金属工艺学 第二篇 铸造上.ppt

《金属工艺学 第二篇 铸造上.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属工艺学 第二篇 铸造上.ppt（72页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第二篇第二篇 金属液态成形金属液态成形铸造铸造2007-8-32007-8-31 12007-8-32007-8-32 22007-8-32007-8-33 3一、概述一、概述1.液态成形液态成形-铸造铸造下面请看汽车变速箱体铸件的液态成形过程下面请看汽车变速箱体铸件的液态成形过程下面请看汽车变速箱体铸件的液态成形过程下面请看汽车变速箱体铸件的液态成形过程 砂型铸造过程如右图所示砂型铸造过程如右图所示砂型铸造过程如右图所示砂型铸造过程如右图所示 将液态金属浇注到具有与将液态金属浇注到具有与零件形状、尺寸零件形状、尺寸相适应的铸相适应的铸型型腔中型型腔中,待其冷却凝固待其冷却凝固,以获得毛坯或零

2、件的生产方法。以获得毛坯或零件的生产方法。2007-8-32007-8-34 4 2.铸造过程包括以下内容铸造过程包括以下内容:1）造型和制芯直到装配）造型和制芯直到装配,得到铸型得到铸型2）金属熔炼）金属熔炼得到成分、温度合格的金属液得到成分、温度合格的金属液3）浇注，型腔内冷却凝固）浇注，型腔内冷却凝固4）清理，检验。得到不同形状、性能要求的铸件）清理，检验。得到不同形状、性能要求的铸件2007-8-32007-8-35 53.铸造的优越性铸造的优越性1）铸造最适合于制造）铸造最适合于制造形状复杂形状复杂，特别是有，特别是有复杂复杂内腔内腔的毛坯件。的毛坯件。实例：实例：汽车发动机曲轴、机

3、床床身、飞机叶轮、汽车发动机曲轴、机床床身、飞机叶轮、航天器内精密复杂件等铸件。航天器内精密复杂件等铸件。2007-8-32007-8-36 6曲轴曲轴曲轴曲轴普通车床床身普通车床床身普通车床床身普通车床床身飞机叶轮飞机叶轮飞机叶轮飞机叶轮航天器航天器航天器航天器2007-8-32007-8-37 7 2 2）铸造的适应范围广）铸造的适应范围广 3 3）成本低）成本低2007-8-32007-8-38 8 二、铸造工艺基础二、铸造工艺基础 基于两个前提：基于两个前提：一是液态合金（流体）借重力或压力，充满铸型型腔，一是液态合金（流体）借重力或压力，充满铸型型腔，获得获得形状完整、轮廓清晰形状完

4、整、轮廓清晰铸件的能力铸件的能力充型能力（流充型能力（流动性）动性）一是液态合金从浇注、凝固直至冷却至室温过程中，一是液态合金从浇注、凝固直至冷却至室温过程中，其其体积或尺寸体积或尺寸自然缩减的现象，称合金自然缩减的现象，称合金收缩性。收缩性。2007-8-32007-8-39 91.合金流动性合金流动性 液态合金本身在铸型内的流动能力液态合金本身在铸型内的流动能力合金流动性合金流动性 流动性好，铸件成形容易，表面质量好，流动性好，铸件成形容易，表面质量好，形状、尺寸形状、尺寸精度高。流动性差，铸件会产生精度高。流动性差，铸件会产生浇不到、冷隔浇不到、冷隔等缺陷。等缺陷。在相同的浇注条件下，合

5、在相同的浇注条件下，合金的金的流动性逾好流动性逾好，所浇注，所浇注出的出的试样逾长试样逾长。试验得出：试验得出：灰口铸铁灰口铸铁、硅硅黄铜黄铜流动性最好，铸钢流流动性最好，铸钢流动性最差动性最差2007-8-32007-8-31010影响因素影响因素 合金种类及合金成分合金种类及合金成分；浇注温度；浇注温度；充型压力；充型压力；铸型内流动阻力等。铸型内流动阻力等。2007-8-32007-8-31111 1.恒温下凝固恒温下凝固2.在一定的温度范围内凝固在一定的温度范围内凝固 结晶特性对流动性的影响结晶特性对流动性的影响2007-8-32007-8-312122.铸件凝固与收缩铸件凝固与收缩

6、（1）液态合金从浇注、凝固直至冷却至室温过程中，其液态合金从浇注、凝固直至冷却至室温过程中，其体积或尺寸体积或尺寸自然缩减的现象自然缩减的现象收缩性。收缩性。（2）合金的收缩性及其对铸件质量的影响取决于铸件的）合金的收缩性及其对铸件质量的影响取决于铸件的凝固方式。凝固方式。逐层凝固逐层凝固逐层凝固逐层凝固糊状凝固糊状凝固糊状凝固糊状凝固中间凝固中间凝固中间凝固中间凝固 根据凝固区的宽窄根据凝固区的宽窄“S”分分:分：分：逐层凝固；糊状凝固；中间凝固逐层凝固；糊状凝固；中间凝固2007-8-32007-8-31313 按铸件壁厚分布均匀程度不同（即冷却快慢不同）分为：按铸件壁厚分布均匀程度不同（

