第四节 球墨铸铁的铸造性能与铸造工艺特点
球墨铸铁性能和生产工艺
球墨铸铁旳化学成份
选择合适旳化学成份是确保球墨铸铁 取得良好旳金相组织和高性能旳基本条件， 化学成份旳选择既要利于石墨旳球化和取 得满意旳基体，以期取得满意旳性能，又 要使球墨铸铁具有良好旳铸造性能。
一、五大元素
1、碳和硅
因为石墨球对基体旳减弱作用很小，所以碳含量在 3.2-3.8%时，对力学性能无明显影响。拟定球墨铸铁旳 碳硅含量时，主要从确保铸造性能考虑，将碳当量选择在 共晶成份左右。
2、缩孔和缩松
特征：缩孔发生于第一次收缩阶段。 表面凹陷及局部热节凹陷，含气孔旳暗 缩孔，内壁粗糙。缩松发生于第二次收 缩阶段。被树枝晶分割旳溶池处成为真 空，凝固后旳孔壁粗糙、排满树枝晶旳 疏松孔为缩松。
原因：碳当量低，磷含量高，增长缩 孔缩松倾向。
措施：提升铸型刚度，如使用树脂砂， 提升铁液碳当量。
形核物质 1、石墨：未溶石墨、添加晶体石墨、非平 衡石墨 2、岩状构造碳化物基底 3、氧化物 4、硫化物/氧化物 5、铋及铋旳化合物
球墨铸铁旳孕育
球墨铸铁孕育旳主要性 灰铸铁、球墨铸铁孕育旳异同点 孕育衰退现象 提升孕育效果旳措施
a.选择强效孕育剂 b.必要旳S旳含量 c.改善处理措施 d.提升铸件冷却速度
这些条件旳实质在于变化石 墨结晶旳冷却情况。
球墨铸铁旳金相组织与力学性能旳关系
球墨铸铁旳力学性能是和它旳金相 组织亲密有关旳。确保铸铁中石墨球化 良好，是熔制球墨铸铁旳第一要求。
只有石墨球化，才干充分发挥金属 基体旳作用，使铸铁旳力学性能大幅度 提升。也只有石墨球化后，进一步变化 基体旳性能才更有意义。
球墨铸铁旳形成
球状石墨旳形成经历了形核与生长两个阶段。 其中旳形核是石墨旳首要过程，铁液在熔炼及随 即旳球化、孕育处理中产生大量旳非金属夹杂物， 初生旳夹杂物非常小，在随即浇铸、充型、凝固 过程相互碰撞、聚合变大，上浮或下沉，成为石 墨析出旳关键。
球 墨 铸 铁
1.2 球墨铸铁的热处理
球墨铸铁的热处理工艺：
主要有退火、正火、调质、等温淬火
1.2 球墨铸铁的热处理
退火的目的在于获得铁素体基体。球化剂增大 铸件的白口化倾向，当铸件薄壁处出现渗碳体时，为 了获得塑性好的铁素体基体，并改善切削性能，消除 铸造应力，根据铸铁的铸造组织，可采用两种退火工 艺。
正火的目的在于温度，又分高温正火（完全奥氏 体化正火）和低温正火（不完全奥氏体化正火）两种。
1.1 球墨铸铁的成分、组织、
性能和用途
应用：
由于球铁具有优异的力学性能，因此可用 于负荷较大、受力较复杂的零件，甚至能代替碳 钢制造某些零件。
如珠光体基体的球铁，常用于制造柴油机曲 轴、连杆、齿轮、机床主轴、蜗轮、蜗杆，轧 钢机的轧辊，水压机的工作缸、缸套、活塞等。 而铁素体的球铁，可用于制造受压阀门、机 器底座、汽车后桥壳等。
工 程 材 料 及 热 处 理
球墨铸铁
石墨成球状的铸铁称为球墨铸铁，是 在灰口铸铁的铁液中加入球化剂（稀土镁合 金等）和变质剂（硅铁）进行球化变质处理 后得到的。
铸造性能好 成本低廉 生产方便
1.1 球墨铸铁的成分、组织、 性能和用途
与灰铸铁相比，它的硫含量较低，而 碳含量较高，一般为过共晶成分，以利于石 墨球化。
但是调质处理一般只适用于小尺寸的铸件，当 尺寸过大时，铸件内部淬不透，处理效果不好。
1.2 球墨铸铁的热处理
淬火等温淬火时，将零件加热到奥氏体区，保温一定时 间后，在300℃左右的等温盐浴中冷却并保温，使基体 在此温度下转变为下贝氏体。球墨铸铁经等温淬火后不 仅可以获得较高的强度，同时还具有良好的塑性和韧性。
1.2 球墨铸铁的热处理
完全奥氏体正火工艺曲线图
球墨铸铁性能及生产工艺
铸造缺陷预防
总结词
铸造缺陷会影响球墨铸铁的质量和性能，因此需要采取一系列措施预防铸造缺陷的产生。
详细描述
在生产过程中，要严格控制浇注温度、模具温度、冷却速度等工艺参数，以防止产生气 孔、缩孔、夹渣等铸造缺陷。同时，要定期检查模具的磨损情况，及时修复和更换损坏
的模具，以防止出现不均匀冷却等缺陷。
质量检测与评估
