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1、 Production of common castings常见合金铸件生产常见合金铸件生产v铸铁件的生产铸铁件的生产v铸钢件的生产铸钢件的生产v铜、铝合金的生产铜、铝合金的生产第一节 铸铁件的生产 铸铸铁铁是是一一系系列列主主要要由由铁铁、碳碳和和硅硅组组成成的的合合金金的的总总称称。在在这这些些合合金金中中，碳碳的的质质量量分分数数超超过过了了在在共共晶晶温温度度时时能能保保存存在在奥奥氏氏体体固固溶溶体体中的量。中的量。含碳量大于含碳量大于2.11一般一般2.8%3.5%铸铁的分类铸铁的分类 1.根据碳在铸铁中的存在形式分类根据碳在铸铁中的存在形式分类 1白白口口铸铸铁铁 指指碳碳主主要
2、要以以游游离离碳碳化化铁铁形形式式出现的铸铁，断口呈银白色。出现的铸铁，断口呈银白色。2灰灰口口铸铸铁铁 指指碳碳主主要要以以片片状状石石墨墨形形式式出出现现的的铸铸铁铁，断断口口呈呈灰灰色色。它它是是工工业业中中应应用用最最广的铸铁。广的铸铁。3麻麻口口铸铸铁铁 指指碳碳局局部部以以游游离离碳碳化化铁铁形形式式出现，局部以石墨形式出现，断口灰白相间。出现，局部以石墨形式出现，断口灰白相间。铸铁的分类铸铁的分类 2.根据铸铁中石墨形态分类根据铸铁中石墨形态分类 1普通灰口铸铁普通灰口铸铁 其石墨呈片状。其石墨呈片状。2可锻铸铁可锻铸铁 其石墨呈团絮状。其石墨呈团絮状。3球墨铸铁球墨铸铁 其石墨
3、呈球状。其石墨呈球状。4蠕墨铸铁蠕墨铸铁 其石墨呈蠕虫状。其石墨呈蠕虫状。铸铁的分类铸铁的分类 3.根据铸铁的化学成分分类根据铸铁的化学成分分类 1普通铸铁普通铸铁 2合合金金铸铸铁铁 含含硅硅量量大大于于4、含含锰锰量量大大于于2，或或者者，含含有有一一定定数数量量的的钛钛、钒钒、钼钼、铜铜等等元元素素的的铸铸铁铁。其其常常用用于于耐耐蚀蚀、耐耐热热、耐耐磨等场合。磨等场合。普通灰口铸铁普通灰口铸铁 其石墨呈片状其石墨呈片状。1.灰铸铁的显微组织及其机械性能灰铸铁的显微组织及其机械性能 1灰铸铁的显微组织灰铸铁的显微组织 灰灰铸铸铁铁的的显显微微组组织织由由金金属属基基体体铁铁素素体体和和珠
4、珠光体与片状石墨组成。光体与片状石墨组成。影响因素：化学成分、冷却速度影响因素：化学成分、冷却速度2灰铸铁的性能灰铸铁的性能 a)力力学学性性能能 由由于于石石墨墨的的存存在在，一一方方面面使使得得基基体体承承载载的的有有效效面面积积减减少少，另另一一方方面面在在基基体体中中容容易易造造成成应应力力集集中中现现象象，最最终终导导致致灰灰铸铸铁铁的的抗抗拉拉强强度度和和弹弹性性模模量量均均比比钢钢低低得得多多，断断裂裂强强度度通通常常为为120250Mpa；塑塑性性和和冲冲击击韧韧性性近于近于0，属于脆性材料。，属于脆性材料。2灰铸铁的性能灰铸铁的性能 b)工工艺艺性性能能 灰灰铸铸铁铁属属于于
