QT400-15加工成如下阀体或汽车零件.doc

一、机械阀体选材：材料牌号: QT400-15 标准： GB/T 1348-2009 球墨铸铁件 国家与地区： China 钢组： 球墨铸铁标准中对化学成分不作具体要求，只要保证力学性能。屈服强度 Rp0,2 (MPa) 250 抗拉强度 Rm (MPa) 400 伸长率 A (%) 15.0 QT400-15原鉄液化学成分： C：3.64.0 Si：1.21.9 Mn0.6 P0.07 S0.08QT400-15终鉄液化学成分： C：3.54.0 Si：2.53.0 Mn0.3 P0.07 S0.02 Mg: 0.030.06 Re:0.020.05QT450-10主要金相组织：铁素体性能特点：焊接性及切削加工性能好，韧性高，脆性转变温度低。塑性略低，强度与小能量冲击力较高。用途：用于农机具：犁铧、犁柱、收割机及割草机上的导架、差速器壳、护刃器；汽车、拖拉机的轮毂，驱动桥壳体，离合器壳体、拨叉等；通用机：16.264.85MPa(1664atm)阀门的阀体、阀盖，压缩机上高低压气缸等；以及铁路垫板，电机机壳，齿轮箱，飞轮壳等。QT500-7主要金相组织：铁素体 珠光体性能特点：中等强度与塑性，切削加工性能好。用途：用于内燃机的机油泵齿轮，汽轮机中温气缸隔板，铁路机车车辆轴瓦，机器座架、传动轴、飞轮，电动机架等。l 各种化学成分的作用和它们对性能的影响如下：（1）碳碳在高锰铸钢中有两个作用，一是促进形成单相奥氏体组织；二是固溶强化，以保证钢的力学性能。作为耐磨钢，碳对其耐磨性也有重要影响。铸态时随钢中的含碳量的增加，钢的硬度在一定范围内增加，钢的塑性和韧性则降低。这主要是由于随含碳量的增加，铸态组织中碳化物数量增加，甚至在晶界上形成过滤网状碳化物，大大削弱了晶间的强度和钢的塑性、韧性。经固溶处理后钢的性能有很大变化。 1050水淬后得到奥氏体组织，即使含碳量提高到1.48%，冲击韧性仍可以达到83.0J/c。碳对冲击韧性的影响在低温时特别显著，以含碳量为1.06%和1.48%的两种钢做对比：20时二者冲击韧性约差2.6倍，但-40时约差5.3倍。-60时约差13倍。因此对低温条件下工作的高锰铸钢，含碳量的选择特别重要。碳对冲击韧性的影响和碳的含量范围有关，含碳量在0.80%1.15%时影响不大，大于1.15%后，K明显降低。大量的数据统计显示，含碳量每增加0.1%，常温K降低3941J/c。含碳量对耐磨性的影响。在非强冲击磨料磨损的工作条件下，提高含碳量有利于提高钢的耐磨性。在强冲击条件下，材料的耐磨性将与材料本身的韧度密切相关，因此希望适当降低含碳量，甚至降至0.90%1.05%（含锰量不变），经过热处理可以得到单相奥氏体组织，具有良好的塑性和韧性。（2）锰锰是高锰钢中的主要合金元素，在钢中扩大了相区，稳定奥氏体组织。锰的正常含量为10%14%有时可达15%。锰对高锰钢冲击韧性的影响。随着含锰量的提高，强度性能提高，冲击韧性提高，另外，在低温时随着含锰量的增加，冲击韧性提高较快。（3）硅Si不是作为合金元素加入高锰钢中的，而是作为脱氧元素加入钢中的，含量在1%以下，之所以作为脱氧元素加入钢中，是因为硅的脱氧产物和铝的脱氧产物组成铝的硅酸盐，比较容易从钢中排出，即使在钢液中残存成为夹杂物时，其大部分为球状，对钢的危害性也小。在铸件冷却过程中，硅有排挤磷和碳、促使偏析的作用，同时铸态晶界碳化物量增多，变粗；碳化物溶解后，晶界残存显微疏松，容易形成显微裂纹。因此，在钢液脱氧良好的情况下，应将钢中的含硅量控制在0.6%以下。（5）磷磷在高锰钢中不仅强烈恶化铸件的力学性能、耐磨性，而且在铸造及热处理过程中容易引起逐渐开裂。磷在高锰钢中有害作用的关键是容易偏析。而磷的偏析有和钢中的碳含量有关。奥氏体中含碳量越高，磷的溶解度越低，越容易在凝固后期以磷共晶的形式析出。