低合金化高强度灰铸铁
灰铸铁牌号
HT200是灰铸铁的牌号,灰铸铁HT200表ø30试样的最低抗拉强度200MPa.灰铸铁的组织和性能[组织]：可看成是碳钢的基体加片状石墨。
按基体组织的不同灰铸铁分为三类：铁素体基体灰铸铁；铁素体一珠光体基体灰铸铁；珠光体基体灰铸铁。
[力学性能]：灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。
灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重，在石墨尖角处易造成应力集中，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，但抗压强度与钢相当，也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。
同时，基体组织对灰铸铁的力学性能也有一定的影响，铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大，强度和硬度最低，故应用较少；珠光体基体灰铸铁的石墨片细小，有较高的强度和硬度，主要用来制造较重要铸件；铁素体一珠光体基体灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁稍粗大，性能不如珠光体灰铸铁。
故工业上较多使用的是珠光体基体的灰铸铁。
[其他性能]：良好的铸造性能、良好的减振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性灰铸铁的热处理：1.消除内应力退火2.改善切削加工性退火3.表面淬火灰铸铁的密度灰铸铁分≥HT250与≤HT220，其密度分别为7.35g/cm³与7.2g/cm³灰铸铁的熔点是1100~1300摄氏度牌号新牌号旧牌号单铸试棒的力学性能σ<>b不同壁厚的铸件力学性能铸件壁厚(mm)＞2.520 30 2.5 10 20 30 2.5 10 20 30 4.0 10 20 30 10 20 30 50 10 2050 10 20 30 50 10 20 30 50 20 30 50 20 30 50σ130 100 90 80 175130120220195170160270240220200290250230340290260<>b<>不小于<>不小于13.310.29.217.814.813.312.222.419.917.316.327.524.522.420.429.625.523.534.729.626.5(MPa)(kgf/mm2<>)≤(MPa)(kgf/mm2<>)HT100HT10- .2HT150HT15-HT200HT20-4020.4HT250HT25-.5HT300HT30-.6203010HT350HT35-6035.72030常用工程材料的牌号、性能和用途1）合金钢（alloy steel）常用合金元素有硅锰镍铬铜钒钛、稀土元素等。
第二章 灰铸铁
40
B——片状和点状石墨聚集成菊花状（蔷薇状） 较大过冷下结晶
和A型石墨比较，由于B型 石墨成团簇状分布，容易造成 石墨和基体各自集中分布的弱 点，故灰铸铁强度下降较A型 石墨的为多。
菊花状（B状）（100×）
41
B——片状和点状石墨聚集成菊花状（蔷薇状） 较大过冷下结晶
<15 15~30 30~50 >50
3.2~3.5 3.1~3.4 3.0~3.3 2.9~3.2
HT300
<15 15~30 30~50 >50
3.1~3.4 3.0~3.3 2.9~3.2 2.8~3.1
HT350
<15 15~30 30~50 >50
2.9~3.2 2.8~3.1 2.8~3.1 2.7~3.0
15
表二 灰铸铁件 （GB76- 67）
牌号
铸件主要壁 厚（mm）
式样毛坯直 径D（mm）
抗拉强度 σb≥
（N/mm2）
抗弯强度 σw≥
（N/mm2）
挠度≥ 支距=10D （mm ）
硬度HB≥
HT10-26 所有尺寸
30
100
260
2.0
143~229
4~8
13
8~15
20
HT15-33 15~30
和A型石墨比较，由于B型 石墨成团簇状分布，容易造成 石墨和基体各自集中分布的弱 点，故灰铸铁强度下降较A型石 墨的为多。
菊花状（B状）（100×）
42
C——部分石墨带尖角块状，粗大片状，初生石墨 过共晶成分，冷速小
C型石墨的特点是在A型石墨中分 布有很粗大的针片状和尖角块状石墨， 对基体的破坏性极大，导致力学性能 很差。形成C型石墨的原因是灰铸铁 的化学成分进入了过共晶范围。故一 般灰铸铁的化学成分都为亚共晶范围， 只有少量的为共晶成分。选择过共晶 成分的几乎没有。
铸铁知识介绍
铸造知识介绍铸造：是一种金属材料的成形方法。
将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型腔，凝固后成为具有一定形状和性能的铸件。
铸造方法有砂型铸造和特种铸造，既可用手工单件小批量生产，也可用机械化、自动化生造型方法大量成批生产。
铸造流程：制模——造型——烘干——熔炼——孕育处理——炉前分析——浇注——落砂清理——去浇冒口——铸件检验及缺陷分析——铸铁及熔炼白口铸铁：白口铸铁中的碳全部以渗透碳体（Fe 3c ）形式存在，因断口呈亮白色。
故称白口铸铁，由于有大量硬而脆的Fe 3c ，白口铸铁硬度高、脆性大、很难加工。
因此，在工业应用方面很少直接使用，只用于少数要求耐磨而不受冲击的制件，如拔丝模、球磨机铁球等。
大多用作炼钢和可锻铸铁的坯料。
灰口铸铁；铸铁中的碳大部或全部以自由状态片状石墨存在。
断口呈灰色。
它具有良好铸造性能、切削加工性好，减磨性，耐磨性好、加上它熔化配料简单，成本低、广泛用于制造结构复杂铸件和耐磨件。
灰口铸铁按基体组织不同，分为铁素体基灰口铸铁、珠光体+铁素体基灰口铸铁和珠光体基灰口铸铁三类。
由于灰口铸铁内存在片状石墨，而石墨是一种密度小，强度低、硬度低、塑性和韧性趋于零的组分。
它的存在如同在钢的基体上存在大量小缺口，即减少承载面积，又增加裂纹源，所以灰口铸铁强度低、韧性差，不能进行压力加工。
为改善其性能，在浇注前在铁水中加入一定量的硅铁，硅钙等孕育剂，使珠光体基体细化，石墨变细小而均匀分布，经过这种孕育处理的铸铁。
称为孕育铸铁。
灰口铸铁的牌号、性能组织及用途见下表，国家标准根据直径30mm 单铸试棒的抗拉强度，将灰铸铁分为六个牌号。
牌号中的“HT ”是“灰铁”的汉语拼音的第一个大写字母，其后面的数字表示该牌号灰铸铁的最小抗拉强度。
灰铸铁的牌号及力学性能指标（GB5675-85）铸铁的化学成份对灰铸铁的组织有很大影响，各种牌号的灰铸铁的化学成份与铸件壁厚有关，下表数据供参考。
碳和硅是灰铸铁中最主要的化学成份，它们都是强烈促进石墨化的元素，对铸铁的组织和性能起着决定性影响。
灰铸铁的热处理
灰铸铁的热处理退火1.去应力退火为了消除铸件的残余应力，稳定其几何尺寸，减少或消除切削加工后产生的畸变，需要对铸件进行去应力退火。
去应力退火温度的确定，必须考虑铸铁的化学成分。
普通灰铸铁当温度起过550℃时，即可能发生部分渗碳体的石墨化和粒化，使强度和硬度降低。
当含有合金元素时，渗碳体开始分解的温度可提高到650℃左右。
通常，普通灰铸铁去应力退火温度以550℃为宜，低合金灰铸铁为600℃，高合金灰铸铁是可提高到650℃，加热速度一般选用60～120℃/h.保温时间决定于加热温度、铸件的大小和结构复杂程度以及对消除应力程度的要求。
铸件去应力退火的冷却速度必须缓慢，以免产生二次残余内应力，冷却速度一般控制在20～40℃/h，冷却到200～150℃以下，可出炉空冷。
