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1、第二章第二章 常用合金铸件的生产常用合金铸件的生产主要为铸铁其次：铸钢铸造铜合金铸造铝合金1第一节第一节 铸铁件生产铸铁件生产 Cast Iron Casting Productionn铸铁是含碳量超过铸铁是含碳量超过2.11%的铁碳合金。的铁碳合金。 工业铸铁实际上是以铁、碳、硅为主要元工业铸铁实际上是以铁、碳、硅为主要元素的多元铁碳合金。素的多元铁碳合金。n在各类合金铸造中应用最广泛，约占总量的在各类合金铸造中应用最广泛，约占总量的80%。n以各种材料在汽车行业应用的重量百分比为例：以各种材料在汽车行业应用的重量百分比为例：21994年，美国汽车产量年，美国汽车产量1190万辆万辆球铁球铁
2、：每辆车用量约：每辆车用量约80kg，总用量超过，总用量超过100万吨万吨灰灰铸铸铁铁：在在轿轿车车和和轻轻型型货货车车中中的的用用量量达达156万万吨吨，用用于内燃机约于内燃机约46万吨万吨可锻铸铁可锻铸铁：24万吨，但一些零件将向球铁转化万吨，但一些零件将向球铁转化铸钢铸钢：5万吨，主要用于中型和重型货车万吨，主要用于中型和重型货车铝铝铸铸件件：总总产产量量167万万吨吨，55用用于于汽汽车车上上，平平均均每每辆辆车车上上用用量量68kg，预预计计10年年内内将将增增加加到到84kg。内内燃燃机机9万吨，发动机万吨，发动机6万吨。万吨。锌铸件锌铸件：产量：产量40万吨，万吨，40用于汽车方
3、面。用于汽车方面。镁铸件镁铸件：每辆车用量：每辆车用量2.3kg，正在替代某些锌铸件，正在替代某些锌铸件3铸铁的分类：铸铁的分类：碳碳在在铸铸铁铁中中以以化化合合碳碳(渗渗碳碳体体Fe3C) 和和游游离离碳碳(石石墨墨)存存在在。按按其其存存在在的的形形式式和和形形态态不不同同，铸铸铁铁可分为：可分为：1.白口铸铁白口铸铁2. 灰口铸铁灰口铸铁 灰铸铁灰铸铁 Grey Casting Iron 球墨铸铁球墨铸铁 Ductile Iron 可锻铸铁可锻铸铁 Malleability Cast Iron 蠕墨铸铁蠕墨铸铁 Vermicular Cast Iron 3. 麻口铸铁麻口铸铁4影响铸铁石
4、墨化的因素影响铸铁石墨化的因素 Factors to Influence Graphitizing(1) 化学成分化学成分 Composition碳和硅碳和硅 强烈促进石墨化元素。碳产生石墨元素，硅促进强烈促进石墨化元素。碳产生石墨元素，硅促进石墨元素石墨元素(硅的影响更大硅的影响更大)，一般灰铸铁的碳、硅含量控制，一般灰铸铁的碳、硅含量控制范围：范围：C 2.53.5%，Si 1.52.5%。锰锰 微弱阻止石墨化元素，促进珠光体基体形成，提高强微弱阻止石墨化元素，促进珠光体基体形成，提高强度和硬度。消除硫，有益元素。含量一般为度和硬度。消除硫，有益元素。含量一般为0.61.2%。硫硫 强烈阻
5、止石墨化元素。白口化，热裂，恶化机械性能，强烈阻止石墨化元素。白口化，热裂，恶化机械性能，有害元素。一般限制在有害元素。一般限制在0.1%。磷磷 对石墨化影响不显著。形成磷共晶，冷脆，有害元素。对石墨化影响不显著。形成磷共晶，冷脆，有害元素。一般限制在一般限制在0.3 %以下。以下。5碳当量碳当量 Carbon Equivalent 各各种种元元素素按按其其对对石石墨墨化化影影响响的的程程度度折折算算成成碳碳的的相当含量，其总和叫碳当量。相当含量，其总和叫碳当量。CE = C+1/3（Si+P）% 当当碳碳当当量量CE等等于于铁铁-石石墨墨相相图图的的共共晶晶碳碳量量4.28%时时，该该铸铸铁
6、铁为为共共晶晶成成分分；当当CE小小于于4.28%时时，为为亚亚共共晶晶成成分分；当当CE大大于于4.28%时时，为为过过共共晶晶成分。成分。6(2)冷却速度冷却速度 Cooling Rate 减减小小冷冷却却速速度度可可以以促促进进石石墨墨化化，增增大大冷冷却却速度则阻止石墨化。速度则阻止石墨化。 壁厚敏感性壁厚敏感性7一、一、 灰铸铁灰铸铁 Grey Casting Iron1. 灰铸铁的牌号灰铸铁的牌号 Classification of Grey Cast IronnHT，后三位表示直径为，后三位表示直径为30mm试棒最试棒最低抗拉强度值低抗拉强度值(N/mm2)。89 2. 灰铸铁的
7、组织和性能特点灰铸铁的组织和性能特点Properties Characteristics 灰铸铁显微组织由金属基体和灰铸铁显微组织由金属基体和石墨片组成。可视为钢的基体上嵌石墨片组成。可视为钢的基体上嵌入大量石墨片，石墨片对性能的影入大量石墨片，石墨片对性能的影响起决定作用。响起决定作用。10力学性能低力学性能低 Mechanical Properties 缩减作用缩减作用 Decrement 割裂作用割裂作用 Dissection耐磨性好耐磨性好 Wear-Resisting减震减震性好性好Damping缺口敏感性好缺口敏感性好 Notch Sensitivity铸造性能好铸造性能好切削性能
