金属材料--铸钢和铸铁PPT资料27页
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常用铸造合金材料
可有P、S回、B下、M回 等，满足不同使用性能要求。
用途：用于受力复杂、负荷较大、要求耐磨的铸件.
（F + G）：制作汽车、拖拉机底盘零件，阀体、阀盖。 （F + P + G ）：塑韧性较好，可制作机油泵齿轮。 （P + G）：强度较高，可代替中碳钢制作柴油机或内燃 机的曲轴、连杆、轧辊、凸轮轴等。 M回 + G 或 B下+ G ：用于制作汽车、拖拉机的传动齿轮。 应用
第2章 铸造成形
2.3 常用铸造合金材料
1.铸铁 2.铸钢 3.非铁铸造合金
2.3 常用铸造合金材料
2.3.1 铸 铁
铸铁：是含碳量大于2.11%并含有较多硅、锰、硫、磷等
元素的多元铁基合金；铸铁生产工艺简单、成本低， 是使用最早、应用最广泛的材料之一。
铸铁的分类 铸铁的石墨化
铸铁的熔炼
2. 可锻铸铁—玛钢
指石墨呈团絮状的灰口铸铁，由亚共晶白口铸铁 经长时间石墨化退火（900～960℃）获得。
牌号：如 KTH300-06 ，表示抗拉强度≥300MPa ，
断后伸长率≥ 。
性能：抗拉强度比灰铸铁高，为碳钢的40~70%，
接近于铸钢；有一定塑性和韧性。但仍不可锻造。
断口 心部 呈黑 色 铁素体基体黑心可锻铸铁 珠光体基体可锻铸铁
5.灰铸铁可通过表面淬火，提高其表面硬度和耐磨性。
2.3.3 铸 钢
指在铸造工艺中使用的钢，碳的质量分数一般在0.15～0.60％。
主要内容：
1. 铸钢的分类 铸造碳钢 铸造合金钢：低合金铸钢
高合金铸钢
2. 铸钢件的生产
2.3.3
1. 铸钢分类
1）铸造碳钢：
铸
钢
用途：用于受力复杂、负荷较大、要求耐磨的铸件.
（F + G）：制作汽车、拖拉机底盘零件，阀体、阀盖。 （F + P + G ）：塑韧性较好，可制作机油泵齿轮。 （P + G）：强度较高，可代替中碳钢制作柴油机或内燃 机的曲轴、连杆、轧辊、凸轮轴等。 M回 + G 或 B下+ G ：用于制作汽车、拖拉机的传动齿轮。 应用
第2章 铸造成形
2.3 常用铸造合金材料
1.铸铁 2.铸钢 3.非铁铸造合金
2.3 常用铸造合金材料
2.3.1 铸 铁
铸铁：是含碳量大于2.11%并含有较多硅、锰、硫、磷等
元素的多元铁基合金；铸铁生产工艺简单、成本低， 是使用最早、应用最广泛的材料之一。
铸铁的分类 铸铁的石墨化
铸铁的熔炼
2. 可锻铸铁—玛钢
指石墨呈团絮状的灰口铸铁，由亚共晶白口铸铁 经长时间石墨化退火（900～960℃）获得。
牌号：如 KTH300-06 ，表示抗拉强度≥300MPa ，
断后伸长率≥ 。
性能：抗拉强度比灰铸铁高，为碳钢的40~70%，
接近于铸钢；有一定塑性和韧性。但仍不可锻造。
断口 心部 呈黑 色 铁素体基体黑心可锻铸铁 珠光体基体可锻铸铁
5.灰铸铁可通过表面淬火，提高其表面硬度和耐磨性。
2.3.3 铸 钢
指在铸造工艺中使用的钢，碳的质量分数一般在0.15～0.60％。
主要内容：
1. 铸钢的分类 铸造碳钢 铸造合金钢：低合金铸钢
高合金铸钢
2. 铸钢件的生产
2.3.3
1. 铸钢分类
1）铸造碳钢：
铸
钢
铸钢与铸铁
2. 铸铁的组织特征和分类 石墨化程度不同，所得到的铸铁类型和组织也不同。 石墨化程度不同，所得到的铸铁类型和组织也不同。 铸铁经不同程度石墨化后所得的组织
名
称
石 墨 化 程 度 按 Fe-G 相图结晶、转变 Fe- 相图结晶、
显微组织 F+G F+P+G P+G Le' + P + G Le' + P + Fe3C
第七章 铸钢与铸铁
知识要点 熟悉常用铸钢的性能及应用 熟悉石墨化过程 熟悉常用的几种铸铁的组织和应用
1 铸钢 铸钢主要用于制造形状复杂，需要一定强度、塑性 铸钢主要用于制造形状复杂，需要一定强度、 和韧性的零件，例如机车车辆 船舶、 机车车辆、 和韧性的零件，例如机车车辆、船舶、重型机械的齿 轮、轴，以及轧辊、机座、缸体、外壳、阀体等。 以及轧辊 机座、缸体、外壳、阀体等 轧辊、
灰口铸铁
较高 中等
麻口铸铁 白口铸铁
较低 按 Fe-Fe3C 相图结晶、转变 Fe相图结晶、
常用各类铸铁的组织是两部分组成的，一部分是石墨，另 常用各类铸铁的组织是两部分组成的，一部分是石墨， 一部分是基体。 一部分是基体。 基体可以是铁素体、珠光体或铁素体加珠光体，相当于 基体可以是铁素体、珠光体或铁素体加珠光体， 铁或钢的组织。 铁或钢的组织。 所以，铸铁的组织可以看成是铁或钢的基体上分布着石 所以， 墨夹杂
二、铸钢的组织特征和热处理 由于铸钢的浇注温度很高，而且冷却较慢， 由于铸钢的浇注温度很高，而且冷却较慢，所以容 易得到粗大的奥氏体晶粒。在冷却过程中，铁素体首 易得到粗大的奥氏体晶粒。在冷却过程中， 先沿着奥氏体晶界呈网状析出，然后沿一定方向以片 先沿着奥氏体晶界呈网状析出， 状生长，形成“魏氏组织”。魏氏组织的特点是铁素 状生长，形成“魏氏组织” 体沿晶界分布并呈针状插入珠光体内，使钢的塑性和 体沿晶界分布并呈针状插入珠光体内， 韧性下降，不能直接使用。 韧性下降，不能直接使用。铸钢要经过退火或正火处 理，以细化晶粒，消除魏氏组织和铸造应力，改善机 以细化晶粒，消除魏氏组织和铸造应力， 械性能。退火或正火后的组织为晶粒比较细小的珠光 械性能。 体和铁素体。 体和铁素体。
第五节 常用钢材及铸铁
合金弹簧钢是一种 专用结构钢，主要用于 制造各种弹簧和弹性元 件。
离合器弹簧 拉力弹簧
5）滚动轴承钢：
如：GCr15
主要用来制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱、滚 针）、内外套圈等，属专用结构钢。 碳质量分数一般为0.95%--1.10%，以保证其高硬 度、高耐磨性和高强度。铬为基本合金元素 ，铬含量 为0.40%--1.65%。高碳低铬。
杆、凸轮和轴类零件。
60、65、70 — 淬火+中温回火，制造弹簧。
75、 80、 85 — 耐磨件
3、碳素工具钢 碳素工具钢含碳量为0.65-1.35% ，可制造低速切削 的刀具和普通模具、量具。 常用牌号有T7、T8、T8Mn、T9、T10A、T11、 T12A、T13等。 数字表示平均碳的质量分数（千分数）。如， T8：表 示碳的平均含碳量为0.8%的碳素工具钢。 4、低合金高强度结构钢 低合金高强度结构钢是在低碳钢的基础上加入少 量合金元素制得，其合金元素总量不超过5%，以 Mn为主要合金因素。这类钢一般在热轧或正火状态 下使用，不需再进行热处理。广泛用于建筑、石油、 化工、铁道、桥梁、造船等工业部门。
高炉
电弧炉
二、 化学成份对碳钢力学性能的影响
