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柴油机缸盖用合金铸铁铸造工艺性能测定,柴油机,缸盖,合金,铸铁,铸造,锻造,工艺,性能,机能,测定
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中期报告题目：柴油机缸盖用合金铸铁铸造工艺性能测定21 设计（论文）进展状况实验目的：测定合金铸铁的铸造工艺性能，通过实验数据对比得出合金铸铁铸造工艺性能的差异。1.1 实验原料本试验试样原材料详见表 1.1表 1.1 实验材料序号 名称 C Si Mn P S Mo V Cu1 生铁 4.33 0.92 废钢 0.45 0.30 0.53 蠕化剂 404 补硅 755 孕育剂 756 增碳剂 1007 Mn-Fe 0.88 Mo-Fe 559 V-Fe 5010 Cu 1001.2 实验合金表 1.2 为不同类型的实验合金，其中合成铸铁的生铁废钢比例为 50%：50%，普通铸铁的生铁废钢比例为 86%：14%。通过增加增碳剂，调整补硅含量，使合成铸铁的碳含量、硅含量达到目标成分要求。表 1.2 实验合金序号 合金种类 CE C Si Mn Mo V Cu Sn1 普通灰铁 4.0 3.5 1.25 0.6 0.3 0.065 0.05 0.0952 合成灰铁 4.0 3.5 1.25 0.6 0.3 0.065 0.05 0.0953 普通蠕铁 4.5 3.8 2.1 0.2 0.2 0.4 0.044 合成蠕铁 4.5 3.8 2.1 0.2 0.2 0.4 0.041.3 已完成前期工作因实验需要准确测得浇注温度，等一个精准测温仪器，仪器刚刚到达学校，开炉浇注试验差不多两周就能完成。在等仪器期间，对合金铸造多功能测试义等仪器进行了调试，并与同一课题组进行开炉熔炼浇注试验，掌握了砂箱造型、配料、浇注、试样切割，金相制作等步骤。图 1.1 为合金铸铁的显微组织图。从图 1.1 中可以看出普通灰铸铁的石墨是片状3较均匀的 A 型石墨；从图 1. 1(2)中可以看出普通灰铸铁金属基体组织是由珠光体和铁素体组成，其中铁素体比例较大。从图 1. 1(3)中可以看出合成灰铸铁的石墨是片状较均匀的 A 型石墨；从图 1. 1(4)中可以看出普通灰铸铁金属基体组织是由珠光体和铁素体组成，其中珠光体比例较大，并且分散度大。(1)普通灰铁（未腐蚀） (2)普通灰铁（腐蚀后）(3)普通蠕铁（未腐蚀） (4)普通蠕铁（腐蚀后）图 1.1 合金铸铁的显微组织图(100)2 铸造工艺性能测定2.1 流动性的测试方法本试验采用单螺旋试样测试法，严格控制合金温度，测温后立即浇注2.2 线收缩的测试方法本试验在 ZXD 合金铸造多功能测试仪上进行，线收缩试样采用长 400mm 长条形试样，热电偶为带石英保护管套镍铬镍硅，合金液浇入铸型后，无纸记录仪仪器采集信息，记录数据。线收缩率的计算公式为：=L/400100%式中：-线收缩率；L -自由线收缩值。2.3 缩孔体收缩的测试方法本试验测试采用体积为 668.7cm（包含浇注通道参与补缩的体积）的锥形球集4中缩孔试样，通过水滴定和排水法确定其缩孔体积及室温下固态体积并计算出缩孔率和体收缩率。缩孔率计算公式为：=V 孔 /668.7100%体收缩率计算公式为：=（V-V 孔 ）/668.7100%式中 -缩孔率，-体收缩率, V-排水体积，V 孔 -集中缩孔体积。2.4 热裂倾向性的测试方法本试验在 ZXD 合金铸造多功能测试仪上进行，热裂试验采用 ZXD 铸造性能多功能测试仪，热裂试样采用长条形测力轴试样，热电偶为带石英保护管套镍铬镍硅，当试样所受的拉应力所产生的应变力大于此刻合金允许应变量时，试杆在热节处产生裂纹，相应记录曲线上表现为拐点（裂纹产生） 、平台（裂纹扩展） 、甚至下降（试杆断裂） 。通过仪器测出合金拉应力的大小，无纸记录仪仪器采集信息，拉应力大小与试验合金抗热裂倾向的能力大小成正比。3 存在问题及解决措施(1)造型问题，如果模型周围沙子不砸实，会使的铁液向外生长凝固，会减小铸件高度且不易加工。解决措施：多在模型周围砸实。(2)蠕化问题，浇注时由于补硅、孕育剂和蠕化剂直接放入浇包内，当铁液倒入浇包时反应剧烈和速度较快，使得球化率太高，形成不了蠕铁。解决措施：在浇包内用高温耐火砖隔成两半，将蠕化剂等放入远离浇口的一边，在接铁水时注意让铁水从靠近浇口一边流入，然后铁水就会覆盖在蠕化剂等上，就不会过于快速剧烈反应了。(3)孕育剂问题，在配料时要使得孕育剂颗粒大小 38mm 之间，目的是为了在浇包内的高温反应不致过快和防止粉末漂浮在铁水上表面而不参与反应。(4)金相问题，如果试样为了除去划痕在抛光机上抛的时间过长，会造成石墨粗大。解决措施：在砂纸打磨是尽量使用到 1000 目、1500 目砂纸，抛光时适当使用研磨膏，尽量控制抛光时间。4 后期工作安排(1)开始开炉浇铸。(2)测量实验数据，并记录数据。(3)分析各种铸铁铸造性能数据，并进行比较。指导教师签字： 年 月 日 5开题报告题目：柴油机缸盖用合金铸铁铸造工艺性能测定21 毕业设计（论文综述）1.1 题目背景及研究意义随着汽车工业的发展和发动机技术的进步，发动机功率密度(Kw/排量 L)越来越大，导致了发动机机体、缸盖等关键零部件机械负荷和热负荷的增加，因而对它们的强度、刚度、耐热性能、抗疲劳性能及工艺性能等提出了更为苛刻的要求。合金灰铸铁、蠕墨铸铁(CGI)、合成铸铁、合成蠕铁都具有较高的室温强度、高温强度、抗热疲劳和抗热冲击性以及良好的铸造性能和热物理性能，因而是制造高性能柴油发动机机体及气缸盖的理想材料 1。因此深入研究柴油机缸盖用铸造合金的铸造性能，了解其材料铸造性能规律，不仅有助于提高合金材料的生产效率，而且有助于对合金材料的性能的了解与应用，对高功率密度柴油发动机铸铁缸盖的可靠性研究有重要意义。