常用铸造合金的熔炼及其铸件的生产.pptx

一、钢铁的生产过程铁矿石铁矿石高炉高炉转炉转炉铸铁件铸铁件钢钢钢锭钢锭连铸件连铸件(型材）型材）铁水铁水铸铁铸铁冲天炉冲天炉钢液钢液铁锭铁锭钢锭钢锭铸钢件铸钢件铸钢铸钢电弧炉电弧炉目录第1页/共39页钢锭第2页/共39页第3页/共39页第4页/共39页钢水浇注成钢锭的方法第5页/共39页第6页/共39页二 常用合金铸件的生产1、铸铁件的生产1）概述 铸铁分类白口铁 Fe3C麻口铁 Fe3C+G灰口铁 G普通灰口铁G片可锻铸铁G团絮球墨铸铁G球蠕墨铸铁G蠕虫 按碳的存在形式分 按化学成分分普通铸铁合金铸铁目录第7页/共39页 影响铸铁石墨化的因素 化学成分 冷却速度2）普通灰口铸铁件的生产普通灰口铸铁的成分及组织 接近共晶成分第8页/共39页F+G片片F+P+G片片P+G片片F+G片片F+P+G片片P+G片片F+G片片F+P+G片片P+G片片第9页/共39页普通灰口铸铁的性能普通灰口铸铁的性能机械性能：机械性能：b b:125:125250MPa 250MPa 、k k 趋于零。趋于零。工艺性能：不能锻造和冲压；焊接性很差；工艺性能：不能锻造和冲压；焊接性很差；良好的铸造性；切削加工性好。良好的铸造性；切削加工性好。其它性能：良好的减震性、耐磨性；缺口敏其它性能：良好的减震性、耐磨性；缺口敏 感性低于钢。感性低于钢。第10页/共39页牌号意义 单铸单铸30mm30mm试棒的抗拉强度值，分为六个牌号试棒的抗拉强度值，分为六个牌号 HT100 HT150 HT200 HT250 HT300 HT100 HT150 HT200 HT250 HT300 HT350HT350牌号的选用 根据铸件受力处的主要壁厚或平均壁厚，按国标根据铸件受力处的主要壁厚或平均壁厚，按国标GB9439GB94398888所规定的参考值选所规定的参考值选。注：普通灰口铸铁的壁厚增大，强度降低。普通灰口铸铁的壁厚增大，强度降低。普通灰口铸铁的牌号（普通灰口铸铁的牌号（GB9439-88GB9439-88）第11页/共39页牌号铸件壁厚/mm b/MPaHT1002.510102020303050130100 90 80HT1502.510102020303050175145130120灰铸铁的壁厚与强度的关系灰铸铁的壁厚与强度的关系第12页/共39页牌牌 号号 组织组织 用途举例用途举例 HT100HT100F+GF+G片片 盖盖、外外罩罩、油油盘盘、手手轮轮、支支架架、底底板板、镶镶导导轨轨的的机床底座等对强度无要求的零件机床底座等对强度无要求的零件 HT150HT150F+P+GF+P+G片片底座、床身、与底座、床身、与HT200HT200相配的溜板、工作台；泵相配的溜板、工作台；泵壳、容器、法兰盘壳、容器、法兰盘;工作压力不太大的管件工作压力不太大的管件 HT200HT200F+P+GF+P+G片片要要求求高高的的强强度度和和一一定定耐耐蚀蚀能能力力的的泵泵壳壳、容容器器、塔塔器、法兰、硝化塔器、法兰、硝化塔 机机床床床床身身、立立柱柱、平平尺尺、划划线线平平板板、汽汽缸缸、齿齿轮轮、活塞、刹车轮、联轴器盘、水平仪框架活塞、刹车轮、联轴器盘、水平仪框架 压力为压力为80Mpa80Mpa以下的油缸、泵体、阀门以下的油缸、泵体、阀门 HT250HT250P+GP+G片片HT300HT300P P细细+G+G细片细片床床身身导导轨轨、车车床床、冲冲床床等等受受力力较较大大的的床床身身、机机座座、主主轴轴箱箱、卡卡盘盘、齿齿轮轮、高高压压油油缸缸、水水缸缸、泵泵体体、阀阀门门、衬衬套套、凸凸轮轮、大大型型发发动动机机曲曲轴轴、气气缸缸体体、气缸盖；冷镦模、冷冲模气缸盖；冷镦模、冷冲模 HT350HT350P P细细+G+G细片细片灰铸铁的用途灰铸铁的用途第13页/共39页孕育处理对大铸件截面硬度的影响孕育处理对大铸件截面硬度的影响05015050100100150150表面表面 中心160140170180硬度HB普通灰口铸铁的孕育处理普通灰口铸铁的孕育处理 应用：静载下要求较高强度、高耐磨性或高气密性的铸件，应用：静载下要求较高强度、高耐磨性或高气密性的铸件，特别是厚大铸件特别是厚大铸件。