1 、碳质量分数对碳钢力学性能的影响： 2、硅和锰的影响： 有益元素。不但可以溶于F中，产生强化作用， 使钢的强度和硬度提高；而且Mn能消除硫对 钢的危害。 3、磷的影响： 有害元素，使钢产生冷脆性。 4、硫的影响： 有害元素，使钢产生热脆性。
三、 钢的分类、牌号及用途
（3）使钢具有某些特殊性能
铬、锰等合金元素的加入使钢具有了耐高温、耐热、 耐磨、不生锈等特殊性能。
（二）、合金钢的种类：
工程合金结构钢 ： 普通低合金结构钢
离合器弹簧 拉力弹簧
5）滚动轴承钢：
如：GCr15
主要用来制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱、滚 针）、内外套圈等，属专用结构钢。 碳质量分数一般为0.95%--1.10%，以保证其高硬 度、高耐磨性和高强度。铬为基本合金元素 ，铬含量 为0.40%--1.65%。高碳低铬。
杆、凸轮和轴类零件。
60、65、70 — 淬火+中温回火，制造弹簧。
75、 80、 85 — 耐磨件
3、碳素工具钢 碳素工具钢含碳量为0.65-1.35% ，可制造低速切削 的刀具和普通模具、量具。 常用牌号有T7、T8、T8Mn、T9、T10A、T11、 T12A、T13等。 数字表示平均碳的质量分数（千分数）。如， T8：表 示碳的平均含碳量为0.8%的碳素工具钢。 4、低合金高强度结构钢 低合金高强度结构钢是在低碳钢的基础上加入少 量合金元素制得，其合金元素总量不超过5%，以 Mn为主要合金因素。这类钢一般在热轧或正火状态 下使用，不需再进行热处理。广泛用于建筑、石油、 化工、铁道、桥梁、造船等工业部门。
高炉
电弧炉
二、 化学成份对碳钢力学性能的影响
1 、碳质量分数对碳钢力学性能的影响： 2、硅和锰的影响： 有益元素。不但可以溶于F中，产生强化作用， 使钢的强度和硬度提高；而且Mn能消除硫对 钢的危害。 3、磷的影响： 有害元素，使钢产生冷脆性。 4、硫的影响： 有害元素，使钢产生热脆性。
三、 钢的分类、牌号及用途
（3）使钢具有某些特殊性能
铬、锰等合金元素的加入使钢具有了耐高温、耐热、 耐磨、不生锈等特殊性能。
（二）、合金钢的种类：
工程合金结构钢 ： 普通低合金结构钢
一铸造ppt课件
浇注温度低流动性差，易产生浇不到或冷隔。浇注温度过高，铸件晶粒粗大， 缩孔增大，易产生缩孔、裂纹和粘砂。
浇注温度由铸造合金`种类、铸件大小及形状确定。 形状复杂、薄壁灰铸铁件，浇注温度1400℃； 形状简单、厚壁灰铸铁件，浇注温度1300℃； 铸钢件浇注温度1500℃。
（2）浇注速度：
速度高流动性好，易冲砂；速度低，易于补缩，但易产生冷隔、夹砂、砂眼。 浇注速度由铸件大小、形状确定。
除了以上性能的要求外，还有溃散性、发气性、吸湿性等的性能要求。 • 型、芯砂的诸多性能，有时是相互矛盾的，如强度高、塑性好，透气性
就可能下降，因此应根据铸造合金的种类，铸件大小、批量、结构等， 具体决定型、芯砂的配比。 型砂种类：
面砂 填充砂 单一砂 型芯砂
型（芯）砂的制备过程 • 烘干---筛分---混砂（先干混后湿混）---松砂---停放（闷砂）。
1.1 砂型铸造
三、造型和制芯
（一）造型方法 手工造型和机器造型
1 手工造型:全部用手工或手动工具完成的造型工序。 （1）、整模造型的模样是整体的，分型面是平面，铸型型腔全部在
半个铸型内，其造型简单，铸件不会产生错型缺陷。适用于铸件最大截面 在一端，且为平面的铸件。
1.1 砂型铸造
（2）、分模造型是将模样沿最大截面处分成两半，型腔位于上、下两
个砂箱内，造型简单省工。常用于最大截面在中部的铸件。
1.1 砂型铸造
（4）、活块造型是在制模时将铸件上的妨碍起模的小凸台，肋条等这些 部分作成活动的（即活块）。起模时，先起出主体模样，然后再从侧面取出 活块。其造型费时，工人技术水平要求高。主要用于单件、小批生产带有突 出部分、难以起模的铸件。
1.1 砂型铸造
芯撑
（6）、铸件结构设计应考虑的其它问题
浇注温度由铸造合金`种类、铸件大小及形状确定。 形状复杂、薄壁灰铸铁件，浇注温度1400℃； 形状简单、厚壁灰铸铁件，浇注温度1300℃； 铸钢件浇注温度1500℃。
（2）浇注速度：
速度高流动性好，易冲砂；速度低，易于补缩，但易产生冷隔、夹砂、砂眼。 浇注速度由铸件大小、形状确定。
除了以上性能的要求外，还有溃散性、发气性、吸湿性等的性能要求。 • 型、芯砂的诸多性能，有时是相互矛盾的，如强度高、塑性好，透气性
就可能下降，因此应根据铸造合金的种类，铸件大小、批量、结构等， 具体决定型、芯砂的配比。 型砂种类：
面砂 填充砂 单一砂 型芯砂
型（芯）砂的制备过程 • 烘干---筛分---混砂（先干混后湿混）---松砂---停放（闷砂）。
1.1 砂型铸造
三、造型和制芯
（一）造型方法 手工造型和机器造型
1 手工造型:全部用手工或手动工具完成的造型工序。 （1）、整模造型的模样是整体的，分型面是平面，铸型型腔全部在
半个铸型内，其造型简单，铸件不会产生错型缺陷。适用于铸件最大截面 在一端，且为平面的铸件。
1.1 砂型铸造
（2）、分模造型是将模样沿最大截面处分成两半，型腔位于上、下两
个砂箱内，造型简单省工。常用于最大截面在中部的铸件。
1.1 砂型铸造
（4）、活块造型是在制模时将铸件上的妨碍起模的小凸台，肋条等这些 部分作成活动的（即活块）。起模时，先起出主体模样，然后再从侧面取出 活块。其造型费时，工人技术水平要求高。主要用于单件、小批生产带有突 出部分、难以起模的铸件。
1.1 砂型铸造
芯撑
（6）、铸件结构设计应考虑的其它问题
铸造工艺基础教学培训PPT
铸造合金的结晶温度范围越大，树枝状晶体越容易将液态金属分割，铸件越容易产生缩松；
二、铸造成形基础
逐层凝固：液固金属间轮廓线清 晰。4.3%的铁碳合金，结晶在恒 温下进行，结晶过程有表及里，逐 层推进，凝固层的内表面比较光滑， 对尚未凝固合金流动阻力小，有利 于合金的充型，所以流动性好。 糊状凝固：先结晶的固态金属广泛 分布在没有结晶的液态金属中，液 固金属间没有明显的轮廓线。
二、铸造成形基础
• 2.合金的收缩
（4）铸造内应力、变形和裂纹
◆ 消除或减小铸造内应力的方法： ① 采用同时凝固的原则，通过设置冷铁、布置浇 冒口位置等工艺措施，使铸件各部分在凝固过程中 温差尽可能小；（不管壁厚如何，同时一起收缩， 可避免热应力的产生） ② 提高铸型温度，使整个铸件缓冷，以减小铸型 各部分温差； ③ 改善铸型与铸芯的退让性； ④ 进行去应力退火，这是消除铸造应力最彻底的 方法。
二、铸造成形基础
• 2.合金的收缩
（4）铸造内应力、变形和裂纹
◆ 变形： 当铸件中的内应力若超过合金的屈服强度，将使铸件产生变形。为防止变形，在铸件设计
时，应力求壁厚均匀、形状简单而对称。 ◆ 变形：