1.2 国外研究现状作为高功率密度柴油机机体和汽缸盖的材质，要求具有优良的力学物理性能和铸造成型性。与其他材料相比，高强度蠕墨铸铁有其不可代替的优越性，受到国外先进柴油机公司的高度重视 2。近年来，蠕化率80%的蠕墨铸铁具有强度高、导热和耐热疲劳、加工性等综合性能好的特点，在发动机缸体、缸盖等重要铸件上应用的越来越多, 并且获得很好的技术经济效益。工业发达国家掀起了一股研究和应用蠕墨铸铁的热潮。例如：美国福特公司生产的 V6、宝马(BMW)公司的 VS ,克莱斯勒汽车公司的 12L、8 缸, 达夫公司(DAF)的 12.6L、390 kw、6 缸发动机缸体等都用蠕墨铸铁来制造 3。德国Angust Kuepper GmbH 公司已成为一个蠕墨铸铁的专业生产厂，年产蠕墨铸铁件 3.6万 t，供奥迪、奔驰、大众、宝马、斯柯达等汽车公司配套所需；瑞典达劳斯 (Daros)活塞环厂大量生产蠕墨铸铁活塞环 4。高强度灰铸铁在工业发达国家已发展较快。应用高强度灰铸铁生产的薄壁铸件与相同的铝铸件相比具有更低的成本, 可以代替大量的铝铸件。经过大量研究表明, 开发高强度薄壁灰铸铁件首要任务是开发高碳量、高强度、高刚度、低应力的灰铸铁及其强化工艺 5-6。因此进一步研究开发高强度薄壁灰铸铁在工业发达国家仍降会是一个重大课题, 如日本以开发面向二十一世纪的高强度薄壁灰铸铁为中心内容的一个研究课题就得到了政府 3 千万日元的经费支持。 美国 AFS 于 1997 年专门成立了一个薄壁铸铁集团(TWIG)来完善和发展高强度铸铁及其薄壁件技术 7-8。1.3 国内研究现状我国对蠕墨铸铁的研究始于上世纪 60 年代，应用历史甚至早于国外。如上世纪70、80 年代，在二汽铸造一厂就实现了蠕墨铸铁排气管的大量流水生产，以后还生产蠕墨铸铁变速箱；无锡柴油机厂、大连柴油机厂等生产了蠕墨铸铁气缸盖，还有3一些单位生产蠕墨铸铁液压件、蠕墨铸铁玻璃模具、钢锭模等等 9。蠕墨铸铁可以应用既要强度高又要有一定刚性和耐磨性的铸件，如缸套 10。近年来，国内一些企业也开始对蠕墨铸铁作进一步的试验研究。天津新伟祥工业有限公司几年前就引进了国外 Sinter Cast“二步法 ”处理技术和设备，研究开发蠕墨铸铁件的生产；一汽铸造有限公司 2010 年引进了 Sinter Cast “二步法”技术和试验设备, 目前已完成 6DL 发动机蠕墨铸铁缸体和缸盖样件的研制开发 11；无锡一汽铸造有限公司也进行了用 Sinter Cast“二步法”试制蠕墨铸铁的工作。东风汽车公司、山东潍柴动力股份有限公司、重汽铸造有限公司、内蒙一机集团十分公司、广西玉柴铸造厂、一拖集团公司一铸铁等也在发动机铸件上作蠕墨铸铁的相关试验研究,以满足大量流水生产对蠕墨铸铁稳定性、一致性和可追溯性等的要求。东风汽车商用车公司铸造二厂研制开发了东风天龙车蠕铁后制动毂,Rm40MPa ,珠光体含量90%, 蠕化率70%, 热疲劳性能提高 72%,摩擦性能比灰铸铁稳定,制动性能和灰铸铁相当。东风汽车公司铸造一厂原总工程师万仁芳与福建省某企业共同研制的蠕墨铸铁刹车毅，壁厚从原灰铸铁 16mm 减为 12mm，在某些车型上寿命提高 3 倍以上。我国是生产铸件的大国，年产铸件 1000 多万吨,生产厂(点)有 2 万多个，大多数仅能生产中低档次的铸件，难以相当规模进入国际市场。目前,国内生产的灰铸铁大多是强度低，而且铸件残余应力大、变形量大、耐磨性差,不得不增加壁厚来弥补，严重困扰了工厂的生产。如我国柴油机缸体铸件比国外重 30%以上，汽车重量利用系数也比国外低 1015%。虽然，高强度灰铸铁的研究在“七五”期间就被列为科技攻关课题，在合成铸铁、孕育剂研究等方面都取得了一定的成果，但诸多原因未在生产中得到广泛地推广应用。目前，我国大部分工厂发动机铸件仍使用 HT200 牌号材质。高强度灰铸件的生产与国外相比落后十多年 9。1.4 合金铸铁的组织、性能及特点1.4.1 蠕墨铸铁蠕墨铸铁中的石墨呈蠕虫状，是介于球状石墨和状石墨之间的形态。其在共晶团内是连在一起的似片状石墨，而在共晶团只间又是孤立的。普通蠕墨铸铁的铸态组织中铁素体含量较高，共晶团内部多为铁素体而共晶团之间多为珠光体，由此造成了断口呈“花脸”状。蠕墨铸铁的力学性能与石墨的蠕化率、形状和分布及基体组织密切相关，蠕墨铸铁的基体可分为铁素体、珠光体、铁素体+珠光体等。蠕墨铸铁具有球墨铸铁的强度，和灰铸铁相比又有类似防振、导热能力及铸造性能，而又比灰铸铁有更好的塑性和耐疲劳性能。蠕墨铸铁的流动性与灰口铸铁相近，而远远好于球墨铸铁。蠕墨铸铁的收缩特性与灰口铸铁相近，比球墨铸铁好得多。蠕墨铸铁的白口倾向比灰口铸铁大，比球墨铸铁小。增加碳当量和加强孕育，可减小白口倾向 10。而采用过多的蠕化剂也会增加白口倾向，其中以稀土为主的蠕化剂促4进白口的能力较强，以镁为主的蠕化剂促进白口的倾向较小。蠕墨铸铁的铸造应力比灰口铸铁大得多，但比球墨铸铁小，其值与合金铸铁相近 12-13。1.4.2 灰铸铁灰铸铁的强度主要由石墨形态、尺寸和基体中珠光体、铁素体比例等因素所决定。高强度灰铸铁铸件组织应该为：一定数量的奥氏体枝晶为骨架；足够的共晶团数目、中等尺寸的 A 型片状石墨，片间距较小的百分之百的珠光体。灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重，在石墨尖角处易造成应力集中，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，但抗压强度与钢相当，也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。同时，基体组织对灰铸铁的力学性能也有一定的影响，铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大，强度和硬度最低，故应用较少；珠光体基体灰铸铁的石墨片细小，有较高的强度和硬度，主要用来制造较重要铸件；铁素体一珠光体基体灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁稍粗大，性能不如珠光体灰铸铁。