用于生产建筑构件、水 管、阀门等。
用于制造各种承受复杂 应力的机械零件和工具。
在电力、化工、船舶等 领域也有广泛应用。
02
球墨铸铁性能
力学性能
强度
球墨铸铁具有较高的强度，其抗拉强度和屈 服点均高于灰铸铁。
耐磨性
球墨铸铁的耐磨性优于其他铸铁，适用于需 要承受摩擦和磨损的场合。
韧性
球墨铸铁的韧性较好，不易脆化，能够承受 较大的冲击和振动。
提高生产效率与降低成本
自动化和智能化铸造生产线
采用先进的机器人技术、传感器技术和大数据分析技术， 实现铸造生产线的自动化和智能化，提高生产效率，降低 人工成本。
高效熔炼与连铸技术
研究新型的熔炼和连铸技术，提高铁水的纯净度和连铸坯 的质量，减少生产过程中的损耗和废品率，降低生产成本。
循环经济与资源再利用
的机械性能。
废钢
适量加入废钢，调节铁水成分，降 低成本。
球化剂和孕育剂
选用合适的球化剂和孕育剂，提高 球墨铸铁的球化率和石墨形态。
熔炼与浇注
熔炼
采用电炉或冲天炉熔炼铁水，控制熔炼温度和时间，确保铁 水质量。
浇注
根据铸件的大小和复杂程度，选择合适的浇注系统和浇注温 度，确保铁水充型良好。
球化与孕育处理
通过废旧铸件回收、再生利用和资源循环利用，降低原材 料成本，同时减少对环境的污染。
v法铸造工艺生产球墨铸铁件的技术总结
v法铸造工艺生产球墨铸铁件的技术总结
球墨铸铁是一种高强度、高韧性、高耐磨性的铸铁材料，广泛应用于机械制造、汽车制造、航空航天等领域。
而v法铸造工艺是球墨铸铁生产中常用的一种工艺，下面就来总结一下v法铸造工艺生产球墨铸铁件的技术要点。
v法铸造工艺的特点是在铸造过程中加入镁、稀土等元素，通过化学反应使铸铁中的石墨球化成球状，从而提高铸铁的强度和韧性。
在具体操作中，需要注意以下几点：
1. 铸型设计。
铸型的设计应考虑到球墨铸铁的特点，如热膨胀系数、收缩率等，以保证铸件的尺寸精度和表面质量。
2. 铸造温度。
球墨铸铁的铸造温度一般在1350℃左右，需要控制好铸造温度，以保证铸件的组织和性能。
3. 镁、稀土的添加。
镁、稀土的添加量应根据铸件的要求进行调整，一般在0.03%-0.05%之间。
4. 浇注方式。
球墨铸铁的浇注方式应尽量采用自由浇注或低压浇注，以避免铸件内部产生气孔和夹杂。
5. 热处理。
球墨铸铁的热处理一般采用正火+回火的方式，以提高铸件的强度和韧性。
除了以上几点，还需要注意铸造过程中的其他细节，如铸造速度、浇注时间、浇注位置等。
只有在严格控制每个环节的情况下，才能生产出高质量的球墨铸铁件。
v法铸造工艺是球墨铸铁生产中常用的一种工艺，通过控制铸造温度、添加镁、稀土等元素，以及严格控制铸造过程中的各个环节，可以生产出高质量的球墨铸铁件。
《球墨铸铁》课件
3
铸造
将熔融的合金浇入模具中，然后自然冷却至室温，最后进行表面处理，如研磨、 抛光或镀铬。铸造中需要控制铸件温度，避免收缩孔和夹杂。
球墨铸铁的性能
机械性能
球墨铸铁具有较高的抗拉强度、 屈服强度和伸长率，而且具有 良好的韧性和较高的疲劳强度， 是一种优质的高强度铸铁材料。
物理性能
球墨铸铁的密度接近钢，线膨 胀系数小，导热系数低，弹性 模量较低，自创新特点。球墨 铸铁的热处理性能较差，但是 球化后过冷结构的合金具有很 高的弹性极限和疲劳极限。
未来的方向
在材料研发和制造领域，球 墨铸铁的性能和应用前景不 断向上，将成为推动制造业 进步和未来发展的方向之一。
3 镀铬
采用镀铬技术，能够在球 墨铸铁表面形成一层铜的 光亮镀层，不但提高了球 墨铸铁的外观，也增加了 它的机械强度。
球墨铸铁的应用实例
汽车零部件
汽车发动机缸体、底盘件以及摇臂、阀盖、活塞、 水箱及转向机壳等，都是采用球墨铸铁制造。
机械零部件
各种机床底座、减速器、液压缸、液压泵、轴承座、 空气压缩机底座、马达底盘、紧固体等，都有球墨 铸铁的身影。
使用范围
从汽车零部件、机械零部件、 工程机械到建筑钢结构，球 墨铸铁的应用范围非常广泛。
球墨铸铁的制造工艺
1
材料及比例
球墨铸铁的主要材料为铁水、球化剂、孕育剂和熔炼剂，通过高温熔炼后，调整 成分和温度，得到适宜的液态合金。