7、即冷却快慢不同）分为：123 顺序凝固顺序凝固 同时凝固同时凝固 同时凝固同时凝固（厚薄不同部位趋近同时凝固，金属液从薄部引入）。（厚薄不同部位趋近同时凝固，金属液从薄部引入）。顺序凝固顺序凝固（或称定向凝固（或称定向凝固)；薄部先凝固，厚部后凝固，冒口；薄部先凝固，厚部后凝固，冒口 最后凝固。最后凝固。2007-8-32007-8-31414（3）液态合金收缩过程液态合金收缩过程分为三个阶段：分为三个阶段：液态收缩；液态收缩；凝固收缩；固态收缩凝固收缩；固态收缩液态收缩与凝固收缩液态收缩与凝固收缩主要表现为主要表现为体积的体积的缩减，产生缩减，产生缩孔、缩松缩孔、缩松 固态收缩固态收缩导致尺

8、寸导致尺寸减小减小，产生，产生内应力和出现裂纹。内应力和出现裂纹。2007-8-32007-8-31515（4 4）收缩对铸件质量的影响）收缩对铸件质量的影响）收缩对铸件质量的影响）收缩对铸件质量的影响体积收缩导致铸件内部体积收缩导致铸件内部体积收缩导致铸件内部体积收缩导致铸件内部缩孔和缩松缩孔和缩松缩孔和缩松缩孔和缩松的产生的产生的产生的产生。缩孔缩孔与与缩松缩松 液体合金在冷凝过程中，如果其液体合金在冷凝过程中，如果其液态收缩液态收缩和和凝固凝固收缩收缩所缩减的容积得不到补充，则在铸件最后凝固所缩减的容积得不到补充，则在铸件最后凝固的部位形成一个的部位形成一个孔洞孔洞。大而集中的称为缩孔，

9、细小大而集中的称为缩孔，细小而分散的称缩松。而分散的称缩松。缩孔、缩松可使铸件力学性能、缩孔、缩松可使铸件力学性能、气密性和物化性大大降低，以致成为废品。气密性和物化性大大降低，以致成为废品。2007-8-32007-8-31616缩孔的形成缩孔的形成缩孔的形成缩孔的形成 缩孔缩孔缩孔缩孔集中在铸件集中在铸件集中在铸件集中在铸件上部上部上部上部或最后凝固的部位或最后凝固的部位或最后凝固的部位或最后凝固的部位较大的孔洞，多呈较大的孔洞，多呈较大的孔洞，多呈较大的孔洞，多呈 倒锥形，倒锥形，倒锥形，倒锥形，内表面粗糙。内表面粗糙。内表面粗糙。内表面粗糙。形成条件：合金在形成条件：合金在形成条件：合

10、金在形成条件：合金在恒温或很窄的温度范围恒温或很窄的温度范围恒温或很窄的温度范围恒温或很窄的温度范围内结晶，铸件以内结晶，铸件以内结晶，铸件以内结晶，铸件以逐层逐层逐层逐层凝固凝固凝固凝固的方式。的方式。的方式。的方式。缩孔特征缩孔特征：集中性，位于上部，呈倒锥形，内表面粗糙。：集中性，位于上部，呈倒锥形，内表面粗糙。缩孔的形成过程缩孔的形成过程缩孔的形成过程缩孔的形成过程 缩松的形成缩松的形成 分散在铸件某区间的分散在铸件某区间的细小孔细小孔称为称为缩松缩松。缩松的形成的原因缩松的形成的原因也是由于铸件最后凝固区域的液态收缩和凝固收缩得不到补也是由于铸件最后凝固区域的液态收缩和凝固收缩得不到

11、补充充,当合金以当合金以糊状凝固糊状凝固的方式凝固时的方式凝固时 就易形成分散性的缩孔导就易形成分散性的缩孔导致缩松。缩松一般出现在铸件壁的致缩松。缩松一般出现在铸件壁的轴线区域、热节处、冒口轴线区域、热节处、冒口根部和内浇口附近根部和内浇口附近，也常分布在集中缩孔的下方，也常分布在集中缩孔的下方。缩松特征：缩松特征：分散性，为细小缩孔，位于铸件壁的轴线区域。分散性，为细小缩孔，位于铸件壁的轴线区域。2007-8-32007-8-31818 缩松：缩松：分散性，位于铸件壁的轴线区域。为细小缩孔，分散性，位于铸件壁的轴线区域。为细小缩孔，比较缩孔和缩松的特征比较缩孔和缩松的特征缩孔：缩孔：集中性

12、，位于上部，呈倒锥形，内表面粗糙。集中性，位于上部，呈倒锥形，内表面粗糙。2007-8-32007-8-31919 缩孔和缩松减小铸件有效承载面积，降低力学性能，缩孔和缩松减小铸件有效承载面积，降低力学性能，缩松导致铸件渗漏。缩松导致铸件渗漏。缩孔与缩松的防止缩孔与缩松的防止 A 选用选用逐层凝固逐层凝固的铸造合金（趋近的铸造合金（趋近共晶共晶成份）；成份）；B 对于壁厚不匀的铸件，采用对于壁厚不匀的铸件，采用定向凝固定向凝固，控制凝固次序，控制凝固次序，让薄部先凝固，厚部后凝固；让薄部先凝固，厚部后凝固；C 在铸件最后凝固的部位，在铸件最后凝固的部位，设置冒口，设置冒口，在热节处在热节处放置