第14页/共39页普通灰口铸铁的铸造工艺特点熔炼与浇注：在冲天炉内熔炼，不需炉前 处理，直接浇注。铸造工艺不需冒口和冷铁，一般采用同时凝固。浇注系统截面多采用封闭式 F内F横F直 或 F内F直F横对型砂的要求比钢低，粘土砂，中小型件可用湿型砂。一般不需热处理，或仅需时效处理第15页/共39页3）可锻铸铁件的生产组织：钢基体上分布有团絮状石墨P+G团絮F+G团絮团絮第16页/共39页性能（与普通灰口铁比）具有较高的韧性 12 k30J/cm2牌号：黑心可锻铸铁 KTH300-06 珠光体可锻铸铁KTZ450-06应用：结构复杂，承受冲击载荷的薄壁零 件，如水管弯头，农机具，阀门等。第17页/共39页 可锻铸铁的牌号、机械性能可锻铸铁的牌号、机械性能及应用及应用分分类类牌牌 号号铸铁铸铁壁厚壁厚mmmm试棒试棒直径直径mmmm抗拉抗拉强度强度 b b MPaMPa延伸延伸率率%硬度硬度 HBHB应用举例应用举例铁铁素素体体基基KTH300-06KTH300-06121216163003006 6150150弯头、三通等管件弯头、三通等管件KTH330-08KTH330-08121216163303308 8螺丝扳手等，犁刀、犁柱、螺丝扳手等，犁刀、犁柱、车轮壳等车轮壳等KTH350-10KTH350-10121216163503501010汽车拖拉机前后轮壳、减速汽车拖拉机前后轮壳、减速器器KTH370-12KTH370-12121216163703701212壳、转向节壳、制动器等壳、转向节壳、制动器等珠珠光光体体基基KTZ450-06KTZ450-0616164504506 6150150200200曲轴、凸轮轴、连杆、齿轮、曲轴、凸轮轴、连杆、齿轮、KTZ550-04KTZ550-0416165505504 4180180230230活塞环、轴套、万向接头、活塞环、轴套、万向接头、KTZ650-02KTZ650-0216166506502 2210210260260棘轮、扳手、传动链条棘轮、扳手、传动链条KTZ700-2KTZ700-216167007002 2240240290290第18页/共39页生产特点生产特点 先铸出白口铸铁坯料先铸出白口铸铁坯料 再进行长时间的石墨化退火再进行长时间的石墨化退火第19页/共39页石墨化退火的总周期一般为4070小时高温阶段的石墨化退火时间需1020小时可锻铸铁的石墨化退火工艺920 980 720 650Fe3C共晶 A+G团 Fe3C共析 F+G团P+GP+G团团F+GF+G团团TTt第20页/共39页铸造性能（与普通灰口铁比）及铸造工艺特点铸造性能 熔点高，流动性差、收缩大 易产生冷隔、浇不足，缩孔，缩松、裂纹等 缺陷。铸造工艺 高的铁水温度；顺序凝固原则设计浇冒口；浇注系统截面加大，以缩短充型时间；提高型砂的退让性，设计适当的铸筋以减少裂纹。第21页/共39页4）球墨铸铁件的生产组织：钢基体上分布有球状石墨P+G球球F+G球球F+P+G球球第22页/共39页性性能能 良良好好的的机机械械性性能能 b:400600MPa 0.2/b0.7 =218%牌牌号号 Q QT T4 45 50 0-1 10 0应应用用 以以铁铁代代钢钢，生生产产重重载载机机件件，如如曲曲轴轴。