2
熔炼
在银包中进行一定时间的处理，使铁水中的杂质不断向上浮起，如此即可获得纯 净的铁水，同时同时应用球化剂使其成为球状。
化学性能
球墨铸铁中含有足够比例的球 状石墨，而碳化铁含量较低， 同时硫、磷等有害元素含量较 低，在各项材料性能优于灰口 铸铁的情况下，能够较好地满 足各种工程要求。
高质量机床球铁铸件关键铸造工艺及应用
高质量机床球铁铸件关键铸造工艺及应用一、引言机床球铁铸件是一种在机械工程领域中广泛应用的铸造件，其主要材料为球铁，具有优异的机械性能和抗磨损性能。
其应用范围涵盖了许多领域，包括汽车、航空航天、船舶、军工等领域。
为了生产出高质量的机床球铁铸件，铸造工艺的选择和优化至关重要。
本文将重点探讨机床球铁铸件的关键铸造工艺及其应用。
二、机床球铁铸件的特点1.机床球铁铸件具有较高的硬度和耐磨性，适合用于制造耐磨零件。
2.具有较好的机加工性能，便于进行后续的加工和组装。
3.球铁铸件制造工艺相对简单，可大批量生产，成本较低。
三、机床球铁铸件的关键铸造工艺1.原料选择机床球铁铸件的原材料主要包括高品质的球墨铸铁和锡铝合金等。
合理选择原料，可以有效地提高机床球铁铸件的材质质量和机械性能。
2.型砂制作型砂是浇铸过程中的关键环节，其制作质量直接影响到最终铸件的质量。
采用先进的自动化模具制作设备和高品质的型砂材料，可以获得高精度的型腔，提高铸件的尺寸精度和表面光洁度。
3.浇注工艺浇注工艺是影响机床球铁铸件品质关键的环节。
合理选择浇注系统和浇注工艺参数，可以避免气孔、砂眼等缺陷的产生，确保铸件的内部结构和外表面质量。
4.热处理工艺通过热处理可以有效地改善机床球铁铸件的组织结构和性能，提高其强度和硬度，延长使用寿命。
四、机床球铁铸件的应用1.机床球铁铸件在汽车领域中的应用机床球铁铸件在汽车发动机缸体、缸盖、曲轴箱等关键零部件中得到广泛应用。
由于机床球铁铸件具有良好的机械性能和耐腐蚀性能，可以保证汽车发动机的高性能和长寿命。
2.机床球铁铸件在机械设备领域中的应用机床球铁铸件还广泛应用于各种机械设备，如数控机床、冲床、车床等。
机床球铁铸件能够提高这些设备的工作精度和稳定性，保证生产效率和产品质量。
3.机床球铁铸件在船舶和航空航天领域中的应用由于机床球铁铸件具有较高的硬度和耐磨性，能够满足船舶和航空航天领域对于耐磨零件的需求，如船舶发动机零部件、飞机发动机零部件等。
球墨铸铁件特点介绍
球墨铸铁件特点介绍球墨铸铁件是一种具有特殊结构和性能的铸造件，它在工业生产中广泛应用于各个领域。
本文将介绍球墨铸铁件的特点，并从材料特性、机械性能、耐腐蚀性能、加工性能等方面进行详细解释。
一、材料特性：球墨铸铁件是一种由球状石墨和铁基体组成的铸造材料。
它具有优良的铸造性能，可以实现复杂形状的铸造，并且容易加工。
球墨铸铁件的石墨形态决定了它的特殊性能，使其具有良好的韧性和高强度。
与普通灰铸铁相比，球墨铸铁件具有更好的抗拉强度和韧性，其强度和硬度可与一些铸钢相媲美。
二、机械性能：球墨铸铁件具有优异的机械性能，其强度、硬度和韧性都较高。
它的屈服强度和抗拉强度都比灰铸铁高，抗冲击能力也更强。
这使得球墨铸铁件在承受大的载荷和冲击负荷时表现出色，可以在机械传动系统、汽车零部件、工程机械等高强度和耐磨损的场合得到广泛应用。
三、耐腐蚀性能：球墨铸铁件具有良好的耐腐蚀性能，特别是在一些腐蚀介质中的抗蚀性能较好。
它在湿式环境下不易生锈，耐碱性能也较强。
这使得球墨铸铁件可以应用于一些腐蚀性较强的场合，如化工设备、海洋工程等。
四、加工性能：球墨铸铁件的加工性能较好，可以进行钻孔、铣削、车削、切割等多种加工工艺。
与铸钢相比，球墨铸铁件的切削性能更好，切削力和切削温度较低，切削工具的寿命也更长。
这使得球墨铸铁件在加工过程中能够更好地保持尺寸精度和表面质量。
总结起来，球墨铸铁件具有材料特性独特、机械性能优良、耐腐蚀性能强和加工性能好等特点。
它在汽车工业、机械制造、石油化工、铁路交通等领域得到广泛应用。
随着科技的不断进步，球墨铸铁件的性能不断提高，应用范围也在不断扩大。
