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1、气体以固溶体和化合物存在时，会大幅度降低铸件的韧性 气体以气孔形式存在时将减小有效截面积、降低强度；会造成局部应力集中，成为零件断裂的裂纹源 气孔是最常见的一种铸造缺陷,七、铸件中的气体,气孔的种类,气孔,侵入性气孔,析出性气孔,反应性气孔,砂型和砂芯在高温浇注时产生的气体侵入金属液内所形成的气孔。多出现在铸件浇注位置的上表面附近,金属液高温熔炼时溶解的大量气体在凝固过程中溶解度急剧下降而析出，部分留在铸件内形成析出性气孔。主要是氢气孔，其次是氮气孔；铝合金铸件中最常见，其次是铸钢件，铸铁件偶尔出现,金属液与铸型之间发生化学反应而产生的气孔。常分布在铸件皮下1-3mm处，表面加工后就暴露出来，
2、又称皮下气孔，分为氢气孔、氮气孔和一氧化碳气孔,气孔的特征,气孔,侵入性气孔,析出性气孔,反应性气孔,多位于铸件上表面附近，尺寸较大，呈椭圆形或梨形，孔的内表面被氧化,大面积分布于铸件断面上，气孔尺寸较小，形状呈团球形或裂纹状多角形,铸钢中的皮下气孔多呈细长状，垂直于铸件表面；铸铁中多呈球状或梨状。气孔表面光滑，呈银白色或金属光亮色,气孔的预防,气孔,侵入性气孔,析出性气孔,反应性气孔,减少型砂的水分和砂芯的发气量；增加型砂和砂芯的通气能力；适当提高浇注温度,减少金属液原始含气量，对炉料、与金属接触的添加剂、浇注用具等充分烘干；减低铸型水分；熔炼中进行出气处理；铝合金铸件尽量用金属型以提高铸件
3、冷却速度，阻止气体析出,尽量减少金属液的含气量；严格控制合金中氧化性较强的元素的用量(如球墨铸铁中的球化剂); 严格控制铸型的水分；提高铸型的透气性,第二节 铸件的生产工艺,零件图,铸造工艺图,模样图、芯盒图、铸型装配图,准备炉料,熔炼金属,浇注,化验,落砂、清理,检验,热处理,合格铸件,铸造的主要工序,造型和制芯是砂型铸造最基本的工序。按照紧实型砂和起模的方法，可分为手工造型和机器造型两大类,手工造型,机器造型,机器造型用机器全部或至少完成紧砂操作的造型 生产效率高，劳动条件好，砂型质量好 紧实度高而均匀，型腔轮廓清晰，铸件质量好 设备和工艺装备费用高，生产准备时间较长，适于中小铸件的批量生
4、产 机器造型分类 震压造型 微震压实造型 高压造型 射压造型 空气冲击造型 抛砂造型,造型生产线,造型生产线是将造型机和其它辅机(翻转机、下芯机、合型机、压铁机、落砂机等)按照铸造工艺流程，用运输设备(铸型输送机或辊道)联系起来，组成一套机械化、自动化的铸造生产系统,铸造工艺对铸件结构的要求,铸件的外形： 尽量避免外表面有侧凹 尽量使分型面为平面 台和肋条等结构应便于起模 尽量减少分型面的数目 应具有结构斜度,设计的铸件要符合铸造工艺的要求。结构与工艺之间的关系，通常称为结构工艺性,铸件的内腔： 尽量少用和不用型芯 应有足够的芯头使型芯定位牢固、排气通畅和清理方便 台和肋条等结构应便于起模,第
5、三节 砂型铸造工艺方案设计,设计的铸件应符合铸造工艺的要求 铸造工艺方案包括下列内容：1）浇注位置的确定2）分型面的确定3）铸造工艺参数的确定4）型芯的设计5）铸造工艺图的绘制,浇注位置是指铸件在型内所处的空间位置。浇注位置对铸件质量及铸造工艺有很大影响,浇注位置的确定,浇注位置的选择原则： 1）铸件的重要加工面应朝下或位于侧面。机床床身和锥齿轮，导轨和锥面为重要加工面，应朝下 2）铸件宽大平面应朝下，否则易造成夹砂、结疤缺陷 3）面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直、倾斜位置 4）铸件的厚大部分置于上部或侧面，便于安置浇冒口补缩,分型面的选择,分型面是指分开铸型便于取模的接合面，它决定了铸
