铸造工(初级)第二章课件.ppt

1、 对砂型铸造的基本工序及操作技能作一般性了解；掌握常用造型工具的正确使用方法；了解金属材料及常见铸造合金的特性及热处理方法。最常用的粘土型(芯)砂是由原砂、粘土、水和其它附加物(如煤粉、木屑等)按所需配比混制而成的。用型砂及模样等工艺装备制造砂型的方法和过程称为造型。(1)按造型方法分有手工造型和机器造型。(2)按模样种类分有实样模造型和刮板造型。(3)按砂型的固定方式分有砂箱造型和地坑造型。(4)按砂型是否烘干分有湿型、表面干型和干型。1.型砂和芯砂的制备2.造型在实际生产中，究竟选择哪一种造型方法，要根据铸件的材质、尺寸大小、结构、生产批量、对铸件的质量要求以及经济性加以综合考虑。通过加热

2、使金属由固态转变为液态，并通过冶金反应去除金属液中的杂质，使其温度和成分达到规定要求的过程和操作称为熔炼。对一些较大型或质量要求较高的铸件一般采用干型浇注，也就是说砂型(芯)需进行烘干。3.熔炼4.砂型(芯)烘干将熔融金属从浇包注入铸型的操作称为浇注。落砂后从铸件上清除表面粘砂、型砂和多余金属等的过程称为清理。将铸件加热到一定的温度范围，保温一段时间，再以规定的速度冷却到适当的温度，以获得预期的组织与性能的过程，叫做铸件热处理。5.浇注6.清理7.铸件热处理(1)铁铲又称铁锨，用于拌和型砂并将其铲起送入指定地点。(2)筛子有长方形和圆形两种，如图2-1所示。(3)砂舂造型时，用来舂实型砂，如图

3、2-2所示。图2-1筛子1.造型工具图2-2砂舂(4)刮板又称刮尺，用平直的木板或铁板制成，长度应比砂箱宽度稍长，当砂型舂实后，用来刮去高出砂箱的型砂。(5)通气针又称气眼针，有直的和弯的两种，如图2-3所示。(6)起模针和起模钉用来起出砂型中的模样。图2-3通气针图2-4(7)掸笔用来润湿模样边缘的型砂，以便起模和修型。图2-5掸笔图2-6排笔图2-7手风箱(8)排笔主要用来清扫铸型上的灰尘和砂粒，或用于砂型大的表面涂刷涂料。(9)粉袋用来在型腔表面抖敷石墨粉或滑石粉。图2-8风动捣固器 1锤身 2自动换气阀 3进气阀 4管接头 5控制手柄6锤头(10)手风箱用来吹去砂型上散落的灰尘和砂粒，

4、使用时不可用力过猛，以免损害砂型。(11)风动捣固器又称风冲子或风枪，其形状如图2-8所示。(12)钢丝钳用来绑扎芯骨或弯曲砂钩等。(13)活动扳手用来松紧螺母或螺钉等。(1)镘刀又称刮刀，用来修理砂型(芯)的较大平面，开挖浇冒口，切割沟槽及把砂型表面的加强钉揿入砂型等。2.修型工具(2)砂钩又称提钩，用来修理砂型(芯)中深而窄的底面和侧壁，提出散落在型腔中的型砂等。(3)圆头用来修整圆形及弧形凹槽，如图2-11所示。图2-9镘刀图2-10砂钩(4)半圆又称竹爿梗或光平杆，用来修整垂直弧形的内壁及其底面，如图2-12所示。图2-11圆头图2-12半圆(5)法兰梗又称光槽镘刀，用来修理砂型(芯)

5、的深窄底面及管子两端法兰的窄边。(6)成型镘刀用来修整镘光砂型(芯)上的内外圆角、方角和弧形面等。图2-13法兰梗图2-14成型镘刀(7)压勺用来修整砂型(芯)的较小平面，开设较小的浇道等。(8)双头铜勺又称秋叶，用来修整曲面或窄小的凹面。图2-15压勺图2-16双头铜勺3.造型工艺装备常用的工艺装备有模样、砂箱和造型平板等。(1)模样由木材、金属或其它材料制成，用来形成铸型型腔的工艺装备称为模样。模样大多数是用木材制成的，它具有质轻、价廉和容易加工成形等特点；但木模强度和刚度较低，容易变形和损坏，所以只适宜单件小批量生产。(2)砂箱构成铸型的一部分，容纳和支承砂型的刚性框称为砂箱。图2-17

6、砂箱1箱壁2箱带3箱把(3)造型平板造型平板又称垫板，其工作表面光滑平直，造型时用它托住模样、砂箱和砂型。(1)钢卷尺用来测量长度。(2)钢直尺用于测量长度、外径和内径等尺寸。(3)90角尺用于划线或检查被测物体的垂直度。图2-18水平仪4.常用量具(4)水平仪用于测量被测平面是否水平，其形状如图2-18所示。(5)卡钳用于测量砂型(芯)的外径、内径及凹槽宽度等尺寸。(6)砂型表面硬度计用于测量湿态砂型(芯)表面硬度，其形状如图2-20所示。一般砂型紧实后的硬度为6080；紧实度高的砂型表面硬度为8590；砂芯的硬度为7080。图2-19卡钳图2-20砂型表面硬度计铸造工艺规程也称为铸造操作规

