常用合金铸件的生产课件.pptx
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1、第二章第二章 常用合金铸件的生产常用合金铸件的生产第一节第一节铸铁件生产铸铁件生产第二节第二节铸钢件生产铸钢件生产第三节第三节铜、铝合金铸件生产铜、铝合金铸件生产第一节第一节 铸铁件生产铸铁件生产 铸铁铸铁wc 2.11%的的Fe-C合金。合金。常用成分:常用成分:wc=2.44.0。其它元素:其它元素:C,Si,Mn,S,P。分类:白口,灰口,麻口铸铁。分类:白口,灰口,麻口铸铁。灰口铸铁灰口铸铁灰铸铁、球墨、蠕墨、可锻铸铁灰铸铁、球墨、蠕墨、可锻铸铁。铸铁的熔炼与浇铸的生产过程熔炼金属造型1、白口铸铁白口铸铁C极少溶于极少溶于F外。其余皆外。其余皆以以Fe3C形式存在,断口兰银白色。这类铸
2、铁形式存在,断口兰银白色。这类铸铁组织中都存在着共晶莱氏体,性能硬很脆,很组织中都存在着共晶莱氏体,性能硬很脆,很难切削加工,很少直接用来作机械零件,主要难切削加工,很少直接用来作机械零件,主要炼钢原钢原料或可锻铸铁件毛坯。有时也利用炼钢原钢原料或可锻铸铁件毛坯。有时也利用它的硬而耐磨的特征,铸造成冷硬铸铁件。冷它的硬而耐磨的特征,铸造成冷硬铸铁件。冷碛铸铁常用作一些要求耐磨的工件,如轧辊、碛铸铁常用作一些要求耐磨的工件,如轧辊、球磨机的磨球等。球磨机的磨球等。2、灰口铸铁灰口铸铁C主要以片状的游离主要以片状的游离G存存在,由于断口呈暗黑色。在,由于断口呈暗黑色。3、麻口铸铁麻口铸铁它是碳一局
3、部以渗碳体形它是碳一局部以渗碳体形式存在;另一局部以石墨形式存在的铸铁,断式存在;另一局部以石墨形式存在的铸铁,断口呈灰白色相间。这类铸铁也具有较大硬脆性,口呈灰白色相间。这类铸铁也具有较大硬脆性,故工业上应用很少。故工业上应用很少。3.铸铁的种类、牌号、性能及用途铸铁的种类、牌号、性能及用途白口铸铁(碳以渗碳体形式存在)白口铸铁(碳以渗碳体形式存在)根据铸铁中碳存在的形式分为根据铸铁中碳存在的形式分为灰口铸铁(碳以石墨形式存在)灰口铸铁(碳以石墨形式存在)灰铸铁(片状,用灰铸铁(片状,用“HT+性能性能”表示)表示)球墨铸铁(球状,用球墨铸铁(球状,用“QT+性能性能”表示)表示)根据石墨的
4、形态灰口铸铁分为根据石墨的形态灰口铸铁分为蠕墨铸铁(蠕虫状,用蠕墨铸铁(蠕虫状,用“RUT+性能性能”表示)表示)可锻铸铁(团絮状,用可锻铸铁(团絮状,用“KT+性能性能”表示)表示)黑心可锻铸铁(铁素体基体黑心可锻铸铁(铁素体基体+团絮状石墨)团絮状石墨)可锻铸铁根据金相组织又分为可锻铸铁根据金相组织又分为珠光体可锻铸铁(珠光体基体珠光体可锻铸铁(珠光体基体+团絮状石墨)团絮状石墨)白心可锻铸铁(珠光体基体白心可锻铸铁(珠光体基体+团絮状石墨)团絮状石墨)分别用分别用“KTH+性能性能”、“KTZ+性能性能”和和“KTB+性能性能”来表示。来表示。灰灰口口铸铸铁铁n n灰铸铁灰铸铁球墨铸铁球
