9常用合金铸件生产分解
常用铸造合金材料
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
铸造厂生产流程-概述说明以及解释
铸造厂生产流程-概述说明以及解释1.引言1.1 概述铸造厂生产流程是指通过将熔化的金属或合金注入到预先制作好的模具中，经过一系列的工艺步骤，最终形成所需的铸件产品的过程。
铸造作为一种传统的金属加工方法，具有历史悠久且广泛应用的特点。
在现代工业领域，铸造厂的生产流程被广泛应用于各个行业，如汽车、航空航天、机械制造等领域。
铸造厂生产流程主要包括铸造模具制作、熔炼与浇铸、铸件清理与处理、检验与质量控制以及成品加工与包装等几个关键环节。
在铸造模具制作阶段，首先需要根据产品的要求设计和制作合适的模具，以保证最终铸件的尺寸和形状的精度。
然后，在熔炼与浇铸阶段，通过高温将所需金属或合金材料熔化，并将熔化的金属倾入到预先准备好的模具中，待其冷却凝固后，得到所需的铸件产品。
接下来，在铸件清理与处理阶段，需要对铸件进行清理和修整，主要是去除铸件表面的氧化皮、砂粒等杂质，并进行必要的焊接、切割或修补工作，以确保铸件的质量和完整性。
紧接着，在检验与质量控制阶段，对铸件进行各项质量检测和控制，以确保铸件的尺寸、组织结构、力学性能等达到设计要求。
最后，在成品加工与包装阶段，通过进一步的机械加工、表面处理等工艺，将铸件加工成最终的成品，并进行包装和标识。
铸造厂生产流程的概述如上所述，每个环节都扮演着重要的角色，相互配合，确保了最终产品的质量和性能。
随着科技的发展，铸造厂生产流程也在不断改进和创新，以适应不同行业对精度、质量和效率的要求。
未来，随着新材料技术和制造工艺的发展，铸造厂生产流程将会更加智能化、自动化和高效化，为各个行业带来更多的创新和发展机遇。
1.2 文章结构本文从五个主要方面阐述了铸造厂的生产流程，包括铸造厂生产流程概述、铸造模具制作、熔炼与浇铸、铸件清理与处理、检验与质量控制以及成品加工与包装。
通过引言的概述和目的部分，读者将了解到本文的主要内容和研究目标。
接下来，将详细介绍每个方面的流程与步骤。
在2.1节中，将对铸造厂生产流程进行整体概述，包括原材料的准备、生产线的布置以及主要工序的顺序。
铸造生产的工艺流程
铸造生产的工艺流程铸造生产是一个复杂的多工序组合的工艺过程，它包括以下主要工序：1）生产工艺准备，根据要生产的零件图、生产批量和交货期限，制定生产工艺方案和工艺文件，绘制铸造工艺图；2）生产准备，包括准备熔化用材料、造型制芯用材料和模样、芯盒、砂箱等工艺装备；3）造型与制芯；4）熔化与浇注；成形原理铸造生产是将金属加热熔化，使其具有流动性，然后浇入到具有一定形状的铸型型腔中，在重力或外力（压力、离心力、电磁力等）的作用下充满型腔，冷却并凝固成铸件（或零件）的一种金属成形方法。
图1 铸造成形过程铸件一般作为毛坯经切削加工成为零件。
但也有许多铸件无需切削加工就能满足零件的设计精度和表面粗糙度要求，直接作为零件使用。
型砂的性能及组成1、型砂的性能型砂（含芯砂）的主要性能要求有强度、透气性、耐火度、退让性、流动性、紧实率和溃散性等。
2、型砂的组成型砂由原砂、粘接剂和附加物组成。
铸造用原砂要求含泥量少、颗粒均匀、形状为圆形和多角形的海砂、河砂或山砂等。
铸造用粘接剂有粘土（普通粘土和膨润土）、水玻璃砂、树脂、合脂油和植物油等，分别称为粘土砂，水玻璃砂、树脂砂、合脂油砂和植物油砂等。
为了进一步提高型（芯）砂的某些性能，往往要在型（芯）砂中加入一些附加物，如煤份、锯末、纸浆等。
型砂结构，如图2所示。
图2 型砂结构示意图工艺特点铸造是生产零件毛坯的主要方法之一，尤其对于有些脆性金属或合金材料（如各种铸铁件、有色合金铸件等）的零件毛坯，铸造几乎是唯一的加工方法。
与其它加工方法相比，铸造工艺具有以下特点：1）铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。
铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料；铸件可以小至几克，大到数百吨；铸件壁厚可以从0．5毫米到1米左右；铸件长度可以从几毫米到十几米。
2）铸造可以生产各种形状复杂的毛坯，特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、缸体、叶片、叶轮等。
铸造课件论述
铸造成形的作用:
金属的液态成形是制造毛坯、零件的重要方法之一。按铸型材 料的不同，金属液态成形可分为砂型铸造和特种铸造（包括压力铸 造、金属型铸造等）.其中砂型铸造是最基本的液态成形方法，所生 产的铸件要占铸件总量的80%以上.