13、冷放置冷 铁铁，把缩孔引入冒口中，最后割去冒口。，把缩孔引入冒口中，最后割去冒口。冒口冒口2007-8-32007-8-32020（5）铸造内应力、变形与）铸造内应力、变形与 裂纹裂纹 由由固态收缩固态收缩受到阻碍而引起受到阻碍而引起铸造内应力分为两类：铸造内应力分为两类：铸造内应力分为两类：铸造内应力分为两类：机械应力机械应力机械应力机械应力指合金的固态收缩指合金的固态收缩指合金的固态收缩指合金的固态收缩 受到受到受到受到铸型或型芯铸型或型芯铸型或型芯铸型或型芯的的的的机械阻碍机械阻碍机械阻碍机械阻碍所形成。所形成。所形成。所形成。铸造结构阻碍得到消除（落砂），铸造结构阻碍得到消除（落砂），

14、铸造结构阻碍得到消除（落砂），铸造结构阻碍得到消除（落砂），机械应力随即消失。机械应力随即消失。机械应力随即消失。机械应力随即消失。+2007-8-32007-8-32121 热应力热应力由于铸件由于铸件壁厚不均匀壁厚不均匀，冷速不一，冷速不一，致使同时期内线收缩不一致而相互牵制所引起。致使同时期内线收缩不一致而相互牵制所引起。+-+-+-热应力分布规律热应力分布规律：厚部（缓冷）：厚部（缓冷）拉应力拉应力 薄部（先冷）薄部（先冷）压应力压应力2007-8-32007-8-32222 两杆的固态冷却曲线图两杆的固态冷却曲线图 (a)(b)(c)(d)2007-8-32007-8-32323 变

15、形与裂纹变形与裂纹 变形的产生变形的产生 残留铸件内的热应力是一种残留铸件内的热应力是一种非稳态非稳态应力。它以铸应力。它以铸件变形来自发减缓应力而趋于平衡，以求稳定。件变形来自发减缓应力而趋于平衡，以求稳定。比如：车床床身、平板铸件，都是通过铸件变形比如：车床床身、平板铸件，都是通过铸件变形来力图减小内部热应力。来力图减小内部热应力。2007-8-32007-8-32424 车床床身铸件的变形图车床床身铸件的变形图如下图所示：如下图所示：导轨较厚，冷却速度慢，形成内部残留拉应导轨较厚，冷却速度慢，形成内部残留拉应力；床腿较薄，冷却速度快，形成内部残留压力；床腿较薄，冷却速度快，形成内部残留压

16、应力，最后导致床身应力，最后导致床身导轨内凹的挠曲变形导轨内凹的挠曲变形2007-8-32007-8-32525 平板铸件的变形图平板铸件的变形图 如左图所示的如左图所示的平板铸件：平板铸件：尽管其壁厚均匀，尽管其壁厚均匀，中心的冷却速度中心的冷却速度慢受拉，边缘的慢受拉，边缘的冷却速度快受压；冷却速度快受压；平板的上面又比平板的上面又比下面散热冷却快，下面散热冷却快，平板产生了外凸平板产生了外凸的变形。的变形。2007-8-32007-8-32626 变形的防止变形的防止 有如下措施：有如下措施：采用时效或去应力退火（自然时效：采用时效或去应力退火（自然时效：置于露天半年置于露天半年 以上；

17、人工时效：加热以上；人工时效：加热550650）；）；预留挠度，用反变形法补偿（床身预拱出预留挠度，用反变形法补偿（床身预拱出13mm）；）；铸件结构对称，壁厚均匀；铸件结构对称，壁厚均匀；还有振动法去应力。还有振动法去应力。2007-8-32007-8-32727 裂纹的产生与预防裂纹的产生与预防 裂纹的产生：内应力超过金属的抗拉强度裂纹的产生：内应力超过金属的抗拉强度。分为分为热裂和冷裂热裂和冷裂热热热热裂裂裂裂冷冷冷冷裂裂裂裂冷裂冷裂较低温下形成较低温下形成 铸件形状复杂，易形成冷裂铸件形状复杂，易形成冷裂热裂热裂高温下形成的高温下形成的,在铸件凝固后接近于固相线在铸件凝固后接近于固相线

18、 2007-8-32007-8-32828热裂的形状特征热裂的形状特征：裂纹短，缝隙宽，形状曲折，缝内呈：裂纹短，缝隙宽，形状曲折，缝内呈氧化色。氧化色。防止措施：防止措施：提高铸型和型芯的退让性，减少提高铸型和型芯的退让性，减少机械应力机械应力；浇冒口的设计要合理；浇冒口的设计要合理；铸钢件和铸铁件，应严格铸钢件和铸铁件，应严格控控制硫的含量；制硫的含量；选择凝固温度小，热裂倾向小的合金。选择凝固温度小，热裂倾向小的合金。冷裂的特征冷裂的特征：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光泽或氧化色。泽或氧化色。预防措施预防措施：减少铸件减少铸件内应力内应力；降低合

