第2章(2)常用的铸造合金48页PPT课件.ppt

1、 几种铁碳合金的体积收缩率合金种类含碳量(%)浇注温度()液态收缩(%)凝固收缩(%)固态收缩(%)总体积收缩(%)线收缩率(%)碳素铸钢白口铸铁灰铸铁0.353.03.51610140014001.62.43.53.04.00.17.865.4-6.33.3-4.212.4612-12.96.9-7.81.38-2.01.35-2.00.8-1.0 铸件的缩孔和缩松 缩孔的形成： 纯金属或共晶成分的合金易形成缩孔。 缩松的形成： 结晶温度范围大的合金易形成缩松。 缩孔和缩松的防止： 定向凝固在铸件可能出现缩孔的厚大部位，通过增设冒口或冷铁等工艺措施，使铸件上远离冒口的部位先凝固，尔后是靠近冒

2、口的部位凝固，冒口本身最后凝固。 结果铸件各部分的凝固收缩均能得到液态金属的补充，而将缩孔转移到冒口之中。 铸造应力 铸造内应力有热应力和机械应力，是铸件产生变形和开裂的基本原因。 热应力的形成热胀冷缩不均衡 机械应力的形成收缩受阻 减少和消除应力的措施： 结构上壁厚均匀，圆角连接，结构对称。 工艺上同时凝固，去应力退火。 同时凝固和定向凝固比较 定向凝固用于收缩大或壁厚差距较大，易产生缩孔的合金铸件，如铸钢、铝硅合金等。定向凝固补缩作用好，铸件致密，但铸件成本高，内应力大。 同时凝固用于凝固收缩小的灰铸铁。铸件内应力小，工艺简单，节省金属，组织不致密。 铸件的变形 对于厚薄不均匀、截面不对称

3、及具有细长特点的杆件类、板类及轮类等铸件，当残余铸造应力超过铸件材料的屈服强度时，产生翘曲变形。 用反变形法防止箱体、床身导轨的变形。 铸件的裂纹 铸钢件热裂纹（防止办法：改善型芯的退让性，大的型芯制成中空的或内部填以焦碳） 轮形铸件的冷裂（防止办法：减少铸件应力的各项措施，降低合金的脆性）常见的铸件缺陷及产生原因 型砂含水过多，透气性差；起模和修型时刷水过多；砂芯烘干不良或砂芯通气孔堵塞；浇注温度过低或浇注速度太快等。 铸件结构不合理，如壁厚相差过大大，造成局部金属积聚；浇注系统和冒口的位置不对，或冒口过小；浇注温度太高，或金属化学成分不合格，收缩过大。 型砂和芯砂的强度不够；砂型和砂芯的紧

4、实度不够；合箱时铸型局部损坏浇注系统不合理，冲坏了铸型。 型砂和芯砂的耐火性不够；浇注温度太高；未刷涂料或涂料太薄。 模样的上半模和下半模未对好；合箱时，上、下砂箱未对准。 铸件的结构不合理，壁厚相差太大；砂型和砂芯的退让性差；落砂过早。 浇注温度太低；浇注速度太慢或浇注过程曾有中断；浇注系统位置开设不当或浇道太小。 浇注时金属量不够；浇注时液体金属从分型面流出；铸件太薄；浇注温度太低；浇注速度太慢。 （一）铸铁的石墨化 1、石墨化过程 石墨化铸铁中析出石墨的过程。 石墨化形式：缓慢冷却时，L(A) 石墨 加热时， Fe3C 石墨 因此石墨是稳定相，是亚稳定相。 石墨是碳的一种结晶形态，具有六