因此，为避免或缓解磷的有害作用，应严格控制含碳量。（6）硫钢中硫大部分与锰结合生成高熔点硫化锰，且硫化锰大部分进入熔渣中，钢中残存硫量很低，残留的硫量也大多能以球状的MnS夹杂存在，对钢的性能影响也不大。因此，国内外各种标准规定含硫量低于0.05%，实际上由于含锰量高，实际含硫量远低于此值。二、铸造的工艺选择：1铸造还可按金属液的浇注工艺分为重力锻造和压力锻造。重力锻造是指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺，也称浇铸。广义的重力锻造包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模锻造，泥模锻造等；窄义的重力锻造专指金属型浇铸。压力锻造是指金属液在其他外力（不含重力）作用下注入铸型的工艺。广义的压力锻造包括压铸机的压力锻造和真空锻造、低压锻造、离心锻造等；窄义的压力锻造专指压铸机的金属型压力锻造，简称压铸。旭东精密铸件厂长期从事砂型和金属型的重力锻造。这几种锻造工艺是目前有色金属锻造中最常用的、也是相对价格最低的。2砂型锻造是一种以砂作为主要造型材料，制作铸型的传统锻造工艺。砂型一般采用重力锻造，有特殊要求时也可采用低压锻造、离心锻造等工艺。砂型锻造的适应性很广，小件、大件，简朴件、复杂件，单件、大批量都可采用。砂型锻造用的模具，以前多用木材制作，通称木模。旭东精密铸件厂为改变木模易变形、易损坏等弊病，除单件出产的砂型铸件外，全部改为尺寸精度较高，并且使用寿命较长的铝合金模具或树脂模具。固然价格有所进步，但仍比金属型锻造用的模具便宜得多，在小批量及大件出产中，价格上风尤为凸起。此外，砂型比金属型耐火度更高，因而如铜合金和玄色金属等熔点较高的材料也多采用这种工艺。但是，砂型锻造也有一些不足之处：由于每个砂质铸型只能浇注一次，获得铸件后铸型即损坏，必需重新造型，所以砂型锻造的出产效率较低；又由于砂的整体性质软而多孔，所以砂型锻造的铸件尺寸精度较低，表面也较粗拙。不外，旭东精密铸件厂集多年的技术积累，已大大改善了砂型铸件的表面状况，其抛丸后的效果可与金属型铸件媲美。3金属型锻造是用耐热合金钢制作锻造用中空铸型模具的现代工艺。金属型既可采用重力锻造，也可采用压力锻造。金属型的铸型模具能反复多次使用，每浇注一次金属液，就获得一次铸件，寿命很长，出产效率很高。金属型的铸件不但尺寸精度好，表面光洁，而且在浇注相同金属液的情况下，其铸件强度要比砂型的更高，更不轻易损坏。因此，在大批量出产有色金属的中、小铸件时，只要铸件材料的熔点不外高，一般都优先选用金属型锻造。但是，金属型锻造也有一些不足之处：由于耐热合金钢和在它上面做出中空型腔的加工都比较昂贵，所以金属型的模具用度不菲，不外总体和压铸模具用度比起来则便宜多了。对小批量出产而言，分摊到每件产品上的模具用度显著过高，一般不易接受。又由于金属型的模具受模具材料尺寸和型腔加工设备、锻造设备能力的限制，所以对特别大的铸件也显得无能为力。因而在小批量及大件出产中，很少使用金属型锻造。此外，金属型模具固然采用了耐热合金钢，但耐热能力仍有限，一般多用于铝合金、锌合金、镁合金的锻造，在铜合金锻造中已较少应用，而用于玄色金属锻造就更少了。旭东精密铸件厂的金属型模具全部是自行设计、自行制造，因而能更及时地为客户提供价廉、合用的优质模具。 4 压铸是在压铸机长进行的金属型压力锻造，是目前出产效率最高的锻造工艺。压铸机分为热室压铸机和冷室压铸机两类。热室压铸机自动化程度高，材料损耗少，出产效率比冷室压铸机更高，但受机件耐热能力的制约，目前还只能用于锌合金、镁合金等低熔点材料的铸件出产。当今广泛使用的铝合金压铸件，因为熔点较高，只能在冷室压铸机上出产。