铸造成型的优点
适于做复杂外形，特别是 复杂内腔的毛坯 对材料的适应性广，铸件 的大小 几乎不受限制
铸件在固态收缩时，因受到铸型、型 芯、浇冒口、砂箱等外力阻碍而产生 的应力。
内应力
机械应力
变形
残余热应力的存在，使铸件处在一种非稳定 状态，将自发地通过铸件的变形来缓解其应 力，以回到稳定的平衡状态。
裂纹
当热应力大到一定程度会导致出现裂纹。
热应力的形成过程演示
热应力的消除方法
铸件的结构：铸件各部分能自由收缩
（二）孕育铸铁
提高和改善普通灰铸铁 的力学性能的途径
改善基体组织 改变石墨形态、数量、 大小和分布
孕育处理：在浇注前往铁液中加入孕育剂，以产生大量人工晶核和 改善铁液的结晶条件，得到分布均匀的细小片状石墨和细珠光体基 体。常用的孕育剂是含Si量为75%的硅铁。
即将熔炼出的铁水在 浇铸前加入质量分数 为 0.25%~0.60%的孕育剂，孕育剂在铁水 中形成大量弥散的石墨结晶核心，使石墨化 作用显著提高，从而得到在细珠光体上 均匀分布着细片状石墨的组织。
灰铸铁的铸造性能：流动性好、
收缩小，铸造性能好，
具有自身补缩的能力。
铸造工艺特点：冲天炉熔炼（金属炉料、燃料、熔剂） 砂型铸造 常采用同时凝固原则，高强度采用顺序凝固
（三）球墨铸铁
向高温灰铸铁水中加入一定量的球化剂和 孕育剂，直接得到球状石墨的铸造合金。
要求含碳要高：3.6~4% 球化剂：金属镁或稀土镁 孕育剂：含Si量为75%或95%的硅铁
(完整版)第二节常用的铸造方法
第二节常用的铸造方法(五)离心铸造离心铸造是将金属液浇入绕水平、倾斜或立轴旋转的铸型，在离心力的作用下凝固的铸造方法。
铸件的轴线与旋转铸型的轴线重合。
铸型可用金属型、砂型、陶瓷型、熔模壳型等。
1．离心铸造机离心铸造机是离心铸造所用的设备，按其旋转轴空间位置的不同分为立式、卧式二种。
立式离心铸造机的铸型是绕垂直轴旋转（图2-2-41a）,由于金属液的重力作用,铸件的内表面呈抛物线形,故铸件不易过高,它主要用于铸造高度小于直径的环类、套类及成形铸件。
卧式离心铸造机的铸型是绕水平轴旋转（图2-2-41b），铸件的壁厚较均匀，主要用长度大于直径的管类、套类铸件。
图2-2-41 离心铸造示意图图 2-2-9 离心铸造2．离心铸造的特点和应用与其它铸造方法相比，离心铸造的优点是：（1）优点1）铸件组织致密，无缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷，力学性能好。
2）铸造圆形中空铸件时，不用型芯和浇注系统，简化了工艺过程，降低了金属消耗。
3）提高了金属液的充型能力，改善了充型条件，可用于浇注流动性较差的合金及薄壁铸件。
4）可生产双金属铸件，如钢套内镶铜轴承等，其结合面牢固、耐磨，又可节约贵重金属材料。
5）离心铸造适应性较广，铸造合金的种类几乎不受限制。
既合适于铸造中空件，又可以铸造成形铸件。
中空铸件的内径通常为8～3000mm；铸件长度可达8000mm；质量可由几克至十几吨。
但离心铸造不宜生产易偏析的合金（如铅青铜等），铸件内表面较粗糙，尺寸不易控制。
（2）应用离心铸造主要用于生产各种管、套、环类铸件，如铸铁管、铜套、滑动轴承、缸套、双金属钢背铜套等铸件，也可用于生产齿轮、叶轮、涡轮等成形铸件。
（六）熔模铸造熔模铸造是指在易熔（如蜡料）制成的模样上包覆若干层耐火涂料，待其干燥硬化后熔出模样而制成型壳，型壳经高温培烧后即可浇注的铸造方法。
熔模铸造是精密铸造方法之一。
1．熔模铸造的工艺过程熔模铸造的工艺过程如动画2-2-7所示。
制造工艺详解——铸造
制造工艺详解——铸造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。
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。
一、铸造的定义和分类铸造的定义：是将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中，待其冷却凝固后，获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法。
常见的铸造方法有砂型铸造和精密铸造，详细的分类方法如下表所示。
砂型铸造：砂型铸造——在砂型中生产铸件的铸造方法。
钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。
由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。
精密铸造：精密铸造是用精密的造型方法获得精确铸件工艺的总称。