当铸件的内应力超过合金的抗拉强度时，铸件便会产生裂纹。裂纹是铸件严重的缺陷。 防止裂纹的主要措施： 合理的设计铸件结构；合理选用型砂和芯砂的粘结剂与添加剂，以改善其退让性；大的型 芯可制成中空的或内部填以焦炭；严格限制钢与铸铁中的硫含量；选用收缩量小的合金。
二、铸造成形基础
• 2.合金的收缩
• （2）缩松：液态合金在凝固过程中，若凝固时的收缩得不到及时补充，就会形成缩
孔，若缩孔是分散的，即为缩松。
又称分散缩孔） 形状：宏观缩松—肉眼可见的微小孔洞；
二、铸造成形基础
逐层凝固：液固金属间轮廓线清 晰。4.3%的铁碳合金，结晶在恒 温下进行，结晶过程有表及里，逐 层推进，凝固层的内表面比较光滑， 对尚未凝固合金流动阻力小，有利 于合金的充型，所以流动性好。 糊状凝固：先结晶的固态金属广泛 分布在没有结晶的液态金属中，液 固金属间没有明显的轮廓线。
二、铸造成形基础
• 2.合金的收缩
（4）铸造内应力、变形和裂纹
◆ 消除或减小铸造内应力的方法： ① 采用同时凝固的原则，通过设置冷铁、布置浇 冒口位置等工艺措施，使铸件各部分在凝固过程中 温差尽可能小；（不管壁厚如何，同时一起收缩， 可避免热应力的产生） ② 提高铸型温度，使整个铸件缓冷，以减小铸型 各部分温差； ③ 改善铸型与铸芯的退让性； ④ 进行去应力退火，这是消除铸造应力最彻底的 方法。
二、铸造成形基础
• 2.合金的收缩
（4）铸造内应力、变形和裂纹
◆ 变形： 当铸件中的内应力若超过合金的屈服强度，将使铸件产生变形。为防止变形，在铸件设计
时，应力求壁厚均匀、形状简单而对称。 ◆ 变形：
当铸件的内应力超过合金的抗拉强度时，铸件便会产生裂纹。裂纹是铸件严重的缺陷。 防止裂纹的主要措施： 合理的设计铸件结构；合理选用型砂和芯砂的粘结剂与添加剂，以改善其退让性；大的型 芯可制成中空的或内部填以焦炭；严格限制钢与铸铁中的硫含量；选用收缩量小的合金。
二、铸造成形基础
• 2.合金的收缩
• （2）缩松：液态合金在凝固过程中，若凝固时的收缩得不到及时补充，就会形成缩
孔，若缩孔是分散的，即为缩松。
又称分散缩孔） 形状：宏观缩松—肉眼可见的微小孔洞；
铸钢与铸铁
铸铁的性能取决于铸铁的组织和成分。因此，铸铁的机械性能 主要取决于铸铁基体组织以及石墨的数量、形状、大小及分布 特点。石墨机械性能很低，硬度仅为HB3～5，抗拉强度为20Mpa， 延伸率接近零
3.金属材料 3.3 铸钢与铸铁
单元22 4
石墨
珠光体
铁素体
抗拉强度MPa
20
800～1000
350～400
孕育处理——在铸铁液中加入孕育剂，然后进行浇注生产的铸铁。
其目的是细化组织和石墨，提高其强度，均匀组织，防止出现白口。
3.金属材料 3.3 铸钢与铸铁
单元23 2
2、灰铸铁的牌号
灰铸铁的牌号用“灰铁”汉语拼音的第一个大写字母“HT”和一组数字来表示 ，HT100表示抗拉强度为100MPa的灰铸铁。
其工艺：加热到500～550℃，保温2～3h，然后随炉冷却至 250℃～ 400 ℃ 出炉空冷。
③ 正火 目的是增加铸铁基体的珠光体组织，提高铸件的强度、硬度 和耐磨性，并可作为表面热处理的预先热处理，改善基体组织。
加热到850～900℃保温 1～3小时采用空冷、风冷或喷雾冷却。冷却速度 越快，基体组织中珠光体量越多，组织越弥散，强度、硬度越高，耐磨性越好。
3.金属材料 3.3 铸钢与铸铁
单元22 2
二、铸铁概述 碳质量分数大于2.11%的铁碳合金。 （一）、铸铁的特点 1、成分与组织的特点
铸铁与碳钢相比，除了有较高的碳、硅含量外，还有较高的杂质元素硫和磷。
铸铁中的碳主要有如下三种分布形式：
① 溶于铁晶格的间隙中，形成间隙固溶体，如铁素体、奥氏体； ② 与Fe生成化合物，如Fe3C碳化物； ③ 以游离的石墨形式析出。
决于石墨的形状、大小、数量及分布。
铸造工艺介绍ppt课件.ppt
胶）的池中并待乾，使以蜡制的复制品覆上一层陶瓷外膜，一直 重复步骤直到外膜足以支持铸造过程(约1/4寸到1/8寸)，然后熔 解模型中的蜡，并抽离铸模。对铸模多次加以高温焙烧，增强硬 度浇入熔融物质凝固冷却后形成铸件的铸造方法。
2014-8-28
9
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
铸造简介
《考工记》是中国战国时期记述官营手工业各工种规范和制造工艺的文献。 这部著作记述了齐国关于手工业各个工种的设计规范和制造工艺。
《考工记》中记载了六种器物的不同含锡量，称之为“六齐”。
合金名称 钟鼎之齐 斧斤之齐 戈戬之齐 大刃之齐 削杀矢之齐 鉴燧之齐
含铜比例 5╱6 4╱5 3╱4 2╱3 3╱5 1╱2
14
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
浇注位置的选择原则
①铸件的重要加工面应朝下或位于侧面 ②铸件宽大平面应朝下 ③面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直 ④易形成缩孔的铸件，较厚部分置于上部或侧面 ⑤应尽量减少型芯的数量 ⑥要便于安放型芯、固定和排气
在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸 型（压铸模具）型腔，并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。 2.4离心铸造
离心铸造是将液体金属注入高速旋转的铸型内，使金属液在 离心力的作用下充满铸型和形成铸件的技术和方法。
2014-8-28
10
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
2014-8-28
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病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
铸造简介
《考工记》是中国战国时期记述官营手工业各工种规范和制造工艺的文献。 这部著作记述了齐国关于手工业各个工种的设计规范和制造工艺。
《考工记》中记载了六种器物的不同含锡量，称之为“六齐”。
合金名称 钟鼎之齐 斧斤之齐 戈戬之齐 大刃之齐 削杀矢之齐 鉴燧之齐
含铜比例 5╱6 4╱5 3╱4 2╱3 3╱5 1╱2
14
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
浇注位置的选择原则
①铸件的重要加工面应朝下或位于侧面 ②铸件宽大平面应朝下 ③面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直 ④易形成缩孔的铸件，较厚部分置于上部或侧面 ⑤应尽量减少型芯的数量 ⑥要便于安放型芯、固定和排气