压铸的主要特点是金属液在高压、高速下充填型腔，并在高压下成形、凝固，压铸件的不足之处是：由于金属液在高压、高速下充填型腔的过程中，不可避免地把型腔中的空气夹裹在铸件内部，形成皮下气孔，所以铝合金压铸件不宜热处理，锌合金压铸件不宜表面喷塑（但可喷漆）。否则，铸件内部气孔在作上述处理加热时，将遇热膨胀而致使铸件变形或鼓泡。此外，压铸件的机械切削加工余量也应取得小一些，一般在0.5mm左右，既可减轻铸件重量、减少切削加工量以降低本钱，又可避免穿透表面致密层，露出皮下气孔，造成工件报废。根据本加工产品的基本性质，我们选择是砂型铸造优点：1、可以铸造外形和内腔十分复杂的毛坯。如：各种箱体、床身、机架等。 2、适用性广泛，从几克到几百吨的铸件都可以。 3、原材料来源广泛，成本低廉。如可以熔化铁屑。 4、铸件形状与零件尺寸比较接近，减少切削加工余量。缺点：1、工序较多，一些工序质量难以保证。质量不稳定，容易形成废品。 2、铸件中容易出现缩孔和气孔，性能不如锻件，因此对于承载较大载荷的重要零件一般不用铸件。根据该产品的对称关系，所以我们选择左右对称的方式来砂型铸造。选择的是两箱的砂型铸造方式因此有以下图片资料为砂型铸造的模型。此为砂型铸造模型的右截面（下或者上）：模型的A向，B向，C向如图所示：根据两个砂型的合拢因为造成一个内为以下的砂芯：三、机械加工前得热处理：正火 开放分类： 热处理工艺正火，又称常化，是将工件加热至Ac3或Accm以上3050，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍快，因而正火组织要比退火组织更细一些，其机械性能也有所提高。另外，正火炉外冷却不占用设备，生产率较高，因此生产中尽可能采用正火来代替退火。正火的主要应用范围有：用于低碳钢，正火后硬度略高于退火，韧性也较好，可作为切削加工的预处理。用于中碳钢，可代替调质处理作为最后热处理，也可作为用感应加热方法进行表面淬火前的预备处理。用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等，可以消降或抑制网状碳化物的形成，从而得到球化退火所需的良好组织。用于铸钢件，可以细化铸态组织，改善切削加工性能。用于大型锻件，可作为最后热处理，从而避免淬火时较大的开裂倾向。用于球墨铸铁，使硬度、强度、耐磨性得到提高，如用于制造汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、连杆等重要零件。 过共析钢球化退火前进行一次正火，可消除网状二次渗碳体，以保证球化退火时渗碳体全部球粒化。退火 开放分类： 技术、生物、科学、工程、加工退火 将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却，有时是控制冷却)的一种金属热处理工艺。目的是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件软化，改善塑性和韧性，使化学成分均匀化，去除残余应力，或得到预期的物理性能。退火工艺随目的之不同而有多种，如重结晶退火、等温退火、均匀化退火、球化退火、去除应力退火、再结晶退火，以及稳定化退火、磁场退火等等。 退火的一个最主要工艺参数是最高加热温度（退火温度），大多数合金的退火加热温度的选择是以该合金系的相图为基础的,如碳素钢以铁碳平衡图为基础（图1）。各种钢(包括碳素钢及合金钢)的退火温度，视具体退火目的的不同而在各该钢种的Ac3以上、Ac1以上或以下的某一温度。各种非铁合金的退火温度则在各该合金的固相线温度以下、固溶度线温度以上或以下的某一温度。 重结晶退火 应用于平衡加热和冷却时有固态相变(重结晶)发生的合金。其退火温度为各该合金的相变温度区间以上或以内的某一温度。加热和冷却都是缓慢的。合金于加热和冷却过程中各发生一次相变重结晶，故称为重结晶退火，常被简称为退火。 