灰铸铁的流动性良好、收缩小、热裂倾向小。1.4.3 合成铸铁合成灰铸铁冶金质量好、强度高、硬度低。合成灰铸铁的石墨细小弥散，基体组织晶粒细小，有利于提高铸件的力学性能 14。1.4.4 合成蠕铁合成蠕墨铸铁取消大量生铁熔炼后，消除了生铁的粗大石墨和遗传性的不良影响，熔炼易控制。蠕墨铸铁气缸盖金相组织和力学性能均符合技术要求，甚至优于普通蠕墨铸铁气缸盖；经济效益好，成本价比普通蠕墨铸铁低 500650 元/吨 15。1.4.5 合金元素的影响碳(C)：碳是铸铁的主要元素，它不仅决定石墨的数量和分布状态，而且对流动性、收缩性、白口倾向等铸造工艺性能影响很大。从改善铸造工艺性出发，碳量应选取技术验收标准允许范围的上限，但受到出现碎块状石墨的限制。硅(Si )：硅与碳作用相近，当 Si/C 比大于 0.55 时，尤其是在低碳当量时汽缸体缩孔缩松缺陷明显增加。锰(Mn) ：锰对铸件性能的影响具有双重作用，适当提高 w(Mn)量可提高强度、硬度、降低韧性和塑性。w(Mn)过量则恶化铸铁的力学性能，增加缩松倾向并提高脆性转变温度。硫(S):硫是促进白口铸铁的元素，而且会降低铁水的流动性，并使铸铁内产生气泡。5磷(P):磷元素可以提高耐磨性，但是过量时会磷共晶，会降低韧性和塑性。铜(Cu)：提高抗拉强度，铜是强烈稳定珠光体的元素，对细化珠光体的作用很小，铸件的缩孔与缩松倾向增大 16。只有当铜含量大于 0.5 %时灰铸铁的抗拉强度才有明显的提高 17。钼(Mo)：钼是典型的碳化物形成元素，钼生成碳化物的能力大于锰和铬，是很强的珠光体稳定元素，能细化珠光体，减少铁素体数量，提高淬透性和强度。当钼含量低于0.6%时 ,其作用十分温和，有轻度的白口倾向 18。2、本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施2.1 本课题研究的主要内容主要研究合金铸铁的流动性、线收缩率、体收缩率、热裂倾向性四种铸造性能。2.2 拟采用的研究方案、研究方法或措施2.2.1 研究方案本试验试样原材料详见表 2.1表 2.1 实验材料序号合金种类C Si Mn P S Mo Cr Cu Ca Cu1 HT200 3.42 1.65 0.65 0.0230.0492 MoCrCu 灰铁3.4 1.9 0.8 0.070.100.4 0.3 0.83 高碳当量灰铁4.5 2.2 0.2 0.070.054 MoCu蠕铁3.74 1.66 0.540.070.5100.600.65 RuT3003.6 2.1 0.2 0.550.032.2.2 研究方法（1）造型方法：本试验采用砂型铸造。将石英沙，粘土，煤，水按一定的比例在混沙机中混合均匀，按试样选取砂型。6（2）熔炼工艺：熔炼在 GGW-0.012 中频感应熔炼炉中进行。按设计成分要求配料。 蠕化剂加入大小（粒度为 35mm） 、孕育剂 (75 硅铁)加入大小（粒度为58mm） ，孕育熔炼时将与置于炉内进行升温、熔化，至 1300左右时加入其它合金，当升温至 14001450左右出炉。蠕化处理采用冲入法，将蠕化剂埋入浇包底部凹坑内，再将孕育剂覆盖其上。（3）铸造工艺性能测定a流动性的测试方法本试验采用单螺旋试样测试法，严格控制合金温度，测温后立即浇注b线收缩的测试方法本试验在线收缩测定仪上进行，线收缩试样采用长 140mm 长条形试样，合金液浇入铸型后，仪器采集信息，绘出图线。线收缩率的计算公式为：=L/140100%式中：-线收缩率；L -自由线收缩值。c.体收缩的测试方法本试验测试采用直径为 100mm,体积为 600cm的锥球形集中缩孔试样，通过煤油滴定确定其体积并计算出体收缩率。体收缩率计算公式为：=Vc/600100%式中 -体收缩率, Vc-集中缩孔体积。d.热裂倾向性的测试方法本试验采用热裂环法测定合金的热裂倾向性，通过测定热裂纹的宽度、长度、热裂纹数目及裂纹穿透程度等指标，来评估热裂倾向性的大小。2.2.3 主要测量数据（1）螺旋试样长度测试。（2）线收缩测试。（3）体收缩体积测试。（4）热裂纹测试。3、本课题研究的重点及难点，前期已开展工作3.1 重点及难点（1）本课题的重点各种合金铸铁的铸造性能测定。（2）本课题的难点浇注时，测定温度与实际浇注砂型温度的变化。3.2 前期已开展工作前期的工作主要了解课题并进行文献查询，制定实验方案，撰写开题报告。74、完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）第 13 周：熟悉课题背景，查阅文献资料，撰写开题报告及开题答辩；第 47 周：相关实验准备，完善实验方案，进行实验；第 8 周：完成中期报告，中期答辩；第 912 周：根据实验方案进行实验，测定各项数据；第 1314 周：数据处理与分析，毕业设计总结，编写毕业设计论文；第 15 周：毕业答辩。指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）8参考文献1 杨通,郭永春,李建平等.薄壁蠕墨铸铁的组织与性能研究 J.铸造,2008,57(3):270-273.2 戴起勋主编.金属材料学M. 北京: 化学工业出版社,2005.3 盛达.蠕墨铸铁的起源,发展及其熔炼工艺J. 现代铸铁 ,2009,29(3):20-26.4 张伯明.蠕墨铸铁最新发展J .铸造,2004,53(5):341-344.5 黄志光,熊艳才.高强度薄壁灰铸铁件的研究趋势J. 中国铸机 ,1993,29(6):3-8.6 傅明喜.调整 Si/C 和(Si-Mn) 差值用复合孕育法提高灰铸铁的强度J.现代铸铁,1997,17(3):13- 15.7 沈永华,潘东杰,黄列群.