最新常用合金铸件生产第3部分PPT课件

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1、常用合金铸件生产第常用合金铸件生产第3 3部分部分 铸铁是铸铁是Wc2.11%Wc2.11%的铁碳合金。实用的铸的铁碳合金。实用的铸铁是铁是FeCSi FeCSi 为主的多元合金。铸铁具有为主的多元合金。铸铁具有许多优良性能，且制造简单，成本低廉，是许多优良性能，且制造简单，成本低廉，是最常用的金属材料之一。最常用的金属材料之一。 1.4.1 铸铁件生产 1.1.铸铁的石墨化及影响因素铸铁的石墨化及影响因素 2.2.常用的铸铁常用的铸铁 铸铁分类铸铁分类2.常用的铸铁 （4 4）可锻铸铁）可锻铸铁（5 5）特殊性能铸铁）特殊性能铸铁（1 1）灰铸铁）灰铸铁 1 1）组织特征）组织特征 2 2）

2、性能特点）性能特点 3) 3) 牌号及用途牌号及用途 4) 4) 铸造性能铸造性能 5) 5) 孕育处理孕育处理 6) 6) 热处理热处理 （2 2）球墨铸铁）球墨铸铁（3 3）蠕墨铸铁）蠕墨铸铁1 1）组织特征）组织特征2 2）性能特点）性能特点3) 3) 牌号及用途牌号及用途4 4）蠕墨铸铁生产）蠕墨铸铁生产5) 5) 铸造性能铸造性能白口铸铁白口铸铁自学自学（1）灰铸铁 1 1）组织特征）组织特征 灰灰铸铸铁铁的的组组织织由由钢钢的的基基体体+ +片片状状石石墨墨所所组组成成，按按基基体体不不同同，灰灰铸铸铁铁分分为为三三种种类类型型，如如图图1.4.31.4.3所示。所示。 a a）铁

3、素体基体）铁素体基体 b) b)铁素体铁素体+ +珠光体基体珠光体基体 c) c)珠光体基体珠光体基体 图图1.4.3 1.4.3 灰铸铁的显微组织灰铸铁的显微组织 铸造性能好。铸造性能好。 2 2）性能特点）性能特点3) 3) 牌号及用途牌号及用途 按按GB9439-88GB9439-88规规定定，我我国国灰灰铸铸铁铁分分为为六六个个牌牌号号。“HT”“HT”表表示示“灰灰铁铁”二二字字的的汉汉语语拼拼音音字字头头，后后面面三三位位数数字字表表示示最最低低抗抗拉拉强强度度值值。美美国国材材料料与与试试验验协协会会标准标准 (ASTM) (ASTM) 中铸铁表示方法见中铸铁表示方法见表表1.4

4、.31.4.3。 抗拉强度低，塑性差；抗拉强度低，塑性差； 抗压、弯曲强度较高；抗压、弯曲强度较高； 减震性好；减震性好； 减磨性好；减磨性好； 缺口敏感性低；缺口敏感性低； 切削加工性好；切削加工性好； 不能锻造；不能锻造； 焊接性差；焊接性差；表表1.4.3A 1.4.3A 铸铁的表示方法铸铁的表示方法( (ASTMASTM) )名称名称牌号组成牌号组成说明说明1.一般灰铸一般灰铸铁铁一一位位和和二二位位数数组组，例例：26、40、50一一 位位 数数 为为 序序 号号 ， 二二 位位 数数 表表 示示 最最 低低 抗抗 拉拉 强强 度度 值值(1000PSi)，有时在数字后加字母表示尺寸

5、种类，有时在数字后加字母表示尺寸种类2.阀阀门门管管配配件灰铸铁件灰铸铁用用A、B、C字母表示字母表示3.球墨铸铁球墨铸铁六位三组数，例六位三组数，例805506第一组数：最低抗拉强度值第一组数：最低抗拉强度值(1000PSi)第二组数：最低屈服强度值第二组数：最低屈服强度值(1000PSi)第三组数：最小伸长率第三组数：最小伸长率(%)4.可锻铸铁可锻铸铁五位数组，例：五位数组，例：32510、500055.奥奥氏氏体体铸铸铁铁D数字序号数字序号+字母类号，例：字母类号，例：D3B6.机机动动车车用用灰铸铁灰铸铁G+四位数字组四位数字组四位数组：缩小四位数组：缩小10倍的最低抗拉强度值倍的最

6、低抗拉强度值(PSi)7.汽汽车车用用可可锻铸铁锻铸铁M+四位数字组四位数字组前前两两位位数数：最最小小屈屈服服强强度度(1000PSi)，后后两两位位数数：最小伸长率最小伸长率(%)8.耐磨铸铁耐磨铸铁百分数百分数+元素符号元素符号+.HC(或或LC)例：例：20%-Cr-Mo-LC百分数代表第一位元素含量。百分数代表第一位元素含量。HC：高含碳量，：高含碳量，LC：低含碳量：低含碳量铸铸铁铁注注: Psi: Psi：表示每平方英寸磅力，：表示每平方英寸磅力，1000PSi6.9MPa1000PSi6.9MPa。表表1.4.41.4.4灰铸铁的牌号、性能、组织及应用举例灰铸铁的牌号、性能、组

7、织及应用举例牌号牌号铸件壁厚铸件壁厚mm抗拉强度抗拉强度N/mm2显微组织显微组织应用举例应用举例基体基体石墨石墨HT1002.5102030102030501301009080F粗壮片粗壮片手工铸造用砂箱、盖、下水管、底座、外罩、手工铸造用砂箱、盖、下水管、底座、外罩、手轮、手把、重锤等手轮、手把、重锤等HT150(20B)2.510203010203050175145130120F+P较粗壮片较粗壮片机械制造业中一般铸件，如底座、手轮、刀架机械制造业中一般铸件，如底座、手轮、刀架等；冶金业中流渣槽、渣缸、压钢机托辊等；等；冶金业中流渣槽、渣缸、压钢机托辊等；机车用一般铸件，如水泵壳、阀体、

8、阀盖等；机车用一般铸件，如水泵壳、阀体、阀盖等；动力机械中拉钩、框架、阀门、油泵壳等动力机械中拉钩、框架、阀门、油泵壳等HT200(30B)2.510203010203050220195170160P中等片状中等片状一般运输机械中的气缸体、缸盖、飞轮等；一一般运输机械中的气缸体、缸盖、飞轮等；一般机床中的床身、机座等；通用机械承受中等般机床中的床身、机座等；通用机械承受中等压力的泵体、阀体等；动力机械中的外壳、轴压力的泵体、阀体等；动力机械中的外壳、轴承座、水套筒等承座、水套筒等HT250(35B)4.510203010203050270240220200细细P较细片状较细片状运输机械中的缸体

9、、缸盖、；机床中立柱、横运输机械中的缸体、缸盖、；机床中立柱、横梁、床身、滑板、箱体等；冶金矿山机械中的梁、床身、滑板、箱体等；冶金矿山机械中的轨道板、齿轮；动力机械中的缸体、缸套、活轨道板、齿轮；动力机械中的缸体、缸套、活塞塞HT300(45B)102030203050290250230细细P较小片状较小片状机床导轨、受力较大的机床床身、立柱机座等；机床导轨、受力较大的机床床身、立柱机座等；通用机械的水泵出口管、吸入盖等；动力机械通用机械的水泵出口管、吸入盖等；动力机械中的液压阀体、涡轮、汽轮机隔板、泵壳、大中的液压阀体、涡轮、汽轮机隔板、泵壳、大型发动机缸体、缸盖型发动机缸体、缸盖HT35

10、0(50B)102030203050340290260细细P细小片状细小片状大型发动机气缸体、缸盖、衬套；水泵缸体、大型发动机气缸体、缸盖、衬套；水泵缸体、阀体、凸轮等；机床导轨、工作台等摩擦件；阀体、凸轮等；机床导轨、工作台等摩擦件；需经表面淬火的铸件需经表面淬火的铸件注：括号内材料牌号为注：括号内材料牌号为ASTM ASTM 标准标准 表2.5.4 灰铸铁的牌号、性能、组织及应用举例 灰铸铁的碳当量接近共晶成分，结晶温度区灰铸铁的碳当量接近共晶成分，结晶温度区间小、熔点低，故间小、熔点低，故流动性好流动性好，可浇注形状复杂的薄，可浇注形状复杂的薄壁铸件；壁铸件； 灰铸铁灰铸铁收缩小收缩小、

11、有、有自身补缩能力自身补缩能力，可不用或，可不用或少用冒口；少用冒口； 灰铸铁熔点低灰铸铁熔点低（与铸钢比），（与铸钢比），对型砂耐火度要求对型砂耐火度要求低，适合于湿型铸造。低，适合于湿型铸造。 由于由于灰铸铁铸造性能好灰铸铁铸造性能好，不需炉前处理，不用，不需炉前处理，不用冒口和冷铁，铸后一般不需热处理，仅复杂件铸后冒口和冷铁，铸后一般不需热处理，仅复杂件铸后时效处理，以消除内应力和防止变形，所以应用十时效处理，以消除内应力和防止变形，所以应用十分广泛分广泛（由上述（由上述得来的结果得来的结果）。）。 4) 铸造性能 普通灰铸普通灰铸铁的壁厚越厚，铁的壁厚越厚，心部的强度、心部的强度、硬度

12、低。硬度低。 如壁厚为如壁厚为303050mm50mm的铸的铸件，要求件，要求b b为为200MPa200MPa时，应时，应选选HT250HT250。 图图1.4.4 1.4.4 铸铁件截面上的硬度分布铸铁件截面上的硬度分布 但是，普通灰铸铁石墨呈但是，普通灰铸铁石墨呈粗大的片状粗大的片状，力学性能，力学性能差，而且，薄壁易产生白口，厚壁晶粒粗大。差，而且，薄壁易产生白口，厚壁晶粒粗大。影响铸态组织的因素：原始炉料、冷却速度、孕育处理。影响铸态组织的因素：原始炉料、冷却速度、孕育处理。5) 孕育处理 目前应用最多的孕育剂是目前应用最多的孕育剂是含硅含硅75%75%的硅铁的硅铁。 孕孕育育处处理

13、理常常用用的的方方法法在在出出铁铁槽槽内内加加孕孕育育剂剂。孕孕育育衰衰退退- -近近年发展了瞬时孕育（后孕育）年发展了瞬时孕育（后孕育）-如浇口杯、型内孕育。如浇口杯、型内孕育。孕育铸铁石墨仍为片状，塑形、韧性仍很低，本质仍属孕育铸铁石墨仍为片状，塑形、韧性仍很低，本质仍属灰口铸铁。另外，灰口铸铁。另外，含碳、硅量低，浇注温度高，收缩大，有含碳、硅量低，浇注温度高，收缩大，有时要冒口补缩，铸造性能比普通灰口铸铁差，工艺较复杂。时要冒口补缩，铸造性能比普通灰口铸铁差，工艺较复杂。粗大的片状粗大的片状石墨是普通灰口铸铁力学性能差的原因之一，石墨是普通灰口铸铁力学性能差的原因之一，因此，可以通过工