5、脆脆性性材材料料，不不能能进进行行冲冲压压；同同时时，其其焊焊接接性性能能也也很很差差。但但灰灰铸铸铁铁的的切切削削加加工工性性能能较较好。好。c)减减振振性性 灰灰铸铸铁铁具具有有良良好好的的减减振振性性，其其减减震震能能力力约约为为钢的钢的510倍。工业上常用它来制造机床床身、机座等。倍。工业上常用它来制造机床床身、机座等。d)耐磨性好耐磨性好 适于制造机器导轨、衬套、活塞环等。适于制造机器导轨、衬套、活塞环等。e)缺口敏感性低缺口敏感性低1.灰铸铁的显微组织及其机械性能灰铸铁的显微组织及其机械性能 2.灰铸铁的孕育处理灰铸铁的孕育处理 孕孕育育是是以以少少量量材材料料参参加加熔熔融融金金
6、属属，促促进进成成核核，以以改改善善其其组组织织和和性性能能的的方方法法。参参加加的的材材料料称称为为孕孕育育剂剂。常常用用的的孕孕育育剂剂是是FeSi75，熔熔点点为为1300，经经孕孕育育处处理理后后的的铸铸铁铁称称孕孕育育铸铁。铸铁。孕育铸铁的强度、硬度孕育铸铁的强度、硬度比普通灰铸铁有显著提高。比普通灰铸铁有显著提高。孕育铸铁适用于对强度、孕育铸铁适用于对强度、硬度和耐磨性要求较高的重硬度和耐磨性要求较高的重要铸件，尤其是厚大铸件，要铸件，尤其是厚大铸件，如床身、凸轮、凸轮轴、如床身、凸轮、凸轮轴、气缸体和气缸套等。气缸体和气缸套等。3.灰铸铁的铸造生产灰铸铁的铸造生产 灰灰口口铸铸铁
7、铁的的铸铸造造性性能能优优良良，一一般般在在冲冲天天炉炉内内熔熔炼炼，且且大大多多不不需需炉炉前前处处理理、直直接接浇浇注注即即可可。便便于于制制出出薄薄而而复杂的铸件，一般不需冒口和冷铁，使铸造工艺简化。复杂的铸件，一般不需冒口和冷铁，使铸造工艺简化。灰灰铁铁铸铸造造温温度度较较低低，因因而而对对型型砂砂的的要要求求不不高高，中中小件多采用经济、简便的湿型来铸造。小件多采用经济、简便的湿型来铸造。一般不需进行热处理，需要时进行时效处理即可。一般不需进行热处理，需要时进行时效处理即可。可锻铸铁可锻铸铁 其石墨呈团絮状。其石墨呈团絮状。由由于于团团絮絮状状石石墨墨的的存存在在，可可锻锻铸铸铁铁的
8、的抗抗拉拉强强度较高，有相当的塑性和韧性。度较高，有相当的塑性和韧性。可锻铸铁玛铁，玛钢可锻铸铁玛铁，玛钢 可锻铸铁是白口铸铁通过石墨化或氧化脱碳可锻可锻铸铁是白口铸铁通过石墨化或氧化脱碳可锻化处理，改变其金相组织或成分而获得的有较高韧化处理，改变其金相组织或成分而获得的有较高韧性的铸铁。可锻铸铁实际上并非可以锻造，这个名性的铸铁。可锻铸铁实际上并非可以锻造，这个名子只表示它具有一定的塑性和韧性。子只表示它具有一定的塑性和韧性。1.可锻铸铁的组织及其性能可锻铸铁的组织及其性能 1可可锻锻铸铸铁铁的的显显微微组组织织 可可锻锻铸铸铁铁的的显显微微组组织织由由金金属属基基体体铁铁素素体体和和珠珠光