5、墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁可锻铸铁可锻铸铁1.灰铸铁灰铸铁显微组织与性能特点显微组织与性能特点影响石墨化主要因素影响石墨化主要因素工业用途工业用途孕育处理孕育处理显微组织:钢基体显微组织:钢基体+片状石墨片状石墨 机械性能:机械性能:抗拉强度比钢低得多抗拉强度比钢低得多;抗压抗压强度与钢相当强度与钢相当;塑性、韧性塑性、韧性0。工艺性能:不能锻造、冲压;焊接性差;工艺性能:不能锻造、冲压;焊接性差;铸造、切削工艺性好。铸造、切削工艺性好。使用性能:减振能力为钢的使用性能:减振能力为钢的5-10倍;耐倍;耐磨性好,缺口敏感性小。磨性好,缺口敏感性小。性能取决于基体组织和石墨分布。性能取决于基体组织和
6、石墨分布。石墨化石墨化程度决定程度决定P,F,和和P+F3种基体。石墨片间距。影响种基体。石墨片间距。影响因素主要是化学成分和冷却速度。因素主要是化学成分和冷却速度。在这在这3种灰种灰铸铁中,石铸铁中,石墨形态都是墨形态都是片状,区别片状,区别仅在钢基体。仅在钢基体。随冷却速度随冷却速度的减慢,依的减慢,依次出现次出现P+G、P+F+G和和F+G。化学成分的影响化学成分的影响C、Si促进促进石墨化石墨化S会阻碍石墨析出会阻碍石墨析出P对石墨化没影响对石墨化没影响冷却速度的影响冷却速度的影响主要取决于铸型材主要取决于铸型材料的导热性和铸件料的导热性和铸件壁厚。壁厚。灰口灰口白口白口麻麻口口用途用
7、途机床床身、机座等。机床床身、机座等。孕育处理孕育处理浇注前铁水中参加浇注前铁水中参加Si-Fe合金合金孕育剂。促进石墨化,晶粒细化,孕育剂。促进石墨化,晶粒细化,降低冷速敏感性。降低冷速敏感性。灰铸铁的牌号灰铸铁的牌号灰铸铁的牌号由灰铸铁的牌号由HT+三位数字组成:三位数字组成:其中其中HT是灰铁的汉语拼音缩写;数字代是灰铁的汉语拼音缩写;数字代表铸铁的抗拉强度。表铸铁的抗拉强度。如如HT200表示最低抗拉强度为表示最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁。的灰铸铁。最小的灰铁是最小的灰铁是HT100,往上以往上以50为间隔为间隔递增,最大为递增,最大为HT350。2.可锻铸铁可锻铸铁白口铸铁经石
8、墨化退火儿得到。白口铸铁经石墨化退火儿得到。组织为钢基体组织为钢基体+团絮状石墨。团絮状石墨。可锻铸铁是由白口铸铁通可锻铸铁是由白口铸铁通过退火处理得到的一种高强铸铁。过退火处理得到的一种高强铸铁。它有较高的强度、塑性和冲击韧它有较高的强度、塑性和冲击韧性,可以局部代替碳钢。可锻铸性,可以局部代替碳钢。可锻铸铁依靠石墨化退火获得。铁依靠石墨化退火获得。生产生产可锻铸铁生产分两个步骤。可锻铸铁生产分两个步骤。第一步,先铸造纯白口铸铁,不允许有石墨出现,否则第一步,先铸造纯白口铸铁,不允许有石墨出现,否则在随后的退火中,碳在已有的石墨上沉淀,得不到团在随后的退火中,碳在已有的石墨上沉淀,得不到团絮
9、状石墨;絮状石墨;第二步,进行长时间的石墨化退火处理。第二步,进行长时间的石墨化退火处理。将白口铸铁加热到将白口铸铁加热到900960,长时间保温,使,长时间保温,使共晶渗碳体分解为团絮状石墨,完成第一阶段的石墨共晶渗碳体分解为团絮状石墨,完成第一阶段的石墨化过程。随后以较快的速度(化过程。随后以较快的速度(100/h)冷却通过共析冷却通过共析转变温度区,得到珠光体基体的可锻铸铁。假设第一转变温度区,得到珠光体基体的可锻铸铁。假设第一阶段石墨化保温后慢冷,使奥氏体中的碳充分析出,阶段石墨化保温后慢冷,使奥氏体中的碳充分析出,完成第二阶段石墨化,并在冷至完成第二阶段石墨化,并在冷至720760后