14、艺手段使石墨片变得细小、均匀。因此，可以通过工艺手段使石墨片变得细小、均匀。晶粒粗大晶粒粗大时间太长；晶核太少。时间太长；晶核太少。（1）限制石墨晶核过早生成）限制石墨晶核过早生成-尽量降低原铁水含碳量，尽量降低原铁水含碳量，同时适当降低硅含量；此时易生成渗碳体，得到珠光体基同时适当降低硅含量；此时易生成渗碳体，得到珠光体基体。但易形成白口或麻口，（体。但易形成白口或麻口，（2）因此在浇注前的铁水中加）因此在浇注前的铁水中加硅铁或硅钙合金，产生大量的人工晶核，促进石墨形核和结晶。硅铁或硅钙合金，产生大量的人工晶核，促进石墨形核和结晶。6) 热处理 常用的热处理方法如下：常用的热处理方法如下：去

15、应力退火去应力退火- -人工时效人工时效（也有自然时效）（也有自然时效） 加加热热500500600600，保保温温、缓缓冷冷，消消除除铸铸件件中中残残余应力，防止铸件变形或开裂，保证铸件加工精度；余应力，防止铸件变形或开裂，保证铸件加工精度；软化退火软化退火（消除表面硬化层）（消除表面硬化层） 加加热热850850950950，保保温温、缓缓冷冷，使使FeFe3 3C C分分解解成成铁和石墨，改善铸件的切削加工性；铁和石墨，改善铸件的切削加工性；表面淬火表面淬火 提提高高表表面面硬硬度度和和耐耐磨磨性性，如如机机床床导导轨轨面面采采用用接接触触电阻加热表面淬火，使用寿命可提高电阻加热表面淬火

16、，使用寿命可提高1.51.5倍。倍。(2) 球墨铸铁球墨铸铁是通过球化处理和孕育处理使球墨铸铁是通过球化处理和孕育处理使石墨呈现球状，并配合适当的热处理改善石墨呈现球状，并配合适当的热处理改善基体组织，从而使铸铁的性能产生了质的基体组织，从而使铸铁的性能产生了质的飞跃，尽管球墨铸铁的历史飞跃，尽管球墨铸铁的历史（1947年英国人年英国人偶然发现了铸铁中的球状石墨，偶然发现了铸铁中的球状石墨，1949年成功利用年成功利用Mg进进行球化）行球化）很短，却在国内外得到迅速发展，很短，却在国内外得到迅速发展，在一些工业发达国家，其产量已超过铸钢，在一些工业发达国家，其产量已超过铸钢，仅次于灰铸铁。我国

17、仅次于灰铸铁。我国1950年开始生产球墨年开始生产球墨铸铁，铸铁，20世纪世纪60年代又结合国内丰富的稀年代又结合国内丰富的稀土资源开发了稀土镁球墨铸铁，使我国球土资源开发了稀土镁球墨铸铁，使我国球墨铸铁生产处于世界前列。墨铸铁生产处于世界前列。球墨铸铁本节主要讲述以下几个问题：本节主要讲述以下几个问题：1 1）组织特征）组织特征2 2）性能特点）性能特点3 3）牌号及用途）牌号及用途4 4）球墨铸铁的生产）球墨铸铁的生产5 5）铸造性能）铸造性能6 6）热处理）热处理 1）组织特征 球墨铸铁的显微组织是由球状石墨和钢的球墨铸铁的显微组织是由球状石墨和钢的基体所组成，显微组织如基体所组成，显微

18、组织如图图1.4.51.4.5所示。在铸所示。在铸态下，态下，金属基体通常是铁素体金属基体通常是铁素体- -珠光体的混合珠光体的混合组织，组织，铁素体位于石墨球周围呈现铁素体位于石墨球周围呈现“牛眼状牛眼状”，如图，如图1.4.5b1.4.5b）。）。通过热处理还可以得到铁素通过热处理还可以得到铁素体基体、珠光体基体或下贝氏体基体的球铁体基体、珠光体基体或下贝氏体基体的球铁。目前，人们已经通过各种工艺手段目前，人们已经通过各种工艺手段在在铸态下铸态下直直接获得铁素体或珠光体基体，使球墨铸铁的生接获得铁素体或珠光体基体，使球墨铸铁的生产周期缩短，成本降低。产周期缩短，成本降低。 a a）F F球

19、铁球铁250x 250x b)F+Pb)F+P球铁球铁250x 250x c)Pc)P球铁球铁200x 200x d)Bd)B下下球铁球铁500x500x 图图1.4.51.4.5球墨铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织2）性能特点 由由于于球球状状石石墨墨对对基基体体的的割割裂裂作作用用小小，从从而而使使基基体体强强度度的的利利用用率率从从灰灰铸铸铁铁的的30%30%50%50%提提高高到到70%70%90%90%，其其力力学学性性能能远远远远超超过过灰灰铸铸铁铁，抗抗拉拉强强度度可可与与钢钢媲媲美美，塑塑性性、韧韧性性明明显显提提高高，尤尤其其是是屈屈强强比比（0.20.2/b b）高高，更更

20、增增加加了了使使用用的的可可靠靠性性。球球墨墨铸铸铁铁仍仍具具有有良良好好的的铸铸造造性性能能、减减震震性性、耐耐磨磨性性、切切削削加加工工性性能能及低的缺口敏感性等性能。及低的缺口敏感性等性能。3）牌号及用途 球球墨墨铸铸铁铁的的牌牌号号、力力学学性性能能和和用用途途见见表表2.5.52.5.5，其其中中“QT”“QT”表表示示“球球铁铁”二二字字的的汉汉语语拼拼音音字字头头，后后面面的的两两组组数数字字分分别别表表示示最最低低抗抗拉拉强强度度和和最最小小伸伸长长率率数数值值 。 (ASTM(ASTM标标 准准 中中 的的 表表 示示 方方 法法 见见 表表1.4.51.4.5) )。表表

21、1.4.5 1.4.5球墨铸铁的牌号、力学性能和用途球墨铸铁的牌号、力学性能和用途 牌牌号号基体组织基体组织力学性能力学性能用途举例用途举例bMPa0.2MPa%HBS不小于不小于QT400-18(60-40-18)铁素体铁素体40025018130180承受冲击、振动的零件，如汽车、拖拉承受冲击、振动的零件，如汽车、拖拉机、驱动桥壳、差速器壳、拨叉，中低机、驱动桥壳、差速器壳、拨叉，中低压阀门、管道、齿轮箱等压阀门、管道、齿轮箱等QT400-15铁素体铁素体40025015130180QT450-10铁素体铁素体45031010160210QT500-7(80-55-06)铁素体铁素体+珠珠

22、光体光体5003207170230机座、传动轴、飞轮、电动机架、油泵机座、传动轴、飞轮、电动机架、油泵齿轮、机车轴瓦等齿轮、机车轴瓦等QT600-3铁素体铁素体+珠珠光体光体6003703190270载荷大、受力复杂的零件，如汽车、拖载荷大、受力复杂的零件，如汽车、拖拉机的曲轴、连杆、凸轮轴、气缸套、拉机的曲轴、连杆、凸轮轴、气缸套、部分机床的主轴、机床蜗杆、蜗轮、轧部分机床的主轴、机床蜗杆、蜗轮、轧钢机轧辊、大齿轮、小型水轮机主轴、钢机轧辊、大齿轮、小型水轮机主轴、气缸体、起重机大小滚轮等气缸体、起重机大小滚轮等QT700-2(100-70-03)珠光体珠光体7004202225305同上同

23、上QT800-2(120-90-02)珠光体或回珠光体或回火组织火组织8004802245335QT900-2贝氏体或回贝氏体或回火马氏体火马氏体9006002280360高强度齿轮，如汽车后桥螺旋锥齿轮，高强度齿轮，如汽车后桥螺旋锥齿轮，大减速器齿轮，内燃机曲轴、凸轮轴等大减速器齿轮，内燃机曲轴、凸轮轴等注：括号内材料牌号为注：括号内材料牌号为ASTM A53684ASTM A53684标准标准 铁素体球墨铸铁铁素体球墨铸铁 塑塑性性、韧韧性性较较高高，强强度度较较低低，因因而而可可代代替替可可锻锻铸铸铁铁制制造造承受振动和冲击的零件，如汽车、拖拉机底盘、后桥壳等。承受振动和冲击的零件，如汽

24、车、拖拉机底盘、后桥壳等。 铁素体铁素体珠光体球墨铸铁珠光体球墨铸铁 强强度度和和韧韧性性配配合合较较好好，多多用用于于生生产产汽汽车车、农农机机、冶冶金金设设备的零部件。备的零部件。 珠光体球墨铸铁珠光体球墨铸铁 强强度度和和硬硬度度较较高高，耐耐磨磨性性较较好好，具具有有一一定定的的韧韧性性，其其屈屈强强比比高高于于4545锻锻钢钢，表表1.4.61.4.6是是两两者者性性能能的的比比较较，珠珠光光体体球球墨墨铸铸铁铁可可代代替替非非合合金金钢钢制制造造承承受受交交变变载载荷荷及及耐耐磨磨损损的的零零件件，典典型型件件是是内内燃燃机机曲曲轴轴、连连杆杆、齿齿轮轮，并并广广泛泛用用于于制制造

25、造车车床床主主轴轴等等机床耐磨件。机床耐磨件。 性能性能4545锻钢（正火）锻钢（正火）珠光体球墨铸铁珠光体球墨铸铁（正火）（正火）抗拉强度抗拉强度b bMPa MPa 690690815815屈服强度屈服强度0.20.2MPa MPa 410410640640屈强比屈强比0.20.2/b b0.590.590.7850.785伸长率伸长率(%)(%)26263 3疲劳强度（带缺口试疲劳强度（带缺口试样）样） -1 -1 MPaMPa 150150155155硬度硬度HBSHBS229229299321299321表表1.4.61.4.6珠光体球墨铸铁和珠光体球墨铸铁和4545力学性能比较力学