一些灰铸铁件的去应力退火规范示于表1.2.石墨化退火灰铸铁件进行石墨化退火是为了降低硬度，改善加工性能，提高铸铁的塑性和韧性。
若铸件中不存在共晶渗碳体或其数量不多时，可进行低温石墨化退火；当铸件中共晶渗碳体数量较多时，须进行高温石墨化退火。
（1）低温石墨化退火，铸铁低温退火时会出现共析渗碳体石墨化与粒化，从而使铸件硬度降低，塑性增加。
灰铸铁低温石墨化退火工艺是将铸件加热到稍低于Ac1下限温度，保温一段时间使共析渗碳体分解，然后随炉冷却。
（2）高温石墨化退火，高温石墨化退火工艺是将铸件加热至高于Ac1上限以上的温度，使铸铁中的自由渗碳体分解为奥氏体和石墨，保温一段时间后根据所要求的基体组织按不同的方式进行冷却。
正火灰铸铁正火的目的是提高铸件的强度、硬度和耐磨性，或作为表面淬火的预备热处理，改善基体组织。
一般的正火是将铸件加热到Ac上限+30～50℃，使原始组织转变为奥氏体，保温一段时间后出炉空冷。
形状复杂的或较重要的铸件正火处理后需再进行消除内应力的退火。
如铸铁原始组织中存在过量的自由渗碳体，则必须先加热到Ac1上限+50～100℃的温度，先进行高温石墨化以消除自由渗碳体在正火温度范围内，温度愈高，硬度也愈高。
高牌号铸铁的低合金化技术
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高强度灰铸铁在薄壁缸体上的应用
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２ ２ 月 ０ 年９ ０
农 业 机 械 学 报
第３卷第５ ３ 期
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强 度 灰 铸 铁 在 薄 壁 缸 体 上 的 应 用
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灰铸铁与蠕墨铸铁缸体缸盖铁液处理技术
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上世纪 ６ 年代 ，我国开展蠕墨铸铁 的研究 ０ 工作 ，生产出性能超过 Ｈ ３０的稀土高强度蠕 Ｔ０ 墨铸铁 ； 上世纪 ８ 年代 ， ０ 蠕墨铸铁在排气管和缸
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铸铁熔炼技术
铸铁熔炼技术分几种？关键词：铸铁熔炼技术分几种？1铸铁熔炼技术分几种？.1 冲天炉技术冲天炉仍稳居铸铁熔炼设备之首，至今仍担负着80%,以上重量的铸铁件的熔炼任务。
建国50多年来，我国的冲天炉技术得到了快速的发展。
在早期，我国铸造行业沿用原苏联的直筒形三排大风口冷风冲天炉，经过多年来的生产实践，结合我国具体情况，改进和创造了多种冲天炉炉型，如曲线炉膛多排小风口热风冲天炉，倒置大排距两排风口冲天炉，中央送风冲天炉排交叉风口冲天炉，旋转进风冲天炉，卡腰冲天炉，无炉衬水冷冲天炉等。
其它特种炉和煤粉化铁炉，天然气化铁炉，国内也有过研究和应用，但使用还不普遍。
尤其20世纪70年代以后，符合我国特点的炉型和熔炼技术已逐渐完善和成熟，形成了独具我国特色的多排小风口和两排大间距冲天炉系列。
在操作技术上，从一度追求低焦耗到重视铁水质量，进而讲求提高技术经济、劳动卫生和环境保护的综合指标，逐步正确地开发应用了从炉料处理、修炉、烘炉到配加料、鼓风、炉况控制、铁检验等全过程的操作技术。
国外铸铁件生产中，熔炼时普遍采用铸造用焦，热风冲天炉和双联熔炼应用普遍，冲天炉富氧送风、除湿送风已得到应用，铁液温度高于1500度。
国内铸铁件生产中，熔炼时铸造焦应用比例不足1%，热风炉和双联熔炼应用很少，富氧和除湿送风已经开始研究，出炉铁液温度大多为1400度左右。
在比较短的历程中，我们在冲天炉理论研究、炉子结构、修炉材料、送风系统、热能利用、强化底焦燃烧、炉内气氛调整控制、铁水炉前检验、消烟除尘、非焦炭化铁、配料及熔炼过程计算机优化控制等诸多方面都取得了可喜的成绩。
冲天炉技术的进步是我国铸造业实现现代化的重要方面。
50多年来，我们已经走出了一条独具特色的冲天炉技术发展的成功之路，在我国的具体条件下发展了冲天炉理论和生产实践。
冲天炉熔炼的质量和效益与生产规模及炉子容量有密切的关系。
从产业结构方面看，我国的相关企业追求小而全、大而全的生产结构，致使国内至今冲天炉林立，其中3t/h以下的小型冲天炉占大多数，由此而造成的资源浪费和环境污染已是不容忽视的问题。
铸钢材料牌号及应用范围
铸钢材料牌号及应用范围铸钢材料是一种常用的金属材料，广泛应用于工业领域中的各种铸造工艺中。
不同的牌号的铸钢材料具有不同的化学成分和力学性能，因此适用范围也有所差异。
下面将介绍几种常见的铸钢材料牌号及其应用范围。
1. HT250HT250是一种常见的灰铸铁材料，其主要由铁（Fe）和碳（C）组成。
具有低成本、良好的铸造性能和韧性，并且有较高的耐磨性。
常用于制造机床床身、发动机缸体等要求强度、耐磨性和抗压性能较高的零件。
2. HT350HT350是一种中碳多元合金铸钢材料，其主要成分为碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）和铬（Cr）。
具有较高的强度、硬度和韧性，同时具备一定的耐磨性。
常用于制造起重机构、压力容器、钢球磨机的球磨体等工程机械和矿山机械的重要零部件。
3. ZG35CrMoZG35CrMo是一种低合金高强度铸钢材料，其主要成分为碳（C）、铬（Cr）、钼（Mo）和锰（Mn）。
具有较高的抗拉强度、屈服强度和冲击韧性，适用于高负荷、高冲击负载的工作环境。
常用于制造铁路车轮、机床滑枕等要求耐磨、耐冲击的零部件。
4. 45#45#是一种碳素结构钢，主要成分为碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）和磷（P）。
具有良好的热处理性能、可焊性和耐磨性。
常用于制造汽车、机械设备的传动零件，如齿轮、轴承和螺杆等。
5. 40CrNiMo40CrNiMo是一种合金结构钢，主要成分为碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、铬（Cr）和镍（Ni）。
具有较高的强度、硬度和抗疲劳性能，适用于制造高负荷、高强度、高精度的机械零件，如汽车发动机曲轴、滚动轴承等。
以上只是常见的几种铸钢材料牌号及其应用范围的简单介绍，实际应用中还有很多其他种类的铸钢材料。
在选择材料时，需要根据具体的使用环境、工作负载和性能要求综合考虑。
通过合理选择适合的铸钢材料，可以保证工件的使用寿命和性能要求。
2024年焊工(技师)证模拟考试题及焊工(技师)理论试题答案
2024年焊工（技师）证模拟考试题及焊工（技师）理论试题答案1、【单选题】采用E308-16焊条焊接ICrl8Ni9不锈钢和Q235低碳钢，当母材的熔合比为30%〜40%时，焊缝为（）组织。
（B ）A、单相奥氏体B、奥氏体+马氏体C、珠光体+铁素体D、马氏体2、【单选题】（）不是珠光体钢和奥氏体不锈钢焊接时容易产生的问题。
（C ）A、焊接接头高应力状态B、焊缝金属的稀释C、焊接接头产生晶间腐蚀D、扩散层的形成3、【单选题】（）不是球墨铸铁所具有的性能。
（A ）A、塑性极差B、耐磨、减振C、强度较高D、韧性较高4、【单选题】（）叫做离子，（B ）A、不带电荷的原子B、带有电荷的原子C、不带电荷的中子D、带有电荷的质子A、超［Wj压B、高压C、中压D、低压6、【单选题】（）钢是珠光体耐热钢。