生生产产工工艺艺特特点点 成成分分：高高碳碳、高高硅硅、低低P P、S S 球球化化处处理理 孕孕育育处处理理第23页/共39页 球墨铸铁的牌号、机械性能及应用球墨铸铁的牌号、机械性能及应用机械性能机械性能牌号牌号基体基体 b b MPaMPa 0.20.2 MPaMPa 5 5%HBHB应应 用用 举举 例例QT400-18QT400-18铁素体铁素体4004002502501818130130180180 汽车、拖拉机床底盘汽车、拖拉机床底盘零件；零件；16-6416-64大气压阀大气压阀门的阀体、阀盖门的阀体、阀盖QT400-15QT400-15铁素体铁素体4004002502501515130130180180QT450-10QT450-10铁素体铁素体4504503103101010160160210210QT500-7QT500-7铁素体铁素体+珠光体珠光体5005003203207 7 170 170230 230 机油泵齿轮机油泵齿轮QT600-3QT600-3珠光体珠光体+铁素铁素体体6006003703703 3190190270270 柴油机、汽油机曲柴油机、汽油机曲轴；磨床、铣床、车床轴；磨床、铣床、车床的主轴；空压机、冷冻的主轴；空压机、冷冻机缸体、缸套机缸体、缸套QT700-2QT700-2珠光体珠光体7007004204202 2225225305305QT800-2QT800-2珠光体珠光体8008004804802 2245245335335QT900-2QT900-2下贝氏下贝氏体体9009006006002 2 280 280360 360 汽车、拖拉机传动齿汽车、拖拉机传动齿轮轮第24页/共39页铁水合金球化剂硅铁粉铁水包出铁槽草木灰反应室反应室铸件铸件冒口冒口积渣包积渣包球化处理工艺有球化处理工艺有冲入法和型内球化法冲入法和型内球化法冲入法冲入法型内球化法第25页/共39页铸造工艺 高的出炉铁水温度 浇注系统的截面积灰铸铁 采用半封闭或开放式浇注系统（球铁易氧 化）增加铸型刚度，安放冒口、冷铁以防止缩 孔，缩松。严格控制型砂中的水分及原铁水的碳、硅 含量，降低铁水中含硫量和残余镁量，防 止产生气孔 Mg+H2O=MgO+H2 MgS+H2O=MgO+H2S第26页/共39页5）蠕墨铸铁件的生产组织 钢基体上分布有蠕虫状石墨第27页/共39页性能 强度、塑性、韧性、耐磨性优于灰铸铁 铸造性能优于球墨铸铁 具有良好的热疲劳性及导热性应用 代替灰铸铁生产较高要求的铸件，如液压阀，钢锭模等牌号 RuT420生产特点 成分：高碳、高硅、低 P、S 球化处理 孕育处理铸造工艺 与灰口铁接近第28页/共39页蠕墨铸铁的牌号和机械性能蠕墨铸铁的牌号和机械性能牌号牌号抗拉强度抗拉强度 b b MPaMPa屈服强度屈服强度 0.20.2 MPaMPa延伸率延伸率%硬度值范硬度值范围围蠕化率蠕化率V VG G%组组 织织不不 小小 于于HBHB不小于不小于RuT420RuT4204204203353350.750.75200200280280珠光体珠光体+石墨石墨RuT380RuT3803803803003000.750.75193193274274珠光体珠光体+石墨石墨RuT340RuT3403403402702701.01.01701702492495050珠光体珠光体+铁素体铁素体+石墨石墨RuT300RuT3003003002402401.51.5140140217217铁素体铁素体+珠光体珠光体+石墨石墨RuT260RuT2602602601951953 3121121197197铁素体铁素体+石墨石墨第29页/共39页牌号牌号组织组织用用 途途 举举 例例 RuT260RuT260 F+G F+G蠕蠕汽车、拖拉机底盘类零件、驱汽车、拖拉机底盘类零件、驱动桥壳、阀体等动桥壳、阀体等RuT300RuT300 F+P+G F+P+G蠕蠕 排气管、变速箱体、汽缸盖、排气管、变速箱体、汽缸盖、纺织零件、液压件等纺织零件、液压件等 RuT340RuT340 F+P+G F+P+G蠕蠕重型机床件、大型齿轮箱体、重型机床件、大型齿轮箱体、盖、刹车鼓、玻璃模具、飞轮盖、刹车鼓、玻璃模具、飞轮等等RuT380RuT380 P+G P+G蠕蠕 活塞环、气缸套、制动盘、活塞环、气缸套、制动盘、玻璃模具、刹车鼓、钢珠研磨玻璃模具、刹车鼓、钢珠研磨盘吸泥泵体等盘吸泥泵体等 RuT420RuT420 P+G P+G蠕蠕蠕墨铸铁的牌号及应用蠕墨铸铁的牌号及应用第30页/共39页2铸钢件的生产1）铸钢的分类、性能及应用 性能：具有高的强度及塑韧性，焊接性好 应用：制造承受较大载荷及冲击载荷的重要机件，如 火车轮、车箱车钩、高压阀门。