6、件在造型时的位置 通常造型位置和浇注位置一致 分型面对铸件质量及铸造工艺有很大影响。首先，应保证铸件质量要求；其次，应使操作尽量简化；第三，应考虑具体生产条件,分型面的选择原则,尽量使铸件的重要加工面或大部分加工面、加工基准面放在一个砂型内，减少错箱，提高铸件精度 分型面应尽量为平直面 应尽量减少型芯和活块的数量 使型腔和主要型芯位于下箱，以便于下芯、合型和检查型腔尺寸,铸造工艺参数确定,铸造工艺参数是与铸造工艺过程有关的某些工艺数据，包括收缩率、加工余量、拔模斜度、铸造圆角、芯头芯座等，它直接影响模样、芯盒的尺寸和结构，选择不当会影响铸件的精度、生产率和成本,铸造收缩率为补偿收缩，模样比铸件
7、图样尺寸增大的数值。其大小与铸件尺寸大小、结构、壁厚、铸造合金的线收缩率及收缩时受阻碍情况有关，常以铸件线收缩率表示,L模L件,铸造收缩率K,L件,100%,L模 模样尺寸,L件 铸件尺寸,加工余量指在铸件表面上留出的准备切削去的金属层厚度。影响加工余量的因素有合金种类、铸造方法、铸件结构、尺寸及加工面在型内的位置等 拔模斜度为便于取模，在平行于出模方向的模样表面上所增加的斜度称拔模斜度，一般用角度或宽度表示。拔模斜度应根据模样高度及造型方法来确定 最小铸出孔和槽较小孔槽一般不铸出,型芯设计,型芯设计的主要内容包括型芯的数量及形状、芯头结构、下芯顺序等，同时要考虑加强通气 芯头是型芯的重要组成
8、部分，起定位和支撑型芯、排除型芯内气体的作用 芯头分为垂直芯头和水平芯头两种形式,铸造工艺图的绘制,分析铸件质量要求、结构特点、生产批量 选择造型方法 选择浇注位置和分型面 确定工艺参数：加工余量、拔模斜度、铸造收缩率、是否铸孔等 设计型芯 设计浇冒口系统 绘制铸造工艺图,实际生产中，由于铸铁材料(包括灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁)具有优良的铸造性能，且资源丰富、冶炼方便、价格低廉，铸铁件占液态成形件中相当大的份额,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 根据碳在铁碳合金中的存在形式，铸铁可分为： 灰口铸铁白口铸铁：碳主要以Fe3C形式存在，断口呈银
9、白色麻口铸铁：碳部分以Fe3C形式存在，部分以石墨形式存在,普通灰铁：碳主要以片状石墨形态出现，断口为暗灰色 可锻铸铁：碳主要以团絮状石墨形态出现 球墨铸铁：石墨大部分或全部呈球状 蠕墨铸铁：大部分石墨为蠕虫状,第四节 常用合金铸件的生产,铸铁的优点,良好的铸造性能（如流动性好、收缩小）良好的切削加工性能优良的耐磨性能良好的吸振缓冲性能低的缺口敏感性能,铸铁中石墨的存在，使铸铁具有铸钢所不具备的性能,石墨形态对铸铁性能的影响,石墨片越圆整、越细小、分布越均匀，对基体割裂越小,铸铁的基体：铁素体灰口铸铁铁素体珠光体灰口铸铁珠光体灰口铸铁,碳以石墨形式析出的过程即为铸铁的石墨化。石墨化过程进行的程
10、度不同，会导致得到不同基体的铸铁组织,铸铁的凝固过程和石墨化,石墨析出的过程称为石墨化 一次结晶过程和共晶石墨化：铸铁液从液态转变为固态时的结晶称一次结晶 二次结晶过程和共析石墨化：铸铁凝固后在继续冷却的过程中发生的组织转变称为二次结晶 奥氏体中固溶碳随温度下降不断析出，沉积在原有共晶石墨上 铸铁冷却到共析转变温度以下时，奥氏体发生共析转变 一次结晶决定石墨形态、分布特征和大小；二次结晶决定铸铁的基体组织,影响铸铁石墨化的因素,铸铁的石墨化程度决定了铸铁的组织和性能，因而影响石墨化的因素就是影响铸铁性能的因素 影响石墨化的主要因素：1）化学成分：C、Si、P是促进石墨化元素；Mn、S是反石墨化
11、元素2）冷却速度：减小冷却速度可以促进石墨化，反之则阻止石墨化3）铸件壁厚：铸件厚则冷却速度慢，促进石墨化，反之则阻碍石墨化,影响石墨化的因素化学成分,把各元素按其对石墨化影响的程度折算成碳的相当含量，其总和称为碳当量：CEC13(Si+P),化学成分：C%、 Si%越高，越容易石墨化,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,影响石墨化的因素冷却速度,影响石墨化的因素铸件壁厚,在钢的基体上分布着不同形态的石墨，而石墨的形态、大小和分布直接影响铸铁的性能,灰口铸铁,灰铸铁的组