26、性能比较 贝氏体球墨铸铁贝氏体球墨铸铁 具有强度、塑性、韧性都很高的综合力具有强度、塑性、韧性都很高的综合力学性能。开发于学性能。开发于2020世纪世纪7070年代后期的奥贝球铁年代后期的奥贝球铁抗拉强度高达抗拉强度高达9009001400MPa1400MPa，明显优于珠光体，明显优于珠光体球铁，并具有一定的伸长率。如适当降低抗拉球铁，并具有一定的伸长率。如适当降低抗拉强度，伸长率可高达强度，伸长率可高达10%10%以上，尤其是具有高以上，尤其是具有高的弯曲疲劳性能和良好的耐磨性，可制造承受的弯曲疲劳性能和良好的耐磨性，可制造承受重载荷的齿轮、大功率内燃机的曲轴、连杆、重载荷的齿轮、大功率内燃

27、机的曲轴、连杆、凸轮轴等。因而被看作凸轮轴等。因而被看作2020世纪世纪7070年代以来铸造年代以来铸造领域的重大成就。领域的重大成就。 4）球墨铸铁的生产 （1 1）优质铁液优质铁液 （2 2）球化处理球化处理 （3 3）孕育处理孕育处理 优质铁液 球球铁铁所所用用铁铁液液的的成成分分特特点点是是：在在高高碳碳当当量量前前提提下下，保保证证高高碳碳、低低硅硅的的原原则则，此此外外还还要要低低锰锰、少少磷磷、硫硫。高高碳碳（3.6%3.6%4%4%）可可提提高高铁铁液液的的流流动动性性和和球球化化效效果果；硅硅和和锰锰降降低低铸铸铁铁韧韧性性（固固溶溶强强化化）；磷磷增增加加冷冷脆脆性性；因因

28、此此，低低硅硅（2.2%2.2%2.8%2.8%）、低低锰锰（0.4%0.4%0.6%0.6%）、低低磷磷（0.1%0.1%）可可提提高高球球铁铁塑塑性性和和韧韧性性。硫硫与与球球化化剂剂亲亲和和力力强强，生生成成的的硫硫化化物物不不仅仅消消耗耗球球化化剂剂，还还会会产产生生球球化化衰衰退退和和皮皮下下气气孔孔，因此要求硫越低越好（因此要求硫越低越好（0.06%0.06%）。）。球化处理 指指向铁液向铁液中加入中加入球化剂，球化剂，促使石促使石墨成球墨成球状的过状的过程。程。孕育处理 孕育处理孕育处理的目的是促进的目的是促进石墨化，消除石墨化，消除白口倾向，使白口倾向，使石墨细化、圆石墨细化、

29、圆整，提高球铁整，提高球铁力学性能。力学性能。（1）球墨铸铁有较宽的共晶凝固温度范围）球墨铸铁有较宽的共晶凝固温度范围 由于球墨铸铁共晶凝固时石墨由于球墨铸铁共晶凝固时石墨-奥氏体两相的生长特点，奥氏体两相的生长特点，使球墨铸铁的共晶团生长到一定程度后，其生长速度即明使球墨铸铁的共晶团生长到一定程度后，其生长速度即明显减慢显减慢(在球墨铸铁共晶转变开始时，石墨首先在铁液中形在球墨铸铁共晶转变开始时，石墨首先在铁液中形核并长大，石墨的析出使其周围的铁液贫碳，造成了有利核并长大，石墨的析出使其周围的铁液贫碳，造成了有利于奥氏体析出的浓度条件，奥氏体在石墨周围析出并将石于奥氏体析出的浓度条件，奥氏体

30、在石墨周围析出并将石墨包围。此后碳通过奥氏体向石墨球扩散，石墨和奥氏体墨包围。此后碳通过奥氏体向石墨球扩散，石墨和奥氏体一起长大。此时石墨的长大受碳在奥氏体内扩散速度的限一起长大。此时石墨的长大受碳在奥氏体内扩散速度的限制制,石墨球在长大后期被奥氏体壳包围，其长大需要通过碳石墨球在长大后期被奥氏体壳包围，其长大需要通过碳原子的扩散进行，因而凝固过程进行较慢原子的扩散进行，因而凝固过程进行较慢)，或基本不生长。或基本不生长。此时共晶凝固的进行要借助于温度进一步降低来获得动力，此时共晶凝固的进行要借助于温度进一步降低来获得动力，产生新的晶核。因此，共晶转变需要在一个大的温度区间产生新的晶核。因此，

31、共晶转变需要在一个大的温度区间内才能完成。据测定，通常，球墨铸铁的共晶凝固温度范内才能完成。据测定，通常，球墨铸铁的共晶凝固温度范围是围是灰铸铁的一倍灰铸铁的一倍以上。以上。5)铸造性能铸造性能（2）球墨铸铁的糊状凝固特性）球墨铸铁的糊状凝固特性 由于球墨铸铁的共晶凝固温度范围较灰铸铁宽，从而使得铸件凝固时，在温度在温度梯度相同的情况下，球墨铸铁的液梯度相同的情况下，球墨铸铁的液固两固两相区宽度比灰铸铁大的多，这种大范围液相区宽度比灰铸铁大的多，这种大范围液固两相区，使球墨铸铁件表现出具有较固两相区，使球墨铸铁件表现出具有较强的糊状凝固性。强的糊状凝固性。此外，大的共晶凝固范围，也使得球墨铸铁

32、的凝固时间比灰铸铁及其它合金要长。 (1)(1)球球墨墨铸铸铁铁的的流流动动性性比比灰灰铸铸铁铁差差：球球化化、孕孕育育- -铁铁水水温温度度下下降降，-浇浇注温度要高，浇口尺寸要大；注温度要高，浇口尺寸要大；(2)(2)球铁铸件收缩大：球铁铸件收缩大：易产生缩孔、缩松易产生缩孔、缩松冒口冷铁、顺序凝固；冒口冷铁、顺序凝固；（3 3）球状石墨：）球状石墨：会胀型会胀型提高铸型刚度；提高铸型刚度；（4 4）易易夹夹渣渣（MgS,MgOMgS,MgO）和和皮皮下下气气孔孔半半封封闭闭式式（外外浇浇口口内内浇浇口口大大中中间间小小），滤渣网，集渣包：，滤渣网，集渣包： 图图1.4.6 两种铸铁件结晶

33、示意两种铸铁件结晶示意6) 热处理（略） 钢常用的热处理方法球墨铸铁也常用：钢常用的热处理方法球墨铸铁也常用：退火退火 目的是使渗碳体分解获得铁素体基体。主目的是使渗碳体分解获得铁素体基体。主要用于要用于QT400-18QT400-18和和QT450-10QT450-10的生产。的生产。正火正火 目的是获得珠光体基体。主要用于珠光体目的是获得珠光体基体。主要用于珠光体球墨铸铁件（球墨铸铁件（QT600-3QT600-3，QT700QT700-2，QT800-2QT800-2）。调质调质 得到回火索氏体基体。调质为获得比正火更得到回火索氏体基体。调质为获得比正火更高的综合力学性能，用于某些要求较

34、高或截面较高的综合力学性能，用于某些要求较高或截面较大的球墨铸铁件（大的球墨铸铁件（QT800-2QT800-2），如大型船用柴油机），如大型船用柴油机曲轴、连杆等。曲轴、连杆等。 等温淬火等温淬火 可获得贝氏体基体，具有高强度或超高强度可获得贝氏体基体，具有高强度或超高强度以及较好的塑性和韧性，主要用于以及较好的塑性和韧性，主要用于QT900-2QT900-2的生产。的生产。 (3) 蠕墨铸铁 1 1）组织特征）组织特征 蠕墨铸铁的蠕墨铸铁的组织由钢的基体和组织由钢的基体和蠕虫状的石墨组成。蠕虫状的石墨组成。 石墨短而厚，石墨短而厚，头部较圆，形似蠕头部较圆，形似蠕虫，如图虫，如图1.4.7

35、1.4.7所所示。示。图图1.4.71.4.7蠕墨铸铁的石墨形式蠕墨铸铁的石墨形式 2) 2) 性能特点性能特点 蠕墨铸铁的性能：强度、塑性、韧性优于灰铸铁，接近于蠕墨铸铁的性能：强度、塑性、韧性优于灰铸铁，接近于铁素体球墨铸铁。铁素体球墨铸铁。 壁厚敏感性比灰铸铁小得多，厚大截面上的力学性能均匀。壁厚敏感性比灰铸铁小得多，厚大截面上的力学性能均匀。 （孕育处理）（孕育处理） 突出的优点是屈强比在铸造合金中最高（突出的优点是屈强比在铸造合金中最高（0.720.720.820.82）。 导热性，铸造性，切削加工性优于球墨铸铁接近灰铸铁。导热性，铸造性，切削加工性优于球墨铸铁接近灰铸铁。 耐磨性优

36、于高磷耐磨铸铁，与磷铜钛耐磨铸铁相近。耐磨性优于高磷耐磨铸铁，与磷铜钛耐磨铸铁相近。 3) 3) 牌号及应用牌号及应用 蠕墨铸铁的牌号和力学性能见蠕墨铸铁的牌号和力学性能见表表1.4.71.4.7，其中，其中“RuT”“RuT”为为“蠕铁蠕铁”汉语拼音字头，后面数字为最小抗拉强度值。汉语拼音字头，后面数字为最小抗拉强度值。 表表1.4.7 1.4.7 蠕墨铸铁的牌号、力学性能和用途蠕墨铸铁的牌号、力学性能和用途 牌牌号号力学性能力学性能用途举例用途举例b/MPa0.2/MPa .%HBS不小于不小于RuT2602601953121197增增压压器器进进气气壳壳体体，汽汽车车底盘零件等底盘零件等

37、RuT3003002401.5140217排气管，变速箱体，气排气管，变速箱体，气缸盖，液压件，纺织机缸盖，液压件，纺织机零件，钢锭模等。零件，钢锭模等。RuT3403402701.0170249重重型型机机床床件件大大型型齿齿轮轮箱箱体体、盖盖、座座，飞飞轮轮，起起重机卷筒等重机卷筒等RuT3803803000.75193274活塞环，气缸套，制动活塞环，气缸套，制动盘，钢珠研磨盘，吸淤盘，钢珠研磨盘，吸淤泵体等。泵体等。RuT4204203350.75200280 3 3） 蠕墨铸铁生产蠕墨铸铁生产 蠕墨铸铁的成分和球墨铸铁基本相似。蠕墨铸铁的成分和球墨铸铁基本相似。 蠕蠕化化处处理理与与