我们相信，在未来的发展中，球墨铸铁件将继续发挥重要作用，为各个领域的发展做出更大的贡献。
球墨铸铁铸件的铸造过程及要点注意
球墨铸铁铸件的铸造过程及要点注意球墨铸铁铸件是一种使用球墨铸铁材料制造的重要铸件，广泛应用于工程机械、汽车及石油天然气等行业。
为了保证球墨铸铁铸件的质量和性能，铸造过程中需遵循一定的要点和注意事项。
本文将详细介绍球墨铸铁铸件的铸造过程及要点注意。
一、球墨铸铁铸件的铸造过程1. 原料配制：球墨铸铁的主要原材料包括铁水、石墨、球墨化剂等。
在铸造过程中，按照一定比例将这些原料进行配制，以确保最终产品的质量。
2. 铸型制作：根据铸件的形状和尺寸要求，采用砂型铸造或金属型铸造的方式制作铸型。
其中，砂型铸造是最常用的方法，通过将铁水注入砂型中，使其在砂型中凝固形成铸件。
3. 浇注：在铸造过程中，通过将预热后的铁水倒入铸型中，使铁水充分充塞铸型的腔体，并保证铸件的内部结构均匀。
4. 固化：在浇注完成后，铁水逐渐冷却凝固形成球墨铸铁铸件。
在固化过程中，需要确保铸件充分冷却，以避免产生缺陷和应力集中。
5. 毛坯处理：将固化成型的球墨铸铁铸件进行下线、分条、去砂等处理，得到初步的球墨铸铁毛坯。
6. 热处理：对球墨铸铁毛坯进行正火或表面淬火等热处理，以改善其组织和性能，并消除内部应力。
7. 机械加工：对热处理后的球墨铸铁铸件进行车削、铣削、钻孔等机械加工工艺，使其达到最终的尺寸和形状要求。
8. 表面处理：球墨铸铁铸件表面通常需要进行喷砂、研磨或喷漆等处理，以提高其外观质量和耐腐蚀性能。
9. 检验及修磨：通过对球墨铸铁铸件进行尺寸、硬度、力学性能等多项检测，确保其符合设计要求。
如有不合格的铸件，需要进行修磨或返工处理。
二、球墨铸铁铸件铸造的要点注意1. 熔炼与浇注温度控制：在整个铸造过程中，熔炼温度和浇注温度的控制至关重要。
熔炼温度过高会导致铸件孔洞增加，熔炼温度过低则容易形成夹杂物，浇注温度过高会导致铸件变形，浇注温度过低则容易导致铸件凝固不完全。
2. 浇注方式：合理选择适当的浇注方式对于球墨铸铁铸件的质量具有重要影响。
球墨铸铁简介介绍
研究高效熔炼和浇注技术，缩短生产周期，降低能源消耗 和成本。例如，采用电炉熔炼、感应炉加热等先进技术， 提高熔炼效率和质量。
循环利用与废品再利用
加强废品回收和再利用，提高资源利用效率，降低生产成 本。例如，将废品进行破碎、熔炼后重新用于生产。
环保与可持续发展
减少污染排放
采取有效措施减少生产过程中的 废气、废水和固体废弃物的排放 ，降低对环境的影响。例如，采 用环保涂料和除尘设备等减少废
性质
具有高强度、高韧性、耐磨性等 优良性能，同时具有良好的可加 工性和耐腐蚀性。
球墨铸铁的历史与发展
历史
球墨铸铁最早由美国人发明，于19 世纪80年代问世。
发展
随着铸造技术的进步和新型材料的出 现，球墨铸铁的应用领域不断扩大。
球墨铸铁的生产过程
处理
对原材料进行质量 检验、合金化处理 、熔炼等步骤。
耐磨性
良好的耐磨性
球墨铸铁具有较好的耐磨性，能够在摩擦磨损条件下长期使 用。
磨损率低
球墨铸铁的磨损率较低，能够减少零件的磨损和更换频率。
耐腐蚀性
良好的耐腐蚀性
球墨铸铁具有较好的耐腐蚀性，能够抵抗常见的化学腐蚀。
在腐蚀环境下长期使用
球墨铸铁可以在腐蚀环境下长期使用，适用于各种恶劣环境。
03
球墨铸铁的应用领域
后处理工艺与设备
后处理工艺
包括热处理、切割、打磨等工序，以进一步提高产品 的力学性能和外观质量。
后处理设备
包括热处理炉、切割机、磨床等设备，其中热处理炉 需具备温度控制精度高、炉内温度均匀等特点。
05
球墨铸铁的未来发展趋势 与挑战
新材料与新工艺的研究与应用
01
球墨铸铁管的工艺特点
球墨铸铁管的工艺特点
球墨铸铁管是一种由铸铁球墨化而成的管道材料，具有以下工艺特点：
1. 球墨化处理工艺：球墨铸铁管是通过将铸铁中的碳球化处理，使铸铁变成球状石墨微晶体的管道材料。
球墨化可以提高铸铁的韧性和强度，使其具有更好的抗拉伸能力。
2. 硫化镁球墨化：球墨化处理通常使用硫化镁作为球化剂，通过在铸铁中加入适量的硫化镁，经过一定的热处理过程，将碳变成球状石墨。
