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1、材料成形基础铸21第2章常用合金铸件的生产2 1 1铸铁件生产铸铁件生产 铸铁是在凝固过程中经历共晶转变，用于生铸铁是在凝固过程中经历共晶转变，用于生产铸件的铁基合金的总称产铸件的铁基合金的总称。按碳的存在形式分按碳的存在形式分 1.1.白口铸铁白口铸铁 碳以碳化物（碳以碳化物（Fe3C)Fe3C)形式出现形式出现.断口：银白色，硬而脆；很难切削，很少直断口：银白色，硬而脆；很难切削，很少直接用于零件接用于零件.2.2.灰口铸铁灰口铸铁 碳以石墨形式出现。碳以石墨形式出现。断口：呈灰色；常用材料。断口：呈灰色；常用材料。3 3.3.麻口铸铁麻口铸铁 碳以碳以 FeFe3 3C+C+石墨石墨 形
2、式出现形式出现.断口：白色与灰色之间；此类铸铁脆性很大，断口：白色与灰色之间；此类铸铁脆性很大，很少使用。很少使用。另另,合金铸铁合金铸铁:铸铁加入合金元素铸铁加入合金元素,改善性能。改善性能。4 常用灰口铸铁又可分为：常用灰口铸铁又可分为：1.1.普通灰铸铁普通灰铸铁(片状片状G)G)；2.2.可锻铸铁可锻铸铁(团絮状团絮状G)G)；3.3.球墨铸铁球墨铸铁(球状球状G G）；4.4.蠕墨铸铁蠕墨铸铁(蠕虫状蠕虫状G G）。）。G Ggraphitegraphite字头字头)补充补充:生铁生铁 :铁矿石在高炉中炼铁矿石在高炉中炼(还原过程还原过程)出来出来的的。5 炼铁炼铁(Iron(Iro
3、nmaking)making)工艺，分工艺，分铸造生铁铸造生铁和和炼钢炼钢生铁生铁 (W(WSi Si1.25%)1.25%)两种；两种；铸造生铁与其他材料一铸造生铁与其他材料一起熔化后，获得的材料，叫起熔化后，获得的材料，叫铸铁铸铁；炼钢生铁通过进一步的熔炼炼钢生铁通过进一步的熔炼(氧化过程氧化过程)，得，得到钢材到钢材,此过程称此过程称炼钢。炼钢。1.1.普通灰铸铁的性能灰铁的显微组织普通灰铸铁的性能灰铁的显微组织 金属基体（金属基体（F+PF+P）片）片G G 见图见图,相当于在钢的基体相当于在钢的基体 上嵌入了大量上嵌入了大量G G片。片。一、普通灰口铸铁（简称灰铁）一、普通灰口铸铁（
4、简称灰铁）6 石墨是碳的一种结晶形式，六方晶格，碳原石墨是碳的一种结晶形式，六方晶格，碳原子呈层片状排列；子呈层片状排列；性能：性能：R Rm m()()、A()A()、akak很低很低,硬度为硬度为3HBW3HBW;低的力学性能低的力学性能,使灰铁使灰铁基体上布满了裂纹和孔洞基体上布满了裂纹和孔洞.由于由于G G的存在的存在 减少了基体承载的有效面积减少了基体承载的有效面积；G G的尖角割裂基体的尖角割裂基体,造成严重的应力集中造成严重的应力集中.且且G G片越是粗大、分布不匀片越是粗大、分布不匀,其力学性能越差其力学性能越差.但是但是,灰铸铁的抗压强度受灰铸铁的抗压强度受G G影响小。影响
5、小。7 灰铁不能锻造灰铁不能锻造,不能冲压不能冲压;但是有如下但是有如下优点优点：良好的铸造性良好的铸造性(流动性好，收缩小流动性好，收缩小)；易切削易切削;抗压强度高；抗压强度高；减震和减摩性能好；减震和减摩性能好；切口不敏感性；切口不敏感性；制造容易、价格便宜。制造容易、价格便宜。2.2.铸铁的组织及影响因素铸铁的组织及影响因素 灰铸铁按基体不同可分为灰铸铁按基体不同可分为;P P灰铸铁灰铸铁P+FP+F灰铸铁灰铸铁F F灰铸铁灰铸铁8 要控制铸铁组织与成分，必须控制其石墨化要控制铸铁组织与成分，必须控制其石墨化程度，而影响石墨化的主要因素为：程度，而影响石墨化的主要因素为：1)1)化学成