7、程，它是指铸件生产过程中必须遵循的通用技术文件，对各种工序的操作作了具体的规定，其种类和内容可根据铸造车间生产情况制定。铸造工艺文件包括铸造工艺图和铸造工艺卡片，它是针对铸件制定的，其格式和内容由铸件的结构和技术要求决定，下面分别介绍各种工艺文件的内容。1.铸造工艺规程2.铸造工艺文件(1)铸造工艺图铸造工艺图是铸造过程中最基本和最重要的工艺文件之一，它对模样制造、生产准备、铸件清理和验收都起着指导作用，同时，也是绘制铸件图、铸型装配图、编制铸造工艺卡片的依据。铸造工艺图是在零件图上用规定的工艺符号把分型面位置、浇注位置、浇冒口系统、砂芯结构尺寸和工艺参数等绘制出来的工艺文件。(2)铸造工艺卡

8、片铸造工艺卡片用于填写铸件造型、合型、浇注等方面的工艺参数，以及对有关工序的注意事项进行说明，填写的内容根据各铸造厂产品及生产批量来定。表2-1铸造工艺卡片(3)铸型装配图铸型装配图是根据铸造工艺图绘制的，它表明经装配合型后铸型的结构。图2-21铸型装配图1下砂箱2横浇道3直浇道4浇口盆5出气冒口6上砂型7上砂箱8砂芯9型腔10下砂型(4)铸件图铸件图是根据铸造工艺图绘制的，把经过铸造工艺设计后改变了零件形状、尺寸的地方反映出来。(5)铸件粗加工图和探伤图铸件粗加工图与铸件图的区别是，粗加工图上留出的是精加工余量，并标有加工表面粗糙度符号，适用于需要加工后交货的铸件，供技术检验使用。铸件探伤图

9、是铸件检验的技术文件，图上规定了探伤的区域和等级。造型是获得铸件外部轮廓的工艺过程。(1)安放模样和砂箱按铸造工艺方案将模样安放在造型平板的适当位置，如图2-22所示，安放下砂箱，使模样与砂箱内壁之间留有合适的吃砂量，若模样容易粘附型砂，可撒(或涂)上一层防粘模材料(如硅石粉等)如图2-23所示。图2-22安放模样1.手工造型的操作顺序图2-23撒防粘模材料(2)填砂和舂砂图2-24筛上面砂图2-25填舂背砂a)用砂舂扁头舂砂b)铲填背砂(3)修整和翻型用刮板刮去多余的背砂，使砂型表面和砂箱边缘平齐，如图2-27所示。图2-26用砂舂平头舂砂图2-27刮去多余的型砂图2-28扎出气孔图2-29

10、翻转后的下砂型(4)修整分型面用镘刀将模样四周砂型表面光平，撒上一层分型砂，如图2-30所示。图2-30撒分型砂图2-31吹去模样上的分型砂(5)放置上砂箱将上砂箱套放在下砂型上，再均匀地撒上防粘模材料，如图2-32所示。(6)填砂和舂实安放浇口模样，加入面砂，如图2-33所示。图2-32撒防粘模材料图2-33加面砂和放置浇口模样(7)修型和开型用刮板刮去多余的背砂，使砂型表面和砂箱边缘平齐，用镘刀光平浇冒口处型砂，扎出通气孔，取出浇口模样并在直浇道上开挖漏斗型浇口盆。图2-34敞开上砂型图2-35刷水(8)修整分型面扫除分型砂，用水笔润湿靠近模样处的型砂，如图2-35所示。图2-36开挖浇道

11、图2-37起模(9)起模将模样向四周松动，然后用起模钉将模样从砂型中小心起出，如图2-37所示。图2-38修整后的砂型图2-39合型后的砂型(10)合型将修整后的上砂型按照定位装置对准放在下砂型上，放置压铁，抹好箱缝，准备浇注，如图2-39所示。图2-40带浇道的铸件图2-41安放模样应注意起模方向在铸造生产中，手工造型的方法较多，但造型时都具有某些共同的工艺过程和操作要求。(1)安放模样1)起模方向如图2-41所示。2)应留有安放浇冒口的位置。2.手工造型操作技术3)模样至砂箱内壁及顶部之间需留有一定的距离，即吃砂量，其值不应小于表2-2中的数值，以防浇注时发生抬型(跑火)现象，但也不宜过大

12、，以免增加造型的工作量和型砂用量。表2 2模样和浇道与箱边的距离表2-2模样和浇道与箱边的距离图2-42填砂a)正确填砂b)不正确填砂1面砂2背砂4)铸件的重要加工面应朝下或侧立，防止其产生气孔、夹渣等缺陷。图2-43胀砂a)砂型硬度分布b)铸件胀砂情况(2)填砂填入砂箱中的型砂通常有两种：面砂和背砂。(3)舂砂舂砂是造型过程中最基本的操作之一，其目的是使砂型达到合适的紧实度。1)砂型紧实度的分布。箱壁和箱带处的型砂要比模样周围紧些，这不仅使砂型的气体容易逸出，而且可防止砂型在翻转、吊运时塌箱。砂型下部的型砂要比上部逐渐舂得结实些，这是因为越是往下，金属液对砂型的压力越大，若砂型紧实度太低，铸