（D ）A、16MnB、lCrl8Ni9C、45D、 15CrMo7、【单选题】FX2N系列PLC中带进位循环右移指令的助记符是。
（A ）A、RCRB、RORC、WSFRD、SFTR8、【单选题】一般中压容器为《容规》适用范围内的第（）类压力容器。
（B ）A、一B、二C、三D、四9、【单选题】下列牌号中（）是防锈铝合金。
（B ）A、LY3B、LF6C、LlD、LD210、【单选题】下面不是利用电磁感应原理制成的设备是。
（C ）A、变压器B、电动机C、柴油机D、发电机11、【单选题】不锈钢复合板是由（）复合轧制而成的双金属板（B ）A、较厚的不锈钢复层和较薄的珠光体钢基层B、较薄的不锈钢复层和较厚的珠光体钢基层C、较厚的不锈钢基层和较薄的珠光体钢复层D、较薄的不锈钢基层和较厚的珠光体钢复层12、【单选题】中压容器的设计压力为（）。
（B ）A、0. lMPa≤P<l. 6 MPaB、1, 6MPa≤P<10 MPaC、0. lMPa≤P≤16 MPaD、10MPa≤P≤ IOOMPa13、【单选题】了解（）不是读装配图的目的。
如何提高灰铁铸件抗拉强度
C：孕育剂(锶硅)按0.5％称量加入
五、具体实施
各原料按配料百分比各自加入，含碳量用增碳剂调整；含硅量则用75％硅铁调整；含锰量用65％锰铁调整；磷和硫的含量均小于要求值，熔炼时铁水温度控制在1500℃——1520℃之间。
3.90
0.70
3.15
2.2
0.9
<0.2
<0.1
300
200
HT300
（实测）
试棒顶端下凹4-9毫米断晶粒细结，三角试片白口宽度1-4毫米
3.85
∫
4.0
0.65
∫
0.75
3.10
∫
3.25
2.10
∫
2.30
0.85
(一)、低合金化高强度灰铸铁(HT300)的理论设计和实际效果
HT300特征、化学成分关系表
铸铁牌号
试棒、三角试片特征
碳当
量
CE%
硅碳
比
Si/C
化学成分（%）
力学性能
C
Si
Mn
P
S
N/mm2
HB
HT300
（设计）
试棒顶端下凹<11毫米试棒断面晶粒要细三角试片白口宽度<4毫米
C：提高铁液的出隔测1520℃出铁水
B：1480℃浇铸
(6)原料
A：采用优质的新生铁，干净的废钢
B：保证硅铁、锰铁、增碳剂的有效含量，以保证其吸收率
(7)变质剂、孕育剂、合金的加入量(以出1.2吨铁水为例)
灰铸铁缸体缸盖的材质选择与控制
第 ３期
陈 杰 等 ：灰铸铁缸体缸盖 的材质选择与控制
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＋ １５ ·
强 、薄 壁”的铸 件 ，我 们 还 加 入 一 些 合 金 元 素 如 Ｎｉ， ｃｒ，ｃｕ，Ｖ，Ｍｏ等。所有这些元素对铸铁 的结晶、组织 及性 能都有 一定 的影 响和 作用 。 ２．１ 基本 化学 成分 的选 择 ２．１．１ 碳 与 ＣＥ的选择
第 ３期 ２００６年 ６月
内燃 机
Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｓ
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Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．２ＯＯ６
灰铸铁缸 体缸盏的材质选撵与援棚誓≯≥ ≮ ．，
陈 杰 。周 杰 。李 辉 。何来胜
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（合肥工业大学 材料学 院，安徽 合肥 ２３０００９）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｓｅｓ ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｂｌｏｃｋａ ｎ ｄ ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｈｅａｄ，ａ ｎｄ ａ ｌｓｏ
铸铁铸造业当前发展状况及趋势
我国铸铁铸造业当前发展状况及趋势20世纪80年代初,铸铁材料发展进入了顶峰期,随后,世界的铸铁产量便出现急剧递减,然而铸铁仍是当今金属材料中应用最为广泛的基础材料,在铸造合金材料中占有重要地位.由于受能源、劳动力价格和环境因素的影响,西方工业发达国家的铸件产量将会逐渐减少,转而向发展中国家采购一般铸件,但同时又会向发展中国家出口高附加值、高技术含量的优质铸件.当前,世界经济全球化进程的加速为我国铸造业的发展提供了机遇,国际和国内市场对我国铸件的需求呈持续增长的趋势.与此同时,铸铁作为一种传统的金属材料,在其质量、性能和价格等方面正面临着严酷的挑战.抓紧我国铸铁铸造业的结构调整和技术改造；努力提高铸件质量档次,提高和理环境污染的水平,实现铸铁材料的高附加值化是应付未来更加激烈的市场竞争,满足用户多样化需求的主要对策.一、我国铸铁的生产水平及差距1．铸造工艺材料及辅料我国铸造工艺材料如原砂、粘土、煤粉、粘结剂和涂料在品种、性能、质量等方面与工业先进国家之间的差距极大,以致我国的铸件尺寸精度和表面粗糙度比国外差一到两个等级,铸件表面缺陷造成的废品率比国外高几倍.铸造用工艺原料的标准化、系列化和商品化仍是一个亟待解决的问题.2．铸造工艺过程及铸件质量的检测与控制我国在铸造工艺过程和铸件质量的检测与控制方面与工业先进国家还存在比较大的差距,主要反映在以下方面：①铸造工艺过程的检测.②铸造工艺过程的优化和控制.③铸件质量的检测.而上述检测和控制手段的完善是提升我国铸铁铸造生产水平的一个主要内容.3．铸造工艺装备对于铸造生产,国外广泛采用流水线大量生产；高压造型、射压造型、静压造型和气冲造型；造芯全部用壳芯和冷、热芯盒工艺.国内除汽车等行业中少数厂家采用半自动、自动化流水线大量生产外,多数厂家仍采用较落后的铸造工艺装备.二、铸铁熔炼技术1．冲天炉技术冲天炉居铸铁熔炼设备之首,至今仍担负着80％以上铸铁件的熔炼任务.70年代以后,符合我国特点的炉型和熔炼技术已逐渐完善和成熟,形成了独具特色的多排小风口和两排大间距冲天炉系列.在操作技术上,从一度追求低焦耗到重视铁液质量,进而讲求提高技术、经济、劳动卫个和环境保护的综合指标,逐步开发应用了从炉料处理、修炉、烘炉到配加料、鼓风.炉况控制、铁液检验等全过程的操作技术.在较短的历程中,我们在冲天炉理论研究、炉子结构、修炉材料、送风系统、热能利用、强化底作燃烧、炉内气氛调整控制、铁液炉前检验、消烟除尘、非焦炭化铁、配料及熔炼过程计算机优化控制等诸多方自都取得了可喜的成绩.冲火炉的发展是围绕着提高性能和生产率,降低消耗,改善操作,减少污染进行的.冲天炉性能主要体现在炭的燃烧、炉料的加热和冶金过程三方面.随着铸铁生产批量的扩大和对铸造生产率及铸件质量要求的提高,冲天炉容量也不断增大.大容量的冲天炉熔炼状况更稳定,无论技术上还是经济上比小炉子更具优势.因此,在单一品种大批量生产中,用一台大容量炉子取代多台小炉子是合理的、在国际上,冲天炉的最新发展主要为等离子体冲大炉、无焦冲天炉、新型回转熔炼炉.加入WTO将在我们面前展现一个竞争激烈的世界铸件市场.因此；冲天炉熔炼的发展将围绕强化管理、推进技术改造、提高规模效益进行.我国冲天炉技术的发展方向主要有以下若干方面：1走专业化生产道路,提高冲天炉生产率,向大型化、智能化.长期作业方向发展. 2炉料供应专业化、规模化.3大力发展冲天炉配套技术,同时加强对冲天炉的控制和检测.4发展冲天炉一—电炉双联熔炼技术.5高温优质铁液是冲天炉熔炼的根本要求.2．电炉技术感应电炉由于具有铁液温度高.成分稳定、污染少、便于调整铁液成分的优点,60年代初,在一些工业发达国家开始普及.