6、分化学成分 成分：成分：Wc=2.7%3.9%Wc=2.7%3.9%；WWsi si=1.12.6%=1.12.6%；WWMn Mn=0.61.2%=0.61.2%随随C C、Si Si 增多，增多，G G核增多，核增多，析出析出G G多而粗大；多而粗大；反之，反之，G G少；少；S S、MnMn阻碍阻碍 G G，增加白口化，应严控，增加白口化，应严控，P P增增加冷脆性。加冷脆性。9 邓本邓本P45P45图图将不同碳硅含量铸铁分成五种组织将不同碳硅含量铸铁分成五种组织.2)2)冷却速度冷却速度(V)(V)冷却快，原子来不及急扩散，冷却快，原子来不及急扩散，G G化难以进行；化难以进行；易白口
7、易白口。冷却的慢，冷却的慢，可得灰口。得灰口。显然，欲求灰口件合理选择显然，欲求灰口件合理选择 铸件壁厚。铸件壁厚。冷却速度与铸型材料也直接关联冷却速度与铸型材料也直接关联,如如:金属型金属型比砂型的冷却速度快，铸件易白口比砂型的冷却速度快，铸件易白口.3.3.灰铸铁的孕育处理灰铸铁的孕育处理10 直接向已熔炼出炉的低碳、硅含量铁水中加直接向已熔炼出炉的低碳、硅含量铁水中加入孕育剂（经过破碎又预热的入孕育剂（经过破碎又预热的7575硅铁）硅铁）.灰铁经孕育处理后灰铁经孕育处理后G G片细小均匀力学性能有片细小均匀力学性能有明显提高，故称高强度铸铁明显提高，故称高强度铸铁 4.4.灰铸铁的牌号、
8、用途灰铸铁的牌号、用途 牌号牌号:H T:H T RmRm M MPaPa 读作读作:“灰铁灰铁”,汉语拼音字母首汉语拼音字母首 11 有有:HT100HT100、HT150HT150、HT200HT200、HT250HT250、HT300HT300、HT350(HT350(见见P53P53表表2-3)2-3)主用于床身、箱体、重锤、暖气片等。主用于床身、箱体、重锤、暖气片等。5.5.灰铸铁的生产特点灰铸铁的生产特点 熔炼简便熔炼简便流动性好流动性好12 二、可锻铸铁二、可锻铸铁 malleable cast-iron又称又称:玛铁、韧性铸铁、展性铸铁、玛钢。玛铁、韧性铸铁、展性铸铁、玛钢。1
9、.1.成分成分：Wc=2.22.8%,Wsi=11.8;Wc=2.22.8%,Wsi=11.8;含碳、硅量低。含碳、硅量低。2.2.生产过程生产过程：首先浇注成白口铸铁件，然后再经过可锻化首先浇注成白口铸铁件，然后再经过可锻化(石墨化石墨化)退火而得到团絮状石墨的可锻铸铁退火而得到团絮状石墨的可锻铸铁。因退火方法不同分：因退火方法不同分：13 白心可锻铸铁；白心可锻铸铁；黑心可锻铸铁；黑心可锻铸铁；珠光体可锻铸铁等三种。珠光体可锻铸铁等三种。3.3.性能性能 R Rm m、A A、a ak k比灰铸铁好比灰铸铁好,但不能锻造但不能锻造.4.4.牌号牌号 GB9440-88GB9440-88 K
10、 T H(K T H(或或Z)Z)A A%R Rm m M Mpapa 黑心或黑心或P P可锻铸铁可锻铸铁 14 三、球墨铸铁三、球墨铸铁 nodular graphite cast-ironnodular graphite cast-iron 如：如：KTH300-06KTH300-06；建筑脚手架扣件、三通管；建筑脚手架扣件、三通管件、阀门。件、阀门。KTZ550-04KTZ550-04；用于载荷较高的耐磨损、凸轮；用于载荷较高的耐磨损、凸轮轴，齿轮等。轴，齿轮等。见见P48 P48 表表2 24 4。1.1.成分成分:在金属液中加入球化剂稀土镁合金在金属液中加入球化剂稀土镁合金 -球球化