13、件则会产生胀砂现象，如图2-43所示。下砂型应比上砂型舂得紧一些，防止铸件产生气孔，因为上砂型受到金属液的压力小，而经过它逸出的气体却较多。2)舂砂方法。图2-44舂砂前固定模样的位置图2-45舂砂路线图2-46舂砂带来的缺陷a)局部舂得太硬b)起模时砂块被带走c)形成结疤1砂块2结疤(4)撒分型砂上砂型的舂砂是放在下砂型上进行的，为了使上、下砂型不致粘连，在分型面上应均匀地撒上一层薄薄的隔离材料。(5)砂型的排气砂型在浇注时会产生大量的气体，气体若不及时排出，铸件就容易产生气孔缺陷，虽然气体可以通过型砂颗粒间的空隙排出一部分，但不完全，必须采取措施尽快把型腔中的气体排出。加强砂型排气的措施如

14、下：1)扎通气孔。扎通气孔时应注意以下几个方面：通气孔应在砂型舂实刮平后再用通气针扎出，否则扎出的通气孔又会在刮平砂型的过程中被堵塞，如图2-50所示。图2-47填砂层太厚的缺点图2-48用纸隔离湿型斜坡分型面图2-49通气孔的作用图2-50砂型的通气孔被型砂堵死通气针的粗细应根据砂型大小来选择，一般为?2?8mm。通气孔的数目一般应保持每平方分米的面积不少于45个。通气孔的深度离模样应有210mm的距离。太深，浇注时金属液会进入通气孔，使其失去作用；太浅，通气孔的作用会大大减弱，气体不能及时排出。2)安放出气冒口浇注时，型腔上部会聚积很多气体，造成较大的反压力，阻碍金属液充满型腔，尤其是一些

15、细薄部位，极易产生浇不到现象，如图2-51a所示。3)将砂型安放在疏松的砂地上，以便排气。图2-51出气冒口的作用图2-52出气冒口的位置(6)定位起模后再合型，上砂型必须准确地合到下砂型上原来的位置，否则会产生错型现象，如图2-53所示。图2-53砂型的定位a)定位正确b)砂型错位图2-54用定位销定位a)低型砂箱的插销法b)高型砂箱的套销法1)定位销定位。2)泥号定位。3)用内箱销定位。图2-55用泥号定位图2-56用内箱销定位内箱销必须垂直打入砂型中。两根内箱销的距离应尽量放得远些，以提高合型精度。为防止上砂型位置合错，可将一根内箱销放在对角线上，另一根则偏离对角线。打入内箱销时，要注意

16、避开模样。4)用内箱锥定位。图2-57用内箱锥定位1下砂型2内箱锥3铁钉4型砂(7)开型取出模样，移去上型的过程称为开型。1)开型前用撬棒在上、下砂型搭手间略微撬动，使上、下砂型和模样间产生一微小间隙，这样开型时砂型就不易损坏。2)开型时，上型必须垂直提起，当较大的砂型用吊车开型时，要把起重吊钩调整到上砂型重心的地方，并把几根起重链条的松紧程度调到一样，然后再起吊。图2-58转动开型法3)若上砂型的吊砂不高又有一定斜度时，可用图2-58所示的转动开型方法：以上砂型的一个箱边为轴线，将上砂型绕轴线转动而开起，这样可防止因开型时摇摆不稳而将吊砂碰伤。(8)起模使模样与砂型分离的操作过程称为起模。1

17、)刷水。2)敲模。图2-59起模针要钉在模样重心上图2-60松动过度使型腔损坏3)插钉。图2-61用压板防止型砂被带走1起模针2模样3压板(9)修型当模样形状复杂、质量较差，或者舂砂、起模操作不当时，砂型易被损坏，此时要使用各种修型工具，用面砂仔细进行修补，修补的地方要牢固、准确、光滑、平整。1)修型方法如下：局部松软处的修型，可用镘刀划松要修整处，用手揿实或用锤子等工具再次舂实。两壁相交处损坏部位的修补，可用镘刀粘上砂子，沿一定方向将砂抹到缺口上，如图2-62所示。图2-62型腔两壁相交处的修补a)将砂型缺口处用镘刀划松b)用镘刀将型砂补好c)镘刀向下运动，抹平铅垂壁上的型砂d)用砂钩挑型砂

18、修补立面被模样带出的大块型砂处的修补。可将被带出的型砂取出后，刷上泥浆水覆盖在损坏处补实。面积较大、深度较浅处的修补。修补前要将下面的砂挖去一些，以免单纯地把砂铺在表面，使修补后造成大片脱落。型腔尖角部分(包括浇道)的修补。为了防止型腔内的尖角砂被金属液冲坏，要用镘刀(或秋叶)把它修成圆角。砂型损坏较大部位的修补。可借助直尺、挡板等，用镘刀进行修补，如图2-63所示。深窄槽底面、立壁的修补。可用砂钩进行修补，如图2-64所示。分型面的修补。为了避免模样靠近分型面处周围的型砂在起模时被带走，合型时将此处砂型压坏，起模前需将此处砂型稍微压低形成一披缝，如图2-65所示。干砂型所留的披缝一般为12m