近年来,中频感应熔炼炉的迅速发展给铸铁生产注入了新的活力.感应电炉的发展和应用,使铸铁生产进入了一个新阶段.尽管工频感应电炉存在某些不足,但它在金属熔炼.铁液成分调整.金属液的升温和保温,尤其作为其它熔炼炉的双联用炉仍在普遍应用.中频感应电炉特别适合熔炼合金铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁,它的迅速发展和所显示的优越性,使其在铸铁生产中呈现出被广泛应用的新趋势.三、铸铁件的生产状况和趋势1．铸铁合金世界铸铁件的生产状况和趋势是,灰铸铁件的比例明显下降,但仍占优势.球墨铸铁件的产量持续增长,蠕墨铸铁和特种铸铁也有了较大的发展.全球的灰铸铁产量逐年下降,但从铸铁中的高强度铸铁所占的比重越来越大,加强高强度灰铸铁的试验研究无疑是我国灰铸铁的发展方向.我国可锻铸铁总产量在世界上名列前茅,但需求量还将有所增大.所以,今后我国可锻铸铁还将有一个大的发展.目前,我国可锻铸铁的生产与国外的主要差距是：品种少,仅有黑心可锻铸铁；质量差；镀锌工艺落后；缺少耗能低、保温性好、污染小的理想退火炉.在铸铁产量缩减的情况下,球墨铸铁在铸铁件中所占的比率依然在增大.在西方发达国家,通常用球墨铸铁件取代部分灰铸铁件和可锻铸铁件.我国球墨铸铁铸件产量比较低,占铸铁件的比例远小于发达国家.此外,我国球墨铸铁件在质量和生产稳定性方面的差距也较大.我国球墨铸铁生产较突出的问题是材质强韧性上、缺陷多,其原因除炉料、球化处理方法和球化剂等因素外,主要是球化处理前对铁液含硫量要求过松.因此,为使我国球墨铸铁生产能有大幅度的增长,必须大力实施能稳定提供质量可靠的优质球墨铸铁件的配套技术.国内外有蠕化工艺和蠕化剂的研究方面都达到了很高的水平,所研制的蠕化剂种类繁多,已达近百种.目前,在生产中应用的蠕化剂主要是稀土用铁镁合金、稀土硅钙合金和稀土镁钛合金.国内外现有的蠕化处理工艺主要有冲入法、随流法、气动法和型内法等.蠕墨铸铁已用于大量生产,建有生产线用感应电炉熔化,质量基本稳定.随着现代化工业的发展,对具有特殊性能的材料的需求量不断增长,向我国特种铸铁抗磨、耐蚀和耐热铸铁的发展速度较缓慢,技术水平和国外差距较大.为了适应新形势下国民经济发展的需要,特种铸铁的研究今后将成为我国铸铁发展的一个重要方向.2．铸铁合金的发展1高强化、薄壁化是我国灰铸铁的发展方向铸铁薄壁化、轻量化、强韧化是为了满足工程界对工程材料节能性、回用性两方面的要求,适应“人类可持续发展战略”的需要.铸件的“薄壁高强化”正在工程界成为一种趋势,其技术应用也将日益成熟并迅速拓展,在可以预见的将来,3～5mm的高强度薄壁球墨铸铁件将会大量出现在一般机电产品中.与铝合金铸件相比,低成本和良好的铸造性能是灰铸铁件的一个主要优势.目前,制约灰铸铁件增长和发展的主要因素之一是轻量化,铸铁轻量化必将为铸铁工业注入新的活力.因此,高强度薄壁灰铸铁件的生产技术开发成为问题的关键.薄壁铸件生产技术涉及铸铁性能、充型过程.精密造型、机加工、模样、工艺设计和市场等方面.许多研究和实践表明,开发薄壁铸铁件的首要任务是开发高碳当量.高强度灰铸铁及其强化工艺.铸造出高强度、薄壁及复杂内腔铸件,必须从材质、工艺和装备等整体上采取综合措施加以解决.国外在柴油机、发动机缸体缸盖的铸造和薄壁高强度灰铸铁的孕育处理方面达到较高水平.我国高强度灰铸铁研究的重点是：①提高铁液温度,改善铸铁冶金质量,采用合成铸铁熔炼工艺.②加强孕育处理技术.尤其是强化孕育铸件的研究和推广.③研究和推广低合金化孕育铸铁.④调整化学成分、控制铸铁的Si/C比,以获得高强度低应力铸铁.实践证明,合使St/C比值在0 .5～,再加以适当的孕育和合金化,可获得综合力学性能良好的高强度灰铸铁.另外,调整Mn、Si含量,使锰含量比硅含量高%～%,可以得到高强度低应力铸铁.目前,我国的工厂大多无炉前快速测定C、Si含量的仪器,因而不能及时掌握碳、硅的波动及变化情况,致使铸件质量难以稳定,这是今后应急需解决的一个问题.2发展球墨铸铁新品种,采用新工艺①加强薄壁大断面铸态球墨铸铁技术的开发和应用.要保证铸件的强度和切削加工等性能不致因壁厚减小而降低,其基本途径就是使球墨铸铁的力学性能得到改良.最重要的有两个方面：一是白口化倾向的减低和抑制,二是石墨组织的改善.球化剂的合理选用和稀土RE元素的加入是实现高强度薄壁球墨铸铁铸造的关键.该技术的核心是在铸造熔炼工艺中要保证RE/Sk=2～.球化剂要选用Fe-Si-Mg-RE-Ca 系材料,其中稀土元素Ce、La、Pr的加入并使之与硫保持一定比例是球化技术的关键.试验证实,当RE/S＜2时,出现球化不良；RE/S＞、Mg/S＞5时,易出现白口,同时严格控wp＜%、wBi=%～%.②继续开发和应用奥-贝球墨铸铁,奥-贝球墨铸铁是近几十年来铸铁冶金研究的重大成就之一,它是迄今为止具有最好综合性能的一种球墨铸铁,尤其是高的弯曲疲劳性能和良好的耐磨性,因而获得广泛的注目和开发应用.③发展奥氏体球墨铸铁.这种球墨铸铁在石油、化工、海洋与船舶、仪器仪表以及核工程等许多领域都具有广阔的应用前景,因而成为近年来球墨铸铁领域中一个新的研究重点.④采用新的球墨铸铁生产工艺.在熔炼方面,最好采用感应电炉或冲天炉－－电炉双联熔炼,特别是冲天炉－－炉外脱硫－－电炉保温的工艺流程能提供优质的高温低硫原铁液.在球化处理方面,现在国内外已有的方法达8种以上,国外广泛采用GF转包法和包盖法,我国也正在推广使用.此外,近年来发展的铁液过滤净化技术也已得到广泛应用,成为提高球墨铸铁质量的一种很好的措施.3发展孕育技术孕育技术推动了高强度灰铸铁的发展,并使球墨铸铁、蠕墨铸铁的生产更趋完美.凡是经过孕育处理的铸铁,都具有石墨细化、组织均匀和壁厚敏感性小的特点.过去；对孕育技术的发展往往寄希望于开发新的孕育剂,这无疑是必要的.但近年来,孕育方法的改进,特别是迟后孕育,受到了人们的重视.因此,今后在发展孕育剂的同时,可能对孕育技术的研究将转向发展新的孕育方法.4发展合金铸铁合金化是提高铸铁性能的重要手段之一,随着技术的日益发展,铸铁合金或微合金化必将发挥重要的作用.必须结合当地资源不断开拓合金铸铁新品种,利用先进手段不断加深对现用合金铸铁的认识.5发展铸铁件表面强化技术对于特殊应用场合,对于希望铸件表层具有特殊的性能.铸铁件表面层激光强化处理和铸件表面合金化技术可以在普通铸件表面形成冶金结合的合金层,使铸件具有复合性能.上述技术已经逐步应用于耐磨零件的生产,并取得了明显的成效.四、未来的发展方向我国加入WTO后,铸铁铸造业的机遇大于挑战,在国内外两个市场都有较大的增长潜力.先进技术对传统产业的渗透与融合正逐渐对铸铁铸造领域产生较大的影响.人工智能和神经网络技术的应用则能够大大改善铸造生产中的控制系统,预测以及质量保证体系的建立,对于铸造行业改善操作条件,降低成本将起到重要的作用.未来铸铁铸造业在以下若干方面将得到发展：1以机床工业、能源工业、石化工业及海洋工程为主要目标,以重、高、大、难为特点,开展重大技术装备、铸造技术的基础理论研究.发展数值模拟、物理模拟及专家系统,使铸铁技术由“经验”走向“定量”.2以汽车工业、航空航天及核能工业为主要目标,以强韧化、轻量化、精密化和高效化为特点,开展铸铁新材料.新工艺的研究.3为提高产品质量和生产率,增强我国工业产品在国际市场上的竞争能力,开展铸造过程自动化、柔性生产单元和系统及集成制造技术的研究.4激励开展有潜在应用前景的铸铁技术应用基础理论的研究.5大力发展提供铸铁工艺材料及辅料的专业化、现代化的企业.6发展绿色集约化铸造,加大治理铸造过程对环境污染的力度,加强对铸造材料的再生和回用.。
国家标准《灰铸铁件》解读
