常用铸造合金及其熔炼

1、第二章常用的铸造合金及其熔炼，2、本章的主要内容和目的：了解铸钢、铸铁的生产过程。 知道铸铁的分类。 理解铸铁的石墨化和影响因素。 掌握普通灰口铁、培育铸铁、锻造铸铁、球墨铸铁和蠕虫铸铁的生产特点、品牌、性能。 钢铁生产过程电影，3，第一节钢铁生产过程，钢铁生产过程是从铁矿石浇铸到生铁，从生铁浇铸到钢块的过程。 另一方面，在炼铁、铁矿石、焦炭、石灰石生铁钢水钢锭、高炉中进行：铁矿石焦炭石灰石炉材高炉、预热9001200焦炭燃烧、CO加热炉材，发生反应，4、还原反应：炉渣形成反应CO分离FeO中的氧将Fe还原的CaO SiO2=CaSiO3(炉渣)，Fe吸收焦炭中的cc高、熔点低的生铁水，制钢生铁用制钢(大部分)铸造生铁吸收铸钢(少量)、5、平炉钢转炉钢电炉钢、炉铸铁的成形只能使用铸造方法，不能使用锻造和轧制方法。 与钢相比，铸铁强度低，塑性、韧性差，但具有优异的铸造和切削加工性能。 根据碳在铸铁中的方法，可将铸铁分为白口铸铁、麻口铸铁、灰口铸铁。 根据石墨的形状，灰口铸铁可分为灰铸铁、锻造铸铁、球墨铸铁、蠕变铸铁。 第二节工业常用的铸造合金及其熔炼，第十二节工业常用的铸造合金及其熔炼，一、铸铁及其熔炼铸铁：碳含量超过2.11%的铁合金，铸造合金中应用最广泛。 铸铁是以铁、碳、硅为主要元素的多元合金。 常用成分范围如下表所示。 铸铁的常用成分范围、13、铸铁的分类，根据c铸铁中存在的形式而不同：白口铸铁： Fe3C麻口铸铁： Fe3C灰口铸铁： g、铸铁、白口铸铁耐磨性优异，因此滚子、粉碎机锤、背板、球磨机的球白口铸铁：碳都以Fe3C的形式存在，切口呈银色。 14、灰铸铁：板状球墨铸铁：球状球墨铸铁：蠕虫状、灰口铸铁： (根据g的形态)、-碳的大部分或全部以石墨的形式存在，切口呈暗灰色。 根据灰口铸铁：铸铁中的石墨形态，灰口铸铁为：15，4 .蠕虫墨铸铁：其石墨呈蠕虫状。 如图d所示。 a、b、c、d、1 .普通灰铸铁：简称灰铸铁，石墨呈板状。 2、可锻铸铁：石墨呈团棉状。 如图b所示。 3 .球墨铸铁：石墨呈球状。 如图c所示。 16、17、组织中存在石墨和石灰，是白口和灰口之间的过渡组织，因断口有黑白麻点而命名。 麻口铸铁：普通铸铁合金铸铁含有Si4%、Mn2%或Ti、v、Mo、Cr、Cu等，根据铸铁的化学成分，铸铁称为：18、铸铁中的石墨化过程、石墨组织的形成、铸铁的石墨化过程。 在铁合金中，c的存在方式是Fe3C和G(graphite)Fe3C为亚稳定相，g为稳定相。 根据Fe3C3Fe C (高温)条件，铁合金中存在Fe-Fe3C准稳定系统状态图、Fe-G稳定系统状态图、19、铁-碳双层图这两种相图，为了容易比较，习惯上一起描绘两个相图。该双层相图被称为铁-碳双层相图，为0.68，2.08，1154，a，b，c，d，f，g，h，j，n，k，p，p，s，q，l，e，第三阶段石墨化， 21第一阶段(液态阶段):LCAEG第二阶段： ASFP G，铸铁石墨化过程，共晶石墨，二次石墨，共析石墨，22，石墨化的组织，灰口铸铁，23，白口铸铁，共晶合金的石墨化过程，24，麻口铸铁，25，各铸铁在热力学上，g在动力学上比Fe3C稳定，渗碳体的成分接近铁液，Fe的排列也类似于a。 因此，相对于a是渗碳体容易析出的核，g的结晶结构与a有很大不同，核从a析出而难以生长。 在铁碳合金中，c是以什么形式存在取决于化学成分和冷却速度。 27、成分促进石墨化元素(c、Si、Al、Cu、Ni、Co等)阻碍石墨化元素(Cr、w、Mo、v、Mn、s等)工艺(1)的冷却速度：沿着快速冷却fe-Fe3c相图逐渐冷却成为Fe-G相图温度：高温长时间保温有利于石墨化，影响石墨化的因素：28，影响石墨化程度的因素，(1)，化学成分，碳也是促进石墨化的元素。 碳越高，析出的石墨越多，石墨片变得粗大。 硅是强烈促进石墨化的元素，随着硅含量的增加，石墨显着增加。 