第二章常用铸造合金及其熔炼(精品).ppt

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1、第二章第二章 常用铸造合金及其熔炼常用铸造合金及其熔炼o目的：目的：掌握铸铁、铸钢、铸造铜掌握铸铁、铸钢、铸造铜合金、铸造铝合金的合金、铸造铝合金的牌号、牌号、性能性能、特特点点及及应用应用；熟悉钢铁的生产过程；熟悉钢铁的生产过程；了解各种熔炼设备。了解各种熔炼设备。o重点：重点：常用铸铁、铸钢、铸造铜合常用铸铁、铸钢、铸造铜合金、铸造铝合金的性能及应用。金、铸造铝合金的性能及应用。o难点：难点：合金的熔炼。合金的熔炼。o常用合金：常用合金：铸铁铸铁、铸钢铸钢和和非铁非铁合金合金中的中的铝、铜合金。铝、铜合金。o主要介绍这几种合金的主要介绍这几种合金的性能、性能、生产特点生产特点、应用应用及其

2、及其牌号。牌号。一、铸铁件的生产一、铸铁件的生产 铸铁：铸铁：含碳量大于含碳量大于2.11%2.11%的铁碳的铁碳合金，铸造合金中应用最广。在合金，铸造合金中应用最广。在实际应用中，铸铁是以实际应用中，铸铁是以铁、碳铁、碳和和硅硅为主要元素的多元合金。为主要元素的多元合金。o铸铁成分铸铁成分:C C(2.5-4.0)%(2.5-4.0)%、SiSi(1.0-3.0)%(1.0-3.0)%、MnMn(0.5-1.4)%(0.5-1.4)%、P(0.01-0.5)%P(0.01-0.5)%、S(0.02-0.20)%S(0.02-0.20)%等，还可以加入一等，还可以加入一定量的定量的合金元素合金

3、元素以改善和提高铸以改善和提高铸铁的力学及物理化学性能。铁的力学及物理化学性能。o应用：应用：1 1）农业机械中占）农业机械中占40406060；2 2）汽车拖拉机中约占）汽车拖拉机中约占50507070；3 3）机床制造中约占）机床制造中约占60609090。o铸铁特点：铸铁特点：1 1）生产设备和工艺）生产设备和工艺简单简单、价、价格格便宜便宜；2 2）有良好的）有良好的铸造性铸造性、切削加切削加工性工性及及减震性减震性等优良的使用性能等优良的使用性能和工艺性能。和工艺性能。o分类分类按碳的存在形式分按碳的存在形式分:白口铸铁、白口铸铁、灰口铸铁和麻口铸铁。灰口铸铁和麻口铸铁。按石墨存在形

4、式分：按石墨存在形式分：灰口铸铁、灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁。可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁。按成分分：按成分分：普通铸铁、合金铸铁。普通铸铁、合金铸铁。o石墨（石墨（G G）的力学性能与作用）的力学性能与作用性能：性能：b b=20MPa=20MPa、HB3HB35 5、a ak k=0=0。割裂作用：割裂作用：减振、机械性能降低；减振、机械性能降低；断屑性能好。断屑性能好。尖端效应：尖端效应：应力集中；应力集中；润滑作用润滑作用（自润滑和储油）：减（自润滑和储油）：减摩和耐磨、切削性能好。摩和耐磨、切削性能好。o石墨（石墨（G G）的形态）的形态 片状、球状、絮状。片状、球状、絮

5、状。（一）灰口铸铁（一）灰口铸铁 1 1、显微组织、显微组织金属基体（金属基体（F F、F+PF+P、P P）+片状石墨片状石墨（G G）v基体基体连续性只有连续性只有60%60%左右；左右；v割裂作用和尖端效应较大割裂作用和尖端效应较大。2 2、性能特点、性能特点ob b约为约为120120250MPa250MPa，抗压强度与，抗压强度与钢接近，一般可达钢接近，一般可达600600800MPa800MPa，塑塑性和韧度近于零性和韧度近于零，属于脆性材料；，属于脆性材料；o不能锻造和冲压；不能锻造和冲压；o焊接时产生裂纹的倾向大，焊接时产生裂纹的倾向大，焊接焊接性差性差；o铸造性能优良铸造性能