国家标准《灰铸铁件》解读?756?Ju1.2009V oI.58NO.7国家标准铸铁解读洪晓先,张寅(1.东风汽车有限公司工艺研究所,湖北十堰442001;2.沈阳铸造研究所,辽宁沈阳110022)1标准的历史概况及修订的必要性2新标准和旧标准主要内容的差异20世纪50年代,我国灰铸铁件生产是采用当时原苏联国家标准FOCT1412_48和经修订的FOCT1412—54铸铁标准.60年代初,我国制定了自己的灰铸铁件标准JB/T297一l962,其基本内容与FOCT14l2—54完全相同.1967年我国制定了灰铸铁件国家标准,即GB/T976—1967荻铸铁件分类及技术条f牛》,并于1968年1月试行.标准中按单铸试棒的抗弯,抗拉强度等级,将灰铸铁分为7级,牌号分别为HT10.26,HT15—33,HT20—40,HT25—47,HT30—54,HT35.61和HT40—68.该标准规定,灰铸铁的力学性能以qb30rnnl单铸试棒的抗拉强度和抗弯强度作为验收依据,以抗拉强度为主.由于抗弯强度试棒不需机加工,实际生产中通常是以抗弯强度作为验收依据,抗拉强度只是在抗弯强度不合格时才测定.GB/T976一l967一直沿用了近20年.到了80年代,改革开放政策促进铸造业有了较大发展,铸件出口也从无到有地发展起来,GB/T976—1967已不能满足生产与外贸的需要,1985年GB/T5675--1985铸铁分级》应运而生.GB/T5675--1985是等效采用国际标准ISO/DIS185(1983年草案)制定的,但这只是一个牌号分级标准,在技术条款方面仍沿用GB/T976一l967 的技术条款.为了方便使用,同时也考虑与球墨铸铁件,可锻铸铁件等国家标准在结构上一致,经国家技术监督局批准,决定编制铸铁件》国家标准.1988年6月25日经国家标准局批准发布了GB/T 9439—1988铸铁件》,1989年3月1Et实施,GB/T 9439---1988是等效采用国际标准ISO/DIS185—1983 铁件分和ISO/DP7191一l987《铸铁件交货通用技术条件》编制的,为推荐性国家标准.2001年11月,中国加人世界贸易组织,随之而来国家各项与经贸密切相关的基础标准需要与国际标准接轨.2005年国家标准化管理委员会对铸造国家标准清理评价,决定重新修订《灾铸铁件》国家标准.GB/T9439---2009等同采用国际标准ISO185:2005,并参考国外先进标准.为提高标准的市场适应性,新国家标准中增加了贸易性的内容,实现从产品型标准向贸易型标准的转变.新标准的主要内容与旧标准基本相近,但几乎在每个章节和条款上表述的方式都有所不同.新标准等同采用国际标准的同时,还保留,完善了旧标准中有利于标准可操作性,完整性的章节.新标准给出了更多的技术指标和数据,在取样要求,试验方法和检验规则等章节将各条款规定的更详细,更明确,在结构编排上也更趋合理.2.1适用范围新版标准规定了灰铸铁的术语和定义,灰铸铁牌号,技术要求,取样要求,试验方法,检验规则,以及铸件标识,包装和储运要求.标准所规定的范围阐述更为具体.2.2规范性引用文件在规范性引用文件中,引用的文件一律采用最新版的标准名称和编号,删除已作废的引用标准.新标准共引用了18项国家标准,全部为非注日期引用.比旧标准多引用的5项标准是:GB/T228金属材料室温拉伸试验方法GB/T4336碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析方法(常规法)GB/T5611铸造术语GB/T8170数值修约规则GB/T11351铸件重量公差2.3术语和定义增加了术语和定义章节,对铸件主要壁厚定义为:指用以确定铸件材料力学性能的铸件断面厚度.2.4灰铸铁牌号在灰铸铁牌号一章中,等同采用了国际标准ISO 185:2005的牌号分级,增加了HT225和HT275两个新牌号,这是新,旧标准的最显着差别.2.5订货要求将旧标准放在资料性附录中的订货要求纳入正文,并作为独立章节.规定需方订货时最少应提供材料牌号和特殊需求,其他技术参数如需方不了解,供方可帮助确定,简化了需方的专业知识要求.这是产品型标准向贸易型标准转变的一个特征.2.6生产方法和化学成分(1)增加了生产方法和化学成分章节.铸造洪晓先等:国家标准《:扼铸铁解读(2)规定铸件的生产方法一般由供方自行决定,对特殊要求可双方商定.(3)规定如需方的技术条件中包含化学成分的验收要求时,按需方规定执行.化学成分按供需双方商定的频次和数量进行检测.体现了买方市场,满足用户需求的理念.(4)规定当需方对化学成分没有要求时,化学成分由供方自行确定,化学成分不作为铸件验收的依据. 但化学成分的选取必须保证铸件材料满足本标准所规定的力学性能和金相组织要求.2_7技术要求(1)力学性能试棒取自单铸试棒还是铸件本体,性能验收指标是抗拉强度还是硬度,均必须在订货协议或需方技术要求中明确规定.铸件的力学性能验收指标应在订货协议中明确规定.因铸件的形状,壁厚不同,力学性能验收指标应根据具体铸件确定.(2)除力学性能外,金相组织也是铸件验收的主要指标,比旧标准要求更严格.(3)新标准的表1将旧标准的三表合一,易于对照.(4)表1增加了HT225和HT275牌号铸件在不同壁厚时的最小抗拉强度值.(5)表1中,HT150的主要壁厚增加了两档.铸件本体预期抗拉强度略有调低.(6)将旧标准表2中的不同尺寸附铸试棒和附铸试块整合到一起,根据铸件壁厚选择30rnlTl或50mm附铸试棒,如选附铸试块也同样有Rl5和R25两种规格.铸件主要壁厚小于80mm的选用小规格试棒(块),801/11/1及以上壁厚选用大规格试样(块).(7)旧标准中铸件壁厚在40～80mm时,可选用qb30mm附铸试棒也可选用qb50mm附铸试棒,因此导致了同一牌号,同样壁厚范围,因采用附铸试样或附铸试块产生两个不同的最小抗拉强度值.新标准避免了这种情况,即壁厚大于80iYinl时,均采用大规格试棒或试块,而不同壁厚规定的最小抗拉强度值,基本上是采用旧标准的附铸试块强度值.因为附铸试块的抗拉强度略低于附铸试棒的抗拉强度,附铸试块的铸造也较为方便.(8)HT300牌号铸件在不同壁厚范围内,附铸试棒(块)的性能略有降低或提高.(9)新,旧标准对附铸试棒(块)最小抗拉强度规定的差异见表1.(10)新标准与国际标准ISO185:2005相比,在牌号HT150,HT200中缺少壁厚2.5～5inln档及对应的铸件本体预期抗拉强度,数据有待补充.因为随着直读光谱,孕育,保温浇注和整体组芯等新技术的应用,主要壁厚小于5Inl-n的铸件时常可见,尤其是小型发动机气缸体,最小壁厚通常仅为4innl左右.旧标准中HT100,HT150和HT200对应的最小壁厚为2.5～10mnl, 太宽泛,也不尽合理,在今后该标准修订时应予以补充. (11)铸件本体取样位置,试样尺寸和抗拉强度值可由供需双方商定,若需方有明确规定时,应符合需方图样及技术要求.若需方要求从铸件本体上取样,但未指定本体取样位置时,供方可根据铸件结构和受力状况,自行决定取样位置.(12)标准给出8种规格的本体试样加工尺寸(见表2),方便使用,符合用户对铸件本体质量要求不断提高的趋势.规定铸件本体抗拉强度的检测频次和数量,由供需双方商定.(13)将铸件硬度牌号规定,由旧标准的附录性文件改为纳入正文中,体现了实际生产中,用户对铸件本体硬度日益重视,同时也更易于通过铸件硬度对供方铸件的质量进行监测.新标准按不同壁厚对铸件本体硬度作了更详细的规定,见表3.将旧标准中的硬度牌号H145改为H155,使每个硬度牌号等级间的硬度差均为20HBW.(14)给出单铸试棒抗拉强度的同时还给出了单铸试棒的硬度值,见表4.(15)规定硬度检测应在铸造面1.5rnrn以下处测试, 因为铸件表面可能存在过冷组织,热处理贫碳和抛丸应力等影响材质的真实硬度.