这种处理方法可以有效降低碳球化过程中的温度和时间要求，提高生产效率。
3. 球墨铸铁管的铸造工艺：球墨铸铁管的铸造工艺一般采用连续铸造法或者离心浇铸法。
连续铸造法是将炉中的熔融铁液连续注入球墨铸铁管模具中进行铸造，离心浇铸法是将铁液在高速旋转的模具中进行离心铸造。
这些铸造工艺都可以获得高质量的球墨铸铁管。
4. 其他特点：球墨铸铁管具有良好的耐腐蚀性、耐压性和耐磨性，适用于输送各种介质。
此外，球墨铸铁管具有较高的密度和硬度，可以防止管道内部的渗漏和裂纹。
总之，球墨铸铁管的工艺特点主要包括球墨化处理、硫化镁球墨化、铸造工艺的选择等，这些特点使得球墨铸铁管具有优异的性能和广泛的应用领域。
高质量机床球铁铸件关键铸造工艺及应用
高质量机床球铁铸件关键铸造工艺及应用球铁铸件是机床制造中常用的一种铸造材料，其具有成本低、强度高、耐磨性良好、刚性好等优点，因此广泛应用于机床零部件制造中。
本文将介绍高质量机床球铁铸件的关键铸造工艺及应用。
一、球铁铸件的特点球铁铸件是一种含有球状石墨的铸铁，具有以下特点：1. 高强度：球铁铸件的强度比普通灰铁高一倍以上。
2. 良好的耐磨性：球铁铸件的摩擦系数低，耐磨性好，特别适用于制造高速运转的机床零部件。
3. 良好的刚性：球铁铸件的刚性好，能够承受大的压力和冲击力。
4. 优良的机加工性能：球铁铸件易于加工，可以满足复杂零部件的制造要求。
二、球铁铸造工艺球铁铸造工艺是指采用一定的铸造工艺，将含碳量高、球状石墨多的铸铁材料浇注成球铁铸件的铸造过程。
球铁铸造工艺的关键步骤包括：1. 调配球铁熔体：将生铁、废钢、铸造用废钢、回收钢水等材料按照一定的比例混合后，进行冶炼得到球铁熔体。
2. 改善铁水的浇注性能：球铁铸件的形状复杂，为了保证铁水能够顺利进入模具内并填充，必须在铁水中加入一定的锡、锑等元素。
3. 浇注：将铁水浇注到模具中，并进行震动或其他措施，让铁水均匀地填充整个模具。
4. 热处理：将球铁铸件进行退火、正火、淬火等处理，以达到强度和硬度的要求。
三、高质量球铁铸件的应用球铁铸件在机床制造中应用广泛，主要用于制造机台、抱枕、机床床身等重要零部件。
高质量球铁铸件具有以下特点：2. 耐磨性好：高质量球铁铸件表面的球状石墨、铬、钼等元素的加入，使得其耐磨性能更加优异。
3. 稳定性好：高质量球铁铸件能够稳定地运转，长期使用不易出现断裂、变形等问题。
4. 可靠性高：高质量球铁铸件在机床制造中应用广泛，其质量可靠、性能稳定，能够保证机床的稳定性和精度。
总之，球铁铸件作为机床制造中的重要铸造材料，其关键铸造工艺及应用具有重要意义。
高质量球铁铸件能够确保机床的稳定性和精度，提高机床的使用寿命和机械加工效率。
球墨铸铁技术介绍
弹性模量：159,000~172,000MPa
➢ 球墨铸铁的弹性模量随球化率的降低而降低。
球墨铸铁的验收
➢ 以抗拉强度和延伸率两个指标作为验收依据。 ➢ 生产工艺稳定的条件下，可根据硬度值进行验收。
硬度与强度的对应关系必须建立在球化合格，化学成 分、孕育稳定的基础上。
的基体类型。
焊补性
➢ 球墨铸铁不能焊接，只能焊补。
➢ 球墨铸铁中稀土镁合金含量较高时，在焊缝和近焊 缝区易产生白口或马氏体组织，形成内应力和裂 纹。
➢ 国家标准GB/T10044－1988规定了适用于球墨铸 铁焊补用的焊条，按照要求，可获得高强度珠光体 基体球墨铸铁的焊缝。
9
铁素体球墨铸铁（F体高韧性）
➢ 铸造工艺合理稳定，为保证性能，规定按硬度验收 时，必须检验金相组织，其球化率不得低于4级。
➢ 即使硬度和球化合格，由于基体其中存在渗碳体、 磷共晶、高硅固溶强化等，强度和韧性也可能达不 到要求。
➢ 生产工艺不稳定时，不能根据硬度值验收。
13
冲击韧度
➢ 铁素体球墨铸铁由于含硅量变化，贝氏体球墨铸铁 由于上、下贝氏体及奥氏体数量变化，冲击韧度的 变化范围较大。
强度和塑性
➢ 球墨铸铁的强度和塑性主要取决于基体组织