6、优良，切削加工性能好，切削加工性能好，减振能力为钢的减振能力为钢的5 51010倍倍，是制造，是制造机机床床身、机座床床身、机座的主要材料；的主要材料；o耐磨性好，适于制造润滑状态下工耐磨性好，适于制造润滑状态下工作的作的导轨、衬套导轨、衬套和和活塞环活塞环等。等。3 3、影响性能的因素、影响性能的因素 :o控制铸铁的组织和性能，必须控制铸控制铸铁的组织和性能，必须控制铸铁的铁的石墨化程度石墨化程度。o主要影响因素：主要影响因素：化学成分化学成分和和冷却速度冷却速度。（1 1）化学成分）化学成分o碳和硅：碳和硅：碳和硅是铸铁中最主要的元碳和硅是铸铁中最主要的元素，对铸铁的组织和性能起着决定性的

7、素，对铸铁的组织和性能起着决定性的影响。影响。o碳碳是形成石墨和是形成石墨和促进石墨化促进石墨化的元素。的元素。o硅硅是是强烈促进石墨化强烈促进石墨化的元素。的元素。o硫硫严重阻碍石墨化严重阻碍石墨化的元素。的元素。o锰锰能抵消硫的有害作用，故属于能抵消硫的有害作用，故属于有有益元素益元素。但过多则。但过多则阻碍石墨化阻碍石墨化。o铸铁中锰的含量一般为铸铁中锰的含量一般为0.6%0.6%1.2%1.2%。o磷磷的影响不显著。的影响不显著。（2 2）冷却速度）冷却速度 o铸件铸件缓慢冷却缓慢冷却，有利于石墨化有利于石墨化；o同化学成分的铸铁，若同化学成分的铸铁，若冷却速度不冷却速度不同，其组织和

8、性能也不同同，其组织和性能也不同。o利用激冷：利用激冷：同一铸件的不同部位采同一铸件的不同部位采用不同的铸型材料，使铸件各部分的用不同的铸型材料，使铸件各部分的组织和性能不同。组织和性能不同。WC+Wsi(%)铸件壁厚和碳硅含量对铸铁组织的影响铸件壁厚和碳硅含量对铸铁组织的影响 （3 3）壁厚的影响：）壁厚的影响：o壁厚不同壁厚不同的铸件因的铸件因冷却速度的冷却速度的差异差异，铸铁的组织和性能也随之，铸铁的组织和性能也随之而变；而变；o因此，必须按照因此，必须按照铸件的壁厚铸件的壁厚选选定铸铁的化学成分和牌号。定铸铁的化学成分和牌号。1 1）去内应力退火）去内应力退火（人（人工时效）工时效）应

9、用：应用：一些一些形状复杂形状复杂的铸件，的铸件，如机床床如机床床身，柴油机汽缸等。身，柴油机汽缸等。灰铸铁件灰铸铁件汽汽缸缸套套活活塞塞环环4、灰口铸铁的热处理、灰口铸铁的热处理2 2）消除铸件白口退火）消除铸件白口退火 目的：目的：改善切削性能。改善切削性能。3 3）表面淬火）表面淬火o提高某些铸件的表面硬度；提高某些铸件的表面硬度；o中、高频感应加热、火焰加热。中、高频感应加热、火焰加热。o例如，例如，机床导轨用机床导轨用高（中）频高（中）频淬火淬火时，表面基体淬硬层深度时，表面基体淬硬层深度约为约为1.11.12.52.5（3 34 4）mmmm，硬度，硬度HRC50HRC50。5 5

10、、灰口铸铁的应用、灰口铸铁的应用o机床机床床身床身、底座、电器壳体、底座、电器壳体、缸缸体体、泵体泵体、盖、手轮等受力不大、盖、手轮等受力不大、耐磨、减震零件。耐磨、减震零件。大型船用柴油机汽缸体大型船用柴油机汽缸体(HT-300)(HT-300)重型机床床身重型机床床身(HT-250)(HT-250)变速箱体变速箱体6 6灰口铸铁的生产特点灰口铸铁的生产特点 o主要在主要在冲天炉冲天炉内熔化，高质量的可内熔化，高质量的可用用电炉熔炼电炉熔炼。o铸造性能优良，工艺简单，便于制铸造性能优良，工艺简单，便于制造出薄而复杂的铸件，多采用造出薄而复杂的铸件，多采用同时凝同时凝固原则固原则，不需要加补缩

11、冒口不需要加补缩冒口和和冷铁；冷铁；o只有只有高牌号铸铁高牌号铸铁采用采用定向凝固定向凝固原则。原则。o主要用主要用砂型铸造砂型铸造，浇注温度较低，浇注温度较低，对型砂的要求较低，中小件大多对型砂的要求较低，中小件大多采用经济简便的采用经济简便的湿型铸造湿型铸造。o一般一般不需要不需要进行热处理，或仅需进行热处理，或仅需时效处理时效处理即可。即可。（二）球墨铸铁（二）球墨铸铁 1 1组织和性能特点组织和性能特点 o随着随着化学成分、冷却速度化学成分、冷却速度和和热处理热处理方法的不同，球墨铸铁可得到不同的方法的不同，球墨铸铁可得到不同的基体组织（基体组织（F F、F+PF+P、P P）：）：o