(16)没有推荐采用易割片作敲落式铸件附铸硬度试块,这种方法在大量生产中不常用.2.8取样要求单铸试棒应在本批次铁液浇注后期浇注试棒,以保证试棒的代表性.2.9试验方法(1)样件,试生产铸件需提交全尺寸检测报告,检测数量由供需双方商定.量产供货的铸件应按批次提交关键尺寸(或重要尺寸)检测报告,检测频次和数量由供需双方商定.此规定的目的是保证铸件按生产流程的要求进行试制,试产和量产,以保证铸件品质的一致性,稳定性和可追溯性.(2)如供需双方同意,可选用等效的方法测定抗拉强度,布氏硬度,金相组织,如用测定楔压强度替代测定抗拉强度.楔压强度通常用于受铸件毛坯尺寸限制或已机加工后的铸件无法切取出本体抗拉试样的场合.2.10检验规则在取样批次的划分章节,.增加了2条新规定.(1)同一模具生产的同一炉铁液浇注的铸件构成一个取样批次.即铸件是以炉次为最大批次,条件是该炉次浇注的铸件应是采用同一型,芯模具,造型,?758?FOUNDRYV o1.58No.75lOlO2O2040HT2254080一一19O1708Ol50l55一一一l50300145一一一23020017015013510202040HT27540808015Ol50300205190l75250220190l75新版:表中斜体字数值表示指导值,其余抗拉强度值均为强制性值,铸件本体预期抗拉强度值不作为强制性值.旧版:1.壁厚150---300mm铸件的附铸试棒(块)最小抗拉强度没有规定指导值,均为强制性值.2.HT100牌号太低,没有实用价值,表中没有列出HT100牌号.3.HTI50,HT200,HT250牌号中没有5～10rnln和10---20nlnl档,以及对应的铸件本体预期抗拉强度.制芯工艺也是一样的.(2)在某一时间间隔内,如炉料,工艺条件或化学成分有变化时,在此期间连续熔化的铁液浇注的所有铸件,无论时间间隔有多短,都作为一个取样批次.强调无论是连续熔化还是间歇熔化,只要炉料,工艺条件或化学成分有变化,这个变化期间浇注的铸件都应该作为一个单独的批次.如感应炉熔化时,某包铁液加入了某种合金元素;同炉次铁液孕育剂,孕育方法的改变..浇注同样铸件但浇注工艺或浇注系统的改变等,都应该作为一个单独批次.铸造洪晓先等:国家标准锹铸铁牛》解读'759.注:1.在铸件应力最大处或铸件最重要工作部位或在能制取最大试样尺寸的部位取样.2.加工试样时应尽可能选取大尺寸加工试样.表3灰铸铁的硬度等级和铸件硬度表4单铸试棒的抗拉强度和硬度值规定供方应保存所有完整的试验和检查记录,留客户复查.需方没有特殊规定时,同一批次的拉伸试样和未做试验的试样应自填写试验报告之日起保存3个月以上.2.11附录为了方便设计者和用户,增加了"灰铸铁的力学性能和物理性能","灰铸铁件的抗拉强度,硬度和截面厚度的关系"以及"楔压强度"的附录.3标准的特点3.1由产品型标准向贸易型标准转变旧标准在内容和表述方式偏重于灰铸铁件自身的牌号等级规定,技术要求,试验方法和检验规则等,其考虑更多的是站在供方的角度指导制造商按国家标准的基本规定生产灰铸铁件.新标准虽然在主体内容上和旧标准相近,但是站在中间的立场,并以用户(需方)需求为上的理念来阐述标准的规定.3.1.1突出用户要求在很多情况下,用户对铸件的使用条件,工况和质量要求比铸件制造商更清楚,尽管用户可能对铸造工艺,材料技术本身不那么内行.反之铸件制造商虽然对铸件和铸件生产技术是内行,但其对该铸件的用途,使用工况并不一定了解.所以新标准给用户预留了更多的话语权.特别是在技术,质量要求方面,当用户有专门要求时,经供需双方协商同意,可按用户提出的要求验收.体现出在市场经济下,供方应不拘泥于标准的规定,尽可能满足客户需求,以需求拉动技术,质量提升的发展趋势.3.1.2强调供需双方协商准则标准只能做到确立规则,规定一般事件的处理方法,而实际生产,贸易中不同的情形和需求无法预知. 新标准几乎在所有重要条款中都规定了供需双方协商一致的原则,因为贸易本身就是不断洽谈协商,相互理解和妥协的过程.从某种意义上说,新标准是为供需双方协商提供了一个法定规则的平台.3.1_3重要环节和细节都列出了相应条款和具体要求铸造生产环节多,流程长,在签署订货协议中难免有漏项.新标准在主要技术,质量,检验等环节都给出了较为详细的条款,对供需双方都有提示或警示作用.?760?FOUNDRYdu1.2oo9VOI.58N0.73.2主要内容等同采用了国际标准的最新文本3.2.1与国际标准接轨与国际标准接轨是编制新标准的基本原则,为了更好地促进对外贸易和交流,国家标准应不低于国际标准已成为不言而喻的共识.新标准在主要技术内容方面等效采用了国际标准ISO185:2005((Greycast irons.Classification)),但在标准的编写结构上不完全对应.3.2.2表格合并与简化标准中规定的技术指标和技术参数多以表格的形式表述.与旧标准相比,新标准合并了一些相近内容的表格,还提供了更多的表格数据,在数据内容上更加完整.3.2-3新增加了两个灰铸铁牌号等同采用了国际标准的牌号分级.该标准的2005版,增加了HT225和HT275两个新牌号,这是新标准与旧标准的最显着差异.HT200.HT300牌号是用量最多,且随着牌号提高铸造性能恶化也较为显着的区域,为了充分挖掘灰铸铁材料的力学性能潜力,减缓铸造性能的恶化倾向,将牌号细分可为用户提供更多的选择,同时有利于物尽其用.铸造配料,熔化,炉前成分检测,孕育等新技术也为灰铸铁牌号的细分提供了技术保障.美国材料试验学会标准ASTMA48/A48M--2003 ((StandardSpecificationforGrayIronCastings))标准中,灰铸铁牌号按抗拉强度分级,从150至400,每增加25]VIVa 为一个牌号等级,分150,175,200,225,250,275,300,325,350,375和400共11个牌号.美国汽车工程师协会标准SAEJ431,将灰铸铁也分为8个等级.新标准中没有抗拉强度为375MPa和400MPa这2个级别的牌号,因为我国和许多工业国家一样,由于球墨铸铁,蠕墨铸铁的发展,实际上已很少生产这2种高强度的灰铸铁件了.对灰铸铁强度要求过高的并不总是有利的,因为它会恶化铸造性能,机加工性能和减震性.3.2.4将硬度牌号及验收指标纳入正文硬度牌号和抗拉强度牌号一样,也可以作为灰铁件的验收条件.以硬度牌号作为验收条件,一般是用于对切削性能或耐磨性能要求较高的灰铸铁件,且铸件主要壁厚小于80mill.3.2.5硬度牌号的分级硬度牌号分级的3位数字是表示各硬度牌号铸件在壁厚40mnl时所对应规定硬度的上限值,如硬度牌号H195,表示铸件壁厚40rnm部位,硬度的最大值不大于195HBW.3.2.6灰铸铁材料的性能指标附录中给出了不同牌号灰铸铁常用的力学,物理性能指标,抗拉强度和铸件壁厚的关系,以及楔压强度试验和换算方法,为标准使用者提供了方便.3.3保留,完善了旧国家标准中不可或缺的精华的部分对旧标准几十年实践证明不可或缺的部分予以保留,完善.如技术要求章节中的几何形状,尺寸,尺寸公差,加工余量,表面质量,铸造缺陷;检验规则章节中的检验权利,检验地点,取样批次的划分,试验数据保存,试样保存;铸件标识,包装,储运要求章节中的铸件标识和质量报告,表面防护,包装,储运要求等.上述条款强调了灰铸铁件作为商品的属性和商品交货时应符合的质量状态要求.这些内容国际标准ISO185: 2005((Greycastirons—Classification))均没涉及.3.4灰铸铁牌号单铸试棒的硬度值在3Omm单铸试棒上测试材质硬度是生产中常用的方法,但因单铸试棒硬度和铸件本体硬度有一定的差异,在供需双方没有事先商定的情况下,经常会因铸件硬度的定义发生争议.