在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸 型（压铸模具）型腔，并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。 2.4离心铸造
离心铸造是将液体金属注入高速旋转的铸型内，使金属液在 离心力的作用下充满铸型和形成铸件的技术和方法。
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病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
PPT讲稿(铸造)
PPT1铸造了。
奇迹，挑战自我，铸造成功。
网络铸造了你，温暖了我。
光辉历程。
铸就了。
，还有一些词汇。
陶冶，模范，就范。
铸造不仅是现代机械制造工业的基础工艺之一，金属加工工艺中突出的地位。
铸造新世纪中华民族之魂其实质性区别在于铸造是一种充分利用流体性质使金属成形的过程。
PPT2材料成形工艺”的定义---所有利用物理、化学、冶金原理使材料成形的方法。
任何机器或设备，都是由许许多的零件装配而成的。
这些零件所用材料有金属材料，也有非金属材料。
材料的加工方法多种多样。
那么选择零件的加工方法，需要综合考虑零件的形状尺寸、工作条件、及使用要求、生产批量的制造成本等多种因素，以达到技术上可行、质量可靠和经济上合理。
零件制成后再经过检验、装配、调试，最终得到整机产品。
表面PPT3因为铸造方法具有独特优点，所以从古至今应用十分广泛。
在现代工业生产中，铸造方法占有极其重要的地位。
在各类机械行业中铸件所占的质量比可以说明铸造方法的重要性。
《左传·成公十三年》:“国之大事,在祀在戎”。
是刘康公说的。
铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。
在我国古代金属加工工艺中，铸造占着突出的地位，具有广泛的社会影响，像“模范”、“陶冶”、“熔铸”、“就范”等习语，就是沿用了铸造业的术语。
劳动人民通过世代相传的长期生产实践，创造了具有我国民族特色的传统铸造工艺。
其中特别是泥范、铁范和熔模铸造最重要，称古代三大铸造技术。
铸造技术在我国源远流长，并达到了很高的水平，形成了闻名于世的以泥范(砂型)、铁范(金属型)和失蜡铸造为代表的中国古代三大铸造技术。
中国约在公元前1700～前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。
战国早期这一发现，证实了在二千四百年前的战国早期，中国的失蜡法铸造技术已经达到极高的水准。
尊和盘均铸有“曾候乙作持用终”铭文。
1978年于湖北省随县（今随州市）擂鼓墩曾侯乙墓出土。
金属工艺学铸造
• 铸件的常见缺陷 ： • 砂型铸造铸件缺陷有：冷隔、浇不足、气孔、粘砂、夹砂、砂眼、胀砂等。 • 1．冷隔和浇不到 • 液态金属充型能力不足，或充型条件较差，在型腔被填满之前，金属液便停 止流动，将使铸件产生浇不足或冷隔缺陷。
• 浇不到时，会使铸件不能获得完整的形状； • 冷隔时，铸件虽可获得完整的外形，但因存有未完全融合的接缝，铸件的力 学性能严重受损。 • 防止浇不足和冷隔：提高浇注温度与浇注速度。 • 2．气孔 • 气体在金属液结壳之前未及时逸出，在铸件内生成的孔洞类缺陷。防止气孔 的产生：降低金属液中的含气量，增大砂型的透气性，以及在型腔的最高处 增设出气冒口等。 • 3．粘砂 • 铸件表面上粘附有一层难以清除的砂粒防止粘砂：在型砂中加入煤粉，以及 在铸型表面涂刷防粘砂涂料等。
3.挖砂造型
第二篇 铸造（2－19）
挖砂造型的特点及应用
• 特点： 模样为整体模，造型时需挖去阻碍起模 的型砂，故分型面是曲面。造型麻烦，生 产率低。 • 应用范围： 单件小批生产模样薄、分模后易损坏或 变形的铸件。
砂
芯：为获得铸件的内孔或局部外形，用芯砂 或其他材料制成的，安放在型腔内部的铸型组元。 芯 盒：制造砂芯所用的装备。
三 造型和制芯 （一）造型 1 ，手工造型
（1）整模造型：适合形状简单且横截面依次减小的铸件 （2）分模造型：适于最大截面在中间的铸件 （3）挖砂造型：分型面不是平面的铸件单件小批生产 （4）活块造型：适于带有难起模的凸起部分的铸件 （5）刮板造型：适于大中型回转体的铸件 （6）多箱造型：适于形状复杂中间截面小的铸件
缩松的形成 ：主要出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较大 的铸件壁中，是被树枝状晶体分隔开的液体区难以得到补缩所致。 缩松大多分布在铸件中心轴线处、热节处、冒口根部、内浇口附 近或缩孔下方，如图1-7所示。
第8章铸钢和铸铁2011.05
5. 淬火回火组织 铸钢件一般使用状态都是870℃淬火+420 ℃
中温回火，由于淬火温度下奥氏体不易均匀化， 故需要采用较高的淬火温度和较长的保温时间。
正常淬火组织为细针状马氏体+部分板条马 氏体。经回火后的组织为回火托氏体。
5. 由于存在这种成分和结构，所以精铸件较 脆，强韧性较差。精铸胚料内应力较高，基体 硬度偏低，容易变形，切削加工差。
其 四 几乎所有的常用钢种均可以铸钢来生产；与 钢一样也可进行热处理。
2. 铸钢材料的特点
a. 碳含量≤0.6%，绝大部分铸钢件是低、中碳钢 或合金钢。 铸钢件因没有经压力加工，故金相组
织分不出纵向和横向，具有晶粒粗大、树枝晶组织 发达和较多魏氏组织的铸态组织特征。 b. 明显的成分偏析和组织不均匀。零件中铸造缺 陷多，严重影响使用性能。在零件实际使用中，如 有疏松和孔穴等工艺缺陷，允许补焊。 C.在枪械制造中，通常以感应电炉熔炼，采用熔模 铸造工艺，制造部分受轻载荷的零件。大部分枪械 铸件都在淬火+中温回火状态下使用。铸钢件脆性 较大，用于替代锻件时，回火温度应尽量采用上限。
炉中正火缺陷例
几何形状尺寸、外观（氧化皮等）检验、热酸试
验；和脱碳层检验。每批试样1-3件。随批提供外径
为∮18mm的拉、冲力学性能试料 （通常不看断口
形态）。毛胚硬度要求 179-220mm。
热处理工艺 网带炉 860 ~880 ℃保持75-80min，
入油；然后380 ~440 ℃回火80-100min，空冷。
3.铸钢的金相检测方法
3.1 一般工程用铸造碳钢件按GB5613规定分五种牌 号，如ZG200- 400, “ZG”表示铸钢； “200”表示 屈服强度（N）； “400” 表示抗拉强度。 3.2 铸钢按碳含量（ 0.2-0.6%C ）分类：根据性能要 求，≤ 0.3%C两种铸钢不需调质; ≥0.4%C两种铸钢应 调质。
第二篇金属材料常识第五节铸铁和铸钢
学习 内容
一 铸铁
二 铸钢
一、 铸铁
铸铁是碳的质量分数 ≥2%的铁碳合金,具有良好的
铸造性、耐磨性、减震性 和切削加工性等性能,价格
低,应用广泛.
