第四章常用合金铸件的生产

1、1 1 1热加工工艺基础第四章 1/58v 铸铁件的生产铸铁件的生产v 铸钢件的生产铸钢件的生产v 铝、铜合金铸件的生产铝、铜合金铸件的生产2 2 2热加工工艺基础第四章 2/58v铸铁的分类铸铁的分类v铸铁的结晶过程和石墨化铸铁的结晶过程和石墨化v灰口铸铁的组织与性能特点灰口铸铁的组织与性能特点v常用铸铁的性能及生产常用铸铁的性能及生产3 3 3热加工工艺基础第四章 3/58铁铁碳合碳合金中碳的金中碳的存在形式存在形式 渗碳体渗碳体石墨石墨钢钢白口生白口生( (铸铸) )铁铁灰口灰口铸铁铸铁普通灰口铸铁普通灰口铸铁可锻铸铁可锻铸铁球墨铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁麻口铸铁麻口铸铁4 4 4热加

2、工工艺基础第四章 4/585 5 5热加工工艺基础第四章 5/58Fe Fe3CFe G6 6 6热加工工艺基础第四章 6/587 7 7热加工工艺基础第四章 7/58二次结晶二次结晶: :铸铁凝固后在继续冷却铸铁凝固后在继续冷却 过程中发生的组织转变。过程中发生的组织转变。在在8 8 8热加工工艺基础第四章 8/58v 化学成分化学成分v 冷却速度冷却速度9 9 9热加工工艺基础第四章 9/58碳和硅碳和硅: :碳和硅是强石墨化元素。碳和硅是强石墨化元素。- 白口铸铁区a - 麻口铸铁区- 珠光体灰口 铸铁区b - 珠光体、铁素 体灰口铸铁区 - 铁素体灰口铸 铁区101010热加工工艺基础

3、第四章 10/58锰锰: :是有益元素是有益元素, ,微弱阻止石墨化微弱阻止石墨化, , 可消除硫的有害作用。可消除硫的有害作用。磷磷: :是有害元素是有害元素, ,可促进石墨化。可促进石墨化。硫硫: :是有害元素是有害元素, ,强烈阻止石墨化。强烈阻止石墨化。111111热加工工艺基础第四章 11/58铸铁壁厚（铸铁壁厚（mm）102030405060704.05.06.07.0（wC+wSi）%白白口口铸铸铁铁麻麻口口铸铸铁铁灰口铸铁灰口铸铁白口铸铁：白口铸铁：P+Fe3C+Le灰口铸铁：灰口铸铁：麻口铸铁：麻口铸铁：P+Fe3C+G+Le珠光体灰口铸铁珠光体灰口铸铁珠光体珠光体+ +铁素

4、体灰口铸铁铁素体灰口铸铁铁素体灰口铸铁铁素体灰口铸铁珠光体灰口铸铁：珠光体灰口铸铁：P+G片片铁素体灰口铸铁：铁素体灰口铸铁：F+G片片珠光体珠光体+铁素体灰口铸铁：铁素体灰口铸铁：P+F+G片片121212热加工工艺基础第四章 12/58三角试棒断口组织三角试棒断口组织131313热加工工艺基础第四章 13/58 金金 石墨石墨 片状、团絮状、球状、片状、团絮状、球状、 蠕虫状蠕虫状 141414热加工工艺基础第四章 14/58 1 ) 机械性能较差机械性能较差 灰口铸铁组织灰口铸铁组织= 钢的组织钢的组织+大量石墨大量石墨v 石墨的硬度低石墨的硬度低( 3HBS ); 抗拉强度抗拉强度 低

5、低( b 20Mpa ); 塑性差塑性差( 0% )。灰口铸铁基体组织灰口铸铁基体组织= 钢的组织钢的组织+大量裂纹和孔洞大量裂纹和孔洞151515热加工工艺基础第四章 15/58 2) 2)耐磨性好耐磨性好 石墨本身的摩擦系数小石墨本身的摩擦系数小; ;脱落脱落 石墨处的凹坑石墨处的凹坑, ,可以储存润滑油。可以储存润滑油。 灰口铸铁的耐磨性比碳钢好灰口铸铁的耐磨性比碳钢好161616热加工工艺基础第四章 16/583)3)减震性好减震性好 石墨在金属基石墨在金属基体中能很好的阻止体中能很好的阻止振动的传播。振动的传播。171717热加工工艺基础第四章 17/584)4)缺口敏感性小缺口敏感

