《常用合金铸件生产》PPT课件.ppt
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1、机电学院机械工程系赵友亮制作机电学院机械工程系赵友亮制作机电学院机械工程系赵友亮制作常用合金液态成形生产常用合金液态成形生产常用合金液态成形生产常用合金液态成形生产1-5常用液态成形合金及其生产第一章 液态成形1-5-1铸铁件生产铸铁件生产 1-5-2铸钢件生产铸钢件生产1-5-3 铸造有色合金铸造有色合金1-5-1铸铁件生产铸铁件生产 铸铁是含碳量大于2.11%2.11%(通常为2.5%-4.0%2.5%-4.0%)的铁碳合金。3 3.麻口铸铁:麻口铸铁:组织中既存在石墨、又有莱氏体,是白口和灰 口之间的过渡组织,因断口处有黑白相间的麻 点,故而得名。根据碳在铸铁中根据碳在铸铁中存在形式存在
2、形式的不同,铸铁可分为:的不同,铸铁可分为:碳全部以FeFe3 3C C的形式存在,断口呈银色。由于白口铸铁具有良好的耐磨性,所以有时也用来制造一些耐磨件,如轧辊、粉碎机锤头、衬板、球磨机磨球和犁铧等。2 2.灰口铸铁灰口铸铁:碳大部或全部以石墨石墨形式存在,断口呈暗灰色。4 4蠕墨铸铁蠕墨铸铁 :其石墨呈蠕虫状。如图d所示。abcd根据铸铁中根据铸铁中石墨形态石墨形态的不同,灰口铸铁又可分为:的不同,灰口铸铁又可分为:1 1普通灰口铸铁普通灰口铸铁 :简称灰口铸铁,其石墨呈片状。如图a所示。2 2可锻铸铁:可锻铸铁:其石墨呈团絮状。如图b所示。3 3球墨铸铁:球墨铸铁:其石墨呈球状。如图c所
3、示。1 1、化学成分、化学成分 碳是形成石墨的元素,也是促进石墨化的素。含碳愈高,析出的石墨愈多、石墨片愈粗大。硅是强烈促进石墨化的元素,随着含硅量的增加,石墨显著增多。所以:当铸铁中碳、硅含量均高时,析出的石墨就愈多、愈粗大,而金属基体中铁素体增多,珠光体减少。铸铁中的碳可以以化合态渗碳体渗碳体和游离态石墨石墨两种形式存在。碳以石墨形式析出的现象称为石墨化石墨化。1 1)碳和硅)碳和硅一、影响铸铁组织和性能的因素3 3)锰)锰硫含量限制在硫含量限制在0.1-0.15%0.1-0.15%以下,高强度铸铁则应更低。以下,高强度铸铁则应更低。使铸铁铸造性能恶化(如降低流动性,增大收率)。锰是弱阻碍
4、石墨化元素,具有稳定珠光体,提高铸铁强度和硬度的作用。MnS一般控制在一般控制在0.610.61.2%.2%之间之间4 4)磷)磷 磷对铸铁的石墨化影响不显著。含磷过高将增加铸铁的冷脆性。限制在限制在0.5%0.5%以下,高强度铸铁则限制在以下,高强度铸铁则限制在0.20.3%0.20.3%以下。以下。2 2)硫)硫硫是强烈阻碍石墨化元素。硫量高易促使碳以FeFe3 3C C 白口组织白口组织;硫量高 热脆性;在实际生产中,一般是根据铸件的壁厚(主要部位的壁厚),选择适当的化学成分(主要指碳、硅),以获得所需要的组织。由此可知:随着壁厚的增加,石墨片的数量和尺寸都增大,铸铁强度、硬度反而下降。
5、这一现象称为壁厚(对力学性能的)敏感性。1 1)铸型材料)铸型材料2 2)铸件壁厚)铸件壁厚 铸件壁愈厚,冷却速度愈慢,则石墨化倾向愈大,愈易得到粗大的石墨片和铁素体基体。2 2冷却速度冷却速度铸铁壁厚(mm)102030405060704.05.06.07.0(wC+wSi)%白口铸铁麻口铸铁灰口铸铁白口铸铁:灰口铸铁:麻口铸铁:珠光体灰口铸铁珠光体+铁素体灰口铸铁铁素体灰口铸铁P+Fe3C+LeP+Fe3C+G+Le珠光体灰口铸铁珠光体灰口铸铁:铁素体灰口铸铁:铁素体灰口铸铁:珠光体珠光体+铁素体灰口铸铁:铁素体灰口铸铁:P+G片片P+F+G片片F+G片片(一)灰口铸铁的化学成分、组织和性