它的产品精密、复杂、接近于零件最后形状，可不加工或很少加工就直接使用，是一种近净形成形的先进工艺。
铸造方法分类二、常用的铸造方法及其优缺点1. 普通砂型铸造制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。
最常用的铸造砂是硅质砂，硅砂的高温性能不能满足使用要求时则使用锆英砂、铬铁矿砂、刚玉砂等特种砂。
应用最广的型砂粘结剂是粘土，也可采用各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。
砂型铸造中所用的外砂型按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式不同分为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型3种。
砂型铸造用的是最流行和最简单类型的铸件已延用几个世纪.砂型铸造是用来制造大型部件，如灰铸铁，球墨铸铁,不锈钢和其它类型钢材等工序的砂型铸造。
其中主要步骤包括绘画，模具，制芯，造型，熔化及浇注，清洁等。
工艺参数的选择加工余量：所谓加工余量，就是铸件上需要切削加工的表面，应预先留出一定的加工余量，其大小取决于铸造合金的种类、造型方法、铸件大小及加工面在铸型中的位置等诸多因素。
起模斜度：为了使模样便于从铸型中取出，垂直于分型面的立壁上所加的斜度称为起模斜度。
金属工艺学_邓文英_第五版_课后习题参考答案
第一章（p11）1.什么是应力？什么是应变？答：应力是试样单位横截面的拉力；应变是试样在应力作用下单位长度的伸长量2．缩颈现象在拉伸实验中当载荷超过拉断前所承受的最大载荷时，试样上有部分开始变细，出现了“缩颈”。
缩颈发生在拉伸曲线上bk段。
不是，塑性变形在产生缩颈现象前就已经发生，如果没有出现缩颈现象也不表示没有出现塑性变形。
布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？下列材料或零件通常采用哪种方法检查其硬度？库存钢材硬质合金刀头锻件台虎钳钳口洛氏硬度法测试简便，缺点是测量费时，且压痕较大，不适于成品检验。
布氏硬度法测试值较稳定，准确度较洛氏法高。
；迅速，因压痕小，不损伤零件，可用于成品检验。
其缺点是测得的硬度值重复性较差，需在不同部位测量数次。
硬质合金刀头，台虎钳钳口用洛氏硬度法检验。
库存钢材和锻件用布氏硬度法检验。
第五题下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么?σb抗拉强度它是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力.σs屈服点它是指拉伸试样产生屈服时的应力。
σ2.0规定残余拉伸强度σ1-疲劳强度它是指金属材料在应力可经受无数次应力循环不发生疲劳断裂，此应力称为材料的疲劳强度。
σ应力它指试样单位横截面的拉力。
a K冲击韧度它是指金属材料断裂前吸收的变形能量的能力韧性。
HRC 洛氏硬度它是指将金刚石圆锥体施以100N的初始压力，使得压头与试样始终保持紧密接触，然后，向压头施加主载荷，保持数秒后卸除主载荷。
以残余压痕深度计算其硬度值。
HBS 布氏硬度它是指用钢球直径为10mm，载荷为3000N为压头测试出的金属的布氏硬度。
HBW 布氏硬度它是指以硬质合金球为压头的新型布氏度计。
第二章（p23）(1)什么是“过冷现象”?过冷度指什么？答：实际结晶温度低于理论结晶温度（平衡结晶温度），这种线性称为“过冷”。
理论结晶温度与实际结晶温度之差，称为过冷度。
（2）金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响？细化晶粒的途径有哪些？答：金属的晶粒粗细对其力学性能有很大影响。
材料成形技术--第2章 铸造成形
2）设备投资大，生产准备周期长，只适于大量生产。
压力铸造主要用于生产铝、锌、镁等有色合金铸件， 如发动机缸体、缸盖、箱体、支架等。
4. 低压铸造
低压铸造：用较低压力将金属液由铸型底部注入型腔， 并在压力下凝固以获得铸件的方法。 (1).低压铸造的工艺过程 ： 低压铸造的工艺过程如图2-26所示，包括如下过程：
续
刮板造型 用刮板代替模样造型。节约木材， 用于等截面或回转体大中 缩短生产周期，生产率低，技术水 型铸件的单件、小批生产 平高，精度较差 两箱造型 最基本的造型方法。各种 铸型由上型和下型构成，各类模样， 铸型，各种批量 操作方便
三箱造型
铸件两端截面尺寸比中间大，必须 主要用于手工造型，具有 有两个分型面 两个分型面的铸件的单件、 小批生产