19、金的脆性；降低合金的脆性；控制铸钢中控制铸钢中磷的含量磷的含量。热热裂裂冷冷裂裂2007-8-32007-8-329293.铸件的质量控制铸件的质量控制1）铸件缺陷难以避免）铸件缺陷难以避免 常见缺陷有：常见缺陷有：气孔气孔、粘砂粘砂、夹砂夹砂、缩孔、缩松、缩孔、缩松、裂纹、合金成分与性能不恰当等。裂纹、合金成分与性能不恰当等。2）合格铸件中，可允许存在一些铸造缺陷）合格铸件中，可允许存在一些铸造缺陷3）铸件质量检验）铸件质量检验外部、内部、成分、性能外部、内部、成分、性能。缩孔缩孔缩孔缩孔气孔气孔气孔气孔浇不到浇不到浇不到浇不到超声波检验超声波检验超声波检验超声波检验2007-8-32007

20、-8-33030铸件的质量铸件的质量从下列几方面加以控制：从下列几方面加以控制：合理选定铸造合金和铸件结构合理选定铸造合金和铸件结构 合理制订铸件的技术要求合理制订铸件的技术要求 模型质量检验模型质量检验 铸件质量检验铸件质量检验 铸件热处理铸件热处理2007-8-32007-8-33131复习题复习题1.金属液态成形有何最突出的优点？通常有哪些金属液态成形有何最突出的优点？通常有哪些成形方法？成形方法？2.金属铸造性能主要以何种物理特性来表征？其金属铸造性能主要以何种物理特性来表征？其影响因素如何？请分别予以分析？影响因素如何？请分别予以分析？3.铸造凝固方式，根据合金凝固特性分成哪几类铸造

21、凝固方式，根据合金凝固特性分成哪几类？它们对铸件质量将分别产生什么影响？它们对铸件质量将分别产生什么影响？4.金属液态成形中，其收缩过程分为哪几个相互金属液态成形中，其收缩过程分为哪几个相互联系的阶段，对铸件质量将产生什么影响？如联系的阶段，对铸件质量将产生什么影响？如何防止缩孔和缩松的产生？何防止缩孔和缩松的产生？5.何谓铸件热应力和机械应力？它们对铸件质量何谓铸件热应力和机械应力？它们对铸件质量将产生什么影响？如何防止铸件变形？将产生什么影响？如何防止铸件变形？2007-8-32007-8-332321.1.金属液的流动性金属液的流动性 ，收缩率，收缩率 ，则铸造性能好，则铸造性能好，若金

22、属的流动性差，铸件易出现若金属的流动性差，铸件易出现 等的铸造缺陷，若收等的铸造缺陷，若收缩率大，则易出现缩率大，则易出现 的铸造缺陷。常用铸造合金中，的铸造缺陷。常用铸造合金中，灰铸铁的铸造性能灰铸铁的铸造性能 ，而铸钢的铸造性能，而铸钢的铸造性能 。2.2.从铸造工艺来讲，防止缩孔和缩松的有效措施是在实现从铸造工艺来讲，防止缩孔和缩松的有效措施是在实现 凝固的条件下在铸件厚大部位设置凝固的条件下在铸件厚大部位设置 或放置或放置 。3.3.合金的收缩经历如处三个阶段合金的收缩经历如处三个阶段 、和和 。4.4.在铸造生产中按照内应力产生的原因，可分为在铸造生产中按照内应力产生的原因，可分为

23、和和5.5.亚共晶铸铁随含碳量增加，结晶间隔亚共晶铸铁随含碳量增加，结晶间隔 ，流动性，流动性 。6.6.铸件的凝固方式有铸件的凝固方式有 、和和 2007-8-32007-8-33333二、判断题二、判断题1由于铸件的成本低，并且性能优良，所以常用作由于铸件的成本低，并且性能优良，所以常用作重要零件或毛坯。重要零件或毛坯。()2金属液的流动性与化学成分有关，一般成分在共金属液的流动性与化学成分有关，一般成分在共晶点或附近的金属流动性较好。晶点或附近的金属流动性较好。()3.为防止缩孔的产生，可安放冒口和冷铁，造成顺为防止缩孔的产生，可安放冒口和冷铁，造成顺序凝固。冒口起补缩作用，冷铁也起补缩

24、作用。序凝固。冒口起补缩作用，冷铁也起补缩作用。()4.气孔是气体在铸件内形成的孔洞。气孔不仅降低气孔是气体在铸件内形成的孔洞。气孔不仅降低了铸件的机械性能；而且还降低了铸件的气密性。了铸件的机械性能；而且还降低了铸件的气密性。()2007-8-32007-8-33434 二、常用合金铸铁的生产常用合金铸铁的生产铸铁是含碳量大于铸铁是含碳量大于2.11%（2.84.0%）的铁碳合金。）的铁碳合金。根据碳在铸铁中存在的形式，铸铁分为：根据碳在铸铁中存在的形式，铸铁分为：白口铸铁白口铸铁 碳除少数溶于铁素体外碳除少数溶于铁素体外，全部以全部以Fe3C形式存在形式存在，断口呈断口呈银白色银白色，故称

