常用铸造合金的生产课件.ppt

1、1铸铁件生产 按碳的存在形式分按碳的存在形式分 1.白口铸铁白口铸铁 white cast-iron碳以碳化物（碳以碳化物（Fe3C)Fe3C)形式出现。形式出现。断口：银白色，硬而脆；很难断口：银白色，硬而脆；很难切削，很少直接用于零件切削，很少直接用于零件. . 2.灰口铸铁灰口铸铁 gray castiron 碳以石墨形式出现。断口：呈灰色；常用材料。 3.麻口铸铁麻口铸铁 mottled castiron 碳以 Fe3C+石墨 形式出现。断口：白色与灰色之间；此类铸铁脆性很大，很少使用。另另：合金铸铁：合金铸铁：铸铁中加入合金元素，改善性能。铸铁中加入合金元素，改善性能。 以碳以石墨形

2、式存在的铸铁断口呈灰色，故称之的铸铁断口呈灰色，故称之 ： 灰口铸铁GB561195 铸铁是在凝固过程中经历共晶转变，用于生产铸件的铁基合金的总称。 常用常用灰口铸铁又可分为灰口铸铁又可分为： 1.普通灰铸铁（片状G）； 2.可锻铸铁（团絮状G）； 3.球墨铸铁（球状G）； 4.蠕墨铸铁（蠕虫状G） Ggraphite字头) 补充补充：关于生铁关于生铁一、普通灰铸铁（片状G）（简称灰铁） 生铁生铁 ：pigiron 铁矿石在高炉中炼出来的铁矿石在高炉中炼出来的。炼铁炼铁（IronIronmaking)making)工艺工艺，分，分铸造生铁和炼钢生铁铸造生铁和炼钢生铁（WSi1.25%)两种；两

3、种；炼钢生铁通过进一步的熔炼，得炼钢生铁通过进一步的熔炼，得到钢材，到钢材， 此过程称炼钢此过程称炼钢 steelsteelmakingmaking。 1.普通灰铸铁的性能 灰铁的显微组织灰铁的显微组织 金属基体（金属基体（F+PF+P）片）片G G 如右图所示：相当于在钢的基体 上嵌入了大量G片。 由于G的存在； 减少了基体承载的有效面积； G的尖角割裂基体还造成严重的应力集中。 且G片越是粗大、分布不匀，其力学性能越差。 但是，灰铸铁的抗压强度受G影响小。 灰铸铁不能锻造、不能冲压；但是有如下优点： 石墨是碳的一种结晶形式，石墨是碳的一种结晶形式，六方晶格，碳原子呈层片状排列；六方晶格，碳

4、原子呈层片状排列； 性能：性能：、akak很低，硬很低，硬度为度为3HBS3HBS；低的力学性能低的力学性能，实际，实际使使灰铁基体上布满了裂纹和孔洞。良好的铸造性（流动性好，收缩小）；良好的铸造性（流动性好，收缩小）；易切削；易切削；（？）抗压强度高；抗压强度高；减震和减摩性能好；减震和减摩性能好；切口不敏感性；切口不敏感性；制造容易、价格便宜。制造容易、价格便宜。2. 2.铸铁的组织及影响因素铸铁的组织及影响因素灰铸铁按基体不同可分为灰铸铁按基体不同可分为; ; 要控制铸铁组织与成分，必须控制其石墨化程要控制铸铁组织与成分，必须控制其石墨化程度，而影响石墨化的主要因素为：度，而影响石墨化的

5、主要因素为： （1 1）化学成分）化学成分 随随C C、Si Si 增多，增多，G G核增多，核增多， 析出析出G G多而粗大多而粗大；反之，G少； S S 、MnMn阻碍阻碍 G G ，增加白口化，应严控，增加白口化，应严控，P P增加冷脆性。增加冷脆性。 教材教材P45P45图图将不同碳硅含量铸铁分成五种组织将不同碳硅含量铸铁分成五种组织 白口铸铁区（白口铸铁区（L Ld dFeFe3 3C CP P） a a麻口铸铁区（麻口铸铁区（ L Ld dFeFe3 3C CP PG G） P P灰铁区灰铁区 （ P PG G） b b P-FP-F灰铁区（灰铁区（P+F+GP+F+G） F F灰

6、铁区（灰铁区（F+GF+G）（ 2 2）冷却速度）冷却速度(V)(V) 冷却快，原子来不及急扩散，冷却快，原子来不及急扩散，G G化难以进行；易白口化难以进行；易白口。 冷却的慢，可得灰口。显然得灰口。显然，欲求灰口件欲求灰口件合理选择合理选择 铸件壁厚。铸件壁厚。 冷却速度与铸型材料也直接冷却速度与铸型材料也直接关联，如：金属型比砂型的冷关联，如：金属型比砂型的冷却速度快，铸件易白口，却速度快，铸件易白口， 3.灰铸铁的孕育处理灰铸铁的孕育处理 直接向已熔炼出炉的低碳、直接向已熔炼出炉的低碳、硅含量铁水中加入孕育剂（经过破碎又预热的硅含量铁水中加入孕育剂（经过破碎又预热的7575硅铁）硅铁）