38、球球化化处处理理相相似似，利利用用蠕蠕化化剂剂，使使石石墨墨变变成成非球非片的蠕虫状。蠕化处理后，需进行非球非片的蠕虫状。蠕化处理后，需进行孕育处理孕育处理。 4) 4) 铸造性能铸造性能 蠕蠕墨墨铸铸铁铁碳碳当当量量接接近近共共晶晶点点，蠕蠕化化剂剂又又使使铁铁水水得得以以净净化化，具具有有良良好好的的流流动动性性。蠕蠕墨墨铸铸铁铁的的收收缩缩与与蠕蠕化化率率有有关关，蠕化率较低接近球墨铸铁，反之接近于灰铸铁。蠕化率较低接近球墨铸铁，反之接近于灰铸铁。 因因而而，要要获获得得无无缩缩孔孔、缩缩松松的的致致密密铸铸件件比比球球墨墨铸铸铁铁容容易，但比灰铸铁稍难些易，但比灰铸铁稍难些。(4) 可

39、锻铸铁 可锻铸铁是由白口铸铁经石墨化退火得可锻铸铁是由白口铸铁经石墨化退火得到的一种强韧铸铁。到的一种强韧铸铁。 1 1） 组织特征组织特征 2 2） 性能特点性能特点 3 3） 牌号及应用牌号及应用 4 4） 可锻铸铁的生产可锻铸铁的生产5 5） 缩短石墨化退火时间新工艺缩短石墨化退火时间新工艺 组织特征 a)a)黑心铁素体可锻铸铁黑心铁素体可锻铸铁 b)b)珠光体可锻铸铁珠光体可锻铸铁 图图1.4.81.4.8可锻铸铁的显微组织可锻铸铁的显微组织 性能特点 由于团絮状石墨对基体破坏作用大为减弱，由于团絮状石墨对基体破坏作用大为减弱，因而可锻铸铁强度因而可锻铸铁强度（珠光体珠光体- -可高达

40、可高达700MPa700MPa接近球铁接近球铁）、塑性、韧性塑性、韧性（铁素体铁素体- 延伸率可达延伸率可达12%）比灰铸铁明显提比灰铸铁明显提高。高。 铁素体可锻铸铁具有一定的强度和较高的铁素体可锻铸铁具有一定的强度和较高的塑性、韧性，常用于制造承受振动、冲击及扭塑性、韧性，常用于制造承受振动、冲击及扭转载荷的零件。转载荷的零件。 珠光体可锻铸铁强度、硬度高，常用于制珠光体可锻铸铁强度、硬度高，常用于制造一些耐磨件。造一些耐磨件。 牌号及应用 可可锻锻铸铸铁铁的的牌牌号号、性性能能及及用用途途见见表表1.4.81.4.8，其其中中 “KTH “KTH ” 代代表表黑黑心心可可锻锻铸铸铁铁，

41、“KTZ “KTZ ”代代表表珠珠光光体体可可锻锻铸铸铁铁，符符号号后后面面两两组组数数字字分分别别表表示示最最低低抗抗拉拉强强度度和和伸伸长率数值。长率数值。 可可锻锻铸铸铁铁主主要要用用来来制制造造一一些些形形状状复复杂杂而而又又受受振振动动的的薄壁小型铸件。薄壁小型铸件。 近近年年来来，球球墨墨铸铸铁铁的的发发展展，许许多多可可锻锻铸铸铁铁铸铸件件已已被被球墨铸铁所取代。球墨铸铁所取代。 可可锻锻铸铸铁铁生生产产退退火火时时间间正正在在缩缩短短，所所以以仍仍有有不不少少工工厂生产可锻铸铁，尤其是铁素体可锻铸铁厂生产可锻铸铁，尤其是铁素体可锻铸铁. . 种种类类牌牌号号试样试样直径直径mm

42、力学性能力学性能用途举例用途举例b/Mpa0.2/Mpa/%HBS不小于不小于黑黑心心可可锻锻铸铸铁铁KTH300-0612或或153006150弯弯头头、三三通通管管件件，中中低低压压阀门等阀门等KTH330-083308扳手，犁刀，车轮壳等。扳手，犁刀，车轮壳等。KTH350-1035020010汽汽车车、拖拖拉拉机机前前后后轮轮壳壳、减减速速器器壳壳、转转向向节节壳壳、制制动器及铁道零件等动器及铁道零件等KTH370-1237012珠珠光光体体可可锻锻铸铸铁铁KTZ450-0612或或154502706150200载载荷荷较较高高的的耐耐磨磨损损零零件件，如如曲曲轴轴、凸凸轮轮轴轴，连连

43、杆杆、齿齿轮轮、活活塞塞环环、轴轴套套、耙耙片片、万万向向接接头头、棘棘轮轮，扳扳手，传动链条等。手，传动链条等。KTZ550-045503404180250KTZ650-026504302210260KTZ700-027005302240290表表1.4.8 1.4.8 黑心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁的牌号性能及用途黑心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁的牌号性能及用途可锻铸铁的生产 图图1.4.81.4.8可锻铸铁石墨化可锻铸铁石墨化 缩短石墨化退火时间新工艺 退火时间长成为制约可锻铸铁发展的主要问题。近退火时间长成为制约可锻铸铁发展的主要问题。近年来，生产中创造不少缩短退火周期的新工艺，其中对年来，

44、生产中创造不少缩短退火周期的新工艺，其中对铁液进行复合孕育处理，应用最广。铁液进行复合孕育处理，应用最广。 复合孕育剂中一种元素是在铸件凝固时阻碍石墨化，复合孕育剂中一种元素是在铸件凝固时阻碍石墨化，保证得到全白口组织，保证得到全白口组织，而另一种元素对退火时的石墨化而另一种元素对退火时的石墨化没有阻碍作用，从而缩短退火时间。没有阻碍作用，从而缩短退火时间。目前，广泛采用硼目前，广泛采用硼- -铋、铋铋、铋- -铝孕育、硅铝孕育、硅- -铋孕育以及稀土铋孕育以及稀土- -铋复合孕育处理等铋复合孕育处理等方法。方法。 例如用硼例如用硼- -铋孕育处理工艺生产汽车后桥壳的退火时铋孕育处理工艺生产汽

45、车后桥壳的退火时间已经缩短到间已经缩短到20h20h左右左右（原来可达（原来可达70h70h），效果十分显著，效果十分显著 。 (5) 特殊性能铸铁（简介） 普通铸铁中加入一定量的合金元素，可赋予铸铁某些特殊性能，如优良的耐磨、耐热、耐蚀等性能。特殊性能铸铁又称为合金铸铁。 1 1）耐热铸铁耐热铸铁 2 2）耐蚀铸铁耐蚀铸铁 3 3）耐磨铸铁耐磨铸铁 抗磨白口铸铁 加加入入CrCr、MoMo、V V等等促促进进白白口口化化元元素素及及增增加加铸铸件件冷冷却却速速度度，可可以以使使铸铸件件获获得得由由珠珠光光体体、渗渗碳碳体体和和碳碳化化物物组组成成的的白口组织白口组织，这种组织具有高硬度和高耐

46、磨性。，这种组织具有高硬度和高耐磨性。 例例如如，CrCr的的质质量量分分数数大大于于1212的的高高铬铬白白口口铸铸铁铁，经经热热处处理理后后基基体体可可为为高高强强度度的的马马氏氏体体；再再加加上上高高硬硬度度的的铬铬碳化合物的存在，因而具有优异的抗磨损性能。碳化合物的存在，因而具有优异的抗磨损性能。 广广泛泛应应用用于于制制造造犁犁铧铧、杂杂质质泵泵叶叶轮轮、泵泵体体、各各种种磨磨煤煤机机、矿矿石石破破碎碎机机、水水泥泥球球磨磨机机、抛抛丸丸机机的的衬衬板板、磨磨球球、叶片等零件。叶片等零件。冷硬铸铁(激冷铸铁) 冷硬铸铁是一种加入少量冷硬铸铁是一种加入少量B B、CrCr、MoMo等元

47、等元素的低合金铸铁经素的低合金铸铁经表面激冷表面激冷处理获得的，其表处理获得的，其表面有一定深度的白口层，而心部仍为正常铸铁面有一定深度的白口层，而心部仍为正常铸铁组织。组织。 如如冶金轧辊、发动机凸轮、气摇臂及挺杆冶金轧辊、发动机凸轮、气摇臂及挺杆等零件等零件，要求表面应具有高硬度和耐磨性而心，要求表面应具有高硬度和耐磨性而心部应具有一定的韧度的零件，就可以采用冷硬部应具有一定的韧度的零件，就可以采用冷硬铸铁制造。铸铁制造。 1.4.2铸钢件生产1.1.铸钢的分类及牌号铸钢的分类及牌号（1 1）铸造非合金钢）铸造非合金钢（2 2）铸造低合金钢）铸造低合金钢（3 3）铸造合金钢）铸造合金钢2.

48、2.铸钢的铸造性能铸钢的铸造性能 及铸造工艺特点及铸造工艺特点3.3.铸钢的熔炼铸钢的熔炼 铸钢比铸铁铸钢比铸铁强度高强度高，韧性好韧性好，适于，适于制造承受重载荷的重制造承受重载荷的重要零件要零件，但，但铸造性能差铸造性能差、生产成本高生产成本高，其应用不如铸铁广泛。，其应用不如铸铁广泛。 近年来，近年来，炉外精炼技术可提高钢液的纯净度和钢的强度，控炉外精炼技术可提高钢液的纯净度和钢的强度，控制铸钢的结晶过程，改善铸态组织。合金铸钢的应用日益增制铸钢的结晶过程，改善铸态组织。合金铸钢的应用日益增多，形成铸铁和铸钢在应用方面的互为补充。多，形成铸铁和铸钢在应用方面的互为补充。 铸造非合金钢在铸

49、钢中约占铸钢总产量的铸造非合金钢在铸钢中约占铸钢总产量的7070以上。以上。铸钢牌号中铸钢牌号中“ZG”“ZG”表示铸钢，后面两组数字分别表示屈服表示铸钢，后面两组数字分别表示屈服点和抗拉强度值。点和抗拉强度值。表表1.4.91.4.9为铸钢的牌号、化学成分、力学为铸钢的牌号、化学成分、力学性能及用途。性能及用途。其中，中碳钢其中，中碳钢0.25%w0.25%wc c0.60%0.60%（ZG230ZG230450450至至ZG310ZG310570570）应用最多应用最多。1.1.铸钢的分类及牌号铸钢的分类及牌号（1 1）铸造非合金钢）铸造非合金钢（碳素结构钢）（碳素结构钢） 根据化学成分分