高强度灰铸铁的研究进展J. 材料科学与工程 ,2000,18(1):136-140.8 吴德海,高强度灰铸铁的发展方向J. 热加工工艺,1986,15(2):1-6.9 李克锐,曾艺成,张忠仇等.我国铸铁生产技术回顾展望 J.铸造,2012,61(2):121-135.10 何柞芝.蠕墨铸铁理论与实践M .机械工业出版社,北京 ,1985.指导教师： 年 月 日 所在系审查意见：系主管领导： 年 月 日911 王成刚,刘文辉,马顺龙.蠕墨铸铁缸体缸盖的铸造技术开发 J.铸造,2012,61(2):136-142.12 V.P.Melnikov.Effect of chemical composition on the strength of large castings from gray ironJ. 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Synthesis of linear shrinkage of gray iron is 1.375% higher than 1.33% of ordinary gray iron, vermicular iron synthetic linear shrinkage rate is 1.188% below 1.235% of the ordinary vermicular iron, gray iron line shrinkage rate in compacted graphite iron. Compacted graphite iron shrinkage rate and shrinkage rate is higher than gray cast iron. Thermal cracking of cast iron alloy samples are not completely broken, and no macroscopic surface cracks, microcracks are generated and expanded. Ordinary iron hot cracking tendency creeping minimum, thermal resistance is 190N,synthetic iron hot cracking tendency creeping greatest resistance to warm 100N. In this paper, the better overall performance of ordinary cast iron creep. Pouring temperature of 1350, the liquidity spiral length of 711mm, 1300 when the helix length is 699mm; linear shrinkage 1.235%; shrinkage rate of 5.02%, shrinkage rate of 8.57%; thermal cracking tendency ordinary creep iron the minimum resistance, thermal resistance of 190N.Key word: Alloy cast iron; liquidity; shrinkage; shrinkage; shrinkage; hot cracking tendency II目 录1 绪论 .11.1 相关背景和研究意义 .11.2 国内外研究现状 .11.2.1 国外研究现状 .11.2.2 国内研究现状 .21.3 铸铁 .31.3.1 铸铁的组织、性能特点 .31.3.2 铸铁的分类 .41.3.1 灰铸铁的组织与性能 .41.3.2 蠕墨铸铁组织与性能特点 .61.3.3 合成铸铁 .71.3.4 化学成分的影响 .71.5 铸造性能 .91.5.1 流动性 .91.5.2 收缩性 .91.5.3 热裂性 .101.6 实验主要研究内容及实验目的 .101.6.1 主要研究内容 .101.6.2 实验目的 .102 实验条件及方法 .112.1 实验原材料 .112.2 实验合金 .112.3 造型方法 .122.4 熔炼工艺 .122.5 铸造工艺性能测定 .122.5.1 流动性的测试方法 .122.5.2 线收 缩的 测试方法 .132.5.3 体收缩及缩孔 的测试方法 .132.5.4 热裂倾向性的测 试方法 .142.6 金相分析 .152.7 力学 性能及硬度测试 .153 实验结果及分析 .163.1 组织及性能 .16 III3.1.1 力学 性能 .163.1.2 金相 组织 .163.2 铸造性能 .183.2.1 流动性 .183.2.2 线收缩 .193.2.3 缩孔及体收缩 .203.2.4 热裂 倾向性 .204 结论 .22参考文献 .23 01 绪论1.1 相关背景和研究意义铸铁是人类最早的金属材料之一。到目前为止，铸铁仍是一种被广泛应用的金属材料。例如，按质量统计，在机床业中铸铁件约占 60%90%，在汽车、拖拉机行业中，铸件约为 50%70%。高强度铸铁和特殊性能铸铁还可以替代部分昂贵的合金钢和有色金属材料。当今社会，科学技术的发展、生产水平的提高，都离不开先进的生产设备。由于具有适应性强、可以利用某些合金的特性、尺寸精度高、成本低的众多优点，铸造在工艺生产中占有重要的地位从铸铁在机械产品中所占的比重可以看出其重要性。铸铁是近代工业生产中应用最为广泛的一种铸造金属材料。随着汽车工业的发展和发动机技术的进步，重卡等逐步向重型化，大功率发展已经成为一种趋势。发动机功率密度(Kw/排量 L)越来越大，导致了发动机机体、缸盖等关键零部件机械负荷和热负荷的增加，因而对它们的强度、刚度、耐热性能、抗疲劳性能及工艺性能等提出了更为苛刻的要求。