12、力学性能力学性能比灰铸铁高得多，抗拉强度比灰铸铁高得多，抗拉强度可以和钢媲美，塑性和韧度大大提高。可以和钢媲美，塑性和韧度大大提高。o通常通常b b=400=400900MPa900MPa，=2%=2%18%18%；o同时，仍保持灰铸铁某些优良性能，同时，仍保持灰铸铁某些优良性能，如良好的如良好的耐磨性和减震性耐磨性和减震性，缺口敏感性缺口敏感性小小，切削加工性能好切削加工性能好等。等。o焊接性能焊接性能和和热处理热处理性能都优于灰铸铁。性能都优于灰铸铁。珠光体球墨铸铁珠光体球墨铸铁和和4545号锻钢号锻钢的力学性能比较的力学性能比较 性性 能能 4545号锻钢（正火）号锻钢（正火）珠光体球墨

13、铸铁（正火）珠光体球墨铸铁（正火）抗拉强度抗拉强度 b/MPab/MPa 690 815690 815屈服强度屈服强度 0.2/MPa0.2/MPa 410 640 410 640屈强比屈强比 0.2/0.2/b b 0.59 0.7850.59 0.785 伸长率伸长率（%）26 3 26 3 疲劳强度疲劳强度 150 155 150 155（有缺口试样）（有缺口试样）-1/MPa-1/MPa 硬硬 度度/HBS 229 229/HBS 229 229321321 2 2生产特点生产特点1 1）铁液）铁液 o要有足够要有足够高的含碳量高的含碳量，低的硫、磷，低的硫、磷含量，有时还要求低的含锰

14、量。含量，有时还要求低的含锰量。o球化球化和和孕育处理孕育处理使铁水温度要使铁水温度要降低降低5050100100，为防止浇注温度过低，出，为防止浇注温度过低，出炉的铁水温度必须高达炉的铁水温度必须高达14001400以上以上。（2 2）球化处理和孕育处理）球化处理和孕育处理o球化处理球化处理和和孕育处理孕育处理是制造球是制造球墨铸铁的关键，必须严格控制。墨铸铁的关键，必须严格控制。o球化剂球化剂：我国广泛采用的球化：我国广泛采用的球化剂是剂是稀土镁合金稀土镁合金。o孕育剂孕育剂：常用的孕育剂为：常用的孕育剂为含硅含硅75%75%的硅铁的硅铁。o球化处理球化处理：以以冲入法冲入法最为普最为普遍

15、，球化处理后遍，球化处理后的铁液应的铁液应及时浇及时浇注注，以防孕育和，以防孕育和球化作用的衰退。球化作用的衰退。（3 3）铸型工艺）铸型工艺o凝固特性：凝固特性：球墨铸铁球墨铸铁含碳量较高含碳量较高，近共晶成，近共晶成分，凝固收缩率低，但分，凝固收缩率低，但缩孔、缩松倾向较大。缩孔、缩松倾向较大。凝固的凝固的外壳强度较低外壳强度较低；o而球状石墨析出时的而球状石墨析出时的膨胀力膨胀力却很大，若铸却很大，若铸型的刚度不够，铸件型的刚度不够，铸件的外壳将的外壳将向外胀大向外胀大，造成铸件内部金属液造成铸件内部金属液的不足，在铸件的不足，在铸件最后最后凝固的部位产生凝固的部位产生缩孔缩孔和和缩松缩

16、松。o防止措施：防止措施：在热节处设置在热节处设置冒口、冷铁冒口、冷铁，对铸件，对铸件收缩进行补偿；收缩进行补偿；增加增加铸型刚度铸型刚度，防止铸件外形扩大：，防止铸件外形扩大：o如如增加型砂紧实度增加型砂紧实度、采用、采用干砂型干砂型或或水玻璃快干砂型水玻璃快干砂型，保证砂型有足够的，保证砂型有足够的刚度，并使上下型牢固夹紧。刚度，并使上下型牢固夹紧。o存在问题：存在问题：缺陷：缺陷：球墨铸铁件容易出现球墨铸铁件容易出现皮下气孔皮下气孔，皮下，皮下0.50.52mm2mm处，直径处，直径1 12mm2mm；原因：原因：是铁液中是铁液中过量的过量的MgMg或或MgSMgS与砂型与砂型表面表面水