白口铸铁中,碳以 渗碳体（或Fe3C） 形式 存在,无实用价值,常作为 炼铁用原料。
灰铸铁中,碳以 片状 石墨形式存在 可锻铸铁中,碳以 团絮状 石墨存在 球墨铸铁中,碳以 球状 石墨形式存在
6.常用来制造滑动轴承轴瓦的材料是（ A ）。
A.ZSnSb8Cu4 B.HSi80-3C.45D.ZL301H
习 题 强 化
三、 滑动轴承合金钢
——滑动轴承合金是用于制造滑动轴承内衬或轴瓦的铸造合金，一般用于制造 高速、重载及冲击不大、负载稳定的重要轴承。
ZSnSb8Cu4 滑动轴承轴瓦
轴承合金
3.以下属于黄铜的是（ B ）。
A.ZL401 TB.HSi80-3C.20-0D.QS3-1TH
4.以下属于青铜的是（ C ）。
A.H70ATB.ZSnSb4Cu4 C.QBe2D.HT200 TA
5.常用来制造蜗轮的材料是（ B ）。A.HAI77-2B.QSi3-1C.ZL201
D.ZSnSb4Cu4
2
非合金钢
1
金属材料的 力学性能
第二篇
目录
金属材料常识
3
钢的热 处理
4
低合金钢 和合金钢
5
铸铁和 铸钢
6
非铁金 属简介
I am Baymax, your personal
healthcare companion.
5节 铸铁和铸钢
学习目标
1.了解灰铸铁、 球墨铸铁、可锻 铸铁牌号的含义
焊接培训：铸钢铸铁基础知识
A5 % min
25 25 22 22 20
24 24 22 22 22 22 20
Av J min
65 45 55 40 35
70 50 40 80 80 80 80
符号
标记
GS-16Mn5 GS-20Mn5 GS-20Mn5 GS-8Mn7 GS-8MnMo7-4
数字
1.1131 1.1120 1.1120 1.5015 1.5450
铸造不锈钢的晶间腐蚀
钢组
标记
G–X6CrNi18-9 G–X5CrNiNb18-9 G–X6CrNiMo18-10 G–X5CrNiMoNb18-10 G–X3CrNiMoN 17-13-5
数字标记 供货条件（淬火）
1.4308
有
1.4552
有
1.4408
有
1.4581
有
1.4439
有
抗晶间腐蚀性
焊接条件
450
22
31
27
27
1.40 1.55 1.70
GS-52 1.0552
260
520
18
25
27
22
1.35 1.55 1.70
GS-60 1.0558
300
600
15
21
27
20
1.30 1.50 1.65
注：1）如没有明显的屈服极限时，可用0.2%的屈服极限。 2）试值对验收无关重要。 3）由各三个单独数值确定。 4）这些数值只按协议规定有效
- V≤0.10
N≤0.02
0.015
0.20
0.300.40
Nb≤0.05 V≤0.10 N≤0.02
0.010
铸铁和铸钢
• 铸钢主要用于制造形状复杂，需要一定强 度、塑性和韧性的零件。
重型机械齿轮
外壳 轧辊
牌号表示法： 铸钢代号用“铸” 和“钢”二字汉语拼音的字首 “ZG” 表示。牌号有两种表示方法:以强度表示时,在 “ZG”后面有两组数字，第一组数字表示该牌号屈服 点的最低值，第二组数字表示其抗拉强度的最低值， 两组数字间用“－”隔开。如 ZG200－400。 以化学成分表示铸钢牌号时，在“ZG”后面的数 字表示铸钢平均碳含量的万分数。在含碳量后面排列 各主要合金元素符号,每个元素符号后面用整数标出含 量的百分数，如ZG35Cr2MoV。
铸铁的分类
• 根据碳的存在形式，将铸铁分为白口铸铁、 灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁。
问题1
• 为什么叫灰铸铁？灰铸铁有怎样的结构？
F+片状G
灰铸铁的显微组织
P+片状G
1、 灰铸铁
特点及用途：优良的铸造性能，良好的切削加工性， 良好的减磨擦性和减振性。因而被广泛地用来制作 各种承受压力和要求消振性的零件。
思考题
• 1.在灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁中碳分别 以什么形式存在？并比较这三种铸铁的性 能。
• 2.说出下列牌号表示的含义： HT150 KTH350-10 QT400-18 ZG200-400 ZG40Cr
液压件
阀门
叶轮
发动机飞轮
灰铸铁的牌号
灰铸铁的牌号以“HT加数字组成”表示，其 中“HT”是“灰”和“铁”的汉语拼音字首表 示灰口铸造，数字表示其最低的抗拉强度。 例如：HT150
HT250
常用灰铸铁的性能和用途如下表所示：
问题2
• 什么是可锻铸铁？与灰铸铁相比有怎样的 特性？
铁素体基体+团絮状石墨
重型机械齿轮
外壳 轧辊
牌号表示法： 铸钢代号用“铸” 和“钢”二字汉语拼音的字首 “ZG” 表示。牌号有两种表示方法:以强度表示时,在 “ZG”后面有两组数字，第一组数字表示该牌号屈服 点的最低值，第二组数字表示其抗拉强度的最低值， 两组数字间用“－”隔开。如 ZG200－400。 以化学成分表示铸钢牌号时，在“ZG”后面的数 字表示铸钢平均碳含量的万分数。在含碳量后面排列 各主要合金元素符号,每个元素符号后面用整数标出含 量的百分数，如ZG35Cr2MoV。
铸铁的分类
• 根据碳的存在形式，将铸铁分为白口铸铁、 灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁。
问题1
• 为什么叫灰铸铁？灰铸铁有怎样的结构？
F+片状G
灰铸铁的显微组织
P+片状G
1、 灰铸铁
特点及用途：优良的铸造性能，良好的切削加工性， 良好的减磨擦性和减振性。因而被广泛地用来制作 各种承受压力和要求消振性的零件。
思考题
• 1.在灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁中碳分别 以什么形式存在？并比较这三种铸铁的性 能。
• 2.说出下列牌号表示的含义： HT150 KTH350-10 QT400-18 ZG200-400 ZG40Cr
液压件
阀门
叶轮
发动机飞轮
灰铸铁的牌号
灰铸铁的牌号以“HT加数字组成”表示，其 中“HT”是“灰”和“铁”的汉语拼音字首表 示灰口铸造，数字表示其最低的抗拉强度。 例如：HT150
HT250
常用灰铸铁的性能和用途如下表所示：
问题2
• 什么是可锻铸铁？与灰铸铁相比有怎样的 特性？
铁素体基体+团絮状石墨
《铸造基础知识》课件