6、性小材材 料料抗抗 拉拉强强 度度b(Mpa)弯曲疲劳强度弯曲疲劳强度Mpa缺口作用系数缺口作用系数 = w/ w无缺口无缺口w有缺口有缺口w灰灰 口口铸铸 铁铁2701151151.0铸铸 钢钢4402301551.5181818热加工工艺基础第四章 18/585)5)铸造性能和切削加工性能好。铸造性能和切削加工性能好。6)6)其他工艺性差其他工艺性差 焊接性差焊接性差; ;热处理性能差热处理性能差; ;不不 能锻造和冲压。能锻造和冲压。191919热加工工艺基础第四章 19/58v 普通灰口铸铁普通灰口铸铁v 孕育铸铁孕育铸铁v 可锻铸铁可锻铸铁v 球墨铸铁球墨铸铁v 蠕墨铸铁蠕墨铸铁20

7、2020热加工工艺基础第四章 20/581 ) 牌号牌号 HT 10030mm试棒的最低试棒的最低抗拉强度值抗拉强度值( Mpa )灰灰口铸口铸铁铁212121热加工工艺基础第四章 21/58 2 ) 性能特点性能特点 铁水不经过任何处理铁水不经过任何处理 , 石墨呈粗石墨呈粗大的片状大的片状 , 强强 度低度低 。 3 ) 典型牌号典型牌号 牌牌 号号HT100HT150HT200组组 织织F+粗大片状GF+P+较粗片状G P+小片状G222222热加工工艺基础第四章 22/581 ) 工艺特点工艺特点: 铁水需经过孕育处理。铁水需经过孕育处理。2 ) 孕育处理孕育处理: 浇注前向铁水内加入

8、浇注前向铁水内加入 少量促进石墨化元素少量促进石墨化元素( 称为孕育称为孕育 剂剂,75%Si Fe ) 。3 ) 组织特点组织特点: P细小细小+ 均匀分布均匀分布G细小细小232323热加工工艺基础第四章 23/584)4)性能特点性能特点: : 强度和硬度明显提高强度和硬度明显提高, , 耐磨性好耐磨性好, ,壁厚敏感性小壁厚敏感性小, ,同一截同一截 面上机械性能的齐一性较好。面上机械性能的齐一性较好。242424热加工工艺基础第四章 24/585 ) 典型牌号典型牌号: HT 250 ; HT 300 ; HT 350 ;252525热加工工艺基础第四章 25/581 ) 工艺特点工

9、艺特点铸出白铸出白口坯件口坯件在在950,保保温温30小时。小时。在在730,保保温温20小时。小时。珠光体珠光体可锻铸铁可锻铸铁铁素体铁素体可锻铸铁可锻铸铁262626热加工工艺基础第四章 26/582 ) 组织特点组织特点 P ( 或或F ) + 团絮状团絮状G3 ) 性能特点性能特点 强度、硬度高强度、硬度高, 耐磨性好耐磨性好, 有一定的韧性。有一定的韧性。272727热加工工艺基础第四章 27/584 ) 牌号牌号KT 300 06延伸率延伸率 6%抗拉强度抗拉强度b 300Mpa 可可锻铸锻铸铁铁282828热加工工艺基础第四章 28/581 )工艺特点工艺特点: 铁水需经过球化铁

10、水需经过球化 处理和孕育处理处理和孕育处理 。2 ) 球化处理球化处理: 往铁水中加入球往铁水中加入球 化剂化剂 , 球化剂是球化剂是 稀土镁合金。稀土镁合金。292929热加工工艺基础第四章 29/583 ) 球化处理方法球化处理方法303030热加工工艺基础第四章 30/584 ) 组织特点组织特点: P ( 或或F ) + 球状球状G5 ) 性能特点性能特点: 抗拉强度和屈服抗拉强度和屈服 强度很高强度很高;疲劳强疲劳强 度较高度较高;硬度和耐硬度和耐 磨性比其他铸铁磨性比其他铸铁 都高。都高。313131热加工工艺基础第四章 31/58珠光体球墨铸铁和珠光体球墨铸铁和45号锻纲的号锻纲

11、的 机械性能比较表机械性能比较表性性 能能45号锻钢(正火)P球铁(正火)抗拉强度抗拉强度 b(Mpa)690815屈服强度屈服强度 0.2(Mpa)410640屈强比屈强比 0.2 / b0.590.785延伸率延伸率 (%)263疲劳强度疲劳强度(带缺口试样带缺口试样) -1(Mpa)150155硬度硬度 HBS229229321323232热加工工艺基础第四章 32/58正火正火: 使具有使具有F + P + Fe3C 的铸的铸 态基体组织态基体组织, 为高强度的为高强度的 珠光体基体组织。珠光体基体组织。 6 ) 热处理特点热处理特点退火退火: 使铸态组织中的使铸态组织中的Fe3C或或