19、m，湿砂型可不留披缝。图2-63借助挡板用镘刀修补图2-64用砂钩修补型腔图2-65在下砂型分型面处修出披缝a)起模时砂型四周损坏b)将模样四周压低c)合型后的披缝2)修型过程中应注意的问题：修补工作应自上而下地进行，避免下面修好后，又被上面落下的散砂弄脏或破坏。砂型需修补的地方，可先用水润湿一下，但水不宜太多，否则浇注时产生大量的气体会将修补上去的型砂冲坏，造成夹砂等缺陷，如图2-66所示。修补平面时，不能用镘刀在型腔表面来回多次光平，以免使型腔表层与里层分离，浇注时使铸件产生夹砂、起皮等缺陷。补上去的砂应比砂型表面高一些，使得在压实和光平后能和砂型表面平齐。(10)插钉型腔中一些薄弱部位，

20、如转角凸台、浇冒口附近、大平面及损坏的修补处，特别是大型厚壁铸件，为了防止浇注时被金属液冲坏，常用铁钉来增加此处的强度，如图2-67所示。图2-66修型时刷水太多的缺点图2-67铁钉增加型腔中凸台的强度1)插钉的形式。明钉。明钉必须使用新钉，插入后应与砂型表面齐平，并应分行错开排列，如图2-68所示。图2-68明钉的插法a)正确b)、c)、d)错误e)各行错开排列暗钉暗钉插入后要比砂型表面低12mm，上面再用型砂盖平。但是暗钉在插入前钉头应敲扁，便于使盖上的型砂能与钉头咬牢。2)插暗钉的注意事项如下：铁钉长度为50200mm，钉与钉之间的距离为25100mm。使用前要把铁钉用水润湿一下，以增强

21、钉与砂型的粘结力。(11)开设浇注系统浇注系统是为了填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道，通常由浇口盆、直浇道、横浇道和内浇道组成，如图2-69所示，浇注系统开设得不当，将会对铸件质量造成很大的影响。有些简单的小型铸件可不用横浇道，由直浇道直通内浇道；有时甚至内浇道也不用，由直浇道直通型腔，如图2 70所示。图2-69浇注系统的组成图2-70简单浇道浇道表面要光滑，防止金属液将砂粒冲下带入型腔中。不能将内浇道开设在正对着砂芯和型腔内的薄弱部位，防止浇注时金属液冲坏砂芯和砂型。内浇道不能开设在横浇道的尽头、上面和直浇道的下面。这是为了让金属液中的杂质能存留在横浇道中，如图2-71所示。图2-

22、71内浇道的开设a)内浇道开设正确b)、c)、d)内浇道开设错误内浇道的数目，根据铸件大小、壁厚而定。简单的小型铸件可开一道，大的薄壁铸件要多开几道。(12)上敷料和涂料制好的砂型如果是湿型，通常需要用粉袋在型腔内撒一层石墨粉等敷料；如果是干型，需要在型腔表面刷上一层液体涂料，以防止铸件粘砂。上涂料应注意以下几点：涂料是一种悬浊液，很容易产生沉淀，因此使用前要搅拌均匀。为了使铸型表面光洁，需要刷多次涂料，刷完后用镘刀修光，最后一层用较稀的涂料刷均匀即可。图2-72砂型压铁的位置a)砂型压铁放置正确b)砂型压铁放置错误1冒口2上砂型3压铁4浇口盆除型腔表面外，在分型面和型腔交接处，浇注系统及芯头

23、和芯座处也应涂刷适当的涂料层。(13)合型合型是一项非常细致的操作工序，对铸件质量有很大的影响，如果操作不当铸件就会产生错型、偏芯、气孔、砂眼等缺陷。下面介绍合型操作的注意事项：仔细检查砂型各个部位，是否有损坏的地方。型腔中散落的砂子、灰尘可用手风箱或压缩空气吹去，也可用吸尘器吸出。检查砂芯尺寸和安放位置是否正确，型腔各部分的壁厚是否合乎要求。必要时，合型后再将上砂型吊起来，检查在合型时有无压坏的地方。干砂型合型时，需要在分型面上铺上一圈石棉绳或泥条，以增加砂型的密封性。合型后用粘土泥条或型砂抹塞砂箱箱缝，以防浇注时金属液从分型面处射出，而造成跑火。合型后，要将浇口盆和冒口盖住，以防灰尘、砂粒

24、或杂物进入型腔。(14)紧固为了防止浇注时上砂型被金属液的浮力抬起，浇注前需要做好砂型的紧固工作。压铁要对称放置，如图2-72所示。图2-73上砂型被弯曲的压铁压坏压铁的放置，不得妨碍浇注工作及砂型排气。压铁应放在箱带或箱边上，防止压坏砂型，如图2-73所示。用卡子或螺栓紧固时，应两面同时紧固，避免上砂型翘起形成间隙而导致跑火。浇注后，压铁等紧固工具不能去除得太早，以免金属液还未凝固，将上砂型顶起而导致跑火。手工造型工作场地分为固定和不固定两种。1)照明光线应来自左上方，这样可以较容易看清型腔底部，以减轻造型工眼睛的疲劳。3.手工造型工作场地的布置2)底板或模板应放在正前方，空砂箱放在左侧，造