17、分水分发生如下化学反应生成气体发生如下化学反应生成气体而形成的：而形成的：o防止防止皮下气孔皮下气孔措施措施：降低铁液中含降低铁液中含硫量硫量和和残余镁量；残余镁量；降低型砂降低型砂含水量含水量或采用或采用干砂型；干砂型；使铁液使铁液平稳地导入型腔平稳地导入型腔，并有良，并有良好的好的挡渣挡渣效果，以防铸件内夹渣效果，以防铸件内夹渣的产生。的产生。3 3球墨铸铁的用途球墨铸铁的用途 （表（表2-42-4）o应用非常广泛。应用非常广泛。o如汽车、拖拉机如汽车、拖拉机底盘零件底盘零件，阀体和，阀体和阀盖，机油泵齿轮；柴油机和汽油机阀盖，机油泵齿轮；柴油机和汽油机曲轴、缸体和缸；曲轴、缸体和缸；汽车

18、拖拉机汽车拖拉机传动齿传动齿轮轮等。等。o目前，球墨铸铁在制造目前，球墨铸铁在制造曲轴曲轴方面正方面正在逐步取代锻钢。在逐步取代锻钢。4 4球墨铸铁的热处理球墨铸铁的热处理 o常用的热处理：常用的热处理：退火退火和和正火正火。退火的目的：退火的目的：o获得铁素体基体，提高球墨铸铁件获得铁素体基体，提高球墨铸铁件的的塑性和韧度塑性和韧度。正火的目的：正火的目的：o获得珠光体基体，以提高材料的获得珠光体基体，以提高材料的强强度和硬度度和硬度。（三）可锻铸铁（三）可锻铸铁 o白口铸铁通过白口铸铁通过石墨化退火石墨化退火处理得到处理得到的一种的一种高强韧铸铁高强韧铸铁。o有较高的强度、塑性和冲击韧度，

19、有较高的强度、塑性和冲击韧度，可以部分代替碳钢可以部分代替碳钢。o铁素体铁素体F F基体基体（黑心黑心）可锻铸铁）可锻铸铁o珠光体珠光体P P基体基体可锻铸铁；可锻铸铁；oF+PF+P基体基体（白心白心）可锻铸铁少用）可锻铸铁少用。1 1生产特点生产特点o第一步：第一步：先先铸造出白口铸铁铸造出白口铸铁，随后，随后退火使退火使FeFe3 3C C分解分解得到团絮状石墨。得到团絮状石墨。o第二步：第二步：进行长时间的进行长时间的石墨化退火石墨化退火处理处理，900900980980，长时间保温。，长时间保温。可锻铸铁的可锻铸铁的石墨化退火石墨化退火工艺工艺 2 2组织、性能及应用组织、性能及应用

20、 o显微组织：显微组织：金属基体和金属基体和团絮状石墨团絮状石墨组成组成 a)a)铁素体可锻铸铁铁素体可锻铸铁 b b）珠光体可锻铸铁）珠光体可锻铸铁 o性能：性能：较高的冲击韧度和强度；较高的冲击韧度和强度；适用于制造适用于制造形状复杂、承受冲击形状复杂、承受冲击载荷的薄壁小件载荷的薄壁小件，壁厚，壁厚25mm25mm。o用途：用途：（表（表2-32-3）低动载荷及静载荷、要求气密性低动载荷及静载荷、要求气密性好的零件。好的零件。o问题：问题：生产周期长生产周期长、工艺复杂工艺复杂，应用，应用和发展受到一定限制；和发展受到一定限制；某些传统的可锻铸铁零件，已某些传统的可锻铸铁零件，已逐渐被球

21、墨铸铁所代替逐渐被球墨铸铁所代替。（四）蠕墨铸铁（四）蠕墨铸铁 1 1生产：生产：在一定成分的铁液中加入在一定成分的铁液中加入适量的蠕化剂进行适量的蠕化剂进行蠕化处理蠕化处理而成的。而成的。o蠕化处理：蠕化处理：是将是将蠕化剂蠕化剂放入经过放入经过预预热的堤坝热的堤坝或或铁液包铁液包内的一侧，从另一内的一侧，从另一侧冲入铁液，利用高温铁液将蠕化剂侧冲入铁液，利用高温铁液将蠕化剂熔化的过程。熔化的过程。o蠕化剂：蠕化剂：镁钛合金、稀土镁钛合金镁钛合金、稀土镁钛合金或或稀土镁钙合金稀土镁钙合金等。等。2 2性能及应用性能及应用 o石墨形态：石墨形态：比灰铸铁中的石墨片的比灰铸铁中的石墨片的长厚比要