10、继续后继续保温,使共析渗碳体充分分解,完成第三阶段石墨化,保温,使共析渗碳体充分分解,完成第三阶段石墨化,在在650700出炉冷却至室温,可以得到铁素体基出炉冷却至室温,可以得到铁素体基体的可锻铸铁。体的可锻铸铁。化学成分化学成分 碳碳=2.2%=2.2%2.8%2.8%硅硅=1.0%=1.0%1.8%1.8%锰锰=0.4%=0.4%1.2%1.2%硫硫0.18%0.18%磷磷0.2%0.2%牌号牌号 可锻铸铁有铁素体和珠光体两种基可锻铸铁有铁素体和珠光体两种基体。体。KT350-10KT350-10、KTZ600-3 KTZ600-3 铁素体可锻铸铁素体可锻铸铁以铁以“KT”KT”表示,珠光
11、体可锻铸铁以表示,珠光体可锻铸铁以“KTZ”KTZ”表示。其后的两组数字表示最低表示。其后的两组数字表示最低抗拉强度和延伸率。抗拉强度和延伸率。性能和用途性能和用途 可锻铸铁常用来制造形状复杂、承可锻铸铁常用来制造形状复杂、承受冲击和振动载荷的零件,如汽车拖拉受冲击和振动载荷的零件,如汽车拖拉机的后桥外壳、管接头、低压阀门等。机的后桥外壳、管接头、低压阀门等。这些零件用铸钢生产时,因铸造性这些零件用铸钢生产时,因铸造性不好,工艺上困难较大;而用灰口铸铁不好,工艺上困难较大;而用灰口铸铁时,又存在性能不能满足要求的问题。时,又存在性能不能满足要求的问题。与球墨铸铁相比,可锻铸铁具有本与球墨铸铁相
12、比,可锻铸铁具有本钱低、质量稳定、铁水处理简单、容易钱低、质量稳定、铁水处理简单、容易组织流水生产等优点。尤其对于薄壁件,组织流水生产等优点。尤其对于薄壁件,假设采用球墨铸铁易生成白口,需要进假设采用球墨铸铁易生成白口,需要进行高温退火,采用可锻铸铁更为适宜。行高温退火,采用可锻铸铁更为适宜。3.球墨铸铁球墨铸铁钢钢基基体体+球球状状石石墨墨,石石墨墨对对钢钢基基体体的的割裂作用小,力学性能大大提高。割裂作用小,力学性能大大提高。球墨铸铁的石墨呈球状,使其具有球墨铸铁的石墨呈球状,使其具有很高的强度,又有良好的塑性和韧性。很高的强度,又有良好的塑性和韧性。其综合机械性能接近于钢,因其铸造性其综
13、合机械性能接近于钢,因其铸造性能好,本钱低廉,生产方便,在工业中能好,本钱低廉,生产方便,在工业中得到了广泛的应用。得到了广泛的应用。球墨铸铁的牌号和应用球墨铸铁的牌号和应用 1 1、牌号、牌号 球墨铸铁牌号用球墨铸铁牌号用“QT”QT”标明,其后两组数值标明,其后两组数值表示最低抗拉强度极限和延伸率。如表示最低抗拉强度极限和延伸率。如QT420-10QT420-10、QT600-2QT600-2、QT800-2QT800-2 2 2、应用应用 球墨铸铁具有较好的疲劳强度。表中给出了球球墨铸铁具有较好的疲劳强度。表中给出了球墨铸铁和墨铸铁和4545钢试验的对称弯曲疲劳强度。可以钢试验的对称弯曲
14、疲劳强度。可以用球墨铸铁来代替钢制造某些重要零件,如曲用球墨铸铁来代替钢制造某些重要零件,如曲轴、连杆、轴等。轴、连杆、轴等。球墨铸铁性能及牌号:球墨铸铁性能及牌号:在铸铁中性能最优,切削性、铸造工艺在铸铁中性能最优,切削性、铸造工艺性、热处理工艺性好。性、热处理工艺性好。球墨铸铁的化学成分和球化处理球墨铸铁的化学成分和球化处理1 1、球墨铸铁的成分、球墨铸铁的成分 球墨铸铁的成分要求比较严格,一般范围是:球墨铸铁的成分要求比较严格,一般范围是:3.6%3.6%3.9%3.9%C,2.2%C,2.2%2.8%Si,0.6%2.8%Si,0.6%0.8%Mn,0.8%Mn,0.07%S,0.07