• 下贝氏体B下或回火马氏体M回强度最高； • 其次是上贝氏体B上、索氏体S体、珠光体P体、F体； • 铁素体增多，强度下降，延伸率增加； • 奥氏体或铁素体强度较低，塑性较好。
➢ 球墨铸铁的屈服点σ0.2高，超过正火45钢 ➢ 比强度σ0.2/σb也高于钢
布氏硬度HBS
四种退火球墨铸铁的高温硬度
180
球墨铸铁性能特点介绍
球墨铸铁的耐腐蚀性较好，适用于工程机械的耐 腐蚀部件，如液压油缸、油箱等。
球墨铸铁的铸造性能优良，适用于工程机械的复 杂结构部件，如发动机缸体、变速箱壳体等。
输水管道
01
球墨铸铁输水 管道具有高强 度、高韧性和 耐腐蚀性
耐磨性：球墨铸铁具有良
04 好的耐磨性，能够延长设
备的使用寿命。
球墨铸铁的制造工艺
熔炼工艺
原材料：生铁、废钢、回 炉料等
熔化设备：冲天炉、电弧 炉、感应炉等
熔炼过程：加料、熔化、 脱硫、脱磷等
温度控制：ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ据铸件要求， 控制熔炼温度和浇注温度
合金化：添加合金元素， 提高铸铁性能
孕育处理：改善石墨形态， 提高铸铁的力学性能
球化处理
01
球化处理是球墨铸铁生产过程中的关键步骤
02
球化处理通过加入球化剂，使石墨球化，提高铸铁的力学性能
03
球化处理过程中需要控制温度和时间，以保证球化效果
04
球化处理后的铸铁具有高强度、高韧性、耐磨损等优良性能
浇铸成型
球墨铸铁的浇铸工 艺主要包括砂型铸 造和金属型铸造两 种。
砂型铸造是利用砂 型作为模具，将熔 融的球墨铸铁倒入 模具中，冷却成型。
耐腐蚀
04
制动盘：高强 度、耐磨损、
耐高温
05
悬架系统：高 强度、耐磨损、
耐腐蚀
06
排气系统：高 强度、耐磨损、
耐高温
07
轮毂：高强度、 耐磨损、耐腐
蚀
08
座椅骨架：高 强度、耐磨损、
耐腐蚀
09
车门铰链：高 强度、耐磨损、
球墨铸铁熔炼与铸造工艺
球墨铸铁是一种高强度、高韧性的铸铁材料，其熔炼与铸造工艺主要包括以下几个步骤。
原料准备：主要原料是铸铁和球化剂。
铸铁通常是废铁、废钢等回收材料，而球化剂则是一种能够使铸铁中的碳以球形形式存在的添加剂。
熔炼铸造：将原料放入高温熔炉中进行熔炼，熔炼温度通常在1400℃以上。
在熔炼过程中，加入球化剂，使铸铁中的碳以球形形式存在。
浇注铸造：将熔融的球墨铸铁液体倒入铸型中，待其冷却凝固后，取出铸件。
热处理：对铸件进行热处理，以提高其强度和韧性。
通常采用淬火和回火的方法进行热处理。
加工和表面处理：对铸件进行加工和表面处理，以达到所需的形状和表面质量。
在整个铸造过程中，还需要特别注意以下几点：
球墨铸铁铸造工艺比普通灰铁铸件造型更为严格，其缩量要大于普通灰铁铸件，因此在造型时要加大冒口尺寸，确保冒口内铁液能够完全补充需要的缩量。
造型用型砂不能使用水泥砂造型，而要选用树脂砂或水玻璃砂进行造型，且耐火涂料要选择高温耐火材料。
在熔炼过程中，要严格控制球墨铸铁的含量要求，如要求球墨铸件材质为QT450材质，就需要控制五大元素含量在特定范围内。
浇铸时要采用高温出炉低温浇铸的原则，开始浇铸后要保证每个冒口铁液都能浇满，并持续为冒口补充铁液直至冒口内铁液不再下沉减少为止。
球墨铸铁的凝固特点.pptx.pptx
图4 球墨铸铁、灰铸铁、 铸钢凝固状态的比较
（a)球墨铸铁C 2.96% Si l.93% Mg 0.06% （b)灰铸铁C 3.21% Si 2.28%
（c)铸钢 C 0.20% Mn 0.60% Si 0.40%
球墨铸铁铸件生产技术课程
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
三、凝固膨胀压力大
球墨铸铁铸件生产技术课程
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
球墨铸铁的导热系数比灰
铸铁小20%~40%，因此散热慢，使
得壳的生长慢。
由于石墨长大的速度慢，共晶凝
固时间长。所以一个铸件总的凝固时
间也长。从图3能明显看出球墨铸铁
共晶凝固时间比灰铸铁长。
图3 灰铸铁、球墨铸铁的冷却曲线比较
