第二章 常用合金铸件的生产

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1、第二章常用合金铸件的生产本章介绍各种铸铁的组织、性能、生产特点及其应用，同时，简介铸钢和铸造铜、铝合金及其生产特点。第一节铸铁件生产白口铸铁：碳大部以渗碳体形式存在灰口铸铁：碳大部以片状石墨形式存在可锻铸铁：碳大部以团絮状石墨形式存在球墨铸铁：碳大部以球状石墨形式存在蠕墨铸铁：碳大部以蠕虫状石墨形式存在一、灰铸铁金属基体+片状石墨1．灰铸铁的性能抗拉强度低，塑性、韧性差，通常σb仅120～250MPa，δ、ak近于零。灰铸铁的抗压强度受石墨的影响较小，并与钢相近。图2-12灰铸铁的显微组织铸造性能好，价格低、生产简单，强度低，减磨，耐磨，减

2、振，石墨膨胀，作承受压力的机床底座，床身和不重要的构件、零件如：端盖、凸轮等导轨、缸体铸造性能好切削加工性能优良优良的减振性由于石墨对机械振动起缓冲作用，从而阻止振动能量的传播。机器底座的好材料。耐磨性好石墨本身是一种良好的润滑剂，而石墨剥落后又可使金属基体形成储存润滑油的凹坑，故灰铸铁的耐磨性优于钢，适于制造机器导轨、衬套、活塞环等。缺口敏感性小由于石墨已使金属基体形成了大量缺口，因此，外来缺口对灰铸铁的疲劳强度影响甚微，从而增加了零件工作的可靠性。2．影响铸铁组织和性能的因素珠光体基：强度、硬度相对较高，重要件珠光体—铁素体基：其铸造性

3、、减振性均佳，且便于熔炼铁素体基：强度、硬度差，很少应用。石墨化：碳以石墨方式析出影响石墨化因素:(1)化学成分碳：含碳愈高，析出的石墨数量愈多、愈粗大，而基体中铁素体增加、珠光体减少；反之，含碳降低，石墨减少，且细化。硅：强烈促进石墨化的元素，随着含硅量的增加，石墨显著增多。铸铁若含硅量过少，即使含碳量甚高石墨也难以形成。硫：引起铸铁的热脆性，阻碍石墨的析出，增加白口倾向。磷：增加铸铁的冷脆性，但对石墨化基本没有影响。锰：可部分抵消硫的有害作用，并可增加铸铁的强度，属有益元素。但含锰过多将阻碍石墨的析出，增加铸铁的白口倾向。(2)冷却速度

4、冷却速度越慢，石墨析出越多、越粗大；反之，石墨的析出受到抑制。影响冷却速度的因素：铸型材料、铸件的壁厚。铸型材料：导热能力越强，铸件的冷却速度快，致使石墨化受到严重阻碍，铸件容易产生白口组织。在铸型材料相同的条件下，不同壁厚的铸件因冷却速度的差异，铸铁的组织也随之而变(参见图2—14)，因此，必须按照铸件的壁厚选定铸铁的化学成分和牌号。图2—14冷却速度对铸铁组织的影响3．灰铸铁的孕育处理原铁水：含碳(2．7％～3．3％)、硅(1％～2％)均低。孕育剂：含硅量75％的硅铁，加入量为铁水重量的0．25％～0．6％。孕育处理的铸铁石墨细小、均匀

5、，并获得珠光体基体。孕育铸铁的强度、硬度较普通灰铸铁均高，其塑性和韧性仍然很低，故其本质仍属灰铸铁。孕育铸铁对冷却速度的敏感性降低，因此，厚大截面铸件上的性能较为均匀。孕育铸铁适用于静载荷下要求较高强度、高耐磨性或高气密性铸件，特别是厚大件。4．灰铸铁的牌号及其生产特点(1)HT+数字灰铸铁共分为HTl00、HTl50、HT200、HT250、HT300、HT350六个牌号。选择铸铁牌号时必须考虑铸件的壁厚。二、可锻铸铁可锻铸铁又称玛铁（钢）。它是将白口铸铁经石墨化退火而成的一种铸铁。抗拉强度得到显著提高，且有着相当高的塑性与韧性(但不可锻

6、)。种类：黑心可锻铸铁（铁素体基体，KTH，强度、硬度较珠光体可锻铸铁低。）珠光体可锻铸铁白心可锻铸铁图2-15黑心可锻铸铁应用：可锻铸铁通常用于制造形状复杂、承受冲击载荷的薄壁小件。这些小件若用一般铸钢制造困难较大；若用球墨铸铁，质量上又难保证。工艺：缓慢加热到920～980℃的高温，保温10～20h。石墨化退火的总周期一般为40～70h。可锻铸铁的生产过程复杂，退火周期长，能源耗费大，铸件的成本较高。各种管件螺丝扳手、减速器壳、转向节壳、制动器、曲轴、凸轮轴、连杆、万向接头三、球墨铸铁向出炉的铁水中加入球化剂和孕育剂而得到的球状石墨铸铁

7、。1．球墨铸铁的组织和性能强度和韧性高;可热处理(退火、正火、调质、高频淬火、等温淬火等)使基体形成不同组织，如铁素体、珠光体及其它淬火、回火组织;球墨铸铁还兼有接近灰铸铁的优良铸造性能。图2-16球墨铸铁球墨铸铁目前已成功地取代部分可锻铸铁件、铸钢件，也取代部分负荷较重但受冲击不大的锻钢件，因此是很有发展前途的铸造合金。河南巩县铁生沟西汉铁镢西汉铁镢金相照片柴油机汽油机曲轴磨床铣床车床的主轴阀门汽车拖拉机传动齿轮球墨铸铁的牌号：QT+两组数字表2-5球墨铸铁的主要牌号、力学性能和用途举例2．球墨铸铁的生产特点(1)铁水制造球墨铸铁所用的铁

8、水含碳要高(3．6％一4．0％)，但硫、磷含量要低。出炉的铁水温度必须高达1400℃以上。(2)球化处理和孕育处理球化剂：作用是使石墨呈球状析出，我国广泛采用的球化剂是稀土镁合金