25、白口铸铁故称白口铸铁。灰口铸铁灰口铸铁 碳除微量溶于铁素体外，碳除微量溶于铁素体外，大部或全部大部或全部以石墨以石墨形式存在，因断口呈形式存在，因断口呈暗灰暗灰而得名，而得名，广泛应用工广泛应用工业生产中。业生产中。麻口铸铁麻口铸铁 组织中既存在组织中既存在石墨石墨，又有，又有莱氏体，莱氏体，是介于是介于白口和灰口白口和灰口之间的过渡组织，因断口处有黑白之间的过渡组织，因断口处有黑白相间的麻点而得名。相间的麻点而得名。由于由于白口铸铁和麻口铸铁性能较差，所以在生产上应用很少。白口铸铁和麻口铸铁性能较差，所以在生产上应用很少。2007-8-32007-8-33535 蠕墨铸铁蠕墨铸铁 ：其石墨呈

26、其石墨呈蠕虫状蠕虫状。如图如图d d所示。所示。abcd根据铸铁中石墨形态的不同，灰口铸铁又可分为：根据铸铁中石墨形态的不同，灰口铸铁又可分为：普通灰口铸铁普通灰口铸铁 ：简称简称灰铸铁，灰铸铁，其石墨呈其石墨呈片状片状。如图如图a a所示。所示。可锻铸铁：可锻铸铁：其石墨呈其石墨呈团絮状。团絮状。如图如图b b所示。所示。球墨铸铁：球墨铸铁：其石墨呈其石墨呈球状。球状。如图如图c c所示。所示。2007-8-32007-8-33636 根据铸铁的化学成分，还分为根据铸铁的化学成分，还分为:普通铸铁和合金铸铁普通铸铁和合金铸铁 合金铸铁是指含硅量大于合金铸铁是指含硅量大于4%、含锰量大于、含锰

27、量大于2%，或者，指有一定数量的钛、钒、钼、铬、，或者，指有一定数量的钛、钒、钼、铬、铜等元素的铸铁。铜等元素的铸铁。2007-8-32007-8-33737 灰铸铁的分类：灰铸铁的分类：按照基体组织的不同，灰铸铁分为三类：按照基体组织的不同，灰铸铁分为三类：铁素体灰铸铁铁素体灰铸铁 在铁素体基体上分布着在铁素体基体上分布着粗大粗大的石墨片，的石墨片，强度、硬度低，易加工强度、硬度低，易加工，铸造性能好。常用来生产，铸造性能好。常用来生产要求要求不高不高的机件和薄壁零件。的机件和薄壁零件。珠光体灰铸铁珠光体灰铸铁 在珠光体的基体上，分布着在珠光体的基体上，分布着细小细小的石的石墨片，强度和硬度

28、高，用来墨片，强度和硬度高，用来制造较重要制造较重要的机件。的机件。铁素体铁素体-珠光体灰铸铁珠光体灰铸铁 在铁素体在铁素体-珠光体上分布着珠光体上分布着粗粗大大的石墨片，强度低可满足一般铸件要求，铸造性能、的石墨片，强度低可满足一般铸件要求，铸造性能、切削加工性能减振性较好。应用广泛。切削加工性能减振性较好。应用广泛。2007-8-32007-8-33838内部组织特征内部组织特征 （钢的基体（钢的基体+片状石墨）片状石墨）2007-8-32007-8-33939（一）灰铸铁（一）灰铸铁 牌号牌号:以机械性能来表示，用汉语拼音以机械性能来表示，用汉语拼音“HT”和一组数字表示，其中和一组数字

29、表示，其中“HT”表示灰口铸铁，数字为最低抗拉强度值。如：表示灰口铸铁，数字为最低抗拉强度值。如：HT100 牌号牌号铸件最小壁铸件最小壁厚（厚（mm）最小抗拉最小抗拉强度强度（Mpa)布氏布氏硬度硬度 (HBS)基体基体组织组织 应用应用 HT100 2.5-50 80-130 82-167 F对对强度无要求强度无要求的零件的零件（盖、盖、底板、外罩）底板、外罩）HT1 50 2.5-50 120-175 105-205 F+P工作压力不太工作压力不太大的支承件大的支承件（支架、支座、（支架、支座、箱体、床身等）箱体、床身等）HT200 2.5-50 160-220 129-236 P生产中

30、应用较生产中应用较广泛（缸体、广泛（缸体、缸盖）缸盖）HT250 200-270 150-262 HT300 10-50 230-290 161-272 P(孕育孕育处理）处理）高高负荷零件负荷零件（齿轮、凸轮（齿轮、凸轮等）以及镦模、等）以及镦模、冷冲模等。冷冲模等。HT350 260-340 171-298从表中从表中看出，看出，牌号后牌号后面数字面数字代表代表b b与与HBS与铸件与铸件壁厚大壁厚大小有关。小有关。同一牌同一牌号可有号可有不同值。不同值。2007-8-32007-8-34040性能性能 抗拉强度不如钢，为钢的抗拉强度不如钢，为钢的20%30%；脆性大；但有良好；脆性大；但

31、有良好的耐磨性、减震性；铸造性能优良。切削加工性能好的耐磨性、减震性；铸造性能优良。切削加工性能好.应用应用 HT150、HT200用于支承体，如机床床身、底座等。用于支承体，如机床床身、底座等。HT200以上则用于箱体、刹车鼓、汽缸体、泵体、阀门、以上则用于箱体、刹车鼓、汽缸体、泵体、阀门、大型冲压模板等。大型冲压模板等。2007-8-32007-8-34141铸铁熔炼铸铁熔炼 2007-8-32007-8-34242 1）铸铁石墨化及影响因素）铸铁石墨化及影响因素 石墨化石墨化石墨化石墨化即渗碳体分解出纯碳的石墨晶体。即渗碳体分解出纯碳的石墨晶体。即渗碳体分解出纯碳的石墨晶体。即渗碳体分解

