铸造工程师培训-铸铁及其熔炼2014-8-15
铸造合金及其熔炼(铸铁熔炼)
第三章 铸造合金及其熔炼
二、铸铁熔炼
铸铁熔炼是铸铁件生产的首要环节，也是决定 铸铁件质量的一项重要因素。它的基本任务是 提供成分和温度符合要求，非金属夹杂物与气 体含量少的优质铁液。
对铸铁熔炼的基本要求可概括为优质、高产、 低耗、长寿与简便等五个方面，即铁液质量高、 熔化速度快、熔炼耗费少，炉衬寿命长及操作 条件好。
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铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
（5）熔化与出渣 在正常熔化过程中，
应严格控制风量、风压、不得随意停风。按 规定及时取样，测量铁液温度、风量、风压、 风温等。经常观察风口、出渣口、出铁口、 加料口，注意铁液、炉渣质量，风量、风压、 三角试块白口变化。及时发现和排除故障， 保证熔化正常。应按时打开出渣口出渣，一 般每隔30～45min出一次渣。
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铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
图3-12 冲天炉结构简图
1—炉脚 2—炉底板 3—炉底门 4—风口窥视孔 5—风箱 6—耐火砖
7—加料口 8—烟囱 9—除尘器 10—风口 11—过桥 12—前炉盖 13—前炉窥视孔 14—出渣口及出渣槽
15—出铁口及出铁槽
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铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
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铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
从炉渣的颜色、状态可以判断冲天炉的 熔化质量。观察酸性冲天炉炉渣时，一般 用铁棒蘸些炉渣，抽拉成丝，在亮处观察。 炉况正常的炉渣为黄绿色玻璃状。炉渣呈 深咖啡色，说明铁液含硫偏高；炉渣上带 白道或白点，说明石灰石加入量过多；炉 渣呈黑色玻璃状，致密、密度大，说明铁 液已严重氧化。
打炉前，应在炉底铺上干砂不能有积水或潮湿。 打开炉底门，用铁棒将底焦和未熔炉料捅下， 用水浇灭。
铸铁熔炼及浇注培训知识
2、炉衬日常维护要点
1、每炉电炉启动之前，首先要检查炉衬的状况，主要是针 对有无裂纹、侵蚀程度等，并记录到《炉衬检验记录表》 中； 2、每炉电炉启动之前，要检查炉口与炉嘴的状况，存在问 题，要及时修补，并记录在《炉衬检验记录表》中； 3、每周一对炉膛的上、中、下、深几个尺寸进行测量，并 记录到《炉衬检验记录表》中； 4、加料顺序：先加生铁，为防止生铁对炉底的冲击，在炉 底可先放少量废钢，待生铁熔化后再依次加入增碳剂、废 钢、回炉铁；
4、化学成分的调整
• 成分调整具体办法： 含碳量调整用废钢或增碳剂作调整，含硅量用75硅铁作调整，含锰量 用65锰铁作调整， 当成份偏低时，具体补加公式为（实测值-目标值）*铁水量/（合金含 量*吸收率）。 当成分偏高时，加入废钢以降低目标元素含量，但同时也会降低其它 元素含量，比例是相同的，故加废钢时注意其它正常范围的元素是否 超标，同时适当补加。
4、熔炼的应急处理
二、漏铁水的应急处理
漏铁液事故容易造成设备损坏，甚至危及人身，因此平时要尽量做好 炉子的维护与保养工作，以免发生漏铁液事故。 当炉衬测厚装臵的警铃响时，应立即切断电源，巡察炉体周围，检查 铁液有否漏出。若有漏出，立即倾炉，把铁液倒完。 若已经发现漏铁水，则马上疏散人员，直接把铁水倾入炉前坑内； 漏铁液是由于炉衬的破坏造成。炉衬的厚度越小，电效率越高，熔化 速度越快。但当炉衬厚度经磨损小于65mm时，整个炉衬厚度几乎都 是坚硬的烧结层和极薄的过渡层，没有松散层，炉衬稍受急冷急热就 会产生细小裂缝。该裂缝就能将整个炉衬内部裂透，容易使铁液漏出 发生漏炉现象，应首先保证人员安全，在考虑设备安全刚设备主要考 虑保护感应线圈，因而，发生漏炉，应立即关闭电源，保持冷却水畅 通；
如何保证球化质量 1、铁水包：球化处理必须采用专用的球铁包，H/D>1.5，这样有利 于球化反应过程中球化剂的吸收。因为铁水的高度高，反应时球化 剂的上浮时间长，因而吸收率好； 2、铁水包的烘干：做球铁的铁水包必须烘透并用铁水预热后再进行 球化处理。不然包衬中的水分与镁发生化学反应，会产生不球化现 象而导致整包铁水报废； 3、严格按照工艺要求进行球化温度的控制，铁水温度越高，球化剂 的反应速度越快，而铁水的压力头有小，镁的烧损会加剧，吸收率 减小； 4、铁水包中不得有残留铁水，不然导入球化剂的时候就会发生反应 而消耗镁； 5、严格按照工艺要求，先加入定量的球化剂，拍平、拍实；然后倒 入覆盖用的硅粒，也进行拍平、拍实；再覆盖一层铁屑。所有的一 切均为了延缓球化剂的起爆时间，从而提高吸收率；