11、处理使化处理使 G G 变为球状。变为球状。2.2.组织组织:基体是基体是(F(F，F+PF+P，P)+P)+球状球状 石墨石墨 G G 15 3.3.性能性能 较高的较高的R Rm m、-1-1(旧疲劳强度旧疲劳强度),),但但A A、a ak k比钢差比钢差.4.4.牌号、用途牌号、用途 GB1348-88 GB1348-88 见见5555表表2 25 5 牌号：牌号：Q TQ T-A A=%R Rm m M Mpapa 球墨铸铁球墨铸铁(球铁球铁)5.5.球铁的生产特点球铁的生产特点 1)1)铁水含碳硅量要高铁水含碳硅量要高;S;S、P P要低要低;温度温度14501450。16 2)2
12、)球化与孕育处理球化与孕育处理 球化是关键球化是关键!预先将粉碎的球化剂稀土镁合金，预先将粉碎的球化剂稀土镁合金，放置在铁水包内放置在铁水包内,上面铺盖硅铁粉和上面铺盖硅铁粉和草木灰草木灰。先冲入约先冲入约1/21/2铁水；铁水；稍置，待反应后，再置入孕育剂，稍置，待反应后，再置入孕育剂，用余下的用余下的1/21/2铁水冲入包内，进行孕育。铁水冲入包内，进行孕育。3)3)铸型工艺铸型工艺 利用冒口、冷铁补缩；加大铸型刚度。利用冒口、冷铁补缩；加大铸型刚度。17四、蠕墨铸铁四、蠕墨铸铁 4)4)热处理热处理 常用有：退火、正火、调质和等温淬火。常用有：退火、正火、调质和等温淬火。蠕墨铸铁是近年发
13、展起来的新型铸铁，蠕墨铸铁是近年发展起来的新型铸铁，其其G G片片短；片端钝而圆，类似蠕虫短；片端钝而圆，类似蠕虫（俗：毛豆虫）（俗：毛豆虫）1.1.性能性能 优于灰铁，不如球铁；厚大截面性能均匀；优于灰铁，不如球铁；厚大截面性能均匀；导热性优于球铁。导热性优于球铁。18 2 2 铸钢件生产铸钢件生产 2.2.牌号牌号 以以“RuTRuT”表示；后面三位数为表示；后面三位数为R Rm m值。值。3.3.蠕铁制取与应用蠕铁制取与应用 造蠕铁同造球铁；用于制造形状复杂的大件，造蠕铁同造球铁；用于制造形状复杂的大件，如：重型机床、大型内燃机机体可以代钢。如：重型机床、大型内燃机机体可以代钢。一、铸钢
14、的类别和性能一、铸钢的类别和性能 按化学成分分按化学成分分：19 1.1.铸造碳钢铸造碳钢 应用最多应用最多(占铸钢产量占铸钢产量8080););牌号牌号,例：例：ZG200ZG200400400;ZG ZG”读作：铸钢；两组数字读作：铸钢；两组数字,按序为：按序为：R Re e、R Rm m值值 。(见邓本见邓本P57P57表表2 26 6）2.2.铸造合金钢铸造合金钢 适用耐磨、耐热、耐蚀等特殊要求场合。适用耐磨、耐热、耐蚀等特殊要求场合。如：如：ZGMn13ZGMn13为铸造耐磨钢为铸造耐磨钢,坦克履带板、破碎坦克履带板、破碎机颚板；机颚板；20 ZG1Cr18Ni9ZG1Cr18Ni9
15、为为铸造镍铬不锈钢铸造镍铬不锈钢,可耐强酸强碱可耐强酸强碱.二、铸钢件的生产特点二、铸钢件的生产特点 1.1.钢的熔炼钢的熔炼 要求用电弧炉、感应电炉。要求用电弧炉、感应电炉。2.2.铸造工艺铸造工艺 由于钢的熔点高、流动性差，钢水易氧化和吸由于钢的熔点高、流动性差，钢水易氧化和吸气，而且其体积收缩为钢的气，而且其体积收缩为钢的2 23 3倍。倍。因此铸钢用砂耐火、透气性要高；冒口（个头因此铸钢用砂耐火、透气性要高；冒口（个头大）与冷铁配合要好；大）与冷铁配合要好；材料成形基础铸221材料成形基础铸222 白口铸铁区（白口铸铁区（LdLdFe3CFe3CP P）aa麻口铸铁区（麻口铸铁区（LdLdFe3CFe3CP PG G）P P灰铁区灰铁区(P(PG)b G)b P-FP-F灰铁区（灰铁区（P+F+GP+F+G）F F灰铁区（灰铁区（F+GF+G）23