5、方晶格。原子呈层状排列，同一层面上的碳原子呈共价键，结合力强；层与层之间呈分子键，结合力弱。因此，石墨结晶形态常易发展为片状，强度、硬度、塑性极低。 石墨是碳的一种结晶形态，具有六方晶格。原子呈层状排列，同一层面上的碳原子呈共价键，结合力强；层与层之间呈分子键，结合力弱。因此，石墨结晶形态常易发展为片状，强度、硬度、塑性极低。 2、影响石墨化的因素 （1）化学成分碳和硅是强烈促进石墨化元素。碳是石墨的基础，硅促进石墨析出(C:2.73.6%, Si:1.12.5%)。碳和硅含量高时，石墨量多、尺寸大、铁素体多，因此强度、硬度低。锰是微弱阻止石墨化元素，可促进珠光体基体形成，提高铸铁强度和硬度(

6、Mn : 0.41.2%)。硫和磷是有害元素（S0.10.15%,P0.2）。碳当量：CE = C + (Si+P)/3 % CE =4.28% ，共晶成分； CE4.28% ，亚共晶成分； CE4.28% ，过共晶成分。 （2）冷却速度 同一铸件厚壁处为灰口组织，而薄壁处为白口组织，这说明：缓慢冷却有利于石墨化过程的进行。 可见，当铁水的碳当量较高，结晶过程中缓慢冷却时，易形成灰口铸铁；相反易形成白口组织冷却速度对铸铁组织的影响 （二）灰铸铁 1、灰铸铁的组织和性能特点 灰铸铁的组织： 铁素体灰铸铁 铁素体+珠光体灰铸铁 珠光体灰铸铁 以片状石墨分布在基体 灰铸铁的性能： 机械性能强度低、塑

7、性低、韧性低且壁厚敏感；抗压强度、硬度与相同基体碳钢相近。 其它性能耐磨性好、减震性好 、缺口敏感性小、铸造性能和切削加工性能良好 。 2、灰铸铁的牌号与用途 HT200表示灰铸铁，b200N/mm2牌号基体组织用途HT100铁素体低负荷和不重要的零件。如手柄、盖板、重锤等。HT150铁素体+珠光体受中等负荷的零件。如机座、支架、箱体、带轮等。HT200珠光体受较大负荷的重要件。如汽缸、床身、活塞、中等压力阀体、齿轮箱、飞轮等。 3、孕育铸铁 HT250、HT300、H350 灰铸铁的孕育处理孕育处理：降低碳、硅含量，以提高铸铁的强度；浇注前向铁水 中加入少量的孕育剂（75%硅铁），可以细化组

8、织，促进石墨化。 孕育铸铁的特点：强度较高，冷却速度对其组织和性能的影响甚小。特别适合生产厚大铸件如重型机床、压力机床身、高压液压件、活塞环、齿轮、凸轮等。 （三）球墨铸铁 球墨铸铁是在浇注前往铁水中加少量的球化剂和孕育剂，获得具有球状石墨的铸铁。 1、球墨铸铁的组织和性能 球墨铸铁的组织： 铁素体球铁 铁素体+珠光体球铁 珠光体球铁以球状石墨分布在基体 2、球墨铸铁的牌号与用途 QT500-7表示球墨铸铁，b500N/mm2, 7 % 牌号基体组织用途QT450-10铁素体农机具零件、中低压阀门、输气管道。QT600-3铁素体+珠光体负荷大、受力复杂的零件。如汽车、拖拉机曲轴，连杆，凸轮轴，蜗杆机床蜗杆、蜗轮，轧钢机轧辊、大齿轮。QT700-2珠光体QT800-2珠光体高强度齿轮。 3、球墨铸铁铸造工艺特点 （1）流动性比灰铸铁差 （2）收缩较灰铸铁大 球墨铸铁件多应用冒口和冷铁，采用定向凝固原则。在铸型刚度很好的条件下，也可采用同时凝固原则不用冒口或用小冒口。1、铸钢的铸造工艺特点铸钢的铸造性能差，铸造工艺复杂：（1）对砂型性能如强度、耐火度和透气性要求更高。（2）工艺上大都采用定向凝固原则（3）必须严格掌握浇注温度、铸钢的热处理为了细化晶粒，改善组织，消除铸造内应力，提高性能，铸钢件必须进行退火和正火处理。