25、型工具放在右侧，这样造型时能顺利取到所需要的东西。金属材料在外力作用下改变其形状和尺寸，当外力去掉后能恢复原始形状和尺寸的性能，叫做弹性。图2-74拉伸试样1.弹性和塑性图2-75普通低碳钢拉伸图2.强度强度是金属材料在静载荷作用下抵抗永久变形和断裂的能力。金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，称为硬度。金属材料在指定循环基数下(一般为107或更高一些)的中值疲劳强度，称为疲劳极限。3.硬度4.冲击韧度5.疲劳极限金属及合金的物理性能主要有密度、熔点、导热性和导电性等。化学性能是指金属及合金在室温或高温时抵抗活泼介质化学侵蚀的能力，如耐酸性、耐碱性、抗氧化性等。工艺性能是物理

26、、化学、力学性能的综合，按工艺方法的不同，可分为铸造性能、锻压性能、焊接性能和切削加工性能等。1.物理性能2.化学性能3.工艺性能钢铁材料是工业中应用范围最广的合金，它们都是以铁和碳为基本组元的复杂合金。1.热处理的基本原理图2-76铁碳相图图2-77铁碳相图与热处理工艺加热温度的关系(1)铁素体铁素体是碳在Fe中形成的固溶体，符号用F表示。(2)奥氏体碳在Fe中形成的固溶体称为奥氏体，用A表示。(3)渗碳体渗碳体是铁与碳的化合物(Fe3C)。(4)珠光体在铁素体的基体上分布着硬脆的渗碳体，形成的这种组织称为珠光体。(5)贝氏体当奥氏体过冷到550左右至马氏体点(Ms)温度范围时，其转变形成的

27、组织称为贝氏体。(6)马氏体当奥氏体以大于临界冷却速度冷却，并过冷到Ms点以下时，可转变为马氏体。各种组织都具有不同的性能和特点，机器零件或工具究竟采用哪一种热处理工艺，将视其工作环境和要求来确定。(1)退火退火是将钢件加热到一定温度，保温后再缓慢冷却的热处理工艺。退火的主要目的是：1)降低钢的硬度，改善其切削加工性能，恢复塑性变形能力。2)均匀钢的组织和化学成分，细化晶粒。3)消除钢中的残余应力，稳定组织，防止变形。2.钢的热处理4)驱除存在于钢内的氢气，防止白点，消除氢脆性。表2-3钢常用退火的种类及应用范围(2)正火工件加热奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺。正火的作用与退火相似，但正火

28、是在炉外冷却，不占用设备，生产率高，所以低碳钢常用正火来代替退火处理。1)硬度偏高。2)球化不良。3)细晶粒断口。4)粗晶粒断口。5)魏氏组织。6)弯曲变形。(3)淬火工件加热奥氏体化后以适当方式冷却获得马氏体或(和)贝氏体组织的热处理工艺。淬火的主要目的是：1)提高零件的硬度和耐磨性。2)配合回火工序使零件获得所需的综合力学性能。3)改善特殊性能钢的某些物理化学性能。(4)回火工件淬硬后加热到Ac1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。回火的目的是：减少或消除应力，提高零件的韧性；获得零件所需要的综合力学性能；稳定组织，使残余奥氏体转变或稳定化。1)低温回火(低于250)

29、。2)中温回火(400500)。3)高温回火(大于500)。(5)其它处理方法1)时效处理。自然时效十分缓慢，可达几年以上，因此常对零件进行人工时效处理，以加速时效进程，稳定组织性能。2)冷处理。冷处理的目的：提高钢的硬度和耐磨性。稳定零件尺寸，防止零件在保存和使用过程中发生变化。提高和稳定钢的磁性。渗碳件和碳素工具钢中的残余奥氏体在室温下容易稳定，因此，淬火后应迅速进行冷处理，然后再进行回火；对于形状复杂的高温合金钢，由于淬透性好，残余奥氏体不稳定，一般应在淬火、回火后进行冷处理，然后再进行一次低温回火；对于高精度件如标准量规等，为了保证组织和尺寸高度稳定，应采用淬火冷处理回火冷处理时效的工

30、艺。3)表面淬火。表面淬火的目的是获得高强度的表面层和有利的残余应力分布，以提高工件的耐磨性或疲劳强度。4)回火脆性。将工件置于适当的活性介质中加热、保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。(1)渗碳渗碳是使碳渗入工件表层的处理方法。渗碳件一般采用含碳的质量分数为01%025%的低碳钢制造。(2)渗氮使氮渗入工件表面的处理方法叫做渗氮。渗氮用钢应具备以下条件：应具有一定的含碳量，以保证必要强度，并含有可形成氮化物的合金元素，特别是铝、铬和钼，从而可保证达到较高的表面硬度。3.化学热处理(3)碳氮共渗在奥氏体状态下同时将碳、氮渗入工件表层，并以渗碳为主的化学