32、出纯碳的石墨晶体。铸铁的组织和性能主要决定于铸铁的组织和性能主要决定于石墨石墨的形态，即的形态，即其形状、大小及分布。其形状、大小及分布。石墨化的影响因素是石墨化的影响因素是化学成分化学成分和铸件的和铸件的冷却速冷却速度。度。C、Si（%）促进石墨化促进石墨化 S（%）反石墨化反石墨化 Mn（%）脱脱S，提高铸铁强度、减小，提高铸铁强度、减小S的的有害作用。有害作用。2007-8-32007-8-34343 2）铸铁（）铸铁（HT200以上）的孕育处理以上）的孕育处理 在含碳（在含碳（2.8%3.2%）、含硅（）、含硅（1%2%）均）均低的铁液中加入低的铁液中加入Si-Fe（WSi=75%），

33、形成大量弥），形成大量弥散的非自发结晶核心，使石墨呈散的非自发结晶核心，使石墨呈细片状而均匀分布，细片状而均匀分布，因此得到在细晶粒珠光体基体上均匀分布着细片状因此得到在细晶粒珠光体基体上均匀分布着细片状石墨的组织石墨的组织-灰铁灰铁（b=250350MPa，170270HBS）但因石墨为片状，但因石墨为片状，%，k还是很低。还是很低。2007-8-32007-8-34444（二）球墨铸铁（二）球墨铸铁 牌号牌号:用汉语拼音用汉语拼音“QT”和两位数字表示，两位数分别表示最和两位数字表示，两位数分别表示最低抗拉强度和伸长率。如：低抗拉强度和伸长率。如：QT400-18 牌号牌号硬度硬度HBS

34、基体组织基体组织 用途举例用途举例QT4001530180 铁素体铁素体汽车驱动桥体汽车驱动桥体、离合器壳、差速离合器壳、差速器壳、拨叉等器壳、拨叉等QT45010160210 铁素体铁素体 同上同上QT5007170230铁素体铁素体+珠光体珠光体 内燃机泵齿轮、内燃机泵齿轮、水轮机阀体等水轮机阀体等 QT7002225305 珠光体珠光体汽车发动机汽车发动机曲轴曲轴大型内燃机曲轴大型内燃机曲轴等等 QT9002280360贝氏体或回火马贝氏体或回火马氏体氏体球磨机曲轴、矿球磨机曲轴、矿车轮及其他高性车轮及其他高性 能铸件等能铸件等 b (MPa)0.2 (MPa)(%)400 250 15

35、 450 310 10 500 320 7 700 420 2 900 700 22007-8-32007-8-34545组织特征组织特征1）基体：）基体：F，F+P，P2）石墨形状）石墨形状:球状或粒状球状或粒状 球铁生产球铁生产 1）双处理：）双处理：球化处理球化处理 加稀土镁合金，称球化剂。加稀土镁合金，称球化剂。加入量：加入量：1.3%1.8%孕育处理孕育处理 加入加入75%的的Si-Fe，称孕育剂，称孕育剂。加入量：加入量：0.4%1.0%2）控制原铁水化学成分：降低）控制原铁水化学成分：降低S.P含量，含量，适当提高含碳量为：适当提高含碳量为：3.6%4.0%。3）较高的铁液出炉温

36、度（）较高的铁液出炉温度（1400）2007-8-32007-8-34646 性能与应用性能与应用 3）球铁良好力学性能，）球铁良好力学性能，一是来自于一是来自于基体基体；二是源二是源于于石墨球状石墨球状，消除了应力集中。国外大量用于铸管、输气管消除了应力集中。国外大量用于铸管、输气管道等。道等。2）铁素体球铁）铁素体球铁(QT450-10)具有较高的强度、塑性和韧性，用于具有较高的强度、塑性和韧性，用于汽车桥壳汽车桥壳等等 底盘铸底盘铸件。件。1）珠光体球铁）珠光体球铁(QT700-2)强度、屈强比强度、屈强比(s/b0.70.8)、-1、HBS高。高。%有限。耐磨。基体中，珠光体比例大于有

37、限。耐磨。基体中，珠光体比例大于75，可用来做，可用来做曲曲轴、凸轮、蜗轮等。轴、凸轮、蜗轮等。2007-8-32007-8-347472007-8-32007-8-34848（三）可锻铸铁（三）可锻铸铁牌号牌号 分别用汉语拼音分别用汉语拼音“KTH”“KTZ”、“KTB”及两组数字表示，数字分及两组数字表示，数字分别表示其最低抗拉强度和伸长率。别表示其最低抗拉强度和伸长率。如：如：KTH330-06 KTH300-06，KTH370-12 KTZ450-06，KTZ700-02 组织组织 基体基体 H（黑心，铁素体基体）（黑心，铁素体基体）Z（珠光体基体）（珠光体基体）石墨形态：团絮状石墨形