7、 灰铁经孕育处理后灰铁经孕育处理后G G片细小均匀力学性能有明显提高，片细小均匀力学性能有明显提高，故称高强度铸铁故称高强度铸铁 4. 4.灰铸铁的牌号、用途灰铸铁的牌号、用途 牌号：牌号： H T H T Rm MPaMPa 灰铸铁简称灰铸铁简称“灰铁灰铁”，汉语拼音字母汉语拼音字母首首 有：有：HT100HT100、HT150HT150、HT200HT200、HT250HT250、HT300HT300、HT350HT350见表见表2-3 P472-3 P47；主用于；主用于 床身、箱体、重锤、暖气片等。床身、箱体、重锤、暖气片等。 5. 5.灰铸铁的生产特点灰铸铁的生产特点 6. 6.灰铸

8、铁的热处理灰铸铁的热处理 消除应力退火；消除应力退火； 消除白口组织改善切削加工性能退火消除白口组织改善切削加工性能退火 表面淬火表面淬火 如车床导轨如车床导轨 二、可锻铸铁二、可锻铸铁 malleable castiron 又称又称 马铁、韧性铸铁、展性铸铁、玛钢马铁、韧性铸铁、展性铸铁、玛钢1.成分成分：Wc=2.22.8%,Wsi=11.8; 含碳、硅量低含碳、硅量低。2.生产过程生产过程：首先浇注成白口铸铁件，然后再经过可锻化（石墨化）退火而得到团絮状石墨的可锻铸铁。因退火方法不同分： 白心（白心（B B）可锻铸铁；）可锻铸铁； 黑心黑心(H)(H)可锻铸铁；可锻铸铁； P P（Z Z

9、）可锻铸铁）可锻铸铁等三种。等三种。 3.性能 R Rm m、A A、akak比灰比灰铸铁好铸铁好。但。但不能锻造不能锻造。4.牌号 GB9440GB94408888K T HK T H（或（或Z Z） A A= = % Rm Mpa 黑心或黑心或P 可锻铸铁（可铁可锻铸铁（可铁） 如：如：KTH30006；建筑脚手架扣件、三建筑脚手架扣件、三通管件、阀门。通管件、阀门。 KTZ55004；用于；载荷较高的耐磨损、用于；载荷较高的耐磨损、凸轮轴，齿轮等。凸轮轴，齿轮等。 见见P48 P48 表表2 24 4。三、球墨铸铁球墨铸铁 nodular graphite cast-iron 1. 成分

10、成分：在金属液中加入球化剂在金属液中加入球化剂 稀土镁合金稀土镁合金 球化处理使球化处理使 G G 变为变为球状球状。 2.组织组织：基体是（基体是（F F，F+PF+P，P P）+ +球状球状 石墨石墨 G G 3.性能性能：较高的较高的RmRm、 -1-1（旧疲劳强度），但（旧疲劳强度），但A A、akak比钢差比钢差。 4. 4.牌号、用途牌号、用途 GB134888 见教材见教材P49P49表表2 25 5牌号：牌号：Q T A A= =% R Rm m MpaMpa 球墨铸铁（球铁）球墨铸铁（球铁） 5.球铁的生产特点 (1)铁水 含碳硅量要高；S、P要低；温度1400。 (2)球化

11、与孕育处理 球化是关键， 预先将粉碎的球化剂稀土镁合金， 放置在铁水包内，上面铺盖硅铁粉 和草木灰。 先冲入约2/3铁水； 稍置，待反应后，再置入孕育剂， 用余下的1/3铁水冲入包内，进行孕育。 (3)铸型工艺 利用冒口、冷铁补缩；加大铸型刚度。 (4)热处理 常用有：退火、正火、调质和等温淬火。四、蠕墨铸铁蠕墨铸铁是近年发展起来的新型铸铁，其G片短；片端钝而圆，类似蠕虫（俗：毛豆虫） 1.蠕墨铸铁的性能 优于灰铁，不如球铁；厚大截面性能均匀；导热性优于球铁。 2.蠕铁牌号 以“R Ru uT T”表示；后面三位数为Rm值。 3.蠕铁制取与应用 造蠕铁同造球铁；用于制造形状复杂的大件，如：重型

12、机床、大型内燃机机体可以代钢。2铸钢件生产 一、铸钢的类别和性能 按化学成分分： 1.铸造碳钢铸造碳钢 应用最多应用最多 （占铸钢产量（占铸钢产量8080）； 牌号牌号, ,例例：; ZG”ZG”读作读作：铸钢铸钢；两组数两组数字字 2. 2.铸造合金钢铸造合金钢 适用耐磨、耐热、耐蚀等特殊要求，适用耐磨、耐热、耐蚀等特殊要求，如：如：ZGMZGMn n1313为铸造耐磨钢，坦克履带板、破碎机颚板；为铸造耐磨钢，坦克履带板、破碎机颚板；ZG1CZG1Cr r18N18Ni i9 9为为，可耐强酸强碱。，可耐强酸强碱。 按序为：Re、Rm值 。(见教材P51表26） 1. 1.钢的熔炼钢的熔炼要