31、热处理工艺。与渗碳相比，碳氮共渗可在较低温度下进行，便于直接淬火，工件不易变形开裂，渗层具有较高的耐磨性和疲劳强度；与渗氮相比，渗入速度大，渗层深，脆性低，具有较高的抗压强度。(4)渗硼将硼渗入工件表层的化学热处理工艺。(5)渗铝将铝渗入工件表层的化学热处理工艺。(6)渗硫将硫渗入工件表层的化学热处理工艺。渗硫有固体、液体、气体、电解和真空蒸发等方法，根据温度不同可分为高温(400950)渗硫、中温(500600)渗硫和低温(250)渗硫，其中以中温液体渗硫和低温电解渗硫方法比较成熟。在铁碳合金中，铸铁是含碳的质量分数为211667%的合金。(1)铸铁热处理的特点1)普通铸铁中含有大量游离石墨

32、，易引起应力集中，且使铸铁导热性不良，因此，热处理时，一般采用较小的加热、冷却速度，较长的保温时间。4.铸铁热处理2)铸铁件由于其形状、各部位尺寸不同，组织状态存在很大的差别，因此难以使工件各部分获得均匀的处理效果。3)白口铸铁及一般铸铁薄壁快冷处，存在大量自由渗碳体和部分共晶组织，使铸件性质硬脆，适用性小，常需进行可锻化退火和软化退火。4)一般铸铁件在加热时，其中的游离碳可部分溶入奥氏体中，使基体含碳量增加，冷却后可获得不同的组织和性能。5)铸铁件含有相当多的硅及各种杂质，其相变温度和共析成分与一般钢不同，所以热处理的加热温度与钢有很大的差别。(2)铸铁常用热处理方法及作用。1)退火。消除应

33、力退火。铸铁件常存在很大的应力，它可使铸件变形甚至开裂，因此，铸造后应迅速进行消除应力退火，特别是对形状复杂、截面尺寸相差悬殊的铸件以及薄壁件、大件等。消除应力退火多用于灰铸铁和球墨铸铁件，有时也用于合金白口铸铁件。软化退火。铸铁件在凝固过程中，其表面和薄壁处冷却较快，常形成一层薄的白口层，其硬度高、脆性大，难以进行机械加工。为消除白口层，通常进行软化退火，其工艺如图2-79所示。将铸件加热到900950，保温25h，然后炉冷到250300出炉；也可先冷到600650进行等温退火。图2-78铸铁消除应力退火曲线图2-79铸铁软化退火工艺曲线图2-80铸铁淬火、回火工艺曲线2)正火。铸铁件正火的

34、操作过程和工艺参数，与软化退火相近，只是在加热保温完毕后在空气中冷却，其冷却速度较大。3)淬火和回火。铸铁淬火、回火的工艺如图2 80所示。4)可锻化退火。生产上对铸造碳钢的要求是具有一定的力学性能。表2-4一般工程用铸造碳钢的力学性能1.铸造碳钢表2-5一般工程用铸造碳钢的化学成分2.残余元素总含量的质量分数不超过1.00%，如需方无要求，残余元素可不进行分析。3.当使用酸性炉生产铸件时，S、P含量由供需双方商定。(1)铸造碳钢的性能铸造碳钢的性能主要有力学性能、物理、化学性能、铸造性能及焊接性能等。1)铸造碳钢的力学性能。表2-6常用铸造碳钢的性能2)铸造碳钢的铸造性能(见表2-5)与铸铁

35、相比，铸钢的铸造性能较差。(2)铸造碳钢的用途常用铸造碳钢的用途见表2-7。表2-7常用铸造碳钢的用途铸造碳钢虽然应用很广，但是在性能上有许多不足之处。(1)铸造低合金钢的牌号铸造低合金钢的牌号是以化学成分表示的。2.铸造低合金钢1)在牌号中“ZG”后面的一组数字表示铸钢的名义碳的质量分数的万分之几。2)在碳的名义含量后面排列各主要合金元素符号，每个元素符号后面用整数标出名义含量的质量百分数。3)含锰元素的平均质量分数小于0.9%时，在牌号中不标元素符号；平均质量分数为0.9%1.4%时，只标出元素符号不标含量。4)含钼元素的平均质量分数小于0.15%时，其它合金元素平均质量分数小于0.5%时

36、，在牌号中不标元素符号；钼元素的平均质量分数大于0.15%小于0.9%时，在牌号中只标出元素符号不标含量。5)当钛、钒元素平均质量分数小于0.9%时，铌、硼、氮、稀土等微量合金元素的平均质量分数小于0.5%时，在牌号中标注其元素符号，但不标含量。6)当主要合金元素多于三种时，可以在牌号中只标注前两种或前三种元素的名义含量。7)当牌号中须标两种以上主要合金元素时，各元素符号的标注顺序按它们的名义含量的递减顺序排列。8)在特殊情况下，当同一牌号分几个品种时，可在牌号后面用“”隔开，用阿拉伯数字标注品种序号。例如ZG15Cr1Mo1V的含义如下：(2)低合金钢的主要类别及钢种铸造低合金钢的钢种繁多，

37、其中主要的可分为普通铸造低合金钢、超高强度铸造低合金钢、高温用铸造低合金钢、低温用铸造低合金钢及抗磨用铸造低合金钢等类。1)普通铸造低合金钢。锰及锰硅系铸造低合金钢。该系列中常用的钢号及其化学成分、力学性能见表2-8。表2-8常用锰及锰硅系铸造低合金钢铬系、铬钼系及铬镍系铸造低合金钢。该系列中常用的钢号及化学成分、力学性能见表2-9。单元铬钢主要是ZG40Cr。表2-9常用铬系、铬钼系及铬镍系铸造低合金钢表2-9常用铬系、铬钼系及铬镍系铸造低合金钢2)特殊性能铸造低合金钢。高合金钢中，加入的合金元素总的质量分数在10%以上，由于含有大量的合金元素，因此使得钢具有了某些特殊的使用性能，如高锰钢具