（采用相同成分的球形试样 ）
球墨铸铁铸件生产技术课程
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
二、“糊状”凝固
如果合金的结晶温度范围很宽，且铸件的温度分布较 为平坦，则在凝固的某段时间内，铸件表面并不存在固体 层，而液、固并存的凝固区贯穿整个断面。由于这种凝固 方式与水泥类似，即先呈糊状而后固化的现象叫做“糊状” 凝固。
球墨铸铁铸件生产技术课程
影响铸件内部压力的因素：化学成分、孕育效果、浇注温 度、铸型刚度、冷铁、内浇口和冒口颈的凝固时间等。
球墨铸铁铸件生产技术课程
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
从球墨铸铁和灰铸铁压力变化曲线图6所示，能看出两 者的区别。因为球墨铸铁的初期凝固层薄，壳的强度又低， 所以初期膨胀压力比灰铸铁小，同时壳易变形有可能损失一 部分压力。因此球墨铸铁的初始膨胀压力小。球墨铸铁含碳 量高，使液体收缩系数比灰铸铁大，故一次收缩压降比灰铸 铁大，易产生负压区。
球墨铸铁铸造性能介绍
自动化、智能化：提高生产 效率，降低人工成本
材料创新：开发新型球墨铸铁 材料，提高性能和降低成本
智能制造
自动化生产 线：提高生 产效率，降
低成本
智能监控系 统：实时监 控生产过程， 提高产品质
量
智能数据分 析：利用大 数据分析， 优化生产工
艺
远程控制与 维护：实现 远程监控和 维护，提高 生产安全性
04 制动系统：球墨铸铁
具有良好的耐磨性和 耐热性，适用于制动 系统的制造。
机械制造
汽车工业： 发动机、变 速箱、底盘
等零部件
工程机械： 挖掘机、推 土机、起重 机等设备的
零部件
轨道交通： 铁路、地铁、 轻轨等车辆
的零部件
船舶制造： 船舶发动机、 螺旋桨、船 体结构等零
部件
航空工业： 飞机发动机、 起落架、机 身结构等零
韧性好：球墨铸铁 的韧性较好，具有 良好的抗冲击性能， 适用于承受冲击载 荷的场合。
耐磨损：球墨铸铁 的耐磨性能较好， 适用于承受磨损的 场合。
耐腐蚀：球墨铸铁 的耐腐蚀性能较好， 适用于承受腐蚀性 介质的场合。
铸造性能好：球墨 铸铁的铸造性能较 好，适用于各种复 杂形状的铸件。
成本低：球墨铸铁 的生产成本较低， 适用于大批量生产 的场合。
球墨铸铁铸造性能介绍
演讲人
目录
01. 球墨铸铁概述 02. 球墨铸铁的铸造性能 03. 球墨铸铁的应用领域 04. 球墨铸铁的发展趋势
球墨铸铁概述
球墨铸铁的定义
01
球墨铸铁是一种铸铁材料， 其内部含有球状石墨。
03
球墨铸铁的耐磨性和耐腐蚀 性较好，适用于各种工程领 域。
02
球墨铸铁的力学性能优良， 具有较高的强度和韧性。
第四节 球墨铸铁的铸造性能与铸造工艺特点
第四节球墨铸铁的铸造性能与铸造工艺特点由于碳硅含量较高，球墨铸铁与灰铸铁一样具有良好的流动性和自补缩能力。
但是由于炉前处理工艺及凝固过程的不同，球墨铸铁与灰铸铁相比在铸造性能上又有很大的差别，因而其铸造工艺也不尽相同。
一、球墨铸铁的流动性与浇注工艺球化处理过程中球化剂的加入，一方面使铁液的温度降低，另一方面镁、稀土等元素在浇包及浇注系统中形成夹渣。
因此，经过球化处理后铁液的流动性下降。
同时，如果这些夹渣进入型腔，将会造成夹杂、针孔、铸件表面粗糙等铸造缺陷。
为解决上述问题，球墨铸铁在铸造工艺上须注意以下问题：（1）一定要将浇包中铁液表面的浮渣扒干净，•最好使用茶壶嘴浇包。
（2）严格控制镁的残留量，最好在0.06%以下。
（3）浇注系统要有足够的尺寸，以保证铁液能做尽快充满型腔，并尽可能不出现紊流。
（4）采用半封闭式浇注系统，根据美国铸造学会推荐的数据，直浇道、横浇道与内浇道的比例为4：8：3。
（5）内浇口尽可能开在铸型的底部。
（6）如果在浇注系统中安放过滤网会有助于排除夹渣。
（7）适当提高浇注温度以提高铁液的充型能力并避免出现碳化物。
对于用稀土处理的铁液，其浇注温度可参阅我国有关手册。