因此，铸铁中的碳、硅的含量高时，析出的石墨多，粗大，另一方面金属基体中的铁氧体多，珠光体减少。 碳作为石墨析出的现象称为石墨化。 1 )碳和硅，29，3 )因为锰，硫含量限制在0.1-0.15%以下，高强度铸铁还需要更低。 使铸铁的铸造性能恶化(降低流动性，增加收率)。 锰是阻碍石墨化的弱元素，具有稳定的珠光体，有提高铸铁强度和硬度的作用。 MnS一般控制在0.61.2%之间，4 )磷、磷对铸铁石墨化没有显着影响。 磷过高会增加铸铁的冷脆性。 0.5%以下，高强度铸铁限制在0.20.3%以下。 2 )硫、硫是强烈阻碍石墨化的元素。 30、渗碳体的成分(碳含量)接近液态铸铁，结构也比g接近a，急冷时容易得到渗碳体，g为更稳定的相，缓冷时容易得到g。 (2) .冷却速度，铸铁壁厚(mm )，(wC wSi)%，白口铸铁，麻口铸铁，灰口铸铁，白口铸铁：珠光体灰口铸铁，铁素体灰口铸铁，P Fe3C Le，P Fe3C Le，珠光体灰口冷却速度，在实际生产中，根据铸件的壁厚(主要部分的壁厚)，选择适当的化学成分(主要是碳、硅)，得到必要的组织是一般的。 发现随着壁厚的增加，石墨薄板的数量和尺寸增大，铸铁的强度、硬度反而下降。 这种现象被称为壁厚(对力学性能)敏感性。 铸件壁厚，冷却速度越慢石墨化倾向越大，容易得到粗大的石墨片和铁氧体基体。 32、石墨结晶的特征，在简单的六方晶中，碳原子在同一层上的原子间距离小(0.142nm )，结合力强层间原子间距离大(0.340nm )结合力弱，容易形成板状石墨、石墨的结晶结构，(1)石墨对灰铸铁性能的影响，1 .灰铸铁， g拉伸强度约为20MPa，伸长率和韧性几乎为零，硬度仅为3HB。 铸铁的力学性能主要取决于基体组织和石墨的数量、形状、大小和分布。 基质上分布的石墨可视为空洞和裂纹，34，切削性能好。 力学性能低。铸铁的性能特点是： G分布在基体中空洞、裂纹有效装载面积降低，受力时石墨前端产生应力集中碳钢下箭头，石墨有良好的润滑作用，能储存润滑油。 石墨吸收振动能，对振动的传递发挥减弱作用。 铸铁的成分接近共晶成分，因此铸铁的熔点低(约1200左右)，液态流动性好，石墨的强度、硬度、塑性低。 耐磨损性好。 减振性能好。 铸造性能好。 35、灰铸铁成分、组织：成分： 2.54.0%C； 1.02.5%Si； 少量的Mn、s、p等。 组织： F G (电影) F P G (电影)，普通灰铸铁成分接近共晶点，熔点低，具有良好的流动性，收缩率小，不易产生收缩孔缺陷。 铸造性好，36，灰铸铁微观组织比较，F G，P G，F P G，37，灰铸铁的性能特征：机械性能拉伸强度，弹性模量低的MPa塑性，韧性零接近脆性材料，抗压强度接近钢(600800MPa )石墨越多， 粗大3354机械性能差工艺性能脆性材料不能锻造和冲压的焊接性差，但铸造性优异，切削加工性好(碎屑)减振性的减振能力是钢的510倍机床床、床耐磨损性石墨润滑作用，比钢更好加38、普通灰铸铁的主要缺点是石墨片粗大，力学性能低，而且铸件组织对冷却速度敏感。 同一铸件的薄截面上有可能出现白口和麻口组织，厚截面上有可能出现大量的石墨片和过剩的f，结果力学性能变得不均匀。 为了解决麻口问题，生产性地采用培养处理或变质处理，(2)灰铸铁的培养处理，39，培养处理-相当于白口或麻口组织的低碳(2.7%3.3% )，低硅(1.02.0 )的高温铁水熔炼，在铁水中注入细粒的培养剂，培养剂铸铁(变质铸铁)、40、常用的培育剂为：Si-Fe合金或Si-Ca合金、含硅75%的硅铁(或硅酸钙)合金，添加量为铁水重量的0.25-0.6%。 41、培养铸铁组织，培养铸铁组织的是细、均匀分布在p基质上的片状石墨。 在铸件的各部位得到均匀的组织。 培养铸铁组织： p细g碎片，性能：b=250-400Mpa，HB=170-270，0，42，冷却速度对组织和性能的影响很小。 在、43、静载荷下，要求高强度、硬度、耐磨性或气密性的铸件，特别是厚截面铸件。 例如重型机床、气缸体、气缸盖、液压零件等。 