5. 离心铸造
离心铸造：将金属液浇入高速旋转的铸型中，使其在离心 力作用下成形并凝固的铸造方法。可用金属型也可用砂型
(1).离心铸造的类型 根据铸型旋转轴的空间位置，离心铸造可分为立式 和卧式两大类。 1）立式离心铸造：铸型绕垂直轴旋转，如图2-27a,b所 示。在离心力和重力的共同作用下，内表面为回转抛物 面，因此用于高度小于直径的圆环类或成形铸件。
主要特点如下：
R 1） 铸件 的 精 度 和 表 面质量高 ；尺寸公差 IT11∼IT14， a 12.5∼ Ra 1.6；
2）可制造形状较复杂的铸件； 3）适用于各种合金铸件，尤其是高熔点和难以加工的高 合金钢，如耐热合金、不锈钢、磁钢等。 4）工艺过程较复杂，生产周期长，使加工费和消耗的材 料费较贵，多用于小型零件。 熔模铸造适用于制造形状复杂，难以加工的高熔点合 金及有特殊要求的精密铸件；主要用于汽轮机、燃汽轮机 叶片、切削刀具、仪表元件、汽车、拖拉机及机床等零件 的生产。
第四章常用合金铸件的生产介绍
缺口作用系数
β= σw/ σ’w 1.0 1.5
17
σb(Mpa)
270 440
115 155
《热加工工艺基础》第四章 17/58
2、灰口铸铁的性能特点
5)铸造性能和切削加工性能好。 6)其他工艺性差 焊接性差;热处理性能差;不 能锻造和冲压。
《热加工工艺基础》第四章 18/58
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四、常用铸铁的性能及生产
《热加工工艺基础》第四章 34/58
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5、蠕墨铸铁
1) 组织特征: 金属基体+蠕虫状G。 2) 性能特点:
机械性能比灰口铸铁高。 壁厚敏感性比灰口铸铁小。 导热性、减震性和耐热疲劳性 比球墨铸铁高。 工艺性能良好。
《热加工工艺基础》第四章 35/58
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两种铸铁抗拉强度对壁厚的敏感性 比 较
《热加工工艺基础》第四章 26/58
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3、可锻铸铁( 韧性铸铁、玛钢 ) 4 ) 牌号 KT 300 – 06
延伸率δ 6% 抗拉强度 σb 300Mpa 可锻铸铁
《热加工工艺基础》第四章 27/58
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4、球墨铸铁
1 )工艺特点: 铁水需经过球化 处理和孕育处理 。
2 ) 球化处理: 往铁水中加入球 化剂 , 球化剂是 稀土镁合金。
38
一、铸钢的分类
1. 碳素铸钢: ZG15～ZG55 等。
2. 低合金铸钢: ZG40Mn、ZG40Cr、 ZG30CrMnSi 等。
3. 高合金铸钢: ZGMn13、ZG1Cr13、 ZG1Cr18Ni9 等。
《热加工工艺基础》第四章 39/58
39
二、铸钢的铸造工艺特点
铸钢的铸造性能 生产铸钢件的工艺措施 铸钢件的热处理 铸钢的熔炼
工程材料及成形工艺 第3版 第9章 铸造
9.1 铸造工艺基础 9.2 砂型铸造 9.3 铸造工艺 9.4 铸件的结构工艺性 9.5 特种铸造
9.1 铸造工艺基础
9.1.1 铸造概念
将液态合金浇注到与零件形状、尺寸相适应的
铸型空腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的
生产方法称为铸造。
铸造的基本过程：
液态 金属
充型
凝固 收缩
铸件
哇，铸造真简单！！
与其它成型方法相比，铸造在机器制造业中应用极其广 泛。在机床、内燃机、重型机器中，铸件重量占70～90%；在 风机、压缩机中铸件重量占60～80%；在农业机械中铸件占 40～70%；在汽车中铸件占20～30%。
铸造具有如下优点：
1.适于复杂零件：适于用来生产复杂外形复杂内腔的 零件。
9.1.2 合金的铸造性能
1 合金的流动性
流动性是液态金属充满铸型型腔， 获得形状完整、轮廓清晰铸件的基本条 件。流动性好的合金，充型能力强，流 动性差的合金，充型能力差。如果金属 的流动性不足，则会在金属液还未充满 铸型前就停止了流动，使铸件产生浇注
不足或冷隔缺陷。
影响流动性的因素主要有： （1）合金的成分（2）浇注条件 （3）铸型条件 （4）铸件结构
机 器 造 型
过 程
水 管 接 头
下 型 的
3、砂芯制造
砂芯的主要作用是形成铸 件的内腔，有时也形成铸件的 局部外形。砂芯用芯盒制造。