22、长厚比要小的小的片状，端部较钝、较圆，介于片状，端部较钝、较圆，介于片状和球状之间片状和球状之间的一种石墨形态：的一种石墨形态：o牌号：牌号：RuT420RuT420、RuT380RuT380、RuT340RuT340、RuT300RuT300、RuT260RuT260蠕墨铸铁中的石墨蠕墨铸铁中的石墨珠光体基体珠光体基体铁素体基体铁素体基体o蠕墨铸铁的蠕墨铸铁的强度强度、塑性塑性和和抗疲劳性能抗疲劳性能优于灰铸优于灰铸铁，其铁，其力学性能力学性能介于灰铸铁与球墨铸铁之间。介于灰铸铁与球墨铸铁之间。灰铸铁灰铸铁灰铸铁灰铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁灰灰铸铸铁

23、铁蠕蠕墨墨铸铸铁铁球球墨墨铸铸铁铁o蠕墨铸铁蠕墨铸铁常用于制造承受热循环载荷的零件常用于制造承受热循环载荷的零件和结构复杂、强度要求高的铸件。和结构复杂、强度要求高的铸件。如如钢锭模钢锭模、玻璃模具玻璃模具、柴油机汽缸柴油机汽缸、汽缸盖汽缸盖、排气阀、排气阀、液压阀的阀体、液压阀的阀体、耐压泵的泵体耐压泵的泵体等。等。玻璃模具玻璃模具制动鼓制动鼓（五）铸铁的熔炼（五）铸铁的熔炼 o熔炼目的：熔炼目的：高生产率、低成本地熔炼出高生产率、低成本地熔炼出预定预定成分和温度成分和温度的铁液。的铁液。o熔炼设备：熔炼设备：冲天炉、电弧炉、工频炉等，其中冲天炉、电弧炉、工频炉等，其中以以冲天炉冲天炉的应用

24、最为广泛。的应用最为广泛。冲天炉组成：冲天炉组成：炉底炉底、炉缸炉缸、炉炉身身和和前炉前炉四大部四大部分。分。1 1冲天炉的熔炼过程冲天炉的熔炼过程o燃料：燃料：焦炭。焦炭。o金属炉料：金属炉料：铸造生铁锭、回炉料铸造生铁锭、回炉料（浇冒口、废机件）、废钢、铁合金（浇冒口、废机件）、废钢、铁合金（硅铁、锰铁）等。（硅铁、锰铁）等。o熔剂：熔剂：石灰石和氟石石灰石和氟石。o过程：过程：高温高温炉气上升炉气上升、炉料下降炉料下降，在两者在两者逆向运动逆向运动中产生如下过程：中产生如下过程：底焦燃烧底焦燃烧；金属炉料被金属炉料被预热预热、熔化熔化和和过热过热；冶金反应冶金反应使铁液发生变化。使铁液发

25、生变化。o因此，金属在因此，金属在冲天炉内冲天炉内并非简单并非简单的熔化，实质上是一种的熔化，实质上是一种熔炼过程熔炼过程。2 2铁液化学成分的控制铁液化学成分的控制 （1 1）硅和锰）硅和锰 o炉气氧化使铁液中的硅、锰产生熔炉气氧化使铁液中的硅、锰产生熔炼损耗；炼损耗；o通常的通常的熔炼损耗熔炼损耗为：硅为：硅10%10%20%20%，锰锰15%15%25%25%。（2 2）碳）碳 o铁液含碳量变化总是趋向于铁液含碳量变化总是趋向于共晶含共晶含碳量碳量（即饱和含碳量）；（即饱和含碳量）；o当含碳量当含碳量低于低于3.6%3.6%时，将以时，将以增碳为增碳为主主；高于高于3.6%3.6%时，则

26、以时，则以脱碳为主脱碳为主。o铁料的含碳量一般低于铁料的含碳量一般低于3.6%3.6%，故多，故多为为增碳增碳。（3 3）硫）硫 o因吸收焦炭中的硫，使铸铁含硫量因吸收焦炭中的硫，使铸铁含硫量增加增加50%50%左右。左右。（4 4）磷）磷 基本不变。基本不变。o炉料配制：炉料配制：由于冲天炉内通常由于冲天炉内通常难以脱除硫和磷难以脱除硫和磷，因此，欲得到低硫、磷铁液，主要依因此，欲得到低硫、磷铁液，主要依靠采用靠采用优质焦炭和铁料优质焦炭和铁料来实现。来实现。二、铸钢件的生产二、铸钢件的生产 o铸钢优点：铸钢优点：力学性能高，特别是塑力学性能高，特别是塑性和韧度比铸铁高：性和韧度比铸铁高：b