50、，铸钢可分为铸造非合金钢、铸造低根据化学成分分，铸钢可分为铸造非合金钢、铸造低合金钢和合金钢。其中合金钢和合金钢。其中ASTMASTM中铸造非合金钢和铸造低合金中铸造非合金钢和铸造低合金钢表示方法如钢表示方法如表表1.4.3B1.4.3B所示。所示。 名称名称牌号组成牌号组成说明说明铸铸钢钢1.非合金钢非合金钢和合金钢和合金钢1.数数字字序序号号+字字母母代代号号，例例1Q、4QA、15N2.最低抗拉强度值最低抗拉强度值A退退火火，Q淬淬火火加加回回火火，N正正火火加加回回火火，QA淬火加回火后强度较高状态淬火加回火后强度较高状态单位：单位：1000PSi2.高高强强度度铸铸钢钢最最低低抗抗拉

51、拉强强度度值值屈屈服服强强度度值例：值例：90-60表示单位均为：表示单位均为：1000PSi3.奥奥氏氏体体铸铸钢钢字母字母(B或或C)数字序号数字序号第一组数：最低抗拉强度值第一组数：最低抗拉强度值(1000PSi)第二组数：最低屈服强度值第二组数：最低屈服强度值(1000PSi)第三组数：最小伸长率第三组数：最小伸长率(%)4.高高温温受受压压合金铸钢合金铸钢C+数字序号数字序号5.高高温温或或耐耐蚀蚀用用高高合合金金铸钢铸钢字字母母组组+平平均均含含碳碳量量+元元素素符符号号 ， 例例 ： CF8M、 HK40、CD41MCu6.低低温温受受压压用铸钢用铸钢LC+字母字母(A、B、C)

52、或数字或数字数数字字表表示示含含镍镍量量。A、B、C表表示示非非合合金金钢钢或或含含锰锰非非合合金钢金钢一般用压一般用压铸钢锻件铸钢锻件A+大写字母大写字母+类号类号A+大写字母大写字母+类号类号注注:1000PSi6.9MPa:1000PSi6.9MPa表1.4.3B 铸钢的表示方法(ASTM) 表表1.4.9 1.4.9 铸造非合金钢铸造非合金钢铸钢牌号铸钢牌号化学成分（化学成分（%）力学性能（力学性能（）应用举例应用举例不大于不大于0.2MPabMPaAKVJCMnSSPZG200-4000.200.800.500.04200400254030机座、变速箱壳体机座、变速箱壳体ZG230-

53、4500.300.900.50230450223225砧铁、机座、锤座、砧铁、机座、锤座、箱体，工作温度在箱体，工作温度在450以下的管路附以下的管路附件等。件等。ZG270-5000.400.900.50270500182522飞轮、机身、蒸汽飞轮、机身、蒸汽锤和水压机工作缸、锤和水压机工作缸、横梁等。横梁等。ZG310-5700.500.900.60310570152115联轴器、汽缸、齿联轴器、汽缸、齿轮及重载荷机架等。轮及重载荷机架等。ZG340-6400.600.900.60340640101810起重机中的齿轮、起重机中的齿轮、联轴器及重要的机联轴器及重要的机件等。件等。（2 2）

54、铸造低合金钢）铸造低合金钢（简介）（简介） 目前，我国的低合金铸钢主要有目前，我国的低合金铸钢主要有锰系锰系（ZG40Mn, ZG30MnSiZG40Mn, ZG30MnSi）和）和铬系铬系（ZG40Cr, ZG40Cr, ZG35CrMnZG35CrMn）两大系列。）两大系列。牌号中牌号中“ZG” “ZG” 后面的数字表后面的数字表示平均含碳量的万分数（平均示平均含碳量的万分数（平均w wc c1%1%时不标出，平均时不标出，平均w wc c0.1%0.1%时，第一位数字为时，第一位数字为“0”“0”），后面依次为主），后面依次为主加元素及其质量分数。当主加元素的质量分数小于加元素及其质量分

55、数。当主加元素的质量分数小于0.9%0.9%时不标。时不标。 用于制造高强度齿轮、轴、水压机工作缸、水用于制造高强度齿轮、轴、水压机工作缸、水轮机转子等轮机转子等重要零件。重要零件。 近年来，高强度低合金（近年来，高强度低合金（HSLAHSLA）铸钢已应用于生）铸钢已应用于生产，出现了屈服点达到产，出现了屈服点达到420Mpa420Mpa以上的高强度铸钢和以上的高强度铸钢和750Mpa750Mpa以上的超高强度铸钢。它们同时具有高的强度以上的超高强度铸钢。它们同时具有高的强度和韧性。和韧性。（3 3）铸造合金钢）铸造合金钢（简介）（简介） 添加的合金元素含量超过铸造低合金钢范围的铸钢称为添加的

56、合金元素含量超过铸造低合金钢范围的铸钢称为铸造合金钢。铸造合金钢。 高锰耐磨钢是典型铸造合金钢。高锰耐磨钢是典型铸造合金钢。 高高锰锰耐耐磨钢是指在强烈冲击力作用下发生硬化的钢。磨钢是指在强烈冲击力作用下发生硬化的钢。1 1）成分特点：）成分特点： 通常通常Wc为为0.9 1.5、高锰、高锰WMn1111 14% 14%。高锰。高锰钢可在室温下得到奥氏体组织，使钢具有良好的韧性。高锰耐钢可在室温下得到奥氏体组织，使钢具有良好的韧性。高锰耐磨钢磨钢易冷变形强化易冷变形强化， 难进行切削加工，故难进行切削加工，故高锰耐磨钢多采用高锰耐磨钢多采用铸造成形。铸造成形。 常用耐磨钢铸件牌号常用耐磨钢铸件

57、牌号.化学成分化学成分.热处理热处理.力学性能及用途力学性能及用途见下表见下表。表 常用耐磨钢铸件牌号.化学成分.热处理.力学性能及用途2 2）铸态组织铸态组织 a)a)厚壁件厚壁件 b) b) 薄壁件薄壁件ZGMn13ZGMn13的铸态组织的铸态组织100100 将钢加热至将钢加热至1000-11101000-1110，保温，使碳化物完全溶，保温，使碳化物完全溶入奥氏体，然后在水中激冷，得到单相奥氏体组织入奥氏体，然后在水中激冷，得到单相奥氏体组织 ，这，这种热处理工艺称为种热处理工艺称为水韧处理水韧处理。 3 3）水韧处理）水韧处理 4 4）特点及用途）特点及用途： 高高锰钢具有越撞越硬、

58、不撞不硬的特点（观看动画）。锰钢具有越撞越硬、不撞不硬的特点（观看动画）。高高锰钢用于制造坦克履带、挖土机掘斗等。锰钢用于制造坦克履带、挖土机掘斗等。 高速铸钢高速铸钢（ZGW18Cr4VZGW18Cr4V）可直接铸出成形铣刀；可直接铸出成形铣刀；不锈铸不锈铸钢钢（ZGCr17ZGCr17，ZG1Cr18Ni9ZG1Cr18Ni9等）等）用于制造耐腐蚀性强的阀、泵用于制造耐腐蚀性强的阀、泵及容器等；及容器等；耐热铸钢耐热铸钢用于高温加热炉的底板和托盘等零件。用于高温加热炉的底板和托盘等零件。2.2.铸钢的铸造性能及铸造工艺特点铸钢的铸造性能及铸造工艺特点 铸钢的熔点高、结晶温度区间大，流动性差

59、，收缩率高，铸钢的熔点高、结晶温度区间大，流动性差，收缩率高，且氧化、吸气严重；故铸钢的铸造性能差。因此在工艺设计且氧化、吸气严重；故铸钢的铸造性能差。因此在工艺设计上常采用以下措施：上常采用以下措施： （2 2）铸件结构设计要合理）铸件结构设计要合理 壁厚一般不小于壁厚一般不小于8mm8mm。壁厚力求均匀，尽量减少热节，壁。壁厚力求均匀，尽量减少热节，壁的连接要平滑或做出圆角；防裂筋的连接要平滑或做出圆角；防裂筋- -承担铸件收缩时的拉应力。承担铸件收缩时的拉应力。 （3 3）合理设计冒口、冷铁）合理设计冒口、冷铁 铸钢收缩大，在热节处设置的冒口数量多，体积大。在铸钢收缩大，在热节处设置的冒

60、口数量多，体积大。在冒口难以补缩的部位安放冷铁；如图冒口难以补缩的部位安放冷铁；如图1.4.101.4.10所示。一般采用所示。一般采用顺序凝固，但对薄壁或易产生裂纹的铸件，用同时凝固原则。顺序凝固，但对薄壁或易产生裂纹的铸件，用同时凝固原则。 铸造性能铸造性能（1 1）保证钢液中）保证钢液中S S、P P含量符合优质钢或高级优质钢的要求。含量符合优质钢或高级优质钢的要求。（4 4）保证砂型的性能）保证砂型的性能 防止粘砂应采用耐火度高的石英砂（防止粘砂应采用耐火度高的石英砂（人工制作粒度人工制作粒度均匀纯度高均匀纯度高），并在铸型表面涂刷耐火涂料；同时还应），并在铸型表面涂刷耐火涂料；同时还

61、应注意钢种，当钢液中含能形成碱性氧化物的元素较多时注意钢种，当钢液中含能形成碱性氧化物的元素较多时（如高锰钢），则必须选用碱性的镁砂或中性的锆砂，（如高锰钢），则必须选用碱性的镁砂或中性的锆砂，否则极易产生黏砂；较大铸钢件型砂的粒度要大点；为否则极易产生黏砂；较大铸钢件型砂的粒度要大点；为保证铸型强度，改善充型条件，一般保证铸型强度，改善充型条件，一般采用水玻璃砂型采用水玻璃砂型或或烘干型烘干型。芯骨应由细铝丝制作芯骨应由细铝丝制作，高温下熔化，型芯退让，高温下熔化，型芯退让性提高。性提高。1.1.直浇道；直浇道；2.2.顶冒口；顶冒口；3.3.冒口型芯；冒口型芯；4.4.冷铁；冷铁；5.5.