6、能(一)灰口铸铁的化学成分、组织和性能 1 1 灰口铸铁的化学成分与组织灰口铸铁的化学成分与组织 灰口铸铁的化学成分一般为:2.63.6%2.63.6%C C,1.23.0%Si1.23.0%Si,0.41.2Mn0.41.2Mn,S0.15%S0.15%,P0.3%P0.3%。1)1)铁素体灰口铸铁(铁素体灰口铸铁(F+G片片):这种铸铁抗拉强度和硬度低,易加工,铸造性能好。常用来制造性能要求不高的铸件和一些薄壁件。2)2)铁素体铁素体-珠光体灰口铸铁(珠光体灰口铸铁(F+P+G片片):):此种铸铁强度亦较低,但可满足一般机件要求,且其铸造性能、切削加工性能和减振性较好,因此应用较广。二、灰
7、口铸铁二、灰口铸铁3)3)珠光体灰口铸铁(珠光体灰口铸铁(P+G片片):):这种铸铁强度和硬度较高,主要用来制造较为重要的机件。2 2 灰口铸铁的性能灰口铸铁的性能 2 2)良好的减振性良好的减振性 3 3)良好的耐磨性)良好的耐磨性 4 4)低的缺口敏感性)低的缺口敏感性 1 1)力学性能:)力学性能:b=120-250Mpa,仅为钢件的20-30%,0(二)灰口铸铁的孕育处理(二)灰口铸铁的孕育处理 灰口铸铁的组织和性能,很大程度上取决于石墨的数量、大小和形态。差05015050100100150150表面表面中心160140170180硬度HB孕育处理 熔炼出相当于白口或麻口组织的低碳、
8、低硅的高温铁水,向铁水中冲入细颗粒的孕育剂孕育剂,孕育剂在铁水中形成大量弥散的石墨结晶核心,使石墨化作用骤然提高,从而得到在细晶粒珠光体上均匀的分布着细片状石墨的组织。孕育铸铁:孕育铸铁:P P细细+G G细片细片b=250-400Mpa,HB=170-270,0 0冷却速度对其组织和性能的影响很小。冷却速度对其组织和性能的影响很小。常用的孕育剂为含硅75%的硅铁,加入量为铁水重量的0.0.25-0.6%25-0.6%。孕育铸铁适用于静载荷下,要求较高强度、硬度、耐磨性或气密性的铸件,特别是厚大截面铸件厚大截面铸件。如重型机床床身,汽缸体、缸套及液压件等。必须指出:孕育铸铁原铁水的碳2.7-3
9、.3%、硅1-2%含量不能太高;原铁水出炉温度不应低于1400;经孕育处理后的铁水必须尽快浇注,以防止孕育作用衰退。(三)灰口铸铁的工艺性能(三)灰口铸铁的工艺性能3 3 锻造性和焊接性差。锻造性和焊接性差。1 1 良好的铸造性能。良好的铸造性能。良好的流动性、小的收缩率。2 2 良好的切削加工性能。良好的切削加工性能。2 2 灰口铸铁的牌号选用灰口铸铁的牌号选用灰口铸铁的牌号用汉语拼音“HT”和一组数字表示,数字表示其最低抗拉强度b(Mpa)。1 1 灰口铸铁件的生产特点灰口铸铁件的生产特点1 1)灰口铸铁一般在冲天炉中熔炼,成本低廉;)灰口铸铁一般在冲天炉中熔炼,成本低廉;2 2)具有良好
10、的铸造性能。)具有良好的铸造性能。3 3)灰口铸铁一般不通过热处理来提高其性能。)灰口铸铁一般不通过热处理来提高其性能。灰铁(四)灰口铸铁生产特点及牌号选用(四)灰口铸铁生产特点及牌号选用 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机床床底座等对强度无要求的零件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;泵壳、相配的溜板、工作台;泵壳、容器、法兰盘容器、法兰盘;工作压力不太大的管件工作压力不太
11、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、塔塔器器、法兰、硝化塔法兰、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、活活塞、刹车轮、联轴器盘、水平仪框架塞、刹车轮、联轴器盘、水平仪框架 压力为压力为8080MpaMpa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