本标准既给出了单铸试棒的硬度范围也给出了铸件本体的硬度范围.4标准的应用铸铁件》是铸造标准中的基础性标准,应用面广,使用频率高,因此供需双方在应用新标准时应注意下列事项.4.1标准的适用范围新标准不适用于连铸型材,离心铸管,金属型铸造等非砂型灰铸铁件.4.2灰铸铁牌号的化学成分化学成分是保证力学性能的重要依据,因此在铸造企业自己的技术标准中通常都明确规定不同灰铸铁牌号的化学成分范围.而新,旧标准都没有对化学成分做出规定是因为:(1)化学元素之间有交互性和互补性,在某些元素增加的情况下,减少另外一些元素可得到同样的力学性能和硬度值范围.各铸造厂的情况和工艺方法差别很大,规定了成分就牺牲了灵活性,多样性,后果也不经济.(2)除化学成分外,还有很多其他因素对铸件的力学性能有重要影响,如微量元素,孕育,熔化过热,激冷倾向,替代元素,冷却方式,后续处理等.也就是说,即使化学成分合格或不合格,并不能完全主导铸件的力学性能和硬度.(3)中小冲天炉熔化和炉料比较复杂的情况下,难以做到对化学成分范围做比较准确的控制,铁液出炉后木已成舟,只能用综合调控手段来保证铸件力学性能.(4)对一个具体铸造企业,其条件和工艺已确定,经供需双方协商同意,可规定化学成分范围的要求.铸造洪晓先等:国家标准锹铸铁解读?761?对有特殊要求的铸件,甚至可将某些化学元素作为主要验收依据之一.(5)当需方没有提出化学成分范围要求时,铸件的化学成分由制造商自行决定,因为制造商比需方更清楚满足该牌号要求应选择的各化学元素范围,同时也有利于采用制造商的化学成分体系,检测验收体系, 实现规模化生产.(6)当需方提出具体的化学成分范围,经供需双方协商同意后,还应确认哪些元素属于强制性要求和强制性要求元素的波动范围以及超出范围时的处理办法等.4.3灰铸铁牌号灰铸铁牌号指30mm单铸试棒的最小抗拉强度,它只能间接反映铸件本体的力学性能.同样牌号的铸件,因形状,尺寸,壁厚不同,铸件本体性能力学性能和硬度会有不同.4.4HT_225和HT275~号特点提高灰铸铁牌号通常是用降低碳,硅含量或是添加合金元素来实现,而随着抗拉强度牌号的提高,灰铸铁的工艺性明显恶化,尤其是收缩倾向,白口倾向大和流动性差.新增加的2个牌号对工艺性较敏感的薄壁箱体件,薄壁小件,形状复杂件,盘类件等用途较大.4.5HT350以上牌号HT350以上牌号的铸造工艺性差,实际生产中已很少采用.对于更高强度牌号的要求,推荐采用蠕墨铸铁或球墨铸铁.虽然蠕墨铸铁和球墨铸铁各有自身特点,但除减震性外,其铸造工艺性,切削加工性和成本等都有较强的竞争力.建议在选用HT350牌号的同时应考虑对比选用蠕墨铸铁或球墨铸铁的可能性.4.6单铸试棒与本体试棒性能的差异铸造的特点是适于制造形状不规则,结构复杂的零件,因此壁厚差异较大会导致不同部位的冷速不同, 造成各部位力学性能和硬度有一定差异.单铸试棒只能代表该牌号材质特定壁厚的力学性能和硬度,铸件本体试样才能代表本体I生能.4.7附铸试棒(块)规格的选取以铸件主要壁厚80nlrn为界,壁厚小于80rnn'l时,选用小规格的附铸试棒(块),壁厚大于等于80mnl时,选用大规格试棒(块).4.8抗拉强度性能的差异(1)对于同档尺寸规格的单铸或附铸试棒,如加工成A型抗拉强度试样,其统计强度值要略高于B型试样. 因为A型试样标距内的平行段短,可能碰到组织不均匀影响的几率小,所以更能代表材质本身的真实抗拉强度.(2)对于同档尺寸规格的附铸试棒或附铸试块,附铸试棒的统计强度值要略高于附铸试块,因为附铸试棒的冷速要快一些,内部组织也致密一些.(3)附铸试棒(块)的性能还不能完全代表铸件本体性能,只是比单铸试棒性能的代表性更好一些,只有本体试样才能如实反映铸件本体性能.铸件本体性能可根据标准附录中给出的壁厚与抗拉强度,硬度的关系图估算.4.9铸件本体抗拉强度测定铸件本体抗拉强度时,抗拉强度试样的加工应尽可能选用尺寸较大的规格,大规格试样l:LsJ,规格试样的测试数据更稳定,准确.4.10抗拉强度的强制值和指导值灰铸铁各牌号等级规定的最小抗拉强度是强制性值,但对应于壁厚>150mm,≤300mi/l的铸件,新标准中给出的附铸试棒(块)抗拉强度值为指导值,在表中用斜体字表示.表中给出的铸件本体预期抗拉强度值也不是强制性值.4.11铸件的本体硬度范围可以小于新标准中规定的范围当供需方同意在铸件本体的指定部位测试硬度,则该指定部位硬度值的上,下限范围应不小于40HBW. 此条款一般用于大量生产的铸件.因为标准中给出的硬度值范围是泛指,所以对给定的铸件和硬度测试部位,经供需双方协商同意,可适当缩小硬度值范围.4.12硬度检验规则新标准取消了旧标准列在规范性附录中的硬度检验规则,因为影响硬度的因素较多,测试误差也较大,而且实际中容易测试多点,多部位的硬度值来综合判断铸件材质情况,不像抗拉强度,误差较小,也比较单一.但在实际应用中硬度检测规则和抗拉强度检测规则是一样的,即在事先规定的部位测试硬度,如该部位硬度合格则材质合格,若测试结果达不到要求,又不是试样制备或操作不当造成的,则可在硬度测定点附近再选定2处测定硬度,进行复验.如复验中,其中一处硬度不合格,则判该铸件材质不合格.铸件本体硬度的测试比例,检测频次,硬度合格率及抽取铸件的代表性等,由供需双方商定.4.13铸件本体硬度检测铸件本体硬度检测简单,方便,可以不损坏铸件,甚至可100%在线检测.对大批量生产的铸件,越来越多地用本体硬度来代替抗拉试棒检测,特别是汽车灰铸铁件.以检测本体硬度为主时,应在本企业生产条件下事先做出该铸件本体硬度和单铸试棒,本体试棒之间的函数关系,以此确定本体硬度的上,下限范围,并经需方同意及确定抽检比例后才可实施.大型铸件一般检测附铸试块的硬度.4.14灰铸铁的化学成分新标准和国际标准ISO185:2005都没有规定灰铸铁的化学成分,但化学成分的控制还是尽可能控制在较窄的范围.铸造熔化中炉料分选,分类,配比定量,?762?FoUNDRYJu1.2009VOI.58NO.7熔化参数稳定,过热,保温控制,炉前检验,调整等都是缩小化学成分范围的重要环节.与先进国家相比, 我国铸件化学成分波动范围较大,缩小成分波动范围是今后努力的方向.4.15灰铸铁件的金相组织(1)如果需方没有要求,则金相组织一般不作为验收项目.如果要求检测金相组织,则应规定铸件本体的检测部位.新标准虽然没有对灰铸铁件的金相组织要求和取样方法做详细的规定,实际中可参照铸件本体抗拉强度试样的作法进行.特别是铸件非正常损坏失效或铸件残体碎片,检测金相组织是判断铸件性能的一种常用方法.(2)影响灰铸铁力学性能的金相组织首先是石墨形态和石墨长度,其次是珠光体和铁素体比例.因为灰铸铁本身是脆性材料,所以少量碳化物和磷共晶对力学性能基本没有影响,一般要求总量≤3%,高牌号灰铸铁可以放宽到≤5%.共晶团数,珠光体片间距和石墨量等均不作为铸件的验收依据.4.16铸造残余应力灰铸铁件一般以铸态交货,不做消除残余应力处。
铸铁铸钢的材料特性与结构特点
铸铁铸钢的材料特性和结构特点来源:对钩网工业用的铁和钢都是铁碳两种元素达的合金，含碳量在2.11％以上的是铁，在2。
11%以下的是钢。
铸铁和铸钢是工业机加工中常用的加工材料。
下面,我们介绍几种常见的铸铁和铸钢材料，以及它们的材料特性和结构特点。
灰铸铁灰铸铁是含有片状石墨的铸铁,是应用最为广泛的铸铁，产量占铸铁总产量的80%以上.灰铸铁材料综合力学性能低,抗压强度大,是本身抗拉强度的3到4倍.消振能力比钢大10倍，故经常用来制造承受振动的机座.弹性模量较低，其壁厚变化对力学性能影响较大。
由于其对冷却速度有很大的敏感性,灰铸铁铸件在厚度较薄的截面上经常出现白口和裂纹，而在厚度较厚的截面上又经常导致琉松情况。