62、横浇道；横浇道；6.6.空气压力冒口空气压力冒口图图1.4.101.4.10铸钢齿轮铸钢齿轮（3）铸钢的热处理）铸钢的热处理 铸钢件的铸态组织中存在晶粒粗大、晶内偏析、魏氏组织（铁素体片横向贯穿珠光体魏氏组织（铁素体片横向贯穿珠光体晶粒）和内应力晶粒）和内应力。常用正火处理，但结构复结构复杂、易裂的铸件应退火杂、易裂的铸件应退火；高温扩散退火消除偏析，再正火；铸钢件一般不宜淬火（特殊性能铸件除外如高锰钢铸件的水韧处理）。4 4. .铸钢的熔炼铸钢的熔炼简介简介铸钢的熔炼铸钢的熔炼广泛应用的是电弧炉、感应电炉。广泛应用的是电弧炉、感应电炉。 是利用石墨电是利用石墨电极与金属炉间高温极与金属炉间高

63、温电弧热熔化炉料。电弧热熔化炉料。 是利用交流电是利用交流电感应的作用，使金感应的作用，使金属炉料熔化。适于属炉料熔化。适于中小型精密铸钢件中小型精密铸钢件生产。生产。 目前，目前，真空感应电炉炼钢真空感应电炉炼钢以得到实际应用。以得到实际应用。宜于高纯净宜于高纯净度的合金钢铸件生产。度的合金钢铸件生产。电弧炉炼钢电弧炉炼钢感应电炉炼钢感应电炉炼钢1.4.3 非铁合金铸件生产 除钢铁材料以外的其他金属统称为除钢铁材料以外的其他金属统称为非铁合金非铁合金（俗称有色金属）。与铁合金相比，非铁合金力学性能（俗称有色金属）。与铁合金相比，非铁合金力学性能不如钢、铁，但其具有许多优良的特性。成为现代工业

64、不如钢、铁，但其具有许多优良的特性。成为现代工业不可缺少的材料。本节主要介绍在机械工业中常用的铸不可缺少的材料。本节主要介绍在机械工业中常用的铸造非铁合金。造非铁合金。1.1.铸造铝合金铸造铝合金2.2.铸造铜合金铸造铜合金 3 3. .滑动轴承合金滑动轴承合金（略）（略）1.铸造铝合金（1 1）铸造铝合金的种类、性能及应用）铸造铝合金的种类、性能及应用（2 2）铝合金的铸造特点）铝合金的铸造特点 （3 3）铝合金的熔炼）铝合金的熔炼 表表1.4.10 1.4.10 为常用铸造铝合金的代号、牌号、成分、为常用铸造铝合金的代号、牌号、成分、性能和用途。性能和用途。 3 3）铝镁合金）铝镁合金 质

65、量轻，强度高，耐蚀性好质量轻，强度高，耐蚀性好，铸造性能差，铸造性能差， 用于受冲击载荷及腐蚀条件下工作的零件用于受冲击载荷及腐蚀条件下工作的零件。 4 4）铝锌合金）铝锌合金 强度高强度高，但耐蚀性差，热裂倾向大，用于，但耐蚀性差，热裂倾向大，用于 制造制造压铸件压铸件, , 形状形状复杂复杂的汽车的汽车发动机配件，发动机配件，仪表元件、飞机零件等仪表元件、飞机零件等。 2 2）铝铜合金）铝铜合金 耐热性耐热性和切削加工性能好，但铸造性能和和切削加工性能好，但铸造性能和 耐蚀性差，用于制造内燃活塞和气缸盖等。耐蚀性差，用于制造内燃活塞和气缸盖等。 1 1）铝硅合金）铝硅合金 铸造性能好铸造性

66、能好，但强度、塑性较低。经变质，但强度、塑性较低。经变质 处理可提高其力学性能处理可提高其力学性能。（1 1）铸造铝合金的种类、性能及应用）铸造铝合金的种类、性能及应用表表1.4.101.4.10为常用铸造铝合金的代号、牌号、成分、性能和用途。为常用铸造铝合金的代号、牌号、成分、性能和用途。类类别别合金代号合金代号（牌号）（牌号）添加元素化学成分添加元素化学成分(%)力学性能力学性能用途用途SiCuMgMnZnTibMPa%HBS铝铝硅硅合合金金ZL101(ZAlSi7Mg)6.57.50.250.450.080.20205195226060飞机、仪器零件等飞机、仪器零件等ZL102(ZAlS

67、i12)10.013.0155145135234505050要求承受低载荷的气要求承受低载荷的气密性零件如：密性零件如：仪表、仪表、抽水机壳体等抽水机壳体等ZL105(ZAlSi5Cu1Mg)4.55.51.01.50.40.62312122251.00.5707070承受中等载荷，承受中等载荷，250以下工作的零件如发以下工作的零件如发动机缸盖动机缸盖铝铝铜铜合合金金ZL201(ZAlCu5Mn)4.55.30.61.00.150.35295335847090在在300以下工作的零以下工作的零件如内燃机缸盖、活件如内燃机缸盖、活塞等塞等铝铝镁镁合合金金ZL301(ZAlMg10)9.511.

68、52801060大气或海水中工作，大气或海水中工作，要求耐蚀并承受冲击要求耐蚀并承受冲击的零件的零件铝铝锌锌合合金金ZL401（ZALZn11Si7)6.08.00.10.39.013.02451921.529080压铸件压铸件,工作温度不超工作温度不超过过200,形状复杂的汽形状复杂的汽车、飞机零件等车、飞机零件等 美美国国铝铝协协会会规规定定铸铸造造铝铝及及合合金金的的命命名名是是用用四四位位数数字字(包包括其中一个小数点括其中一个小数点)“xxx.x”表示。表示。 其中第一个数字表示是什么类别的合金其中第一个数字表示是什么类别的合金：1.表示表示WAl99.00%的纯铝；的纯铝； 2.表

69、示合金中铜为主加元素；表示合金中铜为主加元素；3. 主加元素为硅及添加的铜和主加元素为硅及添加的铜和/或镁；或镁；4.表示硅为主加元素；表示硅为主加元素； 5 .表示镁为主加元素；表示镁为主加元素；6.为备用系列；为备用系列； 7.表示锌为主加元素；表示锌为主加元素；8.表示锡为主加元素；表示锡为主加元素； 9.9.表示其它元素为主加元素。表示其它元素为主加元素。第第2,3位位数数字字：就就1xx.x而而言言，表表示示小小数数点点后后铝铝含含量量的的百百分分率率；对对于于2xx.x到到9xx.x而而言言，后后面面两两位位数数字字只只表表明明在在该该合合金金类类中中不同的合金，无特别意义。不同的

70、合金，无特别意义。 最最后后一一位位数数字字表表明明产产品品形形式式：xxx.0表表示示铸铸件件；xxx.1表表示铸锭。示铸锭。（2 2）铝合金的铸造特点）铝合金的铸造特点（3 3）铝合金的熔炼）铝合金的熔炼 铝硅铝硅合金处于共晶成分，铸造性能好，可浇铸合金处于共晶成分，铸造性能好，可浇铸薄壁复杂铸件。铝铜（最差）、铝镁、铝锌合金远离薄壁复杂铸件。铝铜（最差）、铝镁、铝锌合金远离共晶点铸造性能差，共晶点铸造性能差，补缩效率低补缩效率低，适当提高浇铸温度，适当提高浇铸温度，合理安置冒口，可防止浇不到、缩孔、裂纹等缺陷。合理安置冒口，可防止浇不到、缩孔、裂纹等缺陷。 为防止浇注时氧化吸气，常采用开

71、放式浇注系统，为防止浇注时氧化吸气，常采用开放式浇注系统，并多开内浇道，直浇道常用蛇形或鹅颈型，使浇注平并多开内浇道，直浇道常用蛇形或鹅颈型，使浇注平稳不飞溅。稳不飞溅。 铝合金常用坩锅或感应电炉熔炼。熔炼的主要任务是铝合金常用坩锅或感应电炉熔炼。熔炼的主要任务是提高铝液的纯净和变质效果。提高铝液的纯净和变质效果。 Al Al2 2O O3 3密度比密度比AlAl液稍大，易夹渣；气体上浮也常受液稍大，易夹渣；气体上浮也常受AlAl2 2O O3 3薄膜阻碍形成针孔。薄膜阻碍形成针孔。 1 1）精炼处理）精炼处理 （1 1）NaClKClNaClKCl覆盖液面；覆盖液面；（2 2）精炼：目的是精

72、炼：目的是通过通过除气除气、除渣除渣净化铝液净化铝液。 浮游精炼浮游精炼 采用活性气体（主要为氯盐采用活性气体（主要为氯盐ZnClZnCl2 2生成生成AlClAlCl3 3沸点沸点183183），惰性气体（如氮气、氨气）或氧化性气体（如硝酸），惰性气体（如氮气、氨气）或氧化性气体（如硝酸钠）为精炼剂，铝液中形成气泡，钠）为精炼剂，铝液中形成气泡，H H2 2扩散到气泡内。气泡上浮扩散到气泡内。气泡上浮过程中将氧化夹杂物和过程中将氧化夹杂物和氢氢带走。带走。 熔剂精炼熔剂精炼 用液态的氯化物和氟化物处理铝液，使氧化夹用液态的氯化物和氟化物处理铝液，使氧化夹杂物和氢浮至液面进入熔渣。杂物和氢浮至

73、液面进入熔渣。 过滤精炼过滤精炼 是让铝液通过中性或活性材料制成的过滤器，是让铝液通过中性或活性材料制成的过滤器，分离悬浮在铝液中的固态夹杂物。分离悬浮在铝液中的固态夹杂物。 浮游精炼法除气效果好，而熔剂精炼法和过滤精炼法排除浮游精炼法除气效果好，而熔剂精炼法和过滤精炼法排除夹杂物的效果更好。夹杂物的效果更好。 气体气体- -熔剂混合物复合精炼比单独精炼效熔剂混合物复合精炼比单独精炼效果更佳。果更佳。 2 2） 变质处理变质处理简介简介（细化、改变组织、消除易熔杂质相细化、改变组织、消除易熔杂质相） 含硅大于含硅大于6%6%的铝合金浇注厚壁铸件时易出现的铝合金浇注厚壁铸件时易出现粗大的片粗大的

74、片状硅晶体状硅晶体，使其力学性能很低，使其力学性能很低，b b为为130130140Mpa140Mpa，=1=12 2左右，左右，如图如图1.4.12a)1.4.12a)所示所示 。 生产中常采用在精炼后生产中常采用在精炼后浇注前向合金液中加入变质剂浇注前向合金液中加入变质剂（常采用常采用2/3NaF2/3NaF和和1/3NaCl1/3NaCl的混合盐的混合盐），使共晶点向右下方），使共晶点向右下方移动，原来共晶成分的合金变成亚共晶合金。同时变质剂移动，原来共晶成分的合金变成亚共晶合金。同时变质剂使共晶体中的硅细化，从而获得塑性好的使共晶体中的硅细化，从而获得塑性好的初晶和细小的初晶和细小的共

75、晶组织。经变质处理，共晶组织。经变质处理，ZL102ZL102的抗拉强度为的抗拉强度为b b=180MPa=180MPa、=8%=8%，显著地改善了力学性能。显，显著地改善了力学性能。显微组织微组织如图如图1.4.12b)1.4.12b)所所示示。图图1.4.11 1.4.11 铝硅二元合金相图铝硅二元合金相图 图图1.4.12 ZL1021.4.12 ZL102变质变质处理前、后显微组织处理前、后显微组织 ZL102的变质处理 黄铜黄铜强度高、成本低，铸造性能好，品种多、产量大强度高、成本低，铸造性能好，品种多、产量大。合金元素的加入提高了其耐蚀性、耐磨性、耐热性及力学性合金元素的加入提高了