刷涂料：提高耐高温性， 防止粘砂。
烘干：提高强度和透气性。
4、合 型
将上型、下型、砂芯 组合在一起的过程称为合 型，又称合箱。
合型工作包括： ①铸型的检查； 压铁 ②下芯； ③合上下型； ④上、下型的定位； ⑤铸型的紧固。
常用Alnico1至9号永磁体参数
常用Alnico1至9号永磁体参数The three most significant permanent magnet characteristics areRemanence (Br ), a measure of magnetic attractionCoercivity (Hc ), resistance to an opposing magnetic fieldmaximum energy product (BHmax )BHmax is the product of remanence and coercivity and indicates the maximum work you can get out of a magnetic material.AlNiCo refers to the alloy's Aluminum (Al ), Nickel (Ni ), and Cobalt (Co ) content. Although Alnico 3 uniquely contains Copper (Cu ) instead of Cobalt, good sense prevailed over syntactic nitpicking and the name AlNi Cu never made it into history.要完全看懂这个表还需要些基础的材料工程知识... 以下是速成介绍。
Alloy - 合金，是由两种或两种以上的金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。
Alnico - 铝镍钴合金，AlNiCoAl - Aluminum，铝Ni - Nickel，镍Co - Cobalt，钴Remanence - 剩磁，这个定义起来麻烦了，简单来说就是磁铁拉力。
Coercivity - 矫顽力，这个定义起来更麻烦了，简单来说就是保持磁性的能力。
BHmax- 最大磁能积，即剩磁与矫顽力的乘积。
2-3常用合金铸件的生产
硫和锰对石墨化的影响
S 严重阻碍石墨化,有形成白口倾向,Fe和Fe 在晶界上形成低熔点(98.5℃)共晶体，具有热 脆性，使流动性降低，增大收缩率。限制在 ０.1～0.15%以下。 Ｍn能抵消Ｓ的有害作用。Mn与S的亲合力大。 属有益元素 Ｍn+S=MnS Mn+FeS=Fe+MnS MnS的熔点约1600℃.比重较小,随熔渣排出炉 外.可提高基体的强度和硬度.过多的Mn阻碍石 墨化作用，一般在0.6~1.2%。
2013年7月26日星期五 2－3 铸铁
灰铸铁的工艺性
属脆性材料，不能锻造和冲压。焊接时 产生裂纹的倾向大，焊接区常产生白口 组织，呈崩碎切屑，切削加工性能好。
2013年7月26日星期五
2－3 铸铁
灰铸铁的减振性
比钢的减震性好得多，这是由于石墨对 机械震动起缓冲作用，阻止了振动能量 传播，减震能力为钢的5~10倍，是制造床 身、机座的好材料。
2013年7月26日星期五
2－3 铸铁
壁厚、成分与组织之间的关系
成分不变壁厚变—增加壁厚得到低牌号铸铁， 减小壁厚得到高牌号铸铁。 壁厚不变成分变—增加碳硅含量得到低牌号铸 铁，减少碳硅含量得到高牌号铸铁。 壁厚和成分都发生变化，但铸件的组织和机械 性能不变化—铸件壁厚增加则选择低碳硅的高 牌号铸铁，铸件壁厚减小则反之。其实质就是 利用铸件壁厚（冷却速度）和化学成分（碳硅 含量）对铸件石墨化的综合影响。
铁素体基体＋团絮状石墨
珠光体可锻铸铁（白心可锻铸铁）的组织
珠光体基体＋团絮状石墨
2013年7月26日星期五 2－3 铸铁
可锻铸铁的性能
可锻铸铁的前身是白口铸铁，结晶温度 范围大，流动性差，收缩大，易产生冷 隔、浇不足、缩孔、缩松及裂纹等缺陷。 在铸造工艺上应采用冒口及冷铁，创造 顺序凝固条件，提高薄壁铸件的浇注温 度，提高砂型的容让性。 可锻铸铁的加工性能优于钢，减振、耐 磨、低缺口敏感性及耐蚀性都较好。
铝合金铸件的铸造工艺分析
铝合金铸件的铸造工艺分析摘要：铝合金铸件广泛应用于工业领域，受诸多因素的影响，铝合金铸件在生产过程中存在许多缺陷，如果不加以解决，将影响最终的经济效益。
铸件生产过程中铸造方式的选择和系统位置的设计与最终的凝固效果密切相关。
在此基础上，本文主要对铝合金圆筒铸件低压铸造工艺进行优化，实现定向凝固和有效喂料，消除铸件内部形成的缺陷。