铸造工艺能够生产出形状复杂 的零件，且具有节约金属材料 、生产成本较低等优点。
02 铸造材料
铸造用金属材料
01
02
03
铸钢
用于生产承受较大载荷和 要求高强度、高耐磨性的 机械零件，如齿轮、曲轴 等。
铸铁
具有良好的铸造性能、减 震性能和耐磨性能，广泛 应用于制造各种铸件，如 汽缸体、底座等。
铝合金
流程
主要包括造型、制芯、熔炼、浇注 、冷却和落砂等步骤。
特种铸造
定义
特种铸造是一种采用特殊工艺和 材料的铸造方法，如消失模铸造
、金属型铸造、压力铸造等。
特点
特种铸造能够提高铸件质量、减 少废品率、提高生产效率，适用 于生产复杂、高精度和高质量的
铸件。
流程
各种特种铸造工艺的流程略有不 同，但通常包括模具设计、材料
质量轻、耐腐蚀、导热性 好，常用于制造轻量化要 求的零件，如汽车发动机 缸体、缸盖等。
铸造用非金属材料
树脂砂
以树脂为粘结剂的型砂，具有较高的强度和耐热 性，主要用于生产复杂形状的铸件。
陶瓷砂
具有高强度、高硬度和耐高温特性，适用于生产 耐磨、耐腐蚀的铸件，如轴承、密封件等。
石墨
具有良好的耐高温、耐腐蚀和润滑性能，常用于 生产高温、高压环境下工作的铸件。
《铸造基础知识》ppt课件
目录
• 铸造简介 • 铸造材料 • 铸造工艺 • 铸造缺陷与质量控制 • 铸造技术的发展趋势与展望
01 铸造简介
铸造的定义
01
铸造是一种通过将液态金属倒入 模具中，待其冷却凝固后形成固 态零件的工艺。
02
铸造工艺广泛应用于机械、汽车 、航空、船舶、轻工等工业领域 。
第一章钢和铸铁的基本知识
碳素工具钢
碳素工具钢含碳量较高，用于制造刀具、 碳素工具钢含碳量较高，用于制造刀具、模具和 量具。 量具。
铸造碳钢
铸造碳钢一般用于制造形状复杂、力学性能要求 铸造碳钢一般用于制造形状复杂、 较高的机械零件。 较高的机械零件。铸造碳钢广泛用于制造重型机械的 某些零件，如轧钢机机架、水压机横梁、 某些零件，如轧钢机机架、水压机横梁、锻锤和砧座 等。
三、钢的选择与使用 1、碳素钢 普通碳素结构钢
碳素结构钢是工程中应用最多的钢种。 碳素结构钢是工程中应用最多的钢种。其杂质和 非金属夹杂物较多，但冶炼容易，工艺性好， 非金属夹杂物较多，但冶炼容易，工艺性好，价格便 产量大， 宜，产量大，在性能上能满足一般工程结构及普通零 件的要求。碳素结构钢通常轧成钢板和各种型材， 件的要求。碳素结构钢通常轧成钢板和各种型材，用 于厂房、桥梁、 于厂房、桥梁、船舶等建筑结构或一些受力不大的机 械零件，如铆钉、螺钉、螺母等。 械零件，如铆钉、螺钉、螺母等。
光学显微镜观察组织 碳的平均含量0.77% 碳的平均含量0.77%
电子显微镜观察组织
性能： 性能：综合了铁素体和渗碳体的性能
莱氏体（Ld） 5、莱氏体（Ld）
莱氏体是奥氏体和渗碳体的混合物，用符号Ld Ld表 莱氏体是奥氏体和渗碳体的混合物，用符号Ld表 示。即（ A = Cm ） 性能： 性能：硬而脆
3．按钢的用途分 结构钢：含碳量一般均小于0.70% 结构钢：含碳量一般均小于0.70% 工具钢：含碳量一般均大于0.70% 工具钢：含碳量一般均大于0.70% 4．按冶炼时脱氧程度的不同分 沸腾钢：脱氧程度不完全的钢 沸腾钢： 镇静钢： 镇静钢：脱氧程度完全的钢 半镇静钢： 半镇静钢：脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间的 钢 碳素钢牌号 化学元素符号＋汉语拼音字母＋ 化学元素符号＋汉语拼音字母＋阿拉伯数字 ．（普通 普通） 1．（普通）碳素结构钢 2．优质碳素结构钢 3．碳素工具钢 4．铸造碳钢
球墨铸铁、铸铁和铸钢的区别
球墨铸铁、铸铁、铸钢的区别？与铸铁相比，球墨铸铁在强度方面具有绝对的优势。
球墨铸铁的抗拉强度是60k，而铸铁的抗拉强度只有31k。
球墨铸铁的屈服强度时40k，而铸铁并没有显示出屈服强度，并且最终出现断裂。
球墨铸铁的强度成本远远优于铸铁。
球墨铸铁的强度和铸钢的强度是可比的。
球墨铸铁具有更高的屈服强度，其屈服强度最低为40k，而铸钢的屈服强度只有36k。
在大部分市政应用领域，如：水、淡水、蒸汽等，球墨铸铁的耐腐蚀性和抗氧化性都超过铸钢。
由于球墨铸铁的球状石墨微观结构，在减弱震动能力方面，球墨铸铁优于铸钢，因此更加有利于降低应力。
选择球墨铸铁的一个重要原因在于球墨铸铁比铸钢成本低。
球墨铸铁的低成本使得这种材料更加受欢迎，铸造效率更高，也减少了球墨铸铁的机加工成本。
作为钢的替代品，1949年人类开发了球墨铸铁。
铸钢含碳量少于0.3%，而铸铁和球墨铸铁含碳量则至少为3%。
铸钢中的低含碳量使得作为游离石墨存在的碳不会形成结构薄片。
铸铁内的碳天然形式是游离石墨薄片形式。
在球墨铸铁内，这种石墨薄片通过特殊的处理方法变化成微小的球体。
这种改进后的球体使得球墨铸铁比铸铁和钢具有更加优异的物理性能。
正是这种碳的球状微观结构，使得球墨铸铁具有更加良好的延展性和抗冲击性能，而铸铁内部的薄片形式导致铸铁没有延展性。
通过铁素体基本可获得最佳的延展性。
因此，球墨铸铁的压力负载部件都经过铁素体化退火周期的工艺处理后，球墨铸铁内部的球状结构也能够消除铸铁内部的薄片石墨容易产生的裂缝现象。
在球墨铸铁的微观照片中，可以看见裂缝游行到石墨球后终止。
在球墨铸铁行业内，这些石墨球称为“裂缝终结者”，因为他们具有阻止断裂的能力。
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12
F+G片
F+P+G片
P+G片
图3-14 灰口铸铁的显微组织
石墨片的三维形貌
13
（2）影响灰铸铁组织和性能的因素
①化学成分:控制化学成分是控制铸铁组织和性能的基本方法
主要C（2.5~4.0%）、Si（1.0~2.0%）。碳过低，易出现白口， 使机械性能、铸造性能较低；碳过高，石墨过多且粗大，降低铸件的 性能和质量；
5
亚稳定平衡的Fe-Fe3C相图和稳定平衡的Fe-G相图，
6
2、铸铁的石墨化过程
铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化 石墨既可以从液体和奥氏体中析出，也可以通过渗碳 体分解来获得。
第一阶段：≥ 1154 ℃ 一次石墨：过共晶铸铁液体结晶 共晶石墨： L4.25 1154℃A2.08+G(共晶)
Mn （0.5～1.4%）：溶于F和Cm，增强Fe、C结合力，↑A区，阻 止石墨化，促进P基体的形成。生成MnS;