合成灰铸铁、蠕墨铸铁(CGI)、合成铸铁、合成蠕铁都具有较高的室温强度、高温强度、抗热疲劳和抗热冲击性以及良好的铸造性能和热物理性能，因而是制造高性能柴油发动机机体及气缸盖的理想材料 1。因此深入研究柴油机缸盖用合金铸铁的铸造性能，了解其材料铸造工艺性能规律，不仅有助于提高柴油机缸盖的生产效率，而且有助于对合金材料的性能的了解与应用，对高功率密度柴油发动机铸铁缸盖的可靠性研究有重要意义。1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状作为高功率密度柴油机机体和汽缸盖的材质，要求具有优良的力学物理性能和铸造成型性。与其他材料相比，高强度蠕墨铸铁有其不可代替的优越性，受到国外先进柴油机公司的高度重视 2。蠕化率80%的蠕墨铸铁具有强度高、导热和耐热疲劳、加工性等综合性能好的特点，在发动机缸体、缸盖等重要铸件上应用的越来越多, 并且获得很好的技术经济效益。工业发达国家掀起了一股研究和应用蠕墨铸铁的热潮。如：美国福特公司生产的 V6、宝马(BMW)公司的 VS ,克莱斯勒汽车公司的 12L、8 1 缸, 达夫公司(DAF)的 12.6L、390 kW、6 缸发动机缸体等都用蠕墨铸铁来制造 3。 2 德国 Angust Kuepper GmbH 公司已成为一个蠕墨铸铁的专业生产厂，年产蠕墨铸铁件 3.6 万 t，供奥迪、奔驰、大众、宝马、斯柯达等汽车公司配套所需；瑞典达劳斯(Daros)活塞环厂大量生产蠕墨铸铁活塞环 4。高强度灰铸铁在工业发达国家已发展较快。应用高强度灰铸铁生产的薄壁铸件与相同的铝铸件相比具有更低的成本, 可以代替大量的铝铸件。经过大量研究表明, 开发高强度薄壁灰铸铁件首要任务是开发高碳量、高强度、高刚度、低应力的灰铸铁及其强化工艺 5-6。因此进一步研究开发高强度薄壁灰铸铁在工业发达国家仍将会是一个重大课题, 如日本以开发面向二十一世纪的高强度薄壁灰铸铁为中心内容的一个研究课题就得到了政府 3 千万日元的经费支持。 美国 AFS 于 1997 年专门成立了一个薄壁铸铁集团(TWIG)来完善和发展高强度铸铁及其薄壁件技术 7-8。近年来，由于工业发达国家的废钢价格远低于新生铁，于是不用新生铁，只用废钢和回炉铁在炉内增碳的合成铸铁的冶炼技术应运而生 9。只用废钢和回炉料，用增碳的方法调节碳量，称为合成铸铁。相同化学成分，合成铸铁力学性能更好。但是废钢成分很杂，合金钢含合金，易切削钢含铅，低碳镇静钢含铝，都会给铸件带来灾难性后果。1.2.2 国内研究现状我国对蠕墨铸铁的研究始于上世纪 60 年代，应用历史甚至早于国外。如上世纪 70、80 年代，在二汽铸造一厂就实现了蠕墨铸铁排气管的大量流水生产，以后还生产蠕墨铸铁变速箱；无锡柴油机厂、大连柴油机厂等生产了蠕墨铸铁气缸盖，还有一些单位生产蠕墨铸铁液压件、蠕墨铸铁玻璃模具、钢锭模等等10。蠕墨铸铁可以应用既要强度高又要有一定刚性和耐磨性的铸件，如缸套 11。近年来，国内一些企业也开始对蠕墨铸铁作进一步的试验研究。天津新伟祥工业有限公司几年前就引进了国外 Sinter Cast“二步法”处理技术和设备，研究开发蠕墨铸铁件的生产；一汽铸造有限公司 2010 年引进了 Sinter Cast “二步法”技术和试验设备, 目前已完成 6DL 发动机蠕墨铸铁缸体和缸盖样件的研制开发 12；无锡一汽铸造有限公司也进行了用 Sinter Cast“二步法”试制蠕墨铸铁的工作。东风汽车公司、山东潍柴动力股份有限公司、重汽铸造有限公司、内蒙一机集团十分公司、广西玉柴铸造厂、一拖集团公司一铸铁等也在发动机铸件上作蠕墨铸铁的相关试验研究，以满足大量流水生产对蠕墨铸铁稳定性、一致性和可追溯性等的要求。东风汽车商用车公司铸造二厂研制开发了东风天龙车蠕铁后制动毂，Rm40MPa，珠光体含量90%，蠕化率70%，热疲劳性能提高 72%，摩擦性能比灰铸铁稳定，制动性能和灰铸铁相当。东风汽车公司 3 铸造一厂原总工程师万仁芳与福建省某企业共同研制的蠕墨铸铁刹车毅，壁厚从原灰铸铁 16mm 减为 4 12mm，在某些车型上寿命提高 3 倍以上。我国是生产铸件的大国，年产铸件 1000 多万吨，生产厂(点)有 2 万多个，大多数仅能生产中低档次的铸件，难以相当规模进入国际市场。目前，国内生产的灰铸铁大多是强度低，而且铸件残余应力大、变形量大、耐磨性差，不得不增加壁厚来弥补，严重困扰了工厂的生产。如我国柴油机缸体铸件比国外重30%以上，汽车重量利用系数也比国外低 1015%。虽然，高强度灰铸铁的研究在“七五”期间就被列为科技攻关课题，在合成铸铁、孕育剂研究等方面都取得了一定的成果，但诸多原因未在生产中得到广泛地推广应用。目前，我国大部分工厂发动机铸件仍使用 HT 200 牌号材质。高强度灰铸件的生产与国外相比落后了十多年 10。1.3 铸铁铸铁不是纯铁，它是一种以 Fe、C、Si 为主要成分在结晶过程中均有改进转变的多元铁基合金。铸铁的化学成分一般为：w(c)=2.5%4.0%、w(Si)=1.0%3.0%、w(P)=0.4%1.5%、w(S)=0.02%0.2% 。为了提高铸铁的机械性能，通常在铸铁成分中添加少量的 Cr、Cu、Mo、Ni 等合金元素制合金铸铁。1.3.1 铸铁的组织、性能特点铸铁和碳钢相比较，其化学成分除了较高的 w(c)、w(Si) 外，还含有较高的杂质元素 Mn、P 、S ，在特殊性能的合金铸铁中，还含有某些合金元素。所有这些元素的存在及其含量，都将直接影响铸铁的组织和性能。铸铁基体组织包括珠光体、铁素体、珠光体和铁素体三种。珠光体作为铸铁的基体组织，它对强度性能影响很大，珠光体愈细，硬度愈高，弹性较好，随着珠光体片间距的增加，两种性能下降，因此珠光体的粗细、分散度的评定非常重要。铸件中若有大量的铁素体存在，会使铸件的硬度等下降。