12、P 中的中的Fe3C分解分解 , 以获得高以获得高 塑性的铁素体基体组织。塑性的铁素体基体组织。333333热加工工艺基础第四章 33/58 6 ) 热处理特点热处理特点 调质处理调质处理: 为获得综合机械性能为获得综合机械性能 较高的组织。较高的组织。 S回火回火 + G球状球状 等温淬火等温淬火: 为获得既有高强度和为获得既有高强度和 韧性韧性 , 又有高硬度和又有高硬度和 耐磨性的组织。耐磨性的组织。 B下下 + G球状球状343434热加工工艺基础第四章 34/587 ) 牌号牌号QT 400 18延伸率延伸率 18%抗拉强度抗拉强度b 400Mpa 球球墨铸墨铸铁铁353535热加工

13、工艺基础第四章 35/58 组织特征组织特征: 金属基体金属基体+蠕虫状蠕虫状G。2) 性能特点性能特点: 机械性能比灰口铸铁高。机械性能比灰口铸铁高。壁厚敏感性比灰口铸铁小。壁厚敏感性比灰口铸铁小。导热性、减震性和耐热疲劳性导热性、减震性和耐热疲劳性 比球墨铸铁高。比球墨铸铁高。工艺性能良好。工艺性能良好。363636热加工工艺基础第四章 36/58373737热加工工艺基础第四章 37/583) 工艺特点工艺特点: 铁水需蠕化处理。铁水需蠕化处理。4) 蠕化剂蠕化剂:稀土硅铁或稀土硅钙合金。稀土硅铁或稀土硅钙合金。5) 牌号牌号RuT 260抗拉强度抗拉强度b 260Mpa蠕蠕墨铸墨铸铁铁

14、383838热加工工艺基础第四章 38/58v 铸钢的分类铸钢的分类v 铸钢的铸造工艺特点铸钢的铸造工艺特点393939热加工工艺基础第四章 39/581. 碳素铸钢碳素铸钢: ZG15ZG55 等。等。2. 低合金铸钢低合金铸钢: ZG40Mn、ZG40Cr、 ZG30CrMnSi 等。等。3. 高合金铸钢高合金铸钢: ZGMn13、ZG1Cr13、 ZG1Cr18Ni9 等。等。404040热加工工艺基础第四章 40/58v 铸钢的铸造性能铸钢的铸造性能v 生产铸钢件的工艺措施生产铸钢件的工艺措施v 铸钢件的热处理铸钢件的热处理v 铸钢的熔炼铸钢的熔炼 414141热加工工艺基础第四章 4

15、1/58铸钢的铸造性能差铸钢的铸造性能差: 熔点高熔点高 , 钢液易氧化钢液易氧化; 流动性差流动性差; 收缩量大收缩量大; 易产生铸造缺陷易产生铸造缺陷;424242热加工工艺基础第四章 42/58 提高对型砂性能的要求。提高对型砂性能的要求。 合理使用耐火涂料。合理使用耐火涂料。 合理运用铸造工艺。合理运用铸造工艺。434343热加工工艺基础第四章 43/58444444热加工工艺基础第四章 44/58 由于铸钢件存在许多铸造缺陷由于铸钢件存在许多铸造缺陷, 机械性能差机械性能差, 特别是塑性低。此外还特别是塑性低。此外还存在较大的铸造应力。存在较大的铸造应力。 常用的热处理工艺有常用的热

16、处理工艺有: 退火和退火和 正火正火 。 铸钢件不宜淬火铸钢件不宜淬火 , 易开裂易开裂 。 454545热加工工艺基础第四章 45/58电弧炉炼钢电弧炉炼钢464646热加工工艺基础第四章 46/58感应电炉炼钢感应电炉炼钢474747热加工工艺基础第四章 47/58v 铝合金铸件的生产铝合金铸件的生产v 铜合金铸件的生产铜合金铸件的生产484848热加工工艺基础第四章 48/581、铝合金熔点低铝合金熔点低, 流动性好流动性好, 可铸可铸 形状复杂的薄壁铸件。形状复杂的薄壁铸件。铝合金导热快、易氧化和易吸铝合金导热快、易氧化和易吸 气气( H2 ) , 须采用熔剂覆盖保护须采用熔剂覆盖保护

17、 和在熔炼后期去气精炼等工艺。和在熔炼后期去气精炼等工艺。494949热加工工艺基础第四章 49/58505050热加工工艺基础第四章 50/58515151热加工工艺基础第四章 51/581、 由于各种成分的铜合金的结由于各种成分的铜合金的结晶特征不同晶特征不同, 铸造性能不同铸造性能不同,所以所以铸造工艺特点也不同。铸造工艺特点也不同。525252热加工工艺基础第四章 52/58 锡青铜的结晶温度范围很锡青铜的结晶温度范围很大大 , 同时凝固区域很宽同时凝固区域很宽, 流动性流动性较差较差, 易产生缩松易产生缩松, 氧化倾向不氧化倾向不大大, 易采用顺序凝固工艺。易采用顺序凝固工艺。535353热加工工艺基础第四章 53/58545454热加工工艺基础第四章 54/