2）牌号（GB11352-89)ZG200-400 ZGMn13 ZG1Cr18Ni9Ti铸钢铸造碳钢铸造合金钢分类:第31页/共39页3）铸钢的铸造性能及铸造工艺特点铸造性能铸钢的熔点高，铸件易产生粘砂缺陷钢液易氧化、渣较多铸钢的流动性差铸钢的收缩大易产生热裂或变形铸造工艺一般用水玻璃砂造型浇注系统多采用底注开放式，使液流尽量平缓浇注系统截面积要大、简单、拐弯不要多；浇注温度高。按顺序凝固原则设计浇冒口系统，热节处加冷铁或冒口在易产生裂纹处设收缩筋，对易变形的铸件则常设拉筋以加强刚性。铸钢件需热处理第32页/共39页 3铝合金铸件的生产1）铸造铝合金的熔炼设备：坩锅炉、反射炉、工频炉熔炼特点：元素烧损大、易吸气熔炼方法：常规熔炼法:以Mg、Al、Zn金属锭作炉料，其余元素以中间合金形式加入。合金锭重熔法：直接按牌号购买铸造铝合金锭重熔一次熔炼法：大部分合金元素以纯金属锭加入。熔炼工艺：熔剂（覆盖剂）KCl、NaCl精炼除气，熔炼后期通入氯气或压入氯盐、氯化物，如氯化锌、六氯乙烷等，以除去合金液内的气体和氧化夹杂。细化晶粒：Al-Mg、Al-Cu中加入Ti、B、Zr 等元素或其盐类，使晶粒细化。变质处理：Al-Si合金熔炼时，加变质剂，以细化晶粒。第33页/共39页2 2）铝合金的铸造工艺特点）铝合金的铸造工艺特点铸造性能 极易吸气、氧化；收缩大；易产生缩孔、缩松、夹渣、变形、甚至开裂等缺陷。铸造工艺充型：十分平稳，不产生涡流、飞溅和冲击现象，尽快充满铸型型砂：SiO2含量低的硅砂，粒度应较细100/200目浇注系统：较矮铸件：顶注式或中间注入式其余：底注开放式或垂直缝隙式浇注系统内有时放过滤网，以撇渣。内浇道数量应多些，以便快速充型。浇注系统应有利于实现顺序凝固和冒口的补缩充分发挥冷铁作用以增强冒口的补缩效果。第34页/共39页4 铜合金铸件的生产1）铸造铜合金的熔炼 设备：坩锅炉、工频炉、中频炉 熔炼工艺 熔剂：熔化青铜时加入玻璃、硼砂以覆盖铜液 脱氧剂：出炉前加入0.30.6%的磷铜进行脱氧2）铜合金的铸造工艺特点第35页/共39页合金种类凝固结晶特点冒口补缩浇注系统应用范围锡青铜凝固结晶温度范围宽，不易氧化，易产生缩松。采用同时凝固方式,一般不用冒口补缩，在厚壁处设冷铁雨淋式大型长筒式铸件压力式矮小圆盘、圆套、轴瓦类带滤网或滤片式中大型复杂件铝青铜铅青铜黄铜凝固结晶温度范围窄，易氧化，易形成集中缩孔采用顺序凝固方式，要设大的冒口补缩或配合使用冷铁底注开放式牛角式底注开放式带滤网和集渣包的浇口 各类铸件铜合金的铸造工艺特点第36页/共39页课堂讨论题 1 从石墨的存在和影响分析灰口铸铁的性能特点。2为什么灰铸铁件的截面增大其强度反而降低？3 孕育铸铁与普通铸铁有何区别？如何获得孕育铸铁？4 冲天炉熔炼时，加入废钢、硅铁、锰铁的作用是什么？若采用单一的生铁锭或回炉铁为原料，铸出的产品品质 如何？若采用单一的废钢来熔炼，铸出的产品属于铸钢 还是铸铁？5 分析比较灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁的 组织、性能、生产特点、铸造性能及铸造工艺。第37页/共39页5分析比较灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁的组织、性能、生产特点、铸造性能及铸造工艺。第38页/共39页谢谢您的观看！第39页/共39页