由于铸铁中的碳主要是以石墨形式存在的，所以铸铁的组织是由金属基体和石墨所组成。铸铁的金属基体由珠光体、铁素体、珠光体加铁素体三类，它们相当于钢的组织。因此，铸铁的组织特点，可以看成是在钢的基体上分布着不同形状的石墨。铸铁的机械性能主要取决于铸铁基体组织以及石墨的数量、形状、大小及分布特点。石墨的机械性能很低，硬度仅为 HB35，抗拉强度为 20MPa，延伸率接近零。石墨减小铸铁件的有效承载截面积，同时石墨尖端 易使铸件在承载时产生应力集中，形成脆性断裂。因此，铸铁的抗拉强度、塑性和韧性要比碳钢低。不过铸铁与碳钢相比，其具有良好的耐磨性、高的消振性、低的缺口敏感性、优良的切削加工性和铸 5 造性能。 6 1.3.2 铸铁的分类按碳在铸铁中存在的状态及形式的不同，可将铸铁分为以下几种。白口铸铁：碳绝大部分以在铁素体状态存在，断口亮白色，铁素体硬而脆，机械较少应用。碳以石墨形式存在。灰铸铁：石墨片状存在。可锻铸铁：团絮状。球墨铸铁：圆球状。蠕墨铸铁：蠕虫状。在相同基体组织情况下，其中以球墨铸铁的力学性能为最高，可锻铸铁次之，蠕墨铸铁又次之，灰铸铁最差。但由于灰铸铁成本低廉，并具有铸造性、可加工性、耐磨性及减震性均优良的特点，是工业中应用最为广泛的一种铸铁。1.3.1 灰铸铁的组织与性能灰铸铁的基体组织一般主要含有珠光体、铁素体、少量的渗碳体以及磷共晶。基体组织对灰铸铁的强度有很大的影响，珠光体含量越多，硬度越高，弹性越好，同时珠光体片间距越小，硬度和弹性也就越高。我们希望在高强度灰铸铁中大量的细小片间距的珠光体以及较少的铁素体、渗碳体以及磷共晶。大量的聚集的铁素体会严重影响灰铸铁的力学性能。为了得到以珠光体为主的基体，我们可以加入促珠光体化的合金元素，如：Mo 、Mn 、V 、Cu、Cr 等元素。一般来说，高强度灰铸铁中均含有这几种。渗碳体为硬质高碳相，其结构为 6 个铁原子构成八面体，每个碳原子相邻的八面体共用一个 C 原子。在渗碳体中经常有一些化学性质以及尺寸与铁或者碳相似的元素取代其位置形成合金化合物，比如 Gr、Mo、V、Mn 等元素。由于铁素体的强度比较低，所以在高强度灰铸铁中希望尽量少的铁素体，在铁素体中不仅可以融入碳也可以融入硅来提高铁素体的强度和硬度，但是溶解一定程度以后就会出现脆化，韧性明显降低。在高强度灰铸铁中希望得到基本为珠光体的基体，珠光体的强度比铁素体高，塑性比铁素体低。在低温下得到的珠光体片间距比较小，组织比较密集，强度也比较高，我们将珠光体片间距小亦称作珠光体分散度高，层片密集。灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重，在石墨尖角处易造成应力集中，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，但抗压强度与钢相当，也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。同时，基体组织对灰铸铁的力学性能也有一定的影响，铁素体基体灰铸 7 铁的石墨片粗大，强度和硬度最低，故应用较少；珠光体基体灰铸铁的石墨片细小，有较 8 高的强度和硬度，主要用来制造较重要铸件；铁素体一珠光体基体灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁稍粗大，性能不如珠光体灰铸铁。随着柴油机向高转速大功率方向发展，气缸体与气缸盖的工况恶化，机械负荷加大，因此采用低合金灰铸铁制造，以提高零件的力学性能与热疲劳性能。常用合金元素为促进灰铸铁珠光体化的元素，这些合金元素对灰铸铁石墨化能力、抗拉强度和硬度的影响 13见图 1.1 和图 1.2 所示。由图 1.2 知，当合金元素加入量在 1.0 %以下时，提高灰铸铁抗拉强度的能力，由弱至强的顺序排列为Ni、 Cu、Cr 、Mo 、V 。钼与镍价格昂贵，少量用钼，一般以铜代替镍，普遍加入铬与铜，生产灰铸铁气缸体与气缸盖。锡、铜与铬是强烈稳定珠光体的元素，但对细化珠光体的作用很小。只有当铜含量大于 0.5 %时灰铸铁的抗拉强度才有明显提高 14。加入 0.2 %0.3 %铬后，铸铁强度提高幅度较大，有利于增加珠光体量和改善石墨形态，有效增加材料的强度及硬度。当含铬量大于 0.35 %时，会使铸件渗漏倾向明显增加；含铬量大于 0.5 %时，铸件中易出现初生碳化物，影响机加工性能,故加铬量以不超过 0.35 %为宜。实践表明，当铬含量大于0.35 %时,气缸盖螺孔搭子处会出现缩松，产生漏气。两种以上合金元素配合使用的效果要比用一种合金的效果好，如 Cu 能中和 Cr 、Mo 的白口倾向。灰铸铁中加入 Cr、Cu 与 Mo 等少量合金元素，铸件的强度与热疲劳性能有所提高，铸件的壁厚敏感性有所减小，但铸件的缩孔与缩松倾向增大，因此应适当提高碳含量与碳当量。图 1.1 合金元素对铸铁石墨化的影响 图 1.2 合金元素对灰铸铁硬度和 b 的影响总的来说，灰铸铁的力学性能虽然来源于它的金属基体，但却很大程度上受制于石墨。它的性能是基体与石墨的综合体现。 9 灰铸铁的铸造性能是保证铸件质量的重要性能，它主要包括以下内容：具有良好的流动性；收缩量小；内应力小；热裂、变形和冷裂倾向小。 10 1.3.2 蠕墨铸铁组织与性能特点蠕墨铸铁中的石墨呈蠕虫状，是介于球状石墨和片状石墨之间的形态。其在共晶团内是连在一起的似片状石墨，而在共晶团之间又是孤立的。普通蠕墨铸铁的铸态组织中铁素体含量较高，共晶团内部多为铁素体而共晶团之间多为珠光体，由此造成了断口呈“花脸” 状。其形成原因一般认为与以下因素有关。 （1）石墨的形态。共晶团内分枝多，碳原子扩散距离小，以及由于蠕墨是 A 向和 C 向交替优势生长形成的，其表面既有基面又有棱面使表面较粗糙且增加了石墨奥氏体界面，碳原子易扩散并依附于蠕墨上析出。 （2）元素的偏析。测试结果表明共晶团内部 Si 的含量较高，而共晶团间 Mn、Cr 等元素较高。