38、态：团絮状2007-8-32007-8-34949性能：性能：与球铁类似与球铁类似应用：应用：大量生产形状复杂、大量生产形状复杂、薄壁小件薄壁小件，质量容易控制，质量容易控制,黑心可锻铸黑心可锻铸铁铁-汽车、拖拉机零件，如后桥壳、轮壳、转向机构壳体。扳汽车、拖拉机零件，如后桥壳、轮壳、转向机构壳体。扳手、管接头、低压阀门等。手、管接头、低压阀门等。珠光体型可锻铸铁珠光体型可锻铸铁曲轴、连杆、曲轴、连杆、齿轮、摇臂、活塞环等齿轮、摇臂、活塞环等.3）铸造性能比灰铁、球铁流动性低，收缩性大。）铸造性能比灰铁、球铁流动性低，收缩性大。2）退火）退火 加热：加热：920-980；保温：保温：10-20

39、h；缓冷：密封炉冷。缓冷：密封炉冷。1）先得低）先得低C、低、低Si白口铁（白口铁（C=2.4%2.8%，Si=0.4%1.4%），不得有），不得有原始石墨原始石墨出现。出现。生产工艺：生产工艺：2007-8-32007-8-35050（四）蠕墨铸铁（四）蠕墨铸铁 牌号牌号 用汉语拼音用汉语拼音“RT”和一组数字表示，数字表示最小抗拉和一组数字表示，数字表示最小抗拉强度。如：强度。如：RT420 RT260、RT340、基体：基体：F,F+P,P石墨形态：蠕虫状石墨形态：蠕虫状 组织组织2007-8-32007-8-351513.性能性能 介于基体相同灰铁和球铁之间介于基体相同灰铁和球铁之间

40、b高于灰铁；高于灰铁；导热性与抗热疲劳性高于球铁，与灰铁相近；导热性与抗热疲劳性高于球铁，与灰铁相近；耐磨性比灰铁好；耐磨性比灰铁好；工艺性良好，与灰铁相近，蠕化处理工艺简便。工艺性良好，与灰铁相近，蠕化处理工艺简便。5.应用应用 用以替代高牌号灰铁用以替代高牌号灰铁、合金铸铁。、合金铸铁。如大型如大型柴油机缸体柴油机缸体、大型机床立柱、大型机床立柱、发动机缸盖、发动机缸盖、排气管排气管、制动盘、金属铸型等、制动盘、金属铸型等。4.生产工艺生产工艺 高温、高碳、低高温、高碳、低S、低、低P，铁液经蠕化（稀土，铁液经蠕化（稀土镁钛、稀土镁钙、镁钛合金）、孕育双处理。镁钛、稀土镁钙、镁钛合金）、孕

41、育双处理。2007-8-32007-8-352522007-8-32007-8-35353 康明斯、东风系列卡车缸体、缸盖康明斯、东风系列卡车缸体、缸盖、铸件铸件2007-8-32007-8-354542007-8-32007-8-35555 （五（五）铸铸 钢钢铸钢的性能特点铸钢的性能特点 力学性能高，强度、塑性和韧性比铸铁高。力学性能高，强度、塑性和韧性比铸铁高。（主要用于制造承受重载荷及冲击载荷的零件）（主要用于制造承受重载荷及冲击载荷的零件）焊接性能优良（采用铸焊联合工艺制造形状复杂焊接性能优良（采用铸焊联合工艺制造形状复杂的重型铸件）的重型铸件）分类：分类：按化学成分为铸造碳钢和铸造

42、合金钢按化学成分为铸造碳钢和铸造合金钢。2007-8-32007-8-35656组织组织 与普通钢种一致与普通钢种一致 牌号牌号 用汉语拼音用汉语拼音“ZG”和两组和两组数字表示两组数字分别表数字表示两组数字分别表示示屈服强度值和抗拉强度屈服强度值和抗拉强度值。值。如：如：ZG200-400 ZG310-450 ZG340-640 合金铸钢合金铸钢 ZG40MnB铸钢铸钢.MPG钢件钢件的生产的生产2007-8-32007-8-357573.性能性能 力学性能好：力学性能好：s、b 、%、k均比铸铁均比铸铁高；高；铸造性能差：熔点高，易氧化，易吸气，收铸造性能差：熔点高，易氧化，易吸气，收缩大

43、，流动性差；缩大，流动性差；成本相对铸铁高；成本相对铸铁高；工艺出品率低（工艺出品率低（50%-70%）。定向凝固，开）。定向凝固，开冒口；冒口；需要热处理（退火）。需要热处理（退火）。4.应用应用 重载复杂件。如火车转向架零件、高压阀重载复杂件。如火车转向架零件、高压阀 门、轧辊等。门、轧辊等。2007-8-32007-8-35858（六）铸造铜铝合金（六）铸造铜铝合金 铸造铜合金铸造铜合金 具有优良的物理性能和化学性能。具有优良的物理性能和化学性能。铸造黄铜铸造黄铜 黄铜是铜和锌合金，黄铜是铜和锌合金，有相当高的力学性能，抗有相当高的力学性能，抗拉强度为拉强度为250450Ma,伸长率为伸