76、其耐蚀性、耐磨性、耐热性及力学性能，特殊黄铜应用更广。常用铸造黄铜的牌号、力学性能和能，特殊黄铜应用更广。常用铸造黄铜的牌号、力学性能和用途见用途见表表1.4.111.4.11。 2.铸造铜合金 （1 1）铸造铜合金分类）铸造铜合金分类（Cu-NiCu-Ni白铜）白铜）黄铜是铜锌合金，黄铜又分为黄铜是铜锌合金，黄铜又分为普通黄铜和特殊黄铜。普通黄铜和特殊黄铜。1) 1) 铸造黄铜铸造黄铜普通黄铜普通黄铜是铜与锌的二元合金；是铜与锌的二元合金；特殊黄铜特殊黄铜是在是在普通黄铜中再加入其他合金元素。普通黄铜中再加入其他合金元素。 铸造铜合金分为铸造黄铜和青铜两大类。青铜是铸造铜合金分为铸造黄铜和青

77、铜两大类。青铜是铜和除了铜和除了锌和镍以外的元素形成的合金。锌和镍以外的元素形成的合金。 类别类别合金牌号合金牌号铸铸造造方方法法力学性能力学性能用途用途b/MPa/%HBS普通黄铜普通黄铜ZCuZn38砂型砂型金属型金属型30030030306070机械、热压轧制零件机械、热压轧制零件硅黄铜硅黄铜ZCuZn16Si4砂型砂型金属型金属型345350152090100受海水作用的管件、受海水作用的管件、阀体、齿轮、船舶零阀体、齿轮、船舶零件等件等铅黄铜铅黄铜ZCuZn40Pb2砂型砂型金属型金属型22028015208090制造衬套以及要求高制造衬套以及要求高耐蚀性、耐磨性零件耐蚀性、耐磨性零

78、件铝黄铜铝黄铜ZCuZn31Al2砂型砂型金属型金属型29539012158090船舶及机器零件制造船舶及机器零件制造中耐蚀零件中耐蚀零件铁黄铜铁黄铜ZCuZn40Fe2Mn1砂型砂型金属型金属型30035025258590衬套及其他耐磨零件衬套及其他耐磨零件锰黄铜锰黄铜ZCuZn36Mn2Pb2砂型砂型金属型金属型25035010187080轴套、衬套及其他耐轴套、衬套及其他耐磨零件磨零件ZCuZn40Mn2砂型砂型金属型金属型34539020258090海水中耐蚀零件，广海水中耐蚀零件，广泛应用于造船工业泛应用于造船工业表表1.4.11 1.4.11 常用铸造黄铜的牌号、性能及用途常用铸造

79、黄铜的牌号、性能及用途2) 铸造青铜 青青铜铜原原指指铜铜锡锡合合金金，但但习习惯惯上上把把含含锡锡的的青青铜铜称称为为锡锡青青铜铜或或普普通通青青铜铜，不不含含锡锡的的称称为为无无锡锡青青铜铜或或特特殊殊青青铜铜。常常用用青铜有锡青铜、铝青铜、铅青铜等。青铜有锡青铜、铝青铜、铅青铜等。 铸造铸造收缩率很小收缩率很小，但致密度低但致密度低，耐磨性耐磨性和耐蚀性优于黄和耐蚀性优于黄铜，故适于制造形状复杂，致密性要求不高的耐磨、耐蚀零铜，故适于制造形状复杂，致密性要求不高的耐磨、耐蚀零件件. .如轴承、轴套、水泵壳体等。如轴承、轴套、水泵壳体等。 强度、塑性尤其是在酸、碱中的耐蚀性均高于锡青铜，强

80、度、塑性尤其是在酸、碱中的耐蚀性均高于锡青铜，流动性好流动性好 ，容易获得致密铸件。，容易获得致密铸件。是应用很广的一种新型无锡是应用很广的一种新型无锡青铜。缺点是青铜。缺点是耐磨性、耐热性较差，耐磨性、耐热性较差，还不能完全取代锡青铜。还不能完全取代锡青铜。 锡青铜锡青铜 铝青铜铝青铜常用铸造青铜的牌号、成分、性能和用途见常用铸造青铜的牌号、成分、性能和用途见表表1.4.121.4.12。表2.5.12常用铸造青铜的牌号、成分、性能和用途类别类别合金牌号合金牌号主要化学成分主要化学成分(%)铸造铸造方法方法力学性能力学性能用途用途Sn其他其他b/MPa/%HBS重要用途的轴承，重要用途的轴承

81、，齿轮、套圈和轴套齿轮、套圈和轴套等等锡青铜锡青铜ZcuSn10P19.011.0P0.51.0Cu余量余量砂型砂型220380耐耐磨磨零零件件，如如轴轴套套、轴轴承承填填料料，也也可可以以用作蜗轮材料用作蜗轮材料ZcuSn6Zn6Pb35.07.0Zn5.07.0Pb2.04.0Cu砂型砂型180860重重要要用用途途的的耐耐磨磨耐耐蚀蚀零零件件，如如齿齿轮轮、轴套等轴套等特殊特殊青铜青铜ZcuAl9Fe4砂型砂型40010100重要用途的耐磨耐重要用途的耐磨耐蚀零件，如齿轮、蚀零件，如齿轮、轴套等轴套等ZcuPb30Pb27.033.0Cu余余量量金金属属型型高高速速双双金金属属、轴轴瓦瓦

82、等等表表1.4.12 1.4.12 常用铸造青铜的牌号、成分、性能和用途常用铸造青铜的牌号、成分、性能和用途(2) (2) 铜合金的铸造特点铜合金的铸造特点 铸铸造造黄黄铜铜熔熔点点低低，流流动动性性好好，可可浇浇注注薄薄壁壁复复杂杂件件，宜宜用用细细砂砂造造型型，有有利利于于提提高高铸铸件件表表面面质质量量，但但容容易易产生缩孔，应注意安置冒口、冷铁。产生缩孔，应注意安置冒口、冷铁。(3) (3) 铜合金的熔炼铜合金的熔炼 （覆盖液面覆盖液面）熔炼铜合金常用坩埚炉或感应电炉。熔熔炼铜合金常用坩埚炉或感应电炉。熔炼的关键是炼的关键是脱氧、除气、除渣脱氧、除气、除渣精炼。精炼。 1) 1) 用磷

83、铜脱氧用磷铜脱氧 铜在高温下容易被氧化生成氧化亚铜铜在高温下容易被氧化生成氧化亚铜CuCu2 2O O，引起，引起热脆，锡青铜必须彻底脱氧。常用方法是加入热脆，锡青铜必须彻底脱氧。常用方法是加入0.3%0.3%0.6%0.6%的磷铜（的磷铜（8%8%14%P14%P）脱氧。）脱氧。 2) 2) 铜液除气铜液除气 铜合金极易吸气（主要是氢），形成铜合金极易吸气（主要是氢），形成“氢气病氢气病”，铜液除气就是除氢。常用除氢方法有通氮、氯，铜液除气就是除氢。常用除氢方法有通氮、氯盐除氢、沸腾法除氢等。盐除氢、沸腾法除氢等。 3) 3) 除渣精炼除渣精炼 铝青铜铜液中的不溶性夹杂铝青铜铜液中的不溶性夹

84、杂AlAl2 2O O3 3熔点高，稳定性熔点高，稳定性好，可用苏打、萤石等碱性溶剂精炼，造出熔点低、好，可用苏打、萤石等碱性溶剂精炼，造出熔点低、密度小的熔渣，消除密度小的熔渣，消除AlAl2 2O O3 3夹杂夹杂。 4) 4) 覆盖溶剂覆盖溶剂 木木炭炭、碎碎玻玻璃璃、苏苏打打等等是是常常用用覆覆盖盖剂剂，主主要要作作用是覆盖铜合金液面，防止氧化，辅助脱氧和保温。用是覆盖铜合金液面，防止氧化，辅助脱氧和保温。 3.滑动轴承合金（略） 制制造造滑滑动动轴轴承承中中的的轴轴瓦瓦及及内内衬衬的的合金叫做合金叫做轴承合金轴承合金。(1)(1)合金的性能要求合金的性能要求足够的抗压和疲劳强度；足够

85、的塑性和韧性；足够的抗压和疲劳强度；足够的塑性和韧性；高的耐磨性，与轴的摩擦系数小，并能保留润滑油；高的耐磨性，与轴的摩擦系数小，并能保留润滑油；小的膨胀系数和好的导热性、能抵抗润滑油的侵蚀；小的膨胀系数和好的导热性、能抵抗润滑油的侵蚀；具有良好的磨合能力，使载荷均匀分布；具有良好的磨合能力，使载荷均匀分布；容易制造，价格低廉，便于更换轴瓦。容易制造，价格低廉，便于更换轴瓦。 (2) (2) 轴承合金的组织特征轴承合金的组织特征 通常其组织特征为在软基体上均匀分布一定数量和大小的通常其组织特征为在软基体上均匀分布一定数量和大小的硬质点，或者在硬基体上分布一定数量和大小的软质点。硬质点，或者在硬

86、基体上分布一定数量和大小的软质点。 图图为软基为软基体硬质体硬质点轴承点轴承与轴的与轴的接触面接触面示意图示意图 (3)(3)常用轴承合金常用轴承合金 轴轴承承合合金金按按其其主主要要化化学学成成分分可可分分为为锡锡基基、铅铅基基、铝铝基基、铜基、铁基等轴承合金，应用最广是前两类。铜基、铁基等轴承合金，应用最广是前两类。 1) 1) 锡基轴承合金（锡基巴氏合金）锡基轴承合金（锡基巴氏合金） 该合金摩擦系数小，该合金摩擦系数小，塑性和导热性好，膨胀系塑性和导热性好，膨胀系数小，耐蚀性较好，是优数小，耐蚀性较好，是优良的减摩材料。良的减摩材料。 用于制作重要的轴承，用于制作重要的轴承，如汽轮机、发

87、动机等大型如汽轮机、发动机等大型机械的高速轴瓦。但其疲机械的高速轴瓦。但其疲劳强度低，工作温度低劳强度低，工作温度低（150150），价格昂贵。），价格昂贵。图图1.4.14 ZSnSb11Cu61.4.14 ZSnSb11Cu6合金显微组织（合金显微组织（100100） 典型牌号有：典型牌号有：ZPbSb16Sn16Cu2ZPbSb16Sn16Cu2，组织，组织为（为（+）+，是是SbSb溶于溶于PbPb的固溶体；的固溶体；相是以相是以SnPbSnPb化合物为基化合物为基的含铅固溶体。软基体的含铅固溶体。软基体为（为（+）共晶体，）共晶体，硬质点为初生的硬质点为初生的相及相及CuCu2 2S