关键词：铝合金铸件；铸造过程；优化策略引言铝合金以其自身的诸多优点，广泛应用于工业领域，不仅具有很强的抗拉强度，优异的塑性和韧性，而且其经济性较好，经过热处理后切削性能优异，可用于制造复杂的机械零件。
低压铸造主要是指将模具置于密封的坩埚上方，坩埚内的压缩空气不断通过，使液态金属表面产生一定的压力，最后金属液体通过提升管进入充型模具的过程。
铝合金缸体铸件用于支撑航空油箱，需要承受较大的压力，工作环境非常复杂，缸体质量要求高。
1高性能压铸合金技术新型高强韧压铸铝合金的开发主要包括两个方面：一是对现有传统压铸铝合金的合金成分进行优化或添加合金元素；二是开发新型压铸铝合金体系。
新型压铸铝合金一般要求其满足以下几点：适合生产壁厚2-v4mm的复杂结构压铸件；(2)铸态抗拉强度和屈服强度可分别达到300MPa和150MPa，伸长率15%;具有良好的耐腐蚀性；(4)采用工业上常用的变形铝合金高温喷涂工艺对合金进行强化；可进行热处理强化处理；可回收、环保。
目前常用的高强度、高韧性压铸铝合金有国外开发的Silafont-36、Magsimal-59、Aural-2和ADC-3等牌号，它们的共同特点是铁含量低于普通压铸铝合金；此外，严格控制其他杂质元素，如Zn、Ti等。
新型压铸镁合金的发展主要包括三个方面：超轻高强度压铸镁合金；耐高温蠕变压铸镁合金；耐腐蚀压铸镁合金。
超轻高强压铸镁合金的研究主要集中在Mg-Li合金上，Li元素可以提高合金的韧性，同时强度降低，通过添加第三元素，经过热处理后，合金的强度可以大大提高。
《金属工艺学》工程材料及机械制造基础(铸造)
4) 铸件结构: 壁太薄、大水平面，流动困难
§2 铸件的凝固与收缩Freezing and Shrinkage
液态收缩和凝固收缩得不到补偿，将产生缩孔或缩松
1. 铸件的三种凝固方式 the wideness of paste zone
P36 图2-3 (a)逐层凝固 Freezing layer by layer (c)糊状凝固 Paste freezing (b)中间凝固 Middle freezing
2. 铸造合金的收缩 Shrinkage of the Casting Alloys
合金从浇注、凝固、直至冷却到室温，其体积和尺寸缩减 现象（p36）
液态收缩liquid Contraction 体收缩
凝固收缩freezing contraction 体收缩
固态收缩solid contraction 线收缩
Especially for the production of articles with
complicate shape and structure
铸
例如：机箱、阀体、汽缸等
造
各种材料
的
广泛
Suit for almost all kinds of alloy
特
wide-ranging 大小：g~t
白口铸铁→高温退火→石墨呈团絮状 成分：低碳、低硅；2.4～2.8%C，0.4～1.4%Si 适用范围：中压阀门
形状复杂的薄壁小件：大件容易产生麻口 受一定冲击的零件 大批量生产: 单件成本高 牌号KTH300-06
第二篇 铸造 Foundry
什么叫铸造 Casting？ (p33) The production of shaped articles by pouring molten metal into the mould
常用铸造合金的生产
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。
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课后练习的讨论 (P54-9)
⑼下列铸件适宜选用哪类铸造合金？请阐述理由。 火车轮：按GB8061－88规定： “ 铁路用辗（nian）钢整体车轮”有专门钢号：
CL60 (Wc=0.55~0.65)
铸铁好。但不能锻造。
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4.牌号 GB9440—88
K T H（或Z） — —A= %
Rm≥ Mpa 黑心或P 可锻铸铁（可铁）
如：KTH300—06；建筑脚手架扣件、三 通管件、阀门。
KTZ550—04；用于；载荷较高的耐磨损 、凸轮轴，齿轮等。
见P48 表2－4。
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三、球墨铸铁 nodular graphite cast--iron