P：↓强度(0.12%)，↑耐磨性(0.3%); S(0.15%):有害，强烈促进白口化。
②冷却速度:
铸件壁厚越薄，冷速越快，越易 形成白口铁
不同C+Si含量，不同壁厚（冷却速度）铸件的组织 14
由于石墨的存在，使铸铁具备下列特殊性能： ①优良的切削加工性； ②铸造性能好； ③减磨性及耐磨性很高； ④优异的消振性； ⑤低的缺口敏感性。
11
二、常用的铸铁
1、灰口铸铁（80%）
（1）牌号 “HT”—“灰铁”，数字—最低抗拉强度。
HT100、HT200、HT300（表3-22） 性能：强度较低，韧性较差 应用：承压件，如床身，机架，箱体，缸体，壳体 等 Ｆ、Ｐ和Ｆ+Ｐ三种基体
8
3、铸铁的组织特征和分类
表3-20 铸铁经不同程度石墨化后所得到的组织
名称 灰口铸铁石墨化程度第一源自段充分进行 充分进行 充分进行
第二阶段
充分进行 充分进行 充分进行
第三阶段
充分进行 部分进行 不进行
麻口铸铁 部分进行 部分进行 不进行
显微组织
F+G F+P+G P+G
Le’+P+G
白口铸铁 不进行
1
3.3 铸钢与铸铁
3.3.1 铸钢
铸钢主要用于制造形状复杂或大型，需要一定强 度、塑性和韧性的零部件，例如机车车辆、船舶、重型 机械齿轮、轴、轧辊、机座、缸体、外壳、阀体等。
外壳
轧辊
重型机械齿轮
2
1、碳素铸钢的化学成分和机械性能（表3-19）
例：ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570 /ZG35 “ZG”，“铸钢”；35，平均碳质量分数(万分数)。
不进行
不进行
Le’+P+Fe3 C
9
铸铁组织：石墨和基体（F、P、F+P）
根据石墨形态： 普通灰口铸铁 片状； 可锻铸铁 团絮状； 球墨铸铁 球状； 蠕墨铸铁 蠕虫状。
片状石墨
球状石墨
団絮状石墨
蠕虫状石墨
各种铸铁的石墨形态（未腐蚀）
10
4、 铸铁的性能特点 石墨相当于钢基体上的裂纹或空洞，它减小基体的有效 截面，并引起应力集中。石墨对基体的严重割裂致灰口 铸铁的抗拉强度和塑性都很低。压缩强度不受影响
第二阶段： 1154 ℃ ～738 ℃ 二次石墨：A →G
第三阶段: 738 ℃ 共析石墨： A0.68 → Fp’+G(共析)
7
影响石墨化的主要因素：
①温度和冷却速度 缓慢冷却，或在高温下长时间保温，均有利于石墨化。 ②合金元素 ✓促进石墨化的元素(C、Si、A1、Cu、Ni、Co等） ✓阻碍石墨化的元素(Cr、W、Mo、V、Mn等)两大类。 ✓S强烈促进白口化，控制＜0.15% ✓生产中，调整碳、硅含量，是控制铸铁组织和性能的 基本措施。
c．表面淬火 高频、火焰、激光，50HRC~55HRC
船用柴油机汽缸体(HT-300)
16
2、球墨铸铁
石墨呈球状，综合机械性能接近钢且铸造性好，成本 低廉； （1）球墨铸铁的成分和球化处理 ➢成分要求比较严格：
➢ 3.6~3.9%C，2.2~2.8%Si，0.6~0.8%Mn, ＜ 0.07%S，＜0.1%P ➢球化处理必须伴随着孕育处理 ➢球化剂（稀土镁），石墨球化 ➢孕育剂（硅铁和硅钙），石墨球细小、均匀分布
17
（2）球墨铸铁的牌号、组织和性能
例：QT420-10、QT600-2、QT800-2 “QT”，球铁， 最低抗拉强度和延伸率。
图3-16 球墨铸铁的显微组织
18
性能特点：抗拉强度高，屈强比高，疲劳强度较好
可用球铁代替钢制造某些重要零件，如曲轴、连杆、 凸轮轴、轧辊等。
牌号
QT400-17 QT420-10 QT500-5 QT600-2 QT700-2 QT800-2 QT1200-1
（3）孕育铸铁
经孕育处理（变质处理）后的灰铸铁叫孕育铸铁。 孕育的目的：获得细小均匀的石墨片，细化基体组织，
提高强度和硬度 常用的孕育剂:硅铁和硅钙合金、碳类
孕育处理前
孕育处理后
15
（4）灰铸铁的热处理及应用 消除铸件内应力、改善切削加工性能和提高表面耐磨性。 a．去应力退火（人工时效） 500 ℃～550 ℃，防止变形和开裂 b．消除铸件白口、降低硬度的退火（高温退火） 在共析温度以上进行，使渗碳体分解成石墨；
4
3.3.2 铸铁（C＞2.11%）
一、铸铁的的石墨化过程和特点
1、碳的三种存在形式： ①溶于α-Fe或γ-Fe中形成F 或A ； ②形成渗碳体(Fe3C)； ③游离态石墨(G)。 石墨强度、硬度和塑性都很差。 石墨为稳定相。 渗碳体为亚稳相， Fe3C→3Fe+C
石墨的晶体结构——简单六方晶格
2、铸钢的组织特征和热处理
◆粗大的奥氏体晶粒
形成 “魏氏组织”：冷却时，铁 素体沿奥氏体晶界网状析出，沿一定 方向以片状生长，呈针状插入珠光体 内，塑性和韧性下降，不能直接使用。
退火或正火处理 → 细小的珠光体和铁素体
3
3.3.2 铸铁
铸铁是含碳量大于2.11%并含有较多硅、锰、硫、磷等 元素的铁基合金。 铸铁的生产设备和工艺简单，价格便宜，优良的使用性 能和工艺性能，应用非常广泛。制造各种机器零件，如机 床床身、床头箱；发动机的汽缸体、缸套、活塞环、曲轴、 凸轮轴；轧辊及机器底座等
基体
F F F+P P P P 下B
b MPa 400 420 500 600 700 800 1200
机械性能
F+G片
F+P+G片
P+G片
图3-14 灰口铸铁的显微组织
石墨片的三维形貌
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（2）影响灰铸铁组织和性能的因素
①化学成分:控制化学成分是控制铸铁组织和性能的基本方法
主要C（2.5~4.0%）、Si（1.0~2.0%）。碳过低，易出现白口， 使机械性能、铸造性能较低；碳过高，石墨过多且粗大，降低铸件的 性能和质量；
5
亚稳定平衡的Fe-Fe3C相图和稳定平衡的Fe-G相图，
6
2、铸铁的石墨化过程
铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化 石墨既可以从液体和奥氏体中析出，也可以通过渗碳 体分解来获得。
第一阶段：≥ 1154 ℃ 一次石墨：过共晶铸铁液体结晶 共晶石墨： L4.25 1154℃A2.08+G(共晶)
Mn （0.5～1.4%）：溶于F和Cm，增强Fe、C结合力，↑A区，阻 止石墨化，促进P基体的形成。生成MnS;
P：↓强度(0.12%)，↑耐磨性(0.3%); S(0.15%):有害，强烈促进白口化。
②冷却速度:
铸件壁厚越薄，冷速越快，越易 形成白口铁