对于用镁处理的铁液，根据美国铸造学会推荐的数据，当铸件壁厚为25mm时，浇注温度不低于1315℃；当铸件壁厚为6mm时,浇注温度不低于1425℃。
二、球墨铸铁的凝固特性与补缩工艺特点球墨铸铁与灰铸铁相比在凝固特性上有很大的不同，主要表现在以下方面：（1）球墨铸铁的共晶凝固范围较宽。
灰铸铁共晶凝固时，片状石墨的端部始终与铁液接触，因而共晶凝固过程进行较快。
球墨铸铁由于石墨球在长大后期被奥氏体壳包围，其长大需要通过碳原子的扩散进行，因而凝固过程进行较慢，以至于要求在更大的过冷度下通过在新的石墨异质核心上形成新的石墨晶核来维持共晶凝固的进行。
因此，球墨铸铁在凝固过程中在断面上存在较宽的液固共存区域，其凝固方式具有粥状凝固的特性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第四节球墨铸铁的铸造性能与铸造工艺特点
由于碳硅含量较高，球墨铸铁与灰铸铁一样具有良好的流动性和自补缩能力。
但是由于炉前处理工艺及凝固过程的不同，球墨铸铁与灰铸铁相比在铸造性能上又有很大的差别，因而其铸造工艺也不尽相同。
一、球墨铸铁的流动性与浇注工艺
球化处理过程中球化剂的加入，一方面使铁液的温度降低，另一方面镁、稀土等元素在浇包及浇注系统中形成夹渣。
因此，经过球化处理后铁液的流动性下降。
同时，如果这些夹渣进入型腔，将会造成夹杂、针孔、铸件表面粗糙等铸造缺陷。
为解决上述问题，球墨铸铁在铸造工艺上须注意以下问题：
（1）一定要将浇包中铁液表面的浮渣扒干净，•最好使用茶壶嘴浇包。
（2）严格控制镁的残留量，最好在0.06%以下。
（3）浇注系统要有足够的尺寸，以保证铁液能做尽快充满型腔，并尽可能不出现紊流。
（4）采用半封闭式浇注系统，根据美国铸造学会推荐的数据，直浇道、横浇道与内浇道的比例为4：8：3。
（5）内浇口尽可能开在铸型的底部。
（6）如果在浇注系统中安放过滤网会有助于排除夹渣。
（7）适当提高浇注温度以提高铁液的充型能力并避免出现碳化物。
对于用稀土处理的铁液，其浇注温度可参阅我国有关手册。
对于用镁处理的铁液，根据美国铸造学会推荐的数据，当铸件壁厚为25mm时，浇注温度不低于1315℃；当铸件壁厚为6mm时,浇注温度不低于1425℃。
二、球墨铸铁的凝固特性与补缩工艺特点
球墨铸铁与灰铸铁相比在凝固特性上有很大的不同，主要表现在以下方面：
（1）球墨铸铁的共晶凝固范围较宽。
灰铸铁共晶凝固时，片状石墨的端部始终与铁液接触，因而共晶凝固过程进行较快。
球墨铸铁由于石墨球在长大后期被奥氏体壳包围，其长大需要通过碳原子的扩散进行，因而凝固过程进行较慢，以至于要求在更大的过冷度下通过在
新的石墨异质核心上形成新的石墨晶核来维持共晶凝固的进行。
因此，球墨铸铁在凝固过程中在断面上存在较宽的液固共存区域，其凝固方式具有粥状凝固的特性。
这使球墨铸铁凝固过程中的补缩变得困难。
（2）球墨铸铁的石墨核心多。
经过球化和孕育处理，球墨铸铁的石墨核心较之灰铸铁多很多，因而其共晶团尺寸也比灰铸铁细得多。
（3）球墨铸铁具有较大的共晶膨胀力。
由于在球墨铸铁共晶凝固过程中石墨很快被奥氏体壳包围，石墨长大过程中因体积增大所引起的膨胀不能传递到铁液中，从而产生较大的共晶膨胀力。
当铸型刚度不高时，由此产生的共晶膨胀将引起缩松缺陷。
（4）在凝固过程中球墨铸铁的体积变化可以分为三个阶段:铁液浇入铸型后至冷却到共晶温度过程中的液态收缩，共晶凝固过程中由于石墨球的析出引起的体积膨胀，铁液凝固后冷却过程中的体收缩。
由于上述凝固特性，从补缩的角度考虑，球墨铸铁在铸造工艺上有以下特点：
（1）铸型要有高的紧实度，以使铸型有足够的刚度以抵抗球墨铸铁共晶凝固时的共晶膨胀力。
需要指出的是，此时要特别注意采取适当的措施提高铸型的透气性，同时要尽可能地降低型砂中的水份，以防止出现“呛火”。
（2）合理设置浇冒口。
球墨铸铁的冒口与普通钢及白口铁不同，球墨铸铁冒口设置的合理性在于它能够充分补充铁液的液态收缩，而当铁液进入共晶膨胀阶段时，浇注系统和冒口颈及时冷冻，使铸件利用石墨析出的膨胀进行自补缩。
（3）砂箱应有足够的刚度，上箱和下箱之间应有牢固的紧固装置。