13、求用电弧炉、感应电炉。（为什么？） 2. 2.铸造工艺铸造工艺 由于钢的熔点高、流动性差，钢水易氧化和吸气，而且其体积收缩为钢的23倍。 因此铸钢用砂耐火、透气性要高；冒口（个头大）与冷铁配合要好； 3. 3.热处理热处理 为消除铸态晶粒粗大、组织不匀及内应力，铸钢件铸后必须热处理，主为：正火或退火。3铜铝合金铸件生产 有色合金熔融性质：熔点低；流动性好；收缩大；易吸气、易氧化。 一、铸造特点：容易铸造、注重熔炼、防止氧化。 二、铸造铜合金 纯铜纯铜紫铜，玫瑰红色，表面氧化膜后呈紫色紫铜，玫瑰红色，表面氧化膜后呈紫色。 白铜白铜 CuCuNiNi合金；精密件，仪表；如合金；精密件，仪表；如 B

14、19 B19 等等 青铜青铜 CuCuSnSn 合金合金常称锡青铜常称锡青铜。如如Z CZ Cu uS Sn n10P10Pb b1 1 ( (俗称：俗称：10-110-1锡青铜锡青铜) ) 黄铜黄铜 CuCuZn Zn 合金合金 颜色随颜色随ZnZn，由黄红色，由黄红色淡黄淡黄色；如：色；如：ZCZCu uZ Zn n38(38(含含3838的锌，余为铜的锌，余为铜) ) 三、铸造铝合金 1.纯铝纯铝 Al aluminium 银白色，熔点银白色，熔点660660，面心立方晶格，没有同素异构转变。，面心立方晶格，没有同素异构转变。 2. 2.铝合金的分类：铝合金的分类： 变形变形铝合金铝合金

15、 ；铸造铸造铝合金铝合金 (1)变形变形铝合金铝合金 厂家直接按加工成各种规格的型材、板材、带材、厂家直接按加工成各种规格的型材、板材、带材、 管材、线材等。管材、线材等。 防锈铝合金防锈铝合金 L FL F 硬铝铝合金硬铝铝合金 L YL Y 超硬铝合金超硬铝合金 L CL C 锻铝铝合金锻铝铝合金 L DL D 牌号采用国际四位数字符表示；新牌号：5A05 LF5（代号）；2A11 对应 代号 LY11； 7A04 LC4等。（2）铸造铝合金 GB/T117395 代号：代号：Z L Z L 合金顺序号合金顺序号 合金类别合金类别 铸造铝合金铸造铝合金 如 ZL101，ZL104，ZL20

16、2，ZL301，ZL401等 1-Al-Si1-Al-Si 2-Al-Cu 2-Al-Cu 3-Al-Mg3-Al-Mg4-Al-Zn4-Al-Zn作业：P54 ： 2、3、6（应列表填写）、9小结：本章讨论了常用合金的生产，重点是铸铁件生产，要熟知生产工艺特点，并会简单应用；铸钢生产、铜铝合金生产要熟记常用牌号。牌号牌号: : ZAlSi7MgZAlSi7MgZL101 ZL101 仪表、壳体等；仪表、壳体等； ZAlSi9MgZAlSi9MgZL104 ZL104 汽缸体零件；汽缸体零件； ZAlZn6Mg-ZL401 ZAlZn6Mg-ZL401 压力铸造零件，形状复杂零件压力铸造零件，

17、形状复杂零件。 课后练习的讨论课后练习的讨论 (P54-9) 下列铸件适宜选用哪类铸造合金？请阐述理由。下列铸件适宜选用哪类铸造合金？请阐述理由。 火车轮火车轮：按：按GB806188规定：规定： “ 铁路用辗（铁路用辗（nian）钢整体车轮）钢整体车轮”有专门钢号：有专门钢号： CL60 (Wc=0.550.65) CL45MnSiV 另外：另外：GB806288规定：规定： “铁路用粗制轮箍铁路用粗制轮箍”用钢，钢号：用钢，钢号： LG60 LG65等等 摩托车气缸体：摩托车气缸体： 宜选用铝硅合金（宜选用铝硅合金（ZL1），）， 理由：理由： 铝硅合金轻而且散热效果好，强度足够。铝硅合金轻而且散热效果好，强度足够。 减速器蜗轮：选用铸造青铜（减速器蜗轮：选用铸造青铜（ZCuZn10Pb1) . 理由：减摩为主，散热作用好，强度不重要。理由：减摩为主，散热作用好，强度不重要。