可采用合金化(如 Cr、Mn、Cu、Sn、Sb 等)、正火处理等方法提高珠光体含量，从而提高强度，提高耐磨性 15。力学性能：蠕墨铸铁的力学性能如抗拉强度、延伸率、冲击韧度介于灰铸铁和球铁之间。劳帕(loper)等人认为蠕墨铸铁的抗拉性能与基体组织、碳化物含量有关，因此根据不同基体，蠕墨铸铁的抗拉性能可分为以下几组：（1）1450%珠光体，抗拉强度 350420N/mm2,屈服强度 262.5350 N/mm2，延伸率 2.04.5%，硬度 HB145180。（2）8897%珠光体，抗拉强度 510525N/mm2,屈服强度 378392 N/mm2，延伸率 2.0%，硬度 HB226229。物理性能：蠕墨铸铁的密度与普通灰铸铁的差不多，为 7.3g/cm3,比高强度灰铸铁(7.7g/cm 3)小些。处理时所用的蠕化剂不同，对蠕墨铸铁的密度也有影响，例如，用 Re-Ca-Si-Fe 合金处理时，密度为 7.17.4g/cm3(碳当量为 4.54.8%） ；用 Re-Ca-Mg-Si-Fe 合金处理，密度为 7.1g/cm3；用 Mg-Ti-Si-Fe 合金处理，密度为 7.1-7.2g/cm3。蠕铁的导热率远高于球铁，低于相近成分的灰铸铁，由于蠕铁的碳当量较高（一般接近共晶点） ，其导热率一般高于低碳当量高强度灰铸铁和合金灰铸铁。另外，蠕铁的热膨胀系数较普通灰铸铁高但低于高强度灰铸铁16。铸造性能：（1）蠕墨铸铁的流动性与灰口铸铁相近，而远远好于球墨铸铁。由于实际生产中蠕墨铸铁的碳当量一般在共晶点附近甚至过共晶，因此其流动性实际上比灰口铸铁还要好。 （2）蠕墨铸铁的收缩特性与灰口铸铁相近，比球墨铸铁好得多，因此在蠕墨铸铁的生产中，要获得无缩孔的致密铸件比球墨铸铁容易得多，而比灰铸铁稍微困难一些。当灰铸铁件改为蠕铁件时，其浇注和补缩系统基本上可以不变。 （3）蠕墨铸铁的白口倾向比灰口铸铁大，比球墨铸铁小。增加碳当量和加强孕育，可减小白口倾向。而采用过多的蠕化剂也会增 11 加白口倾向 17，其中以稀土为主的蠕化剂促进白口的能力较强，以镁为主的蠕化剂促进白口的倾 12 向较小。因此，生产薄壁蠕墨铸铁件一定要控制蠕化剂的加入量，同时要加强孕育处理。 （4）蠕墨铸铁的铸造应力比灰口铸铁大得多，但比球墨铸铁小，其值与合金铸铁相近 18-19。工艺性能：蠕铁的工艺性能较球铁和高强度灰铸铁高，易于获得致密的健全铸件，铸造工艺较简单，且组织及力学性能的壁厚敏感度小。这也是用蠕铁替代高强灰铸铁或强度要求不太高的球铁的主要原因之一，蠕铁的切削加工性与球铁类似，比灰铸铁差。这是蠕铁应用于发动机缸体等有待于解决的问题之一。使用性能：由于蠕铁的导热性好于球铁和高强度灰铸铁，在交变温度条件下产生的热应力小，且强度较高、石墨端部较圆钝不易产生应力集中，从而其抗热疲劳性能比球铁和灰铸铁都好。这是蠕铁最典型的优点。因此其是钢锭摸、气缸盖、排气管、玻璃模具、制动盘等在交变温度条件下工作的零部件的较理想的材料。总之，蠕墨铸铁的力学性能与石墨的蠕化率、形状和分布及基体组织密切相关。由于强度高，对断面的敏感性小，铸造性能好，因而可以用来制造复杂的大型零件。如变速机箱体。1.3.3 合成铸铁减少生铁比例增大废钢比例，用增碳的方法调节碳量，称为合成铸铁。使用大量废钢充分浸润增碳并配合适当孕育处理生产的合成铸铁与在相同条件下生产的普通灰铸铁相比具有以下特点：石墨尺寸缩短 12 级，凹钝头石墨增多并且 A 型分布，95%的基体为珠光体，共晶团小 12 级，抗拉强度提高12 级, 白口倾向和壁厚敏感性显著降低，综合性能稳定 20- 21。合成铸铁的综合性能提高。抗拉强度高出加入多种合金元素的普通灰铸铁3060 MPa,硬度 HB 降低 10 左右，以致壁厚敏感性小；另外，合成铸铁由于大量增碳，使铁液中的晶核数量显著增多，且炉内不加碳化物促进元素，所以白口倾向小 22。合成灰铸铁冶金质量好、强度高、硬度低。合成灰铸铁的石墨细小弥散，基体组织晶粒细小，有利于提高铸件的力学性能 23。合成蠕墨铸铁取消大量生铁熔炼后，消除了生铁的粗大石墨和遗传性的不良影响，熔炼易控制。蠕墨铸铁气缸盖金相组织和力学性能均符合技术要求，甚至优于普通蠕墨铸铁气缸盖；经济效益好，成本价比普通蠕墨铸铁低500650 元/吨 24。生产 1 吨灰铸铁能降低成本 500 元左右，生产 1 吨球墨铸铁能降低成本 1000 多元 25。 13 1.3.4 化学成分的影响碳(C)： 14 碳是铸铁的主要元素，它不仅决定石墨的数量和分布状态，而且对流动性、收缩性、白口倾向等铸造工艺性能影响很大。从改善铸造工艺性出发，碳量应选取技术验收标准允许范围的上限，但受到出现碎块状石墨的限制。硅(Si )：硅与碳作用相近，当 Si/C 比大于 0.55 时，尤其是在低碳当量时汽缸体缩孔缩松缺陷明显增加。锰(Mn) ：锰对铸件性能的影响具有双重作用，适当提高 w(Mn)量可提高强度、硬度、降低韧性和塑性。w(Mn)过量则恶化铸铁的力学性能，增加缩松倾向，并提高脆性转变温度。硫(S)：硫是促进白口铸铁的元素，而且会降低铁水的流动性，并使铸铁内产生气泡。磷(P)：磷元素可以提高耐磨性，但是过量时会磷共晶，会降低韧性和塑性。铜(Cu)：提高抗拉强度，铜是强烈稳定珠光体的元素，对细化珠光体的作用很小，铸件的缩孔与缩松倾向增大。只有当铜含量大于 0.5 %时灰铸铁的抗拉强度才有明显的提高 26。蠕铁适当的合金化，因细化了显微组织和多相存在，可以提高机械性能。加入铜到蠕铁中可获得以下效果：（1）冷却通过相变区促进珠光体形成。这是由于铜对控制扩散反应的影响引起的；（2）铜强化和硬化了蠕铁中的自由铁素体和珠光体区内的铁素体；（3）由于稳定和强化了铁素体，提高了抗拉强度和屈服强度；（4）降低了铸件壁厚敏感性；（5）改善了蠕铁的抗腐蚀、抗蠕变和耐磨性；（6）稳定了 铁，延迟相变，改善了蠕铁的淬透性。