12、织性能特点： 铸造性能和机加工性能良好 减磨性能好 减震性能好 缺口敏感性小 力学性能较差,一、灰铸铁的生产,灰铸铁的牌号：HT100、HT150、HT200、HT225、HT250、HT275、HT300和HT350共八个牌号 HT灰铁 数字表示标准试样测得的最小抗拉强度值/MPa,灰铸铁的分类,普通灰铸铁：铁水不经任何处理，如HT100和HT150，也称低强度灰铸铁，主要缺点是壁厚敏感性较大孕育铸铁：铁水需经孕育处理，如HT200及其以上牌号，也称高强度灰铸铁，壁厚敏感性很小，同一截面上机械性能的齐一性较好,提高和改善灰口铸铁机械性能的途径,改善基体组织,改变石墨形态、数量、 大小和分布,
13、孕育处理是提高和改善灰口铸铁机械性能行之有效的方法。常用的孕育剂是含Si量为75%的硅铁,灰口铸铁孕育处理方法,将熔炼出的铁水在浇铸前加入质量分数为0.250.60%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,球化剂：金属镁或稀土镁,孕育剂：含Si量为75%或95%的硅铁,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，即球墨铸铁,二、球墨铸铁的生产,球墨铸铁组织和性能特点：石墨呈球状，对基体的割裂作用降至最低，其强度、塑性和韧性大为提高,球墨铸铁牌号：QT350-22、QT400-18、QT40
14、0-15、QT700-2、QT900-2等10个牌号 “QT”表示“球铁” 第一组数字400为最低抗拉强度400MPa，第二组数字18为最低延伸率18%,球墨铸铁的分类,珠光体球墨铸铁：基体组织中P占80%以上，典型牌号是QT600-3、QT700-2、QT800-2三个牌号铁素体球墨铸铁：基体组织中F占80%以上，典型牌号是QT400-18、QT450-10，其抗拉强度比珠光体球墨铸铁低，但塑性和韧性高，其机械性能优于可锻铸铁混合基体球墨铸铁：如QT500-7、QT550-5，有较好的强度和韧性的配合,球墨铸铁主要特点,石墨成球状，对基体的割裂作用降到最低，力学性能比灰铸铁有显著提高,可通过
15、热处理改善金属基体，进一步提高性能，此点与灰铸铁不同,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,球墨铸铁的生产,严格控制化学成分 较高的出铁温度 球化处理：往铁水中加入球化剂，使石墨成球状 孕育处理：促进石墨化，消除白口倾向和细化石墨球 球墨铸铁的热处理：主要有退火、正火、调质和等温淬火等,球墨铸铁件生产应注意问题,控制原铁液化学成分，与一般灰铸铁基本相同；具有高C、高Si、中Mn、低S、低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,将白口铸铁件经长时间的
16、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中分布着团絮状石墨的铸铁，即为可锻铸铁,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),可锻铸铁种类,可锻铸铁特点： 强度高(b=300-400MPa)、塑性好(12%)、韧性好(k30J/cm2) 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、可锻铸铁的生产,可锻铸铁的牌号、性能及用途,按化学成分,碳素铸钢应用最广，占铸钢总产量的80以上。其中，铸造中碳钢使用较多，铸造低碳钢和铸造高碳钢使用较少,合金铸钢在碳钢的基础上加入少量的合金元素，如锰、铬、钼、钒等,按用途分类,不锈钢,耐磨钢,铸钢分类,四、铸钢件的生产,铸钢的性能和牌号,