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§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－紫铜，玫瑰红色，表面氧化膜后呈紫色。
白铜 － Cu—Ni合金；精密件，仪表；如 B19 等
青铜 － Cu—Sn 合金常称锡青铜。如Z CuSn10Pb1 (俗称：10-1锡青铜)
黄铜－ Cu—Zn 合金 颜色随Zn↑，由黄红色→淡黄
色；如：ZCuZn38(含38％的锌，余为铜)
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三、铸造铝合金
1.纯铝 Al aluminium
—银白色，熔点660℃，面心立方晶格，没有同素异构转变。
2.铝合金的分类： 变形铝合金 ；铸造铝合金 (1)变形铝合金
厂家直接按加工成各种规格的型材、板材、带材、 管材、线材等 。
机械工程材料与热加工第九章_铸造生产
（3）中间凝固方式 大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间，称为中间凝固方 式。中碳钢、高锰钢、白口铸铁等具有中间凝固方式。
图9-5 铸件的凝固方式
2. 凝固方式的影响因素 （1）合金凝固温度范围的影响 合金的液相线和固相交叉在一起，或间距很小，则金属趋于 逐层凝固；如两条相线之间的距离很大，则趋于糊状凝固； 如两条相线间距离较小，则趋于中间凝固方式。 （2）铸件温度梯度的影响 增大温度梯度，可以使合金的凝固方式向逐层凝固转化；反 之，铸件的凝固方式向糊状凝固转化。
（4）铸件的裂纹及防止 a) 铸件裂纹的分类及其形貌 铸件一般有热裂和冷裂两种开裂方式。当固态合金的线收缩受到 阻碍，产生的应力若超过该温度下合金的强度，即产生热裂；而 冷裂是铸件处于弹性状态时，铸造应力超过合金的强度极限而产 生的。热裂裂纹一般沿晶界产生和发展，其外形曲折短小，裂纹 缝内表面呈氧化色；冷裂裂纹常常是穿晶断裂，裂纹细小，外形 呈连续直线状或圆滑曲线状，裂纹缝内干净，有时呈轻微氧化色。 b）铸件裂纹的防止 为有效地防止铸件裂纹的发生，应尽可能采取措施减小铸造应力； 同时金属在熔炼过程中，应严格控制有可能扩大金属凝固温度范 围元素的加入量及钢铁中的硫、磷含量。
2. 铸件中的气孔和合金的吸气 （1）侵入性气孔 侵入性气孔是由于铸型表面聚集的气体侵入 金属液中而形成的孔洞。多位于铸件的上表面附近，尺寸较大， 呈椭圆形或梨形，孔壁光滑，表面有光泽或有轻微氧化色。 （2）析出性气孔 析出性气孔是溶解在金属液中的气体，在凝 固时由金属液中析出而未能逸出铸件所产生的气孔。其特征是 尺寸细小，多而分散，形状多为圆形、椭圆形或针状，往往分 布于整个铸件断面内。 （3）反应性气孔 浇入铸型中的金属液与铸型材料、型芯撑、 冷铁或溶渣之间，因化学反应产生气体而形成的气孔，统称反 应性气孔。这种气孔经常出现在铸件表面层下1mm-2mm处，孔内 表面光滑，孔径1mm-3mm。
第二篇 第二章 常用合金铸件的生产
思考：某产品上的灰铸铁件壁厚有5mm、25mm两种，力学 性能全部要求抗拉强度为220MPa，若全部选用HT200,是否 正确？
二、可锻铸铁
可锻铸铁又称玛铁（钢）。它是将白口铸铁经石墨化 退火而成的一种铸铁。抗拉强度得到显著提高，且有着相 当高的塑性与韧性(但不可锻)。
（3）缺口敏感性小 由于石墨已使金属基体形成了大量缺口， 因此，外来缺口对灰铸铁的疲劳强度影响甚微，从而增加了
零件工作的可靠性。
（4）铸造性能优良，切削加工性好 灰铸铁的含碳量近于共 晶，流动性好。由于铸铁在结晶过程中伴有石墨析出，石墨 的析出所产生的体积膨胀抵消了部分铁的收缩，故收缩率甚 小。
2．影响铸铁组织和性能的因素
铸铁中的碳以石墨形式析出的过程称为石墨化。在铁碳合金中 ，碳有两种存在形式：其一是渗碳体，其中w（C）=6．69% ；其二是石墨，用符号G表示，其w（C）=100%。石墨具有特 殊的简单六方晶格，如图所示。
一、灰铸铁
金属基体+片状石墨
(1)灰铸铁的化学成分 灰铸铁的化学成分大致是： w(C)=2.5%～4.0%，w(Si)=1.0%～2.5%，w(Mn)=0.5%～1.4%， w(S)≤0.15%，w(P)≤0.3%。 (2)灰铸铁的显微组织 由于化学成分和冷却条件的综合影 响，灰铸铁在室温下的显微组织有三种类型：铁素体(F)＋ 片状石墨(G)；铁素体(F)+珠光体(P)＋片状石墨(G)；珠光 体(P)＋片状石墨(G)。
灰铸铁的抗压强度受石墨的影响较小，并与钢相近。
图 2-12 灰铸铁的显微组织
铸造性能好，价格低、 生产简单，强度低， 减磨，耐磨，减振， 石墨膨胀，作承受压 力的机床底座，床身 和不重要的构件、零 件如：端盖、凸轮等 导轨、缸体
