过低，产生浇不足等缺陷。球化处理、孕育处理。球墨铸铁的牌号、性能及用途第二节铸钢件的生产按化学成分：铸造碳钢：以铸造中碳钢用的最多；而铸造低碳钢和铸造高碳钢用的少。铸造合金钢：在碳钢的基础上加入少量的合金元素，如锰、铬、钼、钒等。ZGMn13为铸造耐磨钢；ZG1Cr18Ni9为铸造不锈钢。按用途分类：不锈钢耐磨钢耐热钢第二节铸钢件的生产铸钢的熔点高，钢液易氧化，吸气，流动性差，收缩大。因此，铸造困难，易产生浇不足、气孔、缩松缩孔、夹渣和粘砂等缺陷。*要求型砂的耐火度高，有良好的透气性和退让性。*应严格控制浇注温度，防止过高或过低。*铸钢件须热处理。第三节铜、铝合金铸件的生产一、铸造铜合金纯铜其力学性能较差，工业上一般使用铜合金。黄铜：以Zn为主加元素的铜合金。Zn％↑→铜合金强度↑、塑性↑。一般Zn％≤47％。黄铜力学性能优于青铜，其价格较青铜低。一、铸造铜合金青铜Cu＋除Zn外的其他元素，其中锡青铜（铜锡合金）最普通。锡青铜性能特点：⒈线收缩率低，不易产生缩孔⒉耐磨性和耐蚀性优于黄铜⒊易产生显微缩松。二、铸造铝合金铸造铝合金包括Al－Si合金、Al－Cu合金、Al－Mg合金和Al－Zn合金。Al-Si合金应用最广泛。Al－Si合金流动性好，线收缩率低，热裂倾向小，气密性好，具有足够的强度。其产量约占铸造铝合金的50％以上。Al－Si合金适用于制造形状复杂的薄壁铸件或气密性要求较高的铸件。三、铜、铝合金铸件的生产特点熔化特点：金属料与燃料不能直接接触，以减少金属的损耗和保证金属的纯净度。1.铜合金熔化熔化过程中液态合金液易氧化→在熔融合金液表面加覆盖剂（或熔剂）。出炉前加入0.3～0.6%的P脱氧。2.铝合金的熔化熔融Al液氧化生成Al2O3易进入铝液，形成非金属夹渣。铝液易吸氢，产生氢致裂纹。减轻铝液氧化和吸气→加KCl、NaCl等熔剂。3.铸造工艺采用细砂造型，安置冒口。三、铜、铝合金铸件的生产特点