因此,灰铸铁件截面厚度存在一个临界值，如果超过了这个值,随着壁厚增加，其强度、消振能力、弹性模量等力学性能不仅不会增强，反而显著减弱。
由于灰铸铁热稳定性较低，因此不能用于制造那些长时间工作在超过250摄氏度环境下的零件。
相比于铸钢材料，采用灰铸铁可以得到厚度更薄，几何形状更复杂的铸件，而且铸件中的残余内应力和翘曲变形都要更小一些。
由于在各截面上性能比较均匀，灰铸铁常用于制造要求高，但截面不一定较厚的铸件。
蠕墨铸铁蠕墨铸铁是呈蠕虫状的铸铁,它掺入的石墨形态是介于片状石和球状之间的,化学结构与灰铸铁类似.蠕墨铸铁综合力学性能比灰铸铁略好一点,而比球墨铸铁略逊一筹，其冲击韧性、延长率抗压强度、屈服强度等均在二者之间,壁厚变化对力学性能影响比灰铸铁小.蠕墨铸铁对冷却速度的敏感性比灰铸铁小得多,且具有良好的导热性，所以经常用来制造工作环境温度苛刻，温度梯度比较大的零件。
由于蠕墨铸铁材料强度较高，致密性好,对于缺口的敏感性小，具有良好的工艺性能，可以用来制造几何形状复杂的大型零件。
为了节约废钢,减轻铸件的重量，蠕墨铸铁还可用来替代孕育铸铁件，这样做还可以达到有效提升成品率、增强铸件气密性的目的，特别适于生产液压件。
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B：1480℃浇铸
(6)原料
A：采用优质的新生铁，干净的废钢
B：保证硅铁、锰铁、增碳剂的有效含量，以保证其吸收率
(7)变质剂、孕育剂、合金的加入量(以出1.2吨铁水为例)
A：按熔炼工艺要求，变质剂(氮化铬)按0.3％称量加入
C：孕育剂(锶硅)按0.5％称量加入
五、具体实施
为了得到高强度的灰铸铁，保证其铸件的抗拉强度在300N／mm2以上，单从提高强度方面来讲，其方法有二种。方法一：改变炉料的组成，增大废钢的加入量，从而降低碳当量并进行包内孕育处理。方法二：加入少量合金元素与孕育相结合的措施。方法一由于降低了碳、硅含量，其碳当量较低，减少了石墨数量，细化了石墨，增加了初析奥氏体枝晶量，从而提高了铸铁的强度，但同时碳当量的降低会导致铸件性能的降低，铸件断面敏感性增大，铸件内应力增加，硬度上升，加工困难等问题。方法二利用在炉前加入少量合金元素，可适当促进和强烈稳定铸件内部珠光体的形成，并部分细化珠光体，强化铁素体，形成适量的碳化物，同时应使原铁液保持较高的碳当量，使其白口倾向减少，铸造性能好，不易产生缩孔、缩松现象。经过比较，再根据我厂铸件结构的特点(结构复杂、薄壁铸件高强度)，于是我们决定采用第二种方法，经过多次分析和比较决定选用铜、铬两钟合金同时使用及孕育处理相结合的方法来进行低合金化高强度灰铸铁的试生产。
0.65
∫
0.75
3.10
∫
3.25
2.10
∫
2.30
0.85
∫
0.95
<0.1
<0.1
300
∫
380
180
∫
220
(二)、在实际测试中，出铁水温度控制在1500℃——1520℃之间，浇铸温度控制在1470℃——1490℃之间，铁水的含碳量控制在c=3.15(％)——3.25(％)；硅控制在Si=2.10(％)——-2.30(％)时；将合金：(铜)按1.2％比例加入，氮化铬与孕育剂(锶硅)按0.6％：1.0％加入时，发现抗拉强度可以达到360N／mm2敲三角试片，白口宽度在6——-9毫米之间，同时铁水流动性差，敲开铸件，从它的断面上可以看到，虽然断面晶粒较细，但铸件断面的颜色呈银灰色，铸件的薄壁处有“白口”现象出现，而且敲打铸件，发现铸件有脆化的趋势，机加工时，发现铸件内部有缩松现象发生，同时硬度达到HB240左右，给机加工带来困难。
为了确保我厂低合金化高强度灰铸铁的试制成功，找出了一些在实际生产中影响低合金化高强度灰铸铁试制的一些主要问题，进行因果分析(见图一)。例如：原材料、操作、方法等，并对这些主要问题实行整改措施，具体落实到工作人员、检查人员，从而使得这些问题在现场生产过程中事先就得到了控制， 以保证新产品试制成功。
图一 影响抗拉强度因果分析图
硅碳
比
Si/C
化学成分（%）
力学性能
C
Si
Mn
P
S
N/mm2
HB
HT300
（设计）
试棒顶端下凹<11毫米试棒断面晶粒要细三角试片白口宽度<4毫米
3.90
0.70
3.15
2.2
0.9
<0.2
<0.1
300
200
HT300
（实测）
试棒顶端下凹4-9毫米断晶粒细结，三角试片白口宽度1-4毫米
3.85
∫
4.0
经过多次反复调整，最终确定了合金：(铜)按0.9％加入；氮化铬与孕育剂(锶硅)按0.3％：0.6％加入，铁水的含碳量控制在C=3.30(％)——3.35(％)之间，含硅量控制在Si=1.70(％)——-1.90(％)之间，此时铸件的抗拉强度仍可达到320N／mm2以上，同时铁水的流动性好，铸件的各项性能指标都表现良好，而在铁水保持高碳当量时，应有较高的碳量、较低的硅量，这样在添加合金后能获得最好的强度和断面均匀性、防止硅增加铁素体、粗化珠光体、中和合金元素的作用。同时，在机加工时，发现铸件内部的缩松现象也不见了，三角试片白口宽度降至4毫米以下，而铸件硬度仍可保持在HB=180—200左右，铸件薄壁处未出现“白口”现象，通过这样不断反复调整，终于生产出合格的铸件。
二、目标
少量合金元素及孕育处理相结合的方法，以使其基体组织得到强化、细化石墨并适当增加和稳定珠光体，形成碳化物以提高其铸铁的力学性能，其抗拉强度达到300N／mm2上，并采用敲三角试片，使其白口宽度控制在4mm以下， 防止“白口”现象的发生，以保证产品的质量。
三、分析
以往我厂生产的铸件，牌号都是HT200、HT250，其抗拉强度达不到新产品要求的300N／mm2以上，主要原因是铸件内部铁素体较多，奥氏体枝晶数量少，石墨粗长，从而分割基体，形成了许多微小裂纹，因此降低了铸件的机械性能。
C：孕育剂铁水包内处理
(3)炉前控制
A：光谱分析试样，调整其化学成分
B：用湿型三角试片检测，原铁水白口宽度一般控制在4毫米以下
(4)化学成分的选择
A：原铁水应保持较高碳当量，以使铁水具有良好流动性
B：铁水在相同的碳当量下，选用高碳硅比(C／Si)
C：提高铁液的出铁温度， 以使铁按配料百分比各自加入，含碳量用增碳剂调整；含硅量则用75％硅铁调整；含锰量用65％锰铁调整；磷和硫的含量均小于要求值，熔炼时铁水温度控制在1500℃——1520℃之间。
(一)、低合金化高强度灰铸铁(HT300)的理论设计和实际效果
HT300特征、化学成分关系表
铸铁牌号
试棒、三角试片特征
碳当
量
CE%
低合金化高强度灰铸铁（HT300）的研究和应用
张 峰
(上海烟草机械有限责任公司新场分厂)
一、前言
灰铸铁的发展始终是以获得100％珠光体基体组织为目标的，为此，许多铸铁工作者一直努力奋斗着。从早期采用降低碳硅含量以提高灰铸铁强度的方法，到后来采用孕育剂进行孕育处理，灰铸铁的力学性能指标在不断的得到提高。考虑到我厂生产的烟草机械产品在不断的更新和换代，相应地对我厂铸件材质的要求也越来越高，而如果采用原来的方法生产铸件，其材质的要求是达不到意大利“G、D”公司的要求的(我厂产品的技术从意大利G、D公司引进)，而依靠进口，将不仅花费大量的人力和财力，也不利于我厂铸造水平的提高。因此，公司决定在无资料、无生产经验可以借鉴的前提下，把低合金化高强度灰铸铁作为攻关项目进行研究和开发。
四、解决方案
(1)、配料计算
A：通过计算，确保各原料最佳的加入比例：废钢25％；新生铁30％；回炉铁20％； 留用铁水为25％，使原铁水的化学成分达到其要求。
(2)、电炉熔炼工艺
A：选择合理的投料顺序
留用铁水……废钢……熔剂……新生铁……回炉铁……硅锰铁……除渣……增碳剂……合金……陈渣
B：变质剂铁水包内处理