38、有高的耐磨性，不锈钢耐腐蚀性强，耐热钢在高温下也能保持良好的性能。3.铸造高合金钢铸铁牌号具体表示方法如下：1)各种铸铁代号，由表示该铸铁特征的汉语拼音字母的第一个大写正体字母组成，当两种铸铁名称的代号字母相同时，可在该大写正体字母后加小写正体字母来区别，同一名称铸铁，需要细分，取其细分特点的汉语拼音字母第一个大写正体字母排列在后面。2)合金元素符号用国际化学元素符号表示，混合稀土元素符号用“R”表示。3)在牌号中常规碳、硅、锰、硫、磷元素，一般不标注。1.铸铁牌号表示方法4)合金元素的质量分数大于或等于1%时用整数表示，小于1%时一般不标注，只有对该合金性能有较大影响时才予标注。5)合金化元

39、素按其含量递减次序排列，含量相等时按元素符号的字母顺序排列。6)牌号中代号后面的一组数字，表示抗拉强度值；当有两组数字时，第一组表示抗拉强度值，第二组表示伸长率值，两组数字间用“”隔开。7)当牌号中标注元素符号及含量还需标注抗拉强度时，抗拉强度值置于元素符号及含量之后，两者之间用“”隔开。表2-10铸铁名称、代号及牌号表示方法实例2.灰铸铁灰铸铁是指碳主要以片状石墨形式析出的铸铁，断口呈灰色。表2-11灰铸铁的化学成分(1)灰铸铁的性能主要包括力学性能和铸造性能。1)灰铸铁的力学性能。强度性能较差。灰铸铁的抗拉强度、伸长率、冲击韧度和弹性模量都低于铸钢、仅硬度与铸钢相近。对缺口不敏感。材料在受

40、力时，有缺口和无缺口试样的强度性能有显著的差别，这种现象称为材料的缺口敏感性，灰铸铁对缺口几乎不敏感。良好的减振性。减振性是指材料在交变载荷下吸收振动的能力。耐磨性好。2)灰铸铁的铸造性能。具有良好的流动性。收缩量小，内应力小，热裂、变形和冷裂倾向小。(2)灰铸铁的用途由于灰铸铁具有良好的减振性，因此在机床制造工业中常用来制造机床床身，以减少机床在运动过程中的振动，从而保证机件的加工精度。为了提高灰铸铁的强度性能，可对其进行孕育处理。球墨铸铁是指铁液经过球化处理而不是在凝固后经过热处理，使石墨大部分或全部呈球状，有时少量为团絮状的铸铁。(1)珠光体球墨铸铁的性能及用途珠光体球墨铸铁是指基体组织

41、中珠光体的质量分数约在80%以上，其余为铁素体的一种球墨铸铁。3.球墨铸铁1)珠光体球墨铸铁的性能静拉伸性能。珠光体球墨铸铁具有很高的抗拉强度，尤其是屈服强度高。抗疲劳性能。球墨铸铁的疲劳强度比灰铸铁高0.51倍。因此，珠光体球墨铸铁可以代替锻钢或铸钢制造曲轴等承受变动载荷的铸件。抗冲击性能。珠光体球墨铸铁可在较小能量多次重复冲击载荷下工作，抗冲击性能强。耐磨性。具有良好的耐磨性。2)珠光体球墨铸铁的用途。(2)铁素体球墨铸铁的性能和用途铁素体球墨铸铁是指基体中含铁素体的质量分数在80%以上，其余为珠光体的球墨铸铁。铁素体球墨铸铁的冲击韧度高于可锻铸铁，在常温时承受一次大能量冲击载荷的能力较大

42、，承受小能量多次重复冲击的能力也比可锻铸铁强。(3)贝氏体球墨铸铁的性能和用途牌号QT9002就属于这一类。金相组织中石墨形态主要为蠕虫状的铸铁称为蠕墨铸铁，蠕墨铸铁的石墨形态介于球状和片状之间。4.蠕墨铸铁(1)RuT300该牌号是以铁素体为主的混合基体蠕铁，强度和硬度适中，有一定的塑性、韧性，热导率较高，致密性较好，是目前国内生产和应用最多的蠕墨铸铁牌号。(2)RuT340该牌号是以珠光体为主的混合基体蠕墨铸铁，强度和硬度较高，具有较高的耐磨性和热导率。(3)RuT380、RuT420这两种牌号的基体为珠光体，因此具有较高的强度和硬度，较高的热导率以及良好的刚性和耐磨性。(4)RuT260