27、 b=400=400650N/mm650N/mm2 2，=10%=10%25%25%，K K=20=2060J/cm60J/cm2 2。o焊接性能优良，适于采用焊接性能优良，适于采用铸、焊铸、焊联联合工艺制造合工艺制造重型机械重型机械。o但但铸造性能铸造性能、减震性减震性和和缺口敏感性缺口敏感性都比铸铁差。都比铸铁差。o铸钢用途：铸钢用途：承受承受重载荷及冲击载荷重载荷及冲击载荷的零的零件，如铁路车辆上的摇枕、侧架、件，如铁路车辆上的摇枕、侧架、车轮及车钩，重型水压机横梁，大车轮及车钩，重型水压机横梁，大型轧钢机机架、齿轮等。型轧钢机机架、齿轮等。o铸钢分类：铸钢分类：碳素铸钢碳素铸钢、低合金

28、铸钢低合金铸钢和和高高合金铸钢合金铸钢等。等。（一）铸钢的铸造工艺特点（一）铸钢的铸造工艺特点 o铸造性能差：铸造性能差：熔点高，钢液易氧化；熔点高，钢液易氧化；流动性差；收缩较大，流动性差；收缩较大，体收缩体收缩和和线收线收缩缩约为灰铸铁的约为灰铸铁的3 3倍倍和和2 2倍倍。o铸造工艺复杂：铸造工艺复杂：为保证铸件质量，为保证铸件质量，避免出现缩孔、缩松、裂纹、气孔和避免出现缩孔、缩松、裂纹、气孔和夹渣等缺陷，必须采取更为夹渣等缺陷，必须采取更为复杂的工复杂的工艺措施：艺措施：型砂的型砂的强度强度、耐火耐火度度和和透气性要高透气性要高。使用使用补缩冒口补缩冒口和和冷冷铁铁实现实现定向凝固定

29、向凝固。oZG230-450ZG230-450齿圈的铸齿圈的铸造工艺方案：造工艺方案：防止防止浇注温度浇注温度过高或过低。过高或过低。o低碳钢：低碳钢：流动性较差、薄壁小件或流动性较差、薄壁小件或结构复杂不容易浇满的铸件，应取结构复杂不容易浇满的铸件，应取较高的浇注温度较高的浇注温度；o高碳钢：高碳钢：流动性较好、大铸件、厚流动性较好、大铸件、厚壁铸件及容易产生热裂的铸件，应壁铸件及容易产生热裂的铸件，应取取较低的浇注温度较低的浇注温度。o一般为一般为1500150016501650。（二）铸钢的热处理（二）铸钢的热处理 1 1、目的：、目的：o细化晶粒、消除魏氏组织、消除铸造应细化晶粒、消除

30、魏氏组织、消除铸造应力、提高力学性能。力、提高力学性能。2 2、工艺：、工艺：o退火退火和和正火正火处理。处理。o铸钢铸钢正火后的力学性能较高正火后的力学性能较高，生产效率，生产效率也较高，但残留也较高，但残留内应力较大内应力较大。o可采用可采用正火加高温回火正火加高温回火。o铸钢件铸钢件不宜淬火不宜淬火，淬火时极易开裂。，淬火时极易开裂。（三）铸钢的熔炼（三）铸钢的熔炼 o冶炼设备：冶炼设备：电弧炉、平炉和感应电炉等；电弧炉、平炉和感应电炉等；o电弧炉电弧炉用得用得最多；最多；o平炉平炉仅用于仅用于重型铸钢件重型铸钢件；o感应电炉感应电炉主要用于主要用于合金钢中、小合金钢中、小型铸件型铸件的

31、生产。的生产。1 1电弧炉炼钢电弧炉炼钢 o利用利用电极电极与与金属炉料间金属炉料间电弧电弧产生的热量产生的热量来熔炼金属。来熔炼金属。o炼钢金属材料：炼钢金属材料：废钢、生铁和铁合金废钢、生铁和铁合金等。等。o其它：其它：造渣材料、氧化剂、还原剂造渣材料、氧化剂、还原剂和和增增碳剂碳剂等。等。2 2感应电炉炼钢感应电炉炼钢 o在在精密铸造精密铸造和和高合金钢高合金钢铸造中铸造中应用最普遍。应用最普遍。o利用感应线圈中利用感应线圈中交流电的感应交流电的感应作用作用，使，使坩埚内坩埚内的金属炉料及钢的金属炉料及钢液产生感应电流液产生感应电流发出热量发出热量使炉料使炉料熔化的。熔化的。o优点：优点