这种退火方法，相当普遍地应用于钢。钢的重结晶退火工艺是:缓慢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（共析钢或过共析钢）以上3050，保持适当时间，然后缓慢冷却下来。通过加热过程中发生的珠光体（或者还有先共析的铁素体或渗碳体）转变为奥氏体（第一回相变重结晶）以及冷却过程中发生的与此相反的第二回相变重结晶，形成晶粒较细、片层较厚、组织均匀的珠光体(或者还有先共析铁素体或渗碳体)。退火温度在Ac3以上（亚共析钢）使钢发生完全的重结晶者，称为完全退火，退火温度在Ac1与Ac3之间 (亚共析钢)或Ac1与Acm之间（过共析钢）,使钢发生部分的重结晶者,称为不完全退火。前者主要用于亚共析钢的铸件、锻轧件、焊件，以消除组织缺陷（如魏氏组织、带状组织等），使组织变细和变均匀，以提高钢件的塑性和韧性。后者主要用于中碳和高碳钢及低合金结构钢的锻轧件。此种锻、轧件若锻、轧后的冷却速度较大时，形成的珠光体较细、硬度较高；若停锻、停轧温度过低，钢件中还有大的内应力。此时可用不完全退火代替完全退火，使珠光体发生重结晶,晶粒变细，同时也降低硬度，消除内应力,改善被切削性。此外,退火温度在Ac1与Acm之间的过共析钢球化退火,也是不完全退火。 重结晶退火也用于非铁合金，例如钛合金于加热和冷却时发生同素异构转变，低温为 相(密排六方结构)，高温为 相（体心立方结构），其中间是“”两相区，即相变温度区间。为了得到接近平衡的室温稳定组织和细化晶粒，也进行重结晶退火，即缓慢加热到高于相变温度区间不多的温度，保温适当时间，使合金转变为相的细小晶粒；然后缓慢冷却下来，使相再转变为相或两相的细小晶粒。 等温退火 应用于钢和某些非铁合金如钛合金的一种控制冷却的退火方法。对钢来说，是缓慢加热到 Ac3（亚共析钢）或 Ac1（共析钢和过共析钢）以上不多的温度，保温一段时间,使钢奥氏体化,然后迅速移入温度在A1以下不多的另一炉内，等温保持直到奥氏体全部转变为片层状珠光体（亚共析钢还有先共析铁素体；过共析钢还有先共析渗碳体）为止，最后以任意速度冷却下来(通常是出炉在空气中冷却)。等温保持的大致温度范围在所处理钢种的等温转变图上A1至珠光体转变鼻尖温度这一区间之内(见过冷奥氏体转变图)；具体温度和时间，主要根据退火后所要求的硬度来确定（图2）。等温温度不可过低或过高，过低则退火后硬度偏高；过高则等温保持时间需要延长。钢的等温退火的目的，与重结晶退火基本相同,但工艺操作和所需设备都比较复杂,所以通常主要是应用于过冷奥氏体在珠光体型相变温度区间转变相当缓慢的合金钢。后者若采用重结晶退火方法，往往需要数十小时，很不经济；采用等温退火则能大大缩短生产周期，并能使整个工件获得更为均匀的组织和性能。等温退火也可在钢的热加工的不同阶段来用。例如,若让空冷淬硬性合金钢由高温空冷到室温时，当心部转变为马氏体之时，在已发生了马氏体相变的外层就会出现裂纹;若将该类钢的热钢锭或钢坯在冷却过程中放入700左右的等温炉内，保持等温直到珠光体相变完成后，再出炉空冷，则可免生裂纹。 含相稳定化元素较高的钛合金，其相相当稳定，容易被过冷。过冷的相，其等温转变动力学曲线（图3）与钢的过冷奥氏体等温转变图相似。为了缩短重结晶退火的生产周期并获得更细、更均匀的组织，亦可采用等温退火。 均匀化退火 亦称扩散退火。应用于钢及非铁合金（如锡青铜、硅青铜、白铜、镁合金等）的铸锭或铸件的一种退火方法。将铸锭或铸件加热到各该合金的固相线温度以下的某一较高温度,长时间保温,然后缓慢冷却下来。均匀化退火是使合金中的元素发生固态扩散，来减轻化学成分不均匀性（偏析），主要是减轻晶粒尺度内的化学成分不均匀性（晶内偏析或称枝晶偏析）。均匀化退火温度所以如此之高，是为了加快合金元素扩散，尽可能缩短保温时间。