88、bSb。 2) 2) 铅基轴承合金（铅基巴氏合金）铅基轴承合金（铅基巴氏合金） 图图1.4.14 ZPbSb16Sn16Cu2 1.4.14 ZPbSb16Sn16Cu2 合金合金显微组织（显微组织（6565） 是以铅为主并加入少量是以铅为主并加入少量SbSb、SnSn、CuCu等元素的等元素的合金是一种软基体硬质点类型的轴承合金。合金是一种软基体硬质点类型的轴承合金。图图1.4.15 ZPbSb16Sn16Cu21.4.15 ZPbSb16Sn16Cu2合金合金显微组织（显微组织（6565） 该合金硬度、强该合金硬度、强度、韧性及导热性、度、韧性及导热性、耐蚀性均较锡基合金耐蚀性均较锡基合金

89、低，且摩擦系数较大；低，且摩擦系数较大；但价格便宜。但价格便宜。 常用于制作低速、常用于制作低速、低载荷或静载中载荷低载荷或静载中载荷机器的轴瓦。如汽车、机器的轴瓦。如汽车、拖拉机的曲轴轴瓦等。拖拉机的曲轴轴瓦等。 图中暗色基体（图中暗色基体（+）共晶体，白色方块状为）共晶体，白色方块状为相，白色针状晶体为相，白色针状晶体为CuCu2 2SbSb。 3) 3)铜基轴承合金铜基轴承合金 铜基轴承合金有锡青铜和铅青铜。铜基轴承合金有锡青铜和铅青铜。a.a.锡青铜锡青铜 常常用用的的有有ZCuSn10Pb1ZCuSn10Pb1与与ZCuSn5Pb5Zn5ZCuSn5Pb5Zn5等等，组组织织特特征征

90、为为硬硬基基体体+ +软软质质点点。该该合合金金具具有有高高的的强强度度，适适于于制制造造高高速速度、高载荷的柴油机轴承。度、高载荷的柴油机轴承。b.b.铅青铜铅青铜 常常用用的的有有ZCuPb30ZCuPb30，组组织织特特征征为为硬硬基基体体+ +软软质质点点。该该合合金金与与巴巴氏氏合合金金相相比比，具具有有高高的的疲疲劳劳强强度度和和承承载载能能力力，优优良良的的耐耐磨磨性性、导导热热性性和和低低的的摩摩擦擦系系数数，能能在在较较高高温温度度（250250）下下正正常常工工作作。常常用用于于制制造造高高速速、高高载载荷荷下下工工作作的的轴轴瓦瓦，如如航航空空发发动动机机、高高速速柴柴油

91、油机机及及其其它它大大马马力力发发动动机机中的轴瓦。中的轴瓦。 4) 4) 铝基轴承合金铝基轴承合金 以以AlAl基加入基加入SbSb、SnSn、CuCu、MgMg、C C等元素的合金。是等元素的合金。是一种新型减摩材料，具有密度小、导热性好、疲劳强度一种新型减摩材料，具有密度小、导热性好、疲劳强度高，价格低廉等优点，但膨胀系数大，运转时容易与轴高，价格低廉等优点，但膨胀系数大，运转时容易与轴咬合咬合. . 常见的类型有铝锑镁轴承合金和高锡铝基轴承等。常见的类型有铝锑镁轴承合金和高锡铝基轴承等。 5 5）多层轴承合金）多层轴承合金 多层轴承合金是一种复合减磨材料。它综合了各种减多层轴承合金是一

92、种复合减磨材料。它综合了各种减磨材料的优点，弥补单一合金的不足，组成二层或三层减磨磨材料的优点，弥补单一合金的不足，组成二层或三层减磨合金材料，以满足现代机械高速、重载、大批量生产的更高合金材料，以满足现代机械高速、重载、大批量生产的更高要求。要求。多层轴承合金的特点是用增加钢背和减少减磨合金的多层轴承合金的特点是用增加钢背和减少减磨合金的厚度来提高疲劳强度，用镀层来提高表面性能。厚度来提高疲劳强度，用镀层来提高表面性能。 粉粉末末冶冶金金减减磨磨材材料料包包括括铁铁石石墨墨和和铜铜石石墨墨多多孔孔含含油油轴轴承承及及金金属属塑塑性性减减磨磨材材料料。它它已已广广泛泛用用于于汽汽车、农机、冶金

93、矿山机械和纺织机械等行业中。车、农机、冶金矿山机械和纺织机械等行业中。 该该减减磨磨材材料料与与巴巴氏氏合合金金、铜铜基基合合金金比比较较，具具有有减减磨磨性性能能好好、寿寿命命长长、成成本本低低、效效率率高高等等优优点点，尤尤其其是是有有自自润润滑滑性性，孔孔隙隙中中可可贮贮存存润润滑滑油油供供其其工工作作时时长长期期润润滑滑。故故粉粉末末冶冶金金多多孔孔含含油油轴轴承承很很适适合合作为制氧机、纺纱机等所用之轴承。作为制氧机、纺纱机等所用之轴承。6 6）粉末冶金减磨材料）粉末冶金减磨材料1 1. .什么是相和组织，它们有什么关系，又有什么什么是相和组织，它们有什么关系，又有什么区别？区别？2

94、 2. .常见的金属晶格类型有哪几种？试绘出铜、铬和锌的晶格示常见的金属晶格类型有哪几种？试绘出铜、铬和锌的晶格示意图。意图。3 3. .实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对力学性能有何影实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对力学性能有何影响？响？4 4. .晶粒大小对材料的力学性能有何影响？如何细化晶粒组织？晶粒大小对材料的力学性能有何影响？如何细化晶粒组织？5 5. .金属化合物在结构和性能方面与固溶体有何不同？金属化合物在结构和性能方面与固溶体有何不同？6 6. .试以纯铁为例说明金属的同素异晶转变？试以纯铁为例说明金属的同素异晶转变？习题与思考题7.7.何为铁素体、奥氏体、渗碳体、珠

95、光体和莱氏体？它们何为铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体？它们在结构、组织形态和性能上各有何特点？在结构、组织形态和性能上各有何特点？8.8.画出铁碳合金相图，填出各相区的组织；并分析碳的质画出铁碳合金相图，填出各相区的组织；并分析碳的质量分数分别量分数分别0.6%0.6%、1.2%1.2%和和4.3%4.3%的铁碳合金的结晶过程。的铁碳合金的结晶过程。9.9.平衡条件下平衡条件下4545、T8T8、T12T12钢的硬度、强度和塑性有何不同钢的硬度、强度和塑性有何不同？10.10.相同形状的两块铁碳合金，其中一块是相同形状的两块铁碳合金，其中一块是1515钢，一块是白钢，一块是白口铸铁，用

96、什么简便方法可迅速区分它们口铸铁，用什么简便方法可迅速区分它们？11.11.根据根据Fe-FeFe-Fe3 3C C相图，说明下列现象产生的原因：相图，说明下列现象产生的原因：（1 1）在）在11001100，Wc=0.4%Wc=0.4%非合金钢能进行锻造，非合金钢能进行锻造，Wc=4.0%Wc=4.0%铸铸铁不能进行锻造铁不能进行锻造. . （2 2）钳工锯削）钳工锯削T10T10、T12T12钢比锯钢比锯1010、2020钢费力，锯条易磨钝。钢费力，锯条易磨钝。 （3 3）钢铆钉一般用低碳非合金钢制作，锉刀一般用高碳非合）钢铆钉一般用低碳非合金钢制作，锉刀一般用高碳非合金钢制作。金钢制作。

97、 （4 4）钢适宜采用压力加工成形，而铸铁只能采用铸造成形。）钢适宜采用压力加工成形，而铸铁只能采用铸造成形。1212. .何谓合金的流动性？影响合金流动性的因素主要有哪些？在何谓合金的流动性？影响合金流动性的因素主要有哪些？在铸件的设计和生产中如何提高合金的流动性？铸件的设计和生产中如何提高合金的流动性？1313. .灰铸铁与铸钢谁的铸造性能好？为什么？灰铸铁与铸钢谁的铸造性能好？为什么？1414. .确定浇注位置和分型面位置的原则是什么确定浇注位置和分型面位置的原则是什么？1515. .铸件质量对铸件结构有哪些要求？铸件质量对铸件结构有哪些要求？1616. .机床的床身、床脚和箱体为什么都

98、采用灰铸铁制造为宜机床的床身、床脚和箱体为什么都采用灰铸铁制造为宜？能否用钢板焊接制造？将两者的使用性能和经济性能作简？能否用钢板焊接制造？将两者的使用性能和经济性能作简要的比较。要的比较。1717.HT200.HT200、KTH300-06KTH300-06、KTZ550-04KTZ550-04、RuT380RuT380、 QT400-15 QT400-15、QT700-2QT700-2、QT900-2QT900-2等铸铁牌号中数字分别表示什么性能？具等铸铁牌号中数字分别表示什么性能？具有什么显微组织？这些性能是铸态性能，还是热处理后性能有什么显微组织？这些性能是铸态性能，还是热处理后性能？

99、若是热处理后性能，请指出其热处理方法。？若是热处理后性能，请指出其热处理方法。1818. .现有铸态下球墨铸铁曲轴一根，按技术要求，其基体应现有铸态下球墨铸铁曲轴一根，按技术要求，其基体应为珠光体组织，轴颈表层硬度为为珠光体组织，轴颈表层硬度为505055HRC55HRC。试确定其热处。试确定其热处理方法。理方法。1919. .修改下列零件结构图，并在图上画出分型面。修改下列零件结构图，并在图上画出分型面。如下图所示为轴承架，如下图所示为轴承架，HT150HT150。托架，托架，HT200HT200。 HT150HT150。 如下图所示为工作台，如下图所示为工作台，HT200HT200。 20.为什么铸件要有结构圆角，下图铸件上哪些圆为什么铸件要有结构圆角，下图铸件上哪些圆角不够合理，应如何修改？角不够合理，应如何修改？ 2121高高锰锰钢钢为为什什么么既既耐耐磨磨又又有有很很好好的的韧韧性性？什什么么是是高锰钢的水韧处理？他与钢的淬火目的有何不同？高锰钢的水韧处理？他与钢的淬火目的有何不同？2222ZAlSi12ZAlSi12常常用用来来制制造造什什么么零零部部件件？为为什什么么要要进进行行变质处理？变质处理？结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！97