15、%S,0.1%P0.1%P。2 2、球化处理球化处理 球墨铸铁的的球化处理必须伴随着孕育球墨铸铁的的球化处理必须伴随着孕育处理,通常是在铁水中同时参加一定量的球处理,通常是在铁水中同时参加一定量的球化剂和孕育剂。我国普遍使用稀土镁球化剂。化剂和孕育剂。我国普遍使用稀土镁球化剂。镁是强烈阻碍石墨化的元素,为了防止白口,镁是强烈阻碍石墨化的元素,为了防止白口,并使石墨球细小、均匀分布、一定要参加孕并使石墨球细小、均匀分布、一定要参加孕育剂。常用的孕育剂为育剂。常用的孕育剂为75%75%硅铁和硅钙合金等。硅铁和硅钙合金等。球化及孕育处理球化及孕育处理球化剂球化剂:稀土稀土Mg孕育剂:促进石墨化,防白
16、口;细化石墨孕育剂:促进石墨化,防白口;细化石墨,改善力学性能。改善力学性能。F+GF+P+GP+G4.蠕墨铸铁蠕墨铸铁钢基体钢基体+蠕虫状石墨组织。蠕虫状石墨组织。蠕化剂蠕化剂Mg-Ti合金等。合金等。蠕墨铸铁的化学成分蠕墨铸铁的化学成分一般成分范围如下:碳一般成分范围如下:碳=3.5%3.9%硅硅=2.1%2.8%锰锰=0.4%0.8%硫硫0.1%磷磷0.1%蠕墨铸铁是在上述成分铁液中,参蠕墨铸铁是在上述成分铁液中,参加适量蠕化剂进行蠕化处理和孕育剂进加适量蠕化剂进行蠕化处理和孕育剂进行孕育处理后获得的。行孕育处理后获得的。蠕虫状石墨的显微组织蠕虫状石墨的显微组织性能 蠕墨铸铁是一种新型高
17、强铸铁材料。它的蠕墨铸铁是一种新型高强铸铁材料。它的强度接近于球墨铸铁,并且有一定的韧性、较强度接近于球墨铸铁,并且有一定的韧性、较高的耐磨性;同时又有和灰口铸铁一样的良好高的耐磨性;同时又有和灰口铸铁一样的良好的铸造性能和导热性。的铸造性能和导热性。蠕墨铸铁的石墨具有介于片状和球状之间蠕墨铸铁的石墨具有介于片状和球状之间的中间形态,在光学显微镜下为互不相连的短的中间形态,在光学显微镜下为互不相连的短片,与灰口铸铁的片状石墨类似。所不同的是,片,与灰口铸铁的片状石墨类似。所不同的是,其石墨片的长厚比较小,端部较钝。其石墨片的长厚比较小,端部较钝。蠕墨铸铁是在一定成分的铁水中参加适量蠕墨铸铁是在
18、一定成分的铁水中参加适量的蠕化剂而炼成的,其方法与程序与球墨铸铁的蠕化剂而炼成的,其方法与程序与球墨铸铁根本相同。蠕化剂目前主要采用镁钛合金、稀根本相同。蠕化剂目前主要采用镁钛合金、稀土镁钛合金或稀土镁钙合金等。土镁钛合金或稀土镁钙合金等。牌号与应用牌号与应用 RuT300RuT300、RuT420 RuT420 蠕墨铸铁牌号、性能以蠕墨铸铁牌号、性能以“RuT”表示,表示,其后的数字表示最低抗拉强度。其后的数字表示最低抗拉强度。蠕墨铸铁已成功地用于高层建筑中高蠕墨铸铁已成功地用于高层建筑中高压热交换器。内燃机、汽缸和缸盖、汽压热交换器。内燃机、汽缸和缸盖、汽缸套、钢锭模、液压阀等铸件。缸套、
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