9、光体体与与团团絮絮状石墨组成。状石墨组成。2可可锻锻铸铸铁铁的的性性能能 可可锻锻铸铸铁铁的的强强度度一一般般为为300400Mpa，最最高高可可达达700 Mpa，同同时时，可锻铸铁具有一定的塑性和较高的冲击韧度。可锻铸铁具有一定的塑性和较高的冲击韧度。2.可锻铸铁的铸造生产可锻铸铁的铸造生产 可锻铸铁的碳、硅质量分数低，熔点比灰可锻铸铁的碳、硅质量分数低，熔点比灰铸铁高，凝固温度范围大，故铁液的流动性铸铁高，凝固温度范围大，故铁液的流动性差，必须适当提高铁液的出炉温度，以防产差，必须适当提高铁液的出炉温度，以防产生冷隔、浇不到等缺陷。同时，可锻铸铁的生冷隔、浇不到等缺陷。同时，可锻铸铁的凝
10、固过程没有石墨化膨胀阶段，体积收缩和凝固过程没有石墨化膨胀阶段，体积收缩和线收缩较大，易形成缩孔和裂纹等缺陷。在线收缩较大，易形成缩孔和裂纹等缺陷。在设计铸件时除应考虑合理的结构形状外，在设计铸件时除应考虑合理的结构形状外，在铸造工艺上应采用定向凝固的原那么设置冒铸造工艺上应采用定向凝固的原那么设置冒口和冷铁，适当提高型砂的耐火度，退让性口和冷铁，适当提高型砂的耐火度，退让性和透气，为挡住熔渣，在浇注系统中应安放和透气，为挡住熔渣，在浇注系统中应安放过滤网。过滤网。球墨铸铁球墨铸铁 其石墨呈球状其石墨呈球状1.球墨铸铁的组织及其性能球墨铸铁的组织及其性能 球球墨墨铸铸铁铁是是铁铁液液经经过过球
11、球化化处处理理后后使使石石墨墨大大局局部部或或全全部部呈呈球球状状，有有时时少少量量为为团团絮絮状状的的铸铁。铸铁。1球墨铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织 球球墨墨铸铸铁铁的的显显微微组组织织由由金金属属基基体体铁铁素体和珠光体与球状石墨组成。素体和珠光体与球状石墨组成。1.球墨铸铁的组织及其性能球墨铸铁的组织及其性能 2球墨铸铁的机械性能球墨铸铁的机械性能 球球墨墨铸铸铁铁不不仅仅强强度度远远远远高高于于灰灰铸铸铁铁，优优于于可可锻锻等等铁铁，甚甚至至可可与与钢钢媲媲美美，尤尤其其屈屈强强比比一一般般大大于于0.7明明显显高高于于碳碳钢钢仅仅0.6左左右右，疲疲劳劳强强度度与与中中碳碳钢钢接
12、接近近，而而且且其其耐耐磨磨性性远远高高于于45钢钢外外表表淬淬火火。球球墨墨铸铸铁铁还还具具有有优优良良的的热热处处理理性性能能，球球墨墨铸铸铁铁的的铸铸造造性性能能、减减振振性性、切切削削加加工工性性及及缺缺口口敏敏感感性性较较灰灰铸铸铁铁差差，但但仍仍优优于于铸铸钢钢。其其塑塑性性和和韧韧性性虽虽低低于于钢钢，但但仍能满足一般零件的要求。仍能满足一般零件的要求。2.球墨铸铁的铸造生产球墨铸铁的铸造生产 球球墨墨铸铸铁铁的的铸铸造造性性能能介介于于灰灰铸铸铁铁与与铸铸钢钢之之间间。其其流流动动性性与与灰灰铸铸铁铁相相近近，可可生生产产壁壁厚厚3mm4mm铸铸件件。球球墨墨铸铸铁铁的的结结晶