12、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、气气缸缸盖盖;冷冷镦模、冷冲模镦模、冷冲模 HT350HT350P P细细+G G细片细片(一)可锻铸铁的组织、性能、牌号及选用(一)可锻铸铁的组织、性能、牌号及选用 1 1 可锻铸铁的组织、性能、牌号及选用可锻铸铁的组织、性能、牌号及选用具有良好的塑性和韧性,耐蚀性较高,适于制造承受振动和冲击、形状复杂的薄壁小件,如汽车拖拉机的底盘类零件、各种水管接头、农机件等。其强度、硬度、耐磨性优良,并可通过淬火、调质等热处理强化。可取代锻钢制造小型连杆、曲轴等重要件。1 1)铁素体(黑心)可锻铸铁()铁素
13、体(黑心)可锻铸铁(F+GF+G团团):):2 2)珠光体()珠光体(P+GP+G团团):):三、可锻铸铁三、可锻铸铁2 2 可锻铸铁的牌号可锻铸铁的牌号 可锻铸铁的牌号用汉语拼音和两组数字表示,第一组数字表示其最低抗拉强度b(Mpa),第二组数字表示其最低伸长率。KTH30006 KTZ45006 可铁黑可铁黑可铁珠可铁珠 b b b b 牌牌 号号 组织组织 用用 途途 举举 例例 KTH30006 KTH30006 F+GF+G团团三通、管件、中压阀门三通、管件、中压阀门 KTH33008KTH33008F+GF+G团团 输输电电线线路路件件、汽汽车车、拖拖拉拉机机的的前前后后轮轮壳壳、
14、差差速速器器壳壳、转转向向节节壳壳、制制动动器器;农农机机件件及及冷冷暖暖器接头等。器接头等。KTH35010KTH35010F+GF+G团团KTH37012 KTH37012 F+GF+G团团KTZ45006 KTZ45006 P+GP+G团团 曲轴、凸轮轴、连杆、齿轮、曲轴、凸轮轴、连杆、齿轮、摇臂、活塞环、轴套、犁片、摇臂、活塞环、轴套、犁片、耙片、闸、万向接头、棘轮、耙片、闸、万向接头、棘轮、扳手、传动链条、矿车轮扳手、传动链条、矿车轮 KTZ55004 KTZ55004 P+GP+G团团KTZ65002KTZ65002P+GP+G团团KTZ70002 KTZ70002 P+GP+G团
15、团(二)可锻铸铁的生产特点(二)可锻铸铁的生产特点 1 1)碳、硅含量要低。)碳、硅含量要低。通常为2.42.8%2.42.8%C C,0.41.4%Si0.41.4%Si。2 2)冷却速度要快。)冷却速度要快。920-980 720 650Fe3C A+G团P F+G团P+GP+G团团F+GF+G团团t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10-20小时1 1球墨铸铁的组织、性能、牌号及用途球墨铸铁的组织、性能、牌号及用途 1 1)珠光体球墨铸铁()珠光体球墨铸铁(P +FP +F少少+GG球球)其性能特点是:a)强度高。特别是屈服强度高,屈、强比(屈、强比(/b b
16、0.70.70.80.8)高于45号钢(/b b0.6)0.6)。b)疲劳强度较高c)硬度和耐磨性远比高强度灰铸铁高因此,珠光体球墨铸铁可代替碳钢制造某些受较大交变负荷的重要件,如曲轴、连杆、凸轮、蜗曲轴、连杆、凸轮、蜗杆杆等。b=600800 MPa;=2%四、球墨铸铁四、球墨铸铁我国主要用于代替可锻铸铁制造汽车、拖拉机底盘类零件,如后桥壳等。国外则大量用于铸管,如上、下水管道及输气管道等。2 2)铁素体球墨铸铁)铁素体球墨铸铁 (F +PF +P少少+GG球球)其性能特点:b=450500 MPa;=17%球墨铸铁的牌号用汉语拼音“QTQT”和两组数字表示,两组数字分别表示最低抗拉强度和伸
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