合金钢的均匀化退火温度远高于Ac3，通常是10501200。非铁合金锭进行均匀化退火的温度一般是“0.95固相线温度(K)”,均匀化退火因加热温度高，保温时间长，所以热能消耗量大。 球化退火 只应用于钢的一种退火方法。将钢加热到稍低于或稍高于Ac1的温度或者使温度在A1上下周期变化，然后缓冷下来。目的在于使珠光体内的片状渗碳体以及先共析渗碳体都变为球粒状，均匀分布于铁素体基体中(这种组织称为球化珠光体)。具有这种组织的中碳钢和高碳钢硬度低、被切削性好、冷形变能力大。对工具钢来说，这种组织是淬火前最好的原始组织。 球化退火的具体工艺有：普通（缓冷）球化退火，缓冷适用于多数钢种，尤其是装炉量大时，操作比较方便，但生产周期长；等温球化退火，适用于多数钢种，特别是难于球化的钢以及球化质量要求高的钢（如滚动轴承钢）；其生产周期比普通球化退火短，不过需要有能够控制共析转变前冷却速率的炉子；周期球化退火，适用于原始组织为片层状珠光体组织的钢，其生产周期也比普通球化退火短，不过在设备装炉量大的条件下，很难按控制要求改变温度，故在生产中未广泛采用；低温球化退火，适用于经过冷形变加工的钢以及淬火硬化过的钢（后者通常称为高温软化回火）；形变球化退火，形变加工对球化有加速作用,将形变加工与球化结合起来,可缩短球化时间。它适用于冷、热形变成形的钢件和钢材。 再结晶退火 应用于经过冷变形加工的金属及合金的一种退火方法。目的为使金属内部组织变为细小的等轴晶粒，消除形变硬化，恢复金属或合金的塑性和形变能力（回复和再结晶）。若欲保持金属或合金表面光亮，则可在可控气氛的炉中或真空炉中进行再结晶退火。 去除应力退火 铸、锻、焊件在冷却时由于各部位冷却速度不同而产生内应力，金属及合金在冷变形加工中以及工件在切削加工过程中也产生内应力。若内应力较大而未及时予以去除，常导致工件变形甚至形成裂纹。去除应力退火是将工件缓慢加热到较低温度（例如，灰口铸铁是500550，钢是500650），保温一段时间,使金属内部发生弛豫，然后缓冷下来。应该指出,去除应力退火并不能将内应力完全去除，而只是部分去除，从而消除它的有害作用。 还有一些专用退火方法，如不锈耐酸钢稳定化退火；软磁合金磁场退火；硅钢片氢气退火；可锻铸铁可锻化退火等。 退火 将工件加热到预定温度，保温一定的时间后缓慢冷却的金属热处理工艺。退火的目的在于：改善或消除钢铁在铸造、锻压、轧制和焊接过程中所造成的各种组织缺陷以及残余应力，防止工件变形、开裂。软化工件以便进行切削加工。细化晶粒，改善组织以提高工件的机械性能。为最终热处理（淬火、回火）作好组织准备。常用的退火工艺有：完全退火。用以细化中、低碳钢经铸造、锻压和焊接后出现的力学性能不佳的粗大过热组织。将工件加热到铁素体全部转变为奥氏体的温度以上3050，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却，在冷却过程中奥氏体再次发生转变，即可使钢的组织变细。球化退火。用以降低工具钢和轴承钢锻压后的偏高硬度。将工件加热到钢开始形成奥氏体的温度以上2040，保温后缓慢冷却，在冷却过程中珠光体中的片层状渗碳体变为球状，从而降低了硬度。等温退火。用以降低某些镍、铬含量较高的合金结构钢的高硬度，以进行切削加工。一般先以较快速度冷却到奥氏体最不稳定的温度，保温适当时间，奥氏体转变为托氏体或索氏体，硬度即可降低。再结晶退火。用以消除金属线材、薄板在冷拔、冷轧过程中的硬化现象（硬度升高、塑性下降）。加热温度一般为钢开始形成奥氏体的温度以下50150 ，只有这样才能消除加工硬化效应使金属软化。石墨化退火。用以使含有大量渗碳体的铸铁变成塑性良好的可锻铸铁。工艺操作是将铸件加热到950左右 ，保温一定时间后适当冷却 ，使渗碳体分解形成团絮状石墨。扩散退火。用以使合金铸件化学成分均匀化，提高其使用性能。方法是在不发生熔化的前