钼(Mo) ：钼是典型的碳化物形成元素，钼生成碳化物的能力大于锰和铬，是很强的珠光体稳定元素，能细化珠光体，减少铁素体数量，提高淬透性和强度。当钼含量低于 0.6%时,其作用十分温和，有轻度的白口倾向。锡(Sn)：锡是强烈稳定珠光体的元素，往铁液中加入 0.15%以下的锡，能有效的增 15 加珠光体的量。只要控制锡的含量，一般对力学性能，耐磨性有益，能保持良好的 16 铸造性能，但冲击韧度下降。对过共晶铸铁来说微量元素锡能提高其强度和硬度，原因是它能遏止自由渗碳体的形成，因而在需要增加珠光体而减少铁素体以提高耐磨性时，加锡比铬要好些。随着共晶凝固过程的进行，锡逐渐向熔体内偏析。最后，接近共晶凝固结束时，在共晶团晶界处形成锡的高浓度相。X 射线衍射研究表明，在锡的高浓度相中，有 FeSn 化合物存在。因此，在铸件内有韧性要求的情况下，应特别注意含锡量的控制。同时，含硅量也最好控制在 2%2.5%之间，否则可能会引起脆性的增加。一般在孕育剂中不含锡。稀土：稀土有变质作用，促成石墨呈蠕虫状或圆球状。铈和稀土可以放宽残余镁量；稀土可以净化铁水，强化基体，改善铸造性能，减少铸件的气孔与夹杂；铈过少，石墨成片状；铈过多，白口倾向大。用稀土合金处理时，获得蠕墨的稀土量一般 0.050.07%；有钙时，为 0.0350.05%，用镁钛稀土合金处理，参与铈更低。1.5 铸造性能1.5.1 流动性流动性是指合金液体充填铸型的能力。流动性的大小决定合金能否铸造复杂的铸件。影响流动性的因素很多，主要是化学成分、浇注温度、结晶温度区间、过热度以及合金液体中存在金属氧化物、金属化合物及其他污染物的固相颗粒，但外在的根本因素为浇注温度及浇注压力（俗称浇注压头）的高低。合金的种类不同，其流动性不同，同类合金的流动性，主要取决于化学成分。实际生产中，在合金已确定的情况下，除了强化熔炼工艺（精炼与除渣）外，还必须改善铸型工艺性（砂模透气性、金属型模具排气及温度） ，并在不影响铸件质量的前提下提高浇注温度，保证合金的流动性。1.5.2 收缩性铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减小的现象称为收缩。液态合金由许多原子团和空穴组成，其原子间距比固态要大得多。随着温度的下降，空穴减少，原子间距缩短，因此，合金液的体积减小。当液态合金转变为固态合金时，空穴消失，原子间距还要减小，这些都会使合金产生收缩。因此，合金从浇筑温度冷却到室温，要经理液态收缩、凝固收缩、固态收缩三个阶段。（1）液态收缩-金属在液体状态时的收缩。（2）凝固收缩-金属在凝固过程中的收缩。液态收缩和凝固收缩的外部表现皆为体积减小，一般表现为液面降低，因此称为体积收缩。它是缩孔或缩松形成的基本原因。 17 （3）固态收缩-金属在固态冷却过程中的收缩。 收缩是铸件许多缺陷(如缩孔、缩松、裂纹、变形、残余应力等)产生的基本原因。为了获得形状和尺寸符合技术要求且组织致密的优质铸件，必须对收缩加以控制。固态收缩还会引起铸件外部尺寸的变化，故又称为尺寸收缩或线收缩。线收缩对铸件形状和尺寸精度影响很大，是铸造应力、变形、裂纹等缺陷产生的主要原因。合金的收缩量通常用体收缩率或线收率表示。不同合金的收缩率不同。铸件发生线 收缩时不受阻碍, 称为自由线收缩。缩孔是指铸件在冷凝过程中收缩而产生的孔洞，形状不规则，孔壁粗糙，一般位于铸件的热节处。液态合金填满铸型后。因铸型吸热，靠近型腔表面的金属很快就降到凝固温度，凝固成一层外壳，温度下降，合金逐层凝固，凝固层加厚，内部的剩余液体，由于缩孔形成过程液体收缩和补充凝固层的凝固收缩，体积缩减，液面下降，铸件内部出现空隙，直到内部完全凝固，在铸件上部形成缩孔。1.5.3 热裂性合金在凝固后期在固相线附近收缩时，大部分合金已经凝固，在结晶构架间尚存 少量液体。此时合金强度较低，在收缩应力作用下，铸件会发生开裂，称为热裂。其断口特征是：严重氧化，裂纹总是沿晶界发生发展，曲折不规则。在铸钢、可锻铸铁及 某些轻合金铸件中发生较多。铸件的热裂倾向，主要取决于合金的特性。合金的结晶温度范围大，凝固收缩量大，易引起热裂。扩大合金结晶温度范围的元素的存在会增加合金的热裂倾向；铸件的结构，型芯强度和退让性对铸件热裂的发生都有一定影响。1.6 实验主要研究内容及实验目的1.6.1 主要研究内容主要研究合金铸铁的流动性、线收缩率、缩孔及体收缩率、热裂倾向性四种铸造性能。1.6.2 实验目的测定合金铸铁的铸造工艺性能通过实验数据对比得出合金铸铁铸造工艺性能的差异。 18 2 实验条件及方法2.1 实验原材料本试验试样原材料详见表 2.1表 2.1 实验材料序号 名称 C Si Mn P S Mo V Cu1 生铁 4.33 0.92 废钢 0.45 0.3 0.53 蠕化剂 404 补硅 755 孕育剂 756 增碳剂 1007 Mn-Fe 0.88 Mo-Fe 559 V-Fe 5010 Cu 1002.2 实验合金表 2.2 为不同类型的实验合金，其中合成铸铁的生铁废钢比例为50%:50%，普通铸铁的生铁废钢比例为 86%:14%。通过增加增碳剂，调整补硅含量，使合成铸铁的碳含量、硅含量达到目标成分要求。表 2.2 实验合金序号 合金种类 CE C Si Mn Mo V Cu Sn1 普通灰铁 4.0 3.5 1.25 0.6 0.3 0.065 0.05 0.0952 合成灰铁 4.0 3.5 1.25 0.6 0.3 0.065 0.05 0.0953 普通蠕铁 4.5 3.8 2.10 0.2 0.2 0.40 0.0404 合成蠕铁 4.5 3.8 2.10 0.2 0.2 0.40 0.0402.3 造型方法本试验采用砂型铸造。将石英沙，膨润土，水按一定的比例在混沙机中混合均匀，按试样选取砂型。 19 2.4 熔炼工艺熔炼在 GGW-0.012 中频感应熔炼炉
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