不同C+Si含量，不同壁厚（冷却速度）铸件的组织 14
由于石墨的存在，使铸铁具备下列特殊性能： ①优良的切削加工性； ②铸造性能好； ③减磨性及耐磨性很高； ④优异的消振性； ⑤低的缺口敏感性。
11
二、常用的铸铁
1、灰口铸铁（80%）
（1）牌号 “HT”—“灰铁”，数字—最低抗拉强度。
HT100、HT200、HT300（表3-22） 性能：强度较低，韧性较差 应用：承压件，如床身，机架，箱体，缸体，壳体 等 Ｆ、Ｐ和Ｆ+Ｐ三种基体
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3、铸铁的组织特征和分类
表3-20 铸铁经不同程度石墨化后所得到的组织
名称 灰口铸铁石墨化程度第一源自段充分进行 充分进行 充分进行
第二阶段
充分进行 充分进行 充分进行
第三阶段
充分进行 部分进行 不进行
麻口铸铁 部分进行 部分进行 不进行
显微组织
F+G F+P+G P+G
Le’+P+G
白口铸铁 不进行
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3.3 铸钢与铸铁
3.3.1 铸钢
铸钢主要用于制造形状复杂或大型，需要一定强 度、塑性和韧性的零部件，例如机车车辆、船舶、重型 机械齿轮、轴、轧辊、机座、缸体、外壳、阀体等。
外壳
轧辊
重型机械齿轮
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1、碳素铸钢的化学成分和机械性能（表3-19）
例：ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570 /ZG35 “ZG”，“铸钢”；35，平均碳质量分数(万分数)。
不进行
不进行
Le’+P+Fe3 C
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铸铁组织：石墨和基体（F、P、F+P）
根据石墨形态： 普通灰口铸铁 片状； 可锻铸铁 团絮状； 球墨铸铁 球状； 蠕墨铸铁 蠕虫状。
片状石墨
球状石墨
団絮状石墨
蠕虫状石墨
各种铸铁的石墨形态（未腐蚀）
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4、 铸铁的性能特点 石墨相当于钢基体上的裂纹或空洞，它减小基体的有效 截面，并引起应力集中。石墨对基体的严重割裂致灰口 铸铁的抗拉强度和塑性都很低。压缩强度不受影响
第二阶段： 1154 ℃ ～738 ℃ 二次石墨：A →G
第三阶段: 738 ℃ 共析石墨： A0.68 → Fp’+G(共析)
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影响石墨化的主要因素：
①温度和冷却速度 缓慢冷却，或在高温下长时间保温，均有利于石墨化。 ②合金元素 ✓促进石墨化的元素(C、Si、A1、Cu、Ni、Co等） ✓阻碍石墨化的元素(Cr、W、Mo、V、Mn等)两大类。 ✓S强烈促进白口化，控制＜0.15% ✓生产中，调整碳、硅含量，是控制铸铁组织和性能的 基本措施。
c．表面淬火 高频、火焰、激光，50HRC~55HRC
船用柴油机汽缸体(HT-300)
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2、球墨铸铁
石墨呈球状，综合机械性能接近钢且铸造性好，成本 低廉； （1）球墨铸铁的成分和球化处理 ➢成分要求比较严格：
➢ 3.6~3.9%C，2.2~2.8%Si，0.6~0.8%Mn, ＜ 0.07%S，＜0.1%P ➢球化处理必须伴随着孕育处理 ➢球化剂（稀土镁），石墨球化 ➢孕育剂（硅铁和硅钙），石墨球细小、均匀分布
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（2）球墨铸铁的牌号、组织和性能
例：QT420-10、QT600-2、QT800-2 “QT”，球铁， 最低抗拉强度和延伸率。
图3-16 球墨铸铁的显微组织
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性能特点：抗拉强度高，屈强比高，疲劳强度较好
可用球铁代替钢制造某些重要零件，如曲轴、连杆、 凸轮轴、轧辊等。
牌号
QT400-17 QT420-10 QT500-5 QT600-2 QT700-2 QT800-2 QT1200-1
（3）孕育铸铁
经孕育处理（变质处理）后的灰铸铁叫孕育铸铁。 孕育的目的：获得细小均匀的石墨片，细化基体组织，
提高强度和硬度 常用的孕育剂:硅铁和硅钙合金、碳类
孕育处理前
孕育处理后
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（4）灰铸铁的热处理及应用 消除铸件内应力、改善切削加工性能和提高表面耐磨性。 a．去应力退火（人工时效） 500 ℃～550 ℃，防止变形和开裂 b．消除铸件白口、降低硬度的退火（高温退火） 在共析温度以上进行，使渗碳体分解成石墨；
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3.3.2 铸铁（C＞2.11%）
一、铸铁的的石墨化过程和特点
1、碳的三种存在形式： ①溶于α-Fe或γ-Fe中形成F 或A ； ②形成渗碳体(Fe3C)； ③游离态石墨(G)。 石墨强度、硬度和塑性都很差。 石墨为稳定相。 渗碳体为亚稳相， Fe3C→3Fe+C
石墨的晶体结构——简单六方晶格
2、铸钢的组织特征和热处理
◆粗大的奥氏体晶粒
形成 “魏氏组织”：冷却时，铁 素体沿奥氏体晶界网状析出，沿一定 方向以片状生长，呈针状插入珠光体 内，塑性和韧性下降，不能直接使用。
退火或正火处理 → 细小的珠光体和铁素体
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3.3.2 铸铁
铸铁是含碳量大于2.11%并含有较多硅、锰、硫、磷等 元素的铁基合金。 铸铁的生产设备和工艺简单，价格便宜，优良的使用性 能和工艺性能，应用非常广泛。制造各种机器零件，如机 床床身、床头箱；发动机的汽缸体、缸套、活塞环、曲轴、 凸轮轴；轧辊及机器底座等
基体
F F F+P P P P 下B
b MPa 400 420 500 600 700 800 1200
机械性能