13、晶特特点点是是在在凝凝固固收收缩缩前前有有较较大大的的膨膨胀胀，容容易易产产生生缩缩孔孔、缩缩松松等等缺缺陷陷，在在铸铸造造工工艺艺上上应应采采用用定定向向凝凝固固原原那那么么，用用干干型型或或水水玻玻璃璃砂砂快快干干型型提提高高铸铸型型的的强强度度，并并增增设设冒冒口口以以加加强强补补缩缩。球球墨墨铸铸铁铁凝凝固固时时有有较较大大的的内内应应力力、变变形形和和冷冷裂裂倾倾向向，故故对对重重要要的的球球墨墨铸铸铁铁件件要要退退火火以以消消除除应应力。力。蠕墨铸铁蠕墨铸铁 其石墨呈蠕虫状其石墨呈蠕虫状蠕墨铸铁蠕墨铸铁 指指大大局局部部石石墨墨为为蠕蠕虫虫状状石石墨墨的的铸铸铁铁。蠕蠕墨墨铸铸铁铁
14、的的力力学学性性能能介介于于基基体体相相同同的的灰灰铸铁和球墨铸铁之间。铸铁和球墨铸铁之间。突突出出优优点点是是导导热热性性好好，抗抗氧氧化化性性高高，耐耐磨性好。磨性好。铸造性能接近灰口铸铁。铸造性能接近灰口铸铁。第二节 铸钢件的生产1.铸钢的种类与性能铸钢的种类与性能 铸铸钢钢按按化化学学成成分分的的不不同同，可可分分为为以以下下两两大类：大类：1 碳素铸钢碳素铸钢 指指以以碳碳为为主主要要合合金金元元素素并并含含有有少少量量其其他他元元素素的的铸铸钢钢。根根据据碳碳质质量量分分数数的的上上下下可可分分为为低低碳碳、中中碳碳和和高高碳碳铸铸钢钢。铸铸钢钢的的强强度度与与球球墨墨铸铸铁铁相相
15、近近，但但铸铸钢钢的的冲冲击击韧韧度度和和疲疲劳劳强强度度都都高高得得多多，另另外外，铸铸钢钢的焊接性能远比铸铁优良。的焊接性能远比铸铁优良。1.铸钢的种类与性能铸钢的种类与性能 2 铸造合金钢铸造合金钢 对对于于具具有有较较高高力力学学性性能能或或某某些些特特殊殊性性能能要要求求的的零零件件或或工工具具，可可采采用用合合金金铸铸钢钢即即铸铸造造合合金金钢钢。合合金金铸铸钢钢按按其其合合金金质质量量分分数数分分为为低低合合金金铸钢和高合金铸钢。铸钢和高合金铸钢。2.铸钢的铸造工艺特点铸钢的铸造工艺特点(1)钢液的流动性差 其铸件壁厚不能小于8mm，且浇注系统应力求简单、截面尺寸要比铸铁大、铸型
16、常用干型。此外，铸钢件晶粒粗大，热裂、气孔和粘砂等倾向大，故应根据具体情况确定适宜的浇注温度。一般小件、薄壁及形状复杂的铸件，其浇注温度比钢的熔点高150左右；大件、厚壁铸件的浇注温度比钢的熔点高100左右。(2)铸钢的体积收缩率和线性缩率大 铸钢的体积收缩率为10%-14%，线收缩率为1.8%-2.5%。(3)易吸气氧化和粘砂 铸钢较铸铁铸造困难，为保证铸件质量，防止出现缩孔，缩孔、缩松，裂纹、气孔和夹渣等缺陷，必须采取更为复杂的工艺措施：1对型砂性能如强度、耐火性要求更高。2铸性工艺上大都采用顺序凝固原那么，冒口、冷铁用得很多。3必须严格掌握浇注温度，防止过高或过低。3、铸钢件的热处理、铸钢件的热处理 为了细化组织，消除内应力，改善偏析，提高铸件的力学性能，必须对铸钢件进行正火或退火处理。正火的力学性能较退火高，且生产率高、本钱低、应尽量采用正火代替退火。但正火较退火的内应力大，因此形状复杂、易产生裂纹、硬化的铸钢件，那么需退火。对于小型中碳钢铸件，那么常用调质处理，以提高其综合力学性能。1、铜合金铸件的生产 1铸造铜合金的种类 铸造铜合金可分为青铜和黄铜两大类。铜和锌组成的合金统