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铜合金、铝合金铸造工艺特点 ➢细砂造型，保证制件表面光洁； ➢多设冒口，定向凝固以便补缩。
2020/10/5
球墨铸铁也要进行孕育处理，冲入法最为常用。
球墨铸铁的石墨呈球状。
球墨铸铁可以制作曲轴等。
2020/10/5
2020/10/5
2020/10/5
蠕墨铸铁的力学性能介于基体相同的灰铁和球 铁之间，如抗拉强度优于灰铸铁，且具有一定的塑 性和韧性(σb=360~440MPa，δ=1.5~4.5%)，但因石 墨是相互连接的，故强度和韧性都不如球铁。
铸铁还可按组织分成白口铸铁(断口银白色)、灰 口铸铁(断口呈灰色)、麻口铸铁(断口黑白相间)。
2020/10/5
石墨对铸铁性能的影响
➢ 力学性能：石墨强度硬度低、塑性韧性差； ➢ 工艺性能：石墨脆性大、焊接裂纹倾向大； ➢ 减振性好：石墨对机械振动起缓冲作用； ➢ 耐磨性好：石墨是良好的润滑剂； ➢ 缺口敏感性低：石墨破坏了基体连续性，一定程度
可分成珠光体灰口铸铁、珠光体-铁素体灰口铸铁 和铁素体灰口铸铁三类。
力学性能主要取决于基体的强度和石墨的数量、大 小、形状及分布。
2020/10/5
提高灰口铸铁力学性能的有效方法是向铁水中 冲入孕育剂(常用wSi=75%的75#Si-Fe合金) ，然后 浇注，以获得细晶粒的珠光体基体和细片状的石墨， 这种方法称为孕育处理。
2020/10/5
铸钢按化学成分不同可分为铸造碳钢及铸造合 金钢两大类。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ中以铸造碳钢应用最广，占铸钢总 产量的80%以上。
2020/10/5
2020/10/5
铸钢的的浇注温度高、流动性差，钢水易氧化 和吸气，其体积收缩率约为灰铸铁的2～3倍，因此， 铸造性能差，容易产生浇不足、气孔、缩孔、缩松、 热裂、黏砂等缺陷。
可锻铸铁又名马铁。有黑心可锻铸铁、珠光体 可锻铸铁、白心可锻铸铁三种。
可锻铸铁塑性良好(δ≤12%、ak ≤30J/cm2)，并不 是真的可以锻造。
2020/10/5
2020/10/5
球墨铸铁的碳、硅含量较高，一般 wC=3.6~4.0%，wSi=2.0~3.2%，以降低白口倾向， 保证球化效果。硫、磷含量较低，一般要求铁水中 wS＜0.07%，wP＜0.1%，以降低其有害作用。
蠕墨铸铁的蠕化剂一般采用稀土镁钛、稀土镁 钙合金或镁钛合金，加入量为铁水重量的1%~2%。
蠕墨铸铁里石墨呈蠕虫状。
蠕墨铸铁导热性能优良，常用于制作柴油机气 缸盖、制动盘、钢锭模等。
2020/10/5
为了使铸铁获得 耐 磨 (KmTBCr8) 、 耐 热 (RTCr16) 、 耐 酸 (STSi15Re) 等 特 殊 性 能，可向铸铁中加入 一定量的合金元素制 成合金铸铁。
必须在工艺上采取相应的措施 ➢造型材料：型砂有高的耐火度和抗黏结性、良好
的透气性和退让性。常选较大颗粒硅砂，加木屑、 糖浆等。 ➢浇冒口系统：除防止缩孔、缩松外，还应防止开 裂。
2020/10/5
铜合金在液态下极易氧化形成Cu2O，并溶解在 铜内而使合金的性能下降。为了防止铜的氧化，熔 化青铜时应加熔剂以覆盖铜液。
第9章 常用合金铸件生产
湖北理工学院
2020/10/5
铸铁是以铁、碳、硅为主要组成元素，并比碳钢 含有较多的硫、磷等杂质元素的多元合金。是一种应 用广泛的铁碳合金。
铸铁按石墨形态分 ➢灰口铸铁(HT) ：石墨呈片状。 ➢球墨铸铁(QT) ：石墨呈球状。 ➢蠕墨铸铁(RuT) ：石墨呈蠕虫状。 ➢可锻铸铁(KT)：石墨呈团絮状。
上就相当于缺口。
2020/10/5
影响石墨化的因素
➢ 材料：C、Si、Mn、S、P等元素含量； ➢ 铸件：铸件愈薄其冷却速度愈快，铸件愈厚其冷却
速度愈慢； ➢ 工艺：在其他条件相同时，浇注温度愈高，铸件的
冷却速度愈小； ➢ 铸型：各种铸型材料的导热能力不同。
2020/10/5
灰 口 铸 铁 的 化 学 成 分 一 般 wC=2.5% ～ 3.6% ， wSi=1.1%~2.5% ， wMn=0.6%~1.2% ， wP≤0.50% ， wS≤0.15%。
用这种方法得到的铸铁称为孕育铸铁。 灰铁里石墨呈片状。
2020/10/5
2020/10/5
可锻铸铁化学成分wC=2.2%~ 2.8%、wSi=1.0％ ~1.8%，wMn=0.5％~0.7%、wP≤0.1%，wS≤0.2%。
可锻铸铁要进行高温石墨化退火。退火后基体 组织有铁素体、珠光体两种。
可锻铸铁里石墨呈团絮状。