8、好切削性能好锻压、焊接、热处理性能差锻压、焊接、热处理性能差113. 灰铸铁的孕育处理灰铸铁的孕育处理 Inoculation 为防止低碳、低硅造成白口组织，须对铸铁进行为防止低碳、低硅造成白口组织，须对铸铁进行孕育处理，浇注前在铁水里加入少量孕育剂，增加结孕育处理，浇注前在铁水里加入少量孕育剂，增加结晶核心，共晶团细小，石墨尺寸分布得到改善。晶核心，共晶团细小，石墨尺寸分布得到改善。孕育剂：孕育剂：75SiFe12三、三、 球墨铸铁球墨铸铁Ductile Iron 球墨铸铁具有较高的强度及较好的塑性，球墨铸铁具有较高的强度及较好的塑性，应用日益广泛。应用日益广泛。1. 球墨铸铁牌号、机械性能
9、和用途球墨铸铁牌号、机械性能和用途1314 2. 球墨铸铁的组织和性能特点球墨铸铁的组织和性能特点 Structure and Properties haracteristics n球墨铸铁的分类球墨铸铁的分类Classification of Ductile Iron n 铁素体球墨铸铁铁素体球墨铸铁n珠光体球墨铸铁珠光体球墨铸铁n铁素体珠光体球墨铸铁铁素体珠光体球墨铸铁n等温淬火球墨铸铁等温淬火球墨铸铁1516性能特点性能特点 Performance Characteristics力学性能高，耐磨性、减震性好力学性能高，耐磨性、减震性好铸造性能好铸造性能好切削性能好切削性能好热处理性能好热
10、处理性能好锻压、焊接性差锻压、焊接性差173. 常用球墨铸铁常用球墨铸铁4.球墨铸铁的生产特点球墨铸铁的生产特点优质铁水优质铁水成分：高碳低硅，低锰、磷、硫成分：高碳低硅，低锰、磷、硫温度：高温温度：高温球化处理和孕育处理球化处理和孕育处理18球墨铸铁热处理球墨铸铁热处理 Heat Treatmentn退火：铁素体基体退火：铁素体基体n正火：珠光体基体正火：珠光体基体n调质：回火索氏体基体调质：回火索氏体基体n等温淬火：贝氏体基体等温淬火：贝氏体基体19第二节第二节 铸钢件生产铸钢件生产一、铸钢件种类生产一、铸钢件种类生产Cast Steel1. 铸钢的种类铸钢的种类 Classificati
11、on of Cast Steeln铸造碳钢铸造碳钢n铸造低合金钢铸造低合金钢(Me10%)2021 2. 铸钢的铸造工艺特点铸钢的铸造工艺特点 Foundry Technology Characteristics of Cast Steeln铸钢的铸造性能差铸钢的铸造性能差n熔点高熔点高n流动性差流动性差n收缩大，体收缩约为灰铸铁的三倍收缩大，体收缩约为灰铸铁的三倍n氧化、吸气严重氧化、吸气严重22n铸造工艺特点铸造工艺特点n保证型砂性能：强度、耐火性和透气性保证型砂性能：强度、耐火性和透气性n铸件结构设计要合理，应用顺序凝固原则，合理铸件结构设计要合理，应用顺序凝固原则，合理设计应用冒口、冷
12、铁设计应用冒口、冷铁 n严格掌握浇注温度，防止过高或过低。严格掌握浇注温度，防止过高或过低。233.铸钢的热处理铸钢的热处理n铸钢的热处理目的：细化晶粒，消除魏氏组织，铸钢的热处理目的：细化晶粒，消除魏氏组织，消除铸造应力，提高机械性能。消除铸造应力，提高机械性能。nC=0.35%或结构复杂的铸钢件，塑性差，或结构复杂的铸钢件，塑性差，残留应力大，采用退火；残留应力大，采用退火；nC0.35%的铸钢件塑性较好，冷却后不易开的铸钢件塑性较好，冷却后不易开裂，采用正火。裂，采用正火。244. 铸钢的熔炼铸钢的熔炼 Smelting of Cast Steel n电弧炉电弧炉 Arc Furnace
13、 n感应电炉感应电炉 Electric Induction Furnacen真空感应电炉真空感应电炉 Vaccum Induction Furnace25第三节第三节 铜、铁合金铸件生产铜、铁合金铸件生产 1.铝合金铸件生产铝合金铸件生产（1）铸造铝合金的分类）铸造铝合金的分类nAl-Si合金合金nAl-Cu合金合金nAl-Mg合金合金nAl-Zn合金合金2627（2）铝合金的铸造特点）铝合金的铸造特点 n铝硅合金处于共晶成分，铸造性能最好，可铝硅合金处于共晶成分，铸造性能最好，可浇注薄壁复杂铸件。浇注薄壁复杂铸件。n铝铜、铝镁、铝锌合金远离共晶点，铸造性铝铜、铝镁、铝锌合金远离共晶点，铸造性能差，能差，n铝合金极易吸气和氧化，必须除气精炼，浇铝合金极易吸气和氧化，必须除气精炼，浇注时，通常采用开放式浇注系统和蛇形浇道，注时，通常采用开放式浇注系统和蛇形浇道，避免氧化。避免氧化。 28