32、：加热速度较快加热速度较快，热量散失热量散失少少，热效率较高热效率较高，氧化熔炼损耗，氧化熔炼损耗较小，吸收气体较少；较小，吸收气体较少；o缺点：缺点：炉渣炉渣温度较低温度较低，化学性质，化学性质不活泼，不活泼，不能充分发挥炉渣在冶不能充分发挥炉渣在冶炼过程中的作用炼过程中的作用，基本上是，基本上是炉料炉料的重熔的重熔过程。过程。感应电炉炉体构造图感应电炉炉体构造图 类型：类型：高频感应电炉高频感应电炉 中频感应电炉中频感应电炉 工频感应电炉工频感应电炉 三、非铁合金铸件的生产三、非铁合金铸件的生产（一）铸造铜合金（一）铸造铜合金 o分类：分类：紫铜（纯铜）、黄铜紫铜（纯铜）、黄铜和和青铜青铜

33、。1 1、紫铜：、紫铜：熔点为熔点为10831083，导电性、，导电性、导热性、耐腐蚀性及塑性良好；导热性、耐腐蚀性及塑性良好；强度、强度、硬度低硬度低且且价格较贵价格较贵，极少用它来制造极少用它来制造机械零件机械零件，广泛使用广泛使用的是铜合金。的是铜合金。2 2、黄铜：、黄铜：o铜和锌的合金铜和锌的合金。o铸造黄铜有相当高的铸造黄铜有相当高的力学性能力学性能：bb=250=250450MPa,=7%450MPa,=7%30%30%，HBS=60HBS=60120120，o而而价格却较青铜低价格却较青铜低。3 3、青铜、青铜o除黄铜与白铜外的铜合金。除黄铜与白铜外的铜合金。1 1）锡青铜：）

34、锡青铜：o铜和锡构成的的合金。铜和锡构成的的合金。o适于致密性要求不高的适于致密性要求不高的耐磨、耐磨、耐蚀件耐蚀件。2）铝青铜：）铝青铜：o有着优良的力学性能和耐磨、有着优良的力学性能和耐磨、耐蚀性，耐蚀性，o但铸造性较差，故仅用于但铸造性较差，故仅用于重要重要用途的耐磨、耐蚀件用途的耐磨、耐蚀件。（二）铸造铝合金（二）铸造铝合金 o铝合金：铝合金：密度低，熔点低，导电密度低，熔点低，导电性和耐蚀性优良性和耐蚀性优良，因此也用来制，因此也用来制造铸件。造铸件。o铸造铝合金：铸造铝合金：包括包括铝硅、铝铜、铝硅、铝铜、铝镁铝镁及及铝锌铝锌合金。合金。v代号：代号：Z LZ L（铸铝）（铸铝）+

35、序号序号 （1 1-硅系硅系；2 2-铜系铜系；3 3-镁系镁系；4 4-锌系锌系）例，例，ZL109ZL109：表示铸造表示铸造铝硅合金铝硅合金。v常用铸造铝合金常用铸造铝合金牌号、性能和应用牌号、性能和应用铝铸件铝铸件代号代号性能性能应用应用ZL109ZL109硅铝明硅铝明硅系硅系铸造性好、铸造性好、力学性能低力学性能低b b=140MPa=140MPa、=4%=4%。形状复杂的零件形状复杂的零件：仪表、气缸体：仪表、气缸体、水（油）泵壳、水（油）泵壳体等。体等。ZL201ZL201铜系铜系具有较高的具有较高的耐热强度。耐热强度。内燃机气缸盖、内燃机气缸盖、活塞等高温（活塞等高温（3003

36、00以下）工以下）工作的构件。作的构件。活塞活塞(裙部为铝硅合金裙部为铝硅合金)汽缸头汽缸头ZL301ZL301镁系镁系具有较好的耐具有较好的耐蚀性能、高强蚀性能、高强度，但铸造性度，但铸造性和耐热性差。和耐热性差。泵体、船舰配泵体、船舰配件等大气或海件等大气或海水中工作的构水中工作的构件。件。ZL401ZL401锌系锌系具有较高的强具有较高的强度、铸造性好度、铸造性好、价格便宜，、价格便宜，但耐热性差。但耐热性差。汽车、飞机上汽车、飞机上形状复杂的构形状复杂的构件。件。鼓风机密封件等鼓风机密封件等(ZL102、301)大型空压机活塞大型空压机活塞大型空压机活塞大型空压机活塞(ZL401(ZL