43、该牌号的基体为铁素体，具有较高的塑性和韧性及特别高的热导率，而且在经过高温阶段时，基体组织很少或没有相变，因此抗氧化生长和变形能力较好。白口铸铁通过石墨化或氧化脱碳退火处理，改变其金相组织或成分，而获得的有较高韧性的铸铁，称为可锻铸铁。5.可锻铸铁(1)黑心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁的性能和用途黑心可锻铸铁是指白口铸铁在中性气氛中退火，使碳化铁分解成团絮状石墨与铁素体，正常断口呈黑绒状并带有灰色外圈的可锻铸铁。黑心可锻铸铁常见的牌号有KTH30006、KTH35010，由于基体是铁素体，因而具有一定的强度和较高的塑性和韧性，常用于制造承受冲击、振动及扭转负荷的零件。(2)白心可锻铸铁白心可锻铸铁

44、是指白口铸铁经深度氧化脱碳退火，断口心部呈白色，心部无或很少退火石墨，并含有珠光体的可锻铸铁。耐热铸铁是可以在高温使用，其抗氧化或抗生长性能符合使用要求的铸铁。(1)铬系耐热铸铁的性能和用途该系列中常见的牌号有RTCr、RTCr2、及RTCr16。1)RTCr和RTCr2牌号为低铬耐热铸铁。2)RTCr16牌号为中铬耐热铸铁，由于铬量提高，因此与低铬耐热铸铁相比，RTCr16铸铁的强度和硬度有较大的提高，但常温脆性较大。(2)硅系耐热铸铁该系列中常见的牌号有RTSi5、RQTSi5、RQTSi4及RQTSi4Mo。6.耐热铸铁1)RTSi5是一种耐热性较好，但承受机械和热冲击能力较低的耐热铸铁

45、。2)RQTSi5和RQTSi4两种含硅耐热球墨铸铁，常温和高温性能明显优于RTSi5。3)RQTSi4Mo由于加入Mo，因此明显提高了室温和高温强度，以及热疲劳性能。(3)铝系耐热铸铁常见的牌号有RQTAl4Si4、RQTAl5Si5和RQTAl22。1)RQTAl4Si4和RQTAl5Si5的耐热性良好，可以在9501050温度范围内工作。2)RQTAl22具有最优良的抗氧化能力，有较高的高温和室温强度，韧性好，原材料来源丰富，熔制简便；其缺点是抗温度急变性差，高温冲击韧度低。(1)铸造有色纯金属的牌号其表示方法是由“Z”和相应纯金属的化学元素符号及表示产品纯度百分含量的数字或用一短横加顺

46、序号组成。(2)铸造有色合金的牌号1)铸造有色合金的牌号由“Z”和基体金属的化学元素符号、主要元素符号(其中混合稀土元素符号统一用RE表示)以及表明合金化元素名义质量分数的数字组成。2)当合金元素多于两个时，合金牌号中应列出足以表明合金主要特征的元素符号及其名义质量分数的数字。3)合金元素符号按其名义百分含量递减的次序排列。1.铸造有色金属及其合金的牌号4)除基体元素的名义质量百分数不标注外，其它合金元素的名义质量分数均标注于该元素符号之后，当合金化元素的质量分数规定为大于或等于1%的某个范围时，采用其平均含量的修约化整值。5)对具有相同主成分，需要控制低间隙合金元素的合金，在牌号后的圆括弧内

47、标注ELI。6)对杂质限量要求严、性能高的优质合金，在牌号后面标注大写字母“A”标示优质。(3)牌号标示示例1)铸造纯铝2)铸造纯钛3)铸造优质铝合金4)铸造镁合金5)铸造锡青铜6)铸造钛合金表2-12铸造铝合金化学成分2.铸造铝合金表2-12铸造铝合金化学成分表2-12铸造铝合金化学成分表2-12铸造铝合金化学成分(1)铝硅类合金此类合金具有优良的铸造性能，如收缩率小、流动性好、气密性好和热裂倾向小等，经过变质处理之后，还具有良好的力学性能、物理性能和切削加工性能，是铸造铝合金中品种最多、用量最大的合金。(2)铝铜类合金其具有较高的室温和高温力学性能，但铸造性能较差，抗蚀性较差，线膨胀系数较

48、大，此类合金大多作为耐热铝合金和高强度铝合金用。(3)铝锌类合金锌能显著提高合金的强度，不需热处理就能使合金强化，但这类合金抗蚀性差，有应力腐蚀倾向，铸造时容易产生热裂。(4)铝镁类合金其具有非常优异的抗蚀性能，力学性能高，加工表面光亮美观，密度是现有铝合金中最小的。(5)混合稀土类合金其高温强度高，热稳定性好，可用于在350400温度下工作的零件。铸造铜合金按其主要组成和性能，分为两大类：铸造青铜和铸造黄铜。3.铸造铜合金表2-13铸造铜合金的化学成分表2-13铸造铜合金的化学成分表2-13铸造铜合金的化学成分表2-13铸造铜合金的化学成分(1)铸造锡青铜其主要特点是具有很好的耐磨性能；在蒸汽、海水及碱溶液中具有很高的耐腐蚀性能；具有足够的抗拉强度和一定的塑性。(2)铸造铝青铜其主要特点是具有高的力学性能，高的强度和塑性；优良的化学稳定性；高的致密性；成本较低；密度小。(3)铸造黄铜其主要特点是流动性好，形成疏松的倾向小；熔点低，熔炼方便；强度高；但耐磨性和耐蚀性能不如青铜，因此需加入一些合金元素构成各种特殊黄铜，从而提高其耐磨性和耐蚀性。