必须指出培育铸铁原铁水的碳、硅含量不可过高原铁水的出水温度不可低于1400经培养处理的铁水，为了防止培养作用衰退，必须尽快浇注。 培育铸铁用：44、灰铸铁品种选择，灰铸铁品种用中文拼音“HT”和一组数字表示，数字表示最低拉伸强度b(Mpa )。 灰铸铁零件的生产特点，1 )灰铸铁一般用冲炉熔炼，成本便宜，2 )具有良好的铸造性能。 3 )灰口铸铁一般不进行热处理，提高性能。 (3)灰铸铁的生产特征和品种的选择，按照45、GB/T9439-1988的规定，灰铸铁的品种用、品种、HT，如HT150灰口铸铁，最低拉伸强度为150MPa、46、47，受到压力和振动的零件，如机床床，各种情况用途48、2、锻造铸铁、锻造铸铁是把铁水铸造成白口铸铁，经过石墨化退火，渗碳体分解成为团棉状石墨的韧性铸铁。 可锻铸铁的增长率达=12%，可锻铸铁的生产分为两个阶段：纯白口铸铁、石墨化退火，49，(1)可锻铸铁的生产特征，纯白口铸铁，1 )碳、硅的含量低。通常，c为2.42.8%C，si为1.41.8%Si。 2 )冷却速度快。 壁厚不能过厚，铸件尺寸不能过大。 石墨化退火、920-980、720、650、P G团、F G团、石墨化退火总周期一般为4070小时，高温阶段的石墨化退火时间为10-20小时，50，生产特征：碳、硅含量低，凝固温度范围宽流动性冷隔离、热水不足等浇注温度没有石墨化膨胀阶段收缩大产生收缩、松弛、变形、裂纹。 定向凝固、冒口、冷铁设置、提高铸模、芯子的退避性。 生产过程复杂，周期长，能耗大，铸件成本高。 (51，(2)可锻铸铁的组织、性能、品种和选择、可锻铸铁的组织，按基体组织分为铁素体(黑心)可锻铸铁和珠光体可锻铸铁。 52、性能和用途，强度、硬度、耐磨性优异，能通过淬火、调质等热处理强化。 可以代替锻钢制造小型连杆、曲柄轴等重要零件。 2 )珠光体(PGG团):具有良好的塑性和韧性，耐腐蚀性高，受到振动和冲击，形状复杂的薄壁小物，例如汽车拖拉机底盘类零件、各种水道接头、农机等的制造。 1 )铁素体(黑心)锻造铸铁(F G团):53，锻造铸铁的品牌，锻造铸铁的品牌用中文拼音和两组数字表示，第一组数字表示最低拉伸强度b(Mpa )，第二组数字表示最低伸长率。 生产KTH30006、KTZ45006，主要是形状复杂、承受冲击载荷的薄壁小物品。 54、55、56、球墨铸铁(ductilecostiron)是在高温的铁液中加入一定量的球状化剂和育成剂，直接得到球状石墨而成的铸铁.3、球墨铸铁，(1)球墨铸铁的生产，原铁水的化学成分的控制，高铁水温度、出液温度a )严格控制s0.07 %、P0.1%。 b )适当提高碳含量(3.64.0%C、2.02.8%Si )来改善铸造性能。 57、球状化处理和培育处理、稀土镁合金、球状化剂的添加量一般为铁水重量的1.01.6%。 促进石墨在结晶时析出成球状。 (a )球状化处理，3球状石墨铸铁，球状化剂的作用：b )培养处理，常用的培养剂是含硅75%的硅铁，添加量是铁水重量的0.41.0%。 促进铸铁石墨化，防止球状化元素造成的白口倾向。 培育剂的作用：58，球状化处理技术有突入法和型内球状化法。 59，2 .球墨铸铁的组织、性能、品种和用途，1 )珠光体球墨铸铁(P F少g球)，性能特征：a )强度高。 屈服强度特别高，屈服强度比(0.2 /b-0.70.8 )比45号钢(0.2 /b-0.6 )高。 (b )疲劳强度高，(c )硬度和耐磨性远高于高强度灰铸铁，因此珠光体球墨铸铁可以制造代替碳钢承受大交变载荷的重要因素，如曲轴、连杆、凸轮、蜗杆等。 b=600800MPa； =2%，球墨铸铁的热处理、退火、回火等热处理(淬火、回火等)。 60、中国主要用于生产汽车、拖拉机底盘类零件代替锻造铸铁。 在国外多用于铸造管，上述，下水管及送气管等。 2 )铁氧体球墨铸铁(F P少g球)，其性能特征：b=450500MPa； =17%，球墨铸铁品种用中文拼音“QT”和两组数字