44、长率为7%30%，硬度为，硬度为60120HB。价格低于青铜，有优良的铸造性能。一般用价格低于青铜，有优良的铸造性能。一般用于于制造轴承、衬套、阀门等耐磨件和耐蚀件。制造轴承、衬套、阀门等耐磨件和耐蚀件。用用“ZH”表示其黄铜代号。表示其黄铜代号。铸造青铜铸造青铜 是除铜锌合金以外的其他铜合金。是除铜锌合金以外的其他铜合金。铜锡合金是铜锡合金是最普遍的青铜，最普遍的青铜，称锡青铜。称锡青铜。耐磨、耐蚀性高于黄铜，但铸耐磨、耐蚀性高于黄铜，但铸造性能差，仅用于造性能差，仅用于轴瓦、活塞等耐磨、耐蚀件。轴瓦、活塞等耐磨、耐蚀件。用用“ZQ”表示其青铜代号。表示其青铜代号。2007-8-32007-

45、8-35959如铸造铜合金如铸造铜合金：ZH62（普通黄铜）（普通黄铜）Cu：60-63%其余为其余为Zn b 295，%30，590-680 HBW ZQSn5-5-5（Sn、Zn、Pb）（）（锡青铜）锡青铜）b 200，0.2 90，%13，590 HBW2007-8-32007-8-360602007-8-32007-8-36161铜与铜与黄铜带黄铜带铜管铜管2007-8-32007-8-36262黄黄铜铜制制品品黄铜棒黄铜棒黄铜棒黄铜棒2007-8-32007-8-36363船用青铜软船用青铜软管快速接头管快速接头阀阀(锡青铜阀锡青铜阀体、阀盖体、阀盖)锡青铜管锡青铜管青铜制品青铜制品

46、2007-8-32007-8-364642007-8-32007-8-36565 铸造铝合金铸造铝合金 铸造铝合金的特性铸造铝合金的特性 铝合金比重轻，熔点低，导电性、铝合金比重轻，熔点低，导电性、导热性和耐蚀性优良。导热性和耐蚀性优良。铸造铝合金的分类铸造铝合金的分类 分为铝硅合金、铝铜合金、铝镁合分为铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金、铝锌合金四类。其中金、铝锌合金四类。其中铝硅合金铝硅合金应用最广。应用最广。铸造铝合金的牌号铸造铝合金的牌号 用汉语拼音用汉语拼音“ZL”表示铸铝，首位数表示铸铝，首位数表示合金的类别，表示合金的类别，1铝硅合金；铝硅合金；2铝铜合金；铝铜合金；3铝镁铝镁合金；合

47、金；4铝锌合金。铝锌合金。2007-8-32007-8-36666 ZAlSi7Mg ZAlMg10 铝硅合金铝硅合金 铝镁合金铝镁合金2007-8-32007-8-36767汽车压铸件汽车压铸件2007-8-32007-8-36868 2007-8-32007-8-369692.性能性能 1）优异物理、化学性能，耐腐蚀，）优异物理、化学性能，耐腐蚀，Al合金密合金密度小、轻，铜合金耐磨；度小、轻，铜合金耐磨；2）一定的强度，优异的韧性；）一定的强度，优异的韧性；3）易氧化，易吸气（液态），铸件内易出现）易氧化，易吸气（液态），铸件内易出现夹杂和气孔；夹杂和气孔；4）收缩大于灰铸铁，一般要安放

48、冒口补缩；）收缩大于灰铸铁，一般要安放冒口补缩；5）适于）适于金属型铸造、压力铸造金属型铸造、压力铸造，能大量生产。能大量生产。质量好；质量好；6）成本高于钢铁（每吨铸件价格）。）成本高于钢铁（每吨铸件价格）。2007-8-32007-8-37070汽车主要零件的金属材料汽车主要零件的金属材料东风（东风（EQ140-1)所用主要材料：所用主要材料：汽缸体和汽缸盖汽缸体和汽缸盖 HT200曲轴曲轴 QT700-2连杆连杆 40MnB后桥壳、减速器壳后桥壳、减速器壳、差速器壳、差速器壳 QT420-10 2007-8-32007-8-37171复习题复习题1.铸铁石墨化的铸铁石墨化的 意义是什么？

49、影响铸铁石墨化的因素有哪意义是什么？影响铸铁石墨化的因素有哪些？些？2.灰口铸铁和白口铸铁在组织和性能上有何区别？灰铸铁灰口铸铁和白口铸铁在组织和性能上有何区别？灰铸铁最适宜制造什么类型和用途的零件毛坯？最适宜制造什么类型和用途的零件毛坯？3.孕育铸铁将如何生产？孕育铸铁有何组织和性能特点？孕育铸铁将如何生产？孕育铸铁有何组织和性能特点？4.球墨铸铁是如何获得的？球墨铸铁有何组织和性能特点球墨铸铁是如何获得的？球墨铸铁有何组织和性能特点？说明球墨铸铁在汽车制造中的应用。？说明球墨铸铁在汽车制造中的应用。5.对比分析铸钢和球墨铸铁在力学性能、铸造性能、生产对比分析铸钢和球墨铸铁在力学性能、铸造性能、生产成本以及应用上的区别。成本以及应用上的区别。6.简述铸造非铁合金的种类、性能和应用上的区别。简述铸造非铁合金的种类、性能和应用上的区别。7.举例列表说明各种铸造合金牌号、组织举例列表说明各种铸造合金牌号、组织、主要力学性能、主要力学性能及其应用。及其应用。2007-8-32007-8-37272