37、401)（三）铜、铝合金铸件的生产特点（三）铜、铝合金铸件的生产特点 o熔化特点：熔化特点：金属炉料金属炉料不与燃料不与燃料直接接触直接接触，可减少金属的损耗、，可减少金属的损耗、保持金属液的纯净。保持金属液的纯净。o铜、铝合金多采用以铜、铝合金多采用以焦炭为燃焦炭为燃料料或或以电为能源以电为能源的的坩锅炉坩锅炉来熔化。来熔化。焦炭坩埚炉焦炭坩埚炉 电阻坩埚炉电阻坩埚炉 1 1铜合金的熔炼铜合金的熔炼 o铜合金铜合金极易氧化极易氧化，形成的，形成的氧氧化物化物（CuCu2 2O O）而使合金的力学）而使合金的力学性能下降。性能下降。o为防止铜的氧化，熔化青铜为防止铜的氧化，熔化青铜时应加熔剂（

38、如时应加熔剂（如玻璃、硼砂玻璃、硼砂等）等）以以覆盖铜液覆盖铜液。o为去除已形成的为去除已形成的CuCu2 2O O，最好在出，最好在出炉前向铜液中加入炉前向铜液中加入0.3%0.3%0.6%0.6%的的磷铜磷铜（CuCu3 3P P）来）来脱氧脱氧。o由于黄铜中的由于黄铜中的锌本身就是良好的锌本身就是良好的脱氧剂脱氧剂，所以熔化黄铜时，不需，所以熔化黄铜时，不需另加熔剂和脱氧剂。另加熔剂和脱氧剂。2 2铝合金的熔炼铝合金的熔炼 o铝合金的氧化物铝合金的氧化物AlAl2 2O O3 3的熔点高的熔点高达达20502050，o比重稍大于铝，所以熔化搅拌时比重稍大于铝，所以熔化搅拌时容易进入铝液，

39、呈容易进入铝液，呈非金属夹渣非金属夹渣。o铝液还极易铝液还极易吸收氢气吸收氢气，使铸件产，使铸件产生生针孔缺陷针孔缺陷。o防止氧化和吸气：防止氧化和吸气：向坩埚炉内向坩埚炉内加入加入KClKCl、NaClNaCl等作等作为熔剂，将铝液与炉气为熔剂，将铝液与炉气隔离隔离。为为驱除驱除铝液中已吸入的铝液中已吸入的氢气、氢气、防止针孔防止针孔的产生，在铝液的产生，在铝液出炉出炉之前之前应进行应进行驱氢精炼驱氢精炼。o如用钟罩向铝液中压入如用钟罩向铝液中压入氯化锌氯化锌（ZnClZnCl2 2）、）、六氯乙烷六氯乙烷(C(C2 2ClCl6 6)等等氯盐氯盐或氯化物或氯化物，发生如下反应：，发生如下反

40、应：oAlClAlCl3 3沸点仅为沸点仅为183183，故形成气泡，故形成气泡，而氢在而氢在AlClAlCl3 3气泡中的气泡中的分压力等于分压力等于零零，所以，所以铝液中的氢向气泡中扩散铝液中的氢向气泡中扩散，被上浮的气泡带出液面。被上浮的气泡带出液面。o上浮的气泡还上浮的气泡还将将AlAl2 2O O3 3夹杂一并带出夹杂一并带出。3 3铸造工艺铸造工艺 o为减少为减少机械加工余量机械加工余量，应选用，应选用粒度粒度较小的细砂较小的细砂来造型。来造型。o铜合金铸件：铜合金铸件：合金的比重大、流动合金的比重大、流动性好，若采用性好，若采用粗砂粗砂，铜液容易渗入，铜液容易渗入砂粒间隙，产生砂粒间隙，产生机械粘砂，机械粘砂，使铸件使铸件清理的工作量加大清理的工作量加大。o铜、铝合金铜、铝合金的的凝固收缩率大凝固收缩率大，除锡除锡青铜青铜外一般多外一般多需加冒口需加冒口使铸件实现使铸件实现定向凝固定向凝固，以便补缩。，以便补缩。o为为防止铜液和铝液的氧化防止铜液和铝液的氧化，浇注时，浇注时勿断流。勿断流。o浇注系统应能浇注系统应能防止金属液的飞溅防止金属液的飞溅，以便将以便将金属液平稳地导入型腔金属液平稳地导入型腔。结结 束束