铸铁及其熔炼资料
铸铁及其熔炼资料1.1铸铁的结晶与组织的形成铁-碳相图及其双重性；铁-碳-硅准二元相图的特点；铸铁的一次结晶和二次结晶；合金元素对铸铁结晶过程的影响；1.1.1为什么有双重相图的存在?双重相图的存在对铸铁件生产有何实际意义?答：由于铸铁中的碳能以石墨或渗碳体（Fe3C）两种独立相的形式存在，因而铁、碳合金系统存在着Fe—C（石墨）、Fe—Fe3C双重相图。
从热力学观点上看，Fe—Fe3C相图只是介稳定的，Fe—C（石墨）相图才是稳定的。
从动力学观点看，在一定条件下，按Fe—Fe3C相图转变亦是可能的。
因此就出现了铸铁在结晶过程中的铁—碳相图两重性。
1.1.2*硅对相图的影响如何?答：1）使共晶点和共析点左移，即缩小了共晶点和共析点的含碳量；2）提高共晶和共析温度。
随着含硅量的增加，共晶、共析温度提高。
3）共晶和共析转变在一区间（即三相共存区）；4）随硅量增加，奥氏体区缩小，铁素体区扩大。
1.1.3*根据铁碳双重相图，分析亚共晶成分铸铁在什么条件下形成灰口铸铁或白口铸铁或麻口铸铁？答：如在TC′以下、TC以上凝固时，一般可得到灰口铸铁；如过冷至TC以下凝固时，则有可能进行奥氏体加渗碳体的结晶，形成白口断面；这是由于冷却速度不同而导致共晶凝固温度的高低不同所致。
（TC 共晶温度，TC′为稳定系的共晶温度。
）1.1.4*灰铸铁的孕育对孕育剂有什么要求？答：1）要有较强的孕育能力，并能维持尽可能长的有效作用时间；2）要求易被铁液吸收，铁液降温少，不引起缺陷和其它副作用的产生；3）来源广泛，价格便宜，孕育处理操作简便。
1.1.5合金元素对铸铁结晶有什么影响？答：1）促进灰口或白口结晶:Si、Al、Co、Ni、Cu←→Mn、Mo、Cr、V、Sb、Te；2）对共晶温度范围的影响。
促进石墨化（灰口）阻碍石墨化（白口）1.1.6*灰铸铁的“碳当量”和“共晶度”在生产中有什么实际应用意义？答：1）碳当量CE%=C%+1/3（Si+P）%将CE 值与C′点碳量（4.26%）相比，即可判断某一成分的铸铁偏离共晶点的程度，如CE>4.26%为过共晶成分，CE=4.26%为共晶成分，CE<4.26%为亚共晶成分。
铸造培训基础课件
2)、我国铸造技术的发展
• 我国的铸造技术已有6000年悠久的历史，是世界 上较早掌握铸造技术的文明古国， • 1978年湖北省随县出土的曾侯乙墓青铜器重达１ ０t。有64件的一套编钟，铸造时代是距今2400 年前的战国初期。湖北省随县出土的曾侯尊盘可 以看出铸工之精湛，铸于战国初期。 • 河北省沧州的大铁狮，高5m多，长近6m．重 19．3t，是公元9世纪五代后周时铸成的．
3.铸铁的特性和分类
• 1）特性： • （1）具有一定的力学性能； • *性能举例和检测方法介绍。
σb
HT QT RuT KT BT
100~350
δ
/
HB
150~270
ak
/
金相组织
P、F、G片 P、F、B、G球 P、F、G虫
400~900 2-18
150~300 30~60 /
260~420 0.5~3.0 120~280 300~700 2~15 300~500 /
3.4~3.9
2.0~3.0
0.1~0.7
＜0.08
＜0.02
0.03~0.05
0.02~0.0 4
第四章 冲天炉熔炼
• 1.冲天炉炉体为一直立的圆筒，由钢板卷成， 内砌耐火砖炉衬。 • 2.金属炉料有铸造生铁、废钢、回炉料和硅 铁、锰铁等合金。 • 3.燃料主要有焦炭。 • 4造渣熔剂有石灰石、萤石等。 • 根据铸铁的技术要求，考虑到熔炼过程中 元素的增损情况，须进行配料计算并称量 入炉。
• 3）近代工业生产中占有不可替代的地位，特别是基础工 业: • （1）机械加工工业——如机床，铸件占50~90%； • （2）汽车、拖拉机工业； • （3）铁路； • （4）石油化工、矿山冶金； • （5）国防工业； • （6）其他——造船、仪表、航空航天、民政城建等。 • 4）铸造生产水平的标志： • （1）机械化、自动化生产； • （2）质量（包括表面质量）大大提高； • （3）生产规模扩大； • （4）产量。
培训-铸铁基础知识
3.3 铸件的力学性能（续）
3.3.2 铸件硬度 铸件的硬度也是产品质量要求中的一个重 要数据，它反应的是铸件抵抗局部变形的能 力。主用是通过硬度试验设备来检测的。主 要原理就是用一个硬的探头去压铸件，压痕 越大，硬度越低；反之，硬度越高。 3.3.3 铸件的其他力学性能 铸件的其他力学性能还包括：抗冲击、弹 性模量、疲劳强度等。由于我们公司产品暂 不做要求，所以这里不作进一步介绍。
5 球铁
5.1 球铁的定义及常规要求 5.2 球铁的配料、熔炼工艺
5.1 球铁的定义及常规要求
定义：球铁是指用球化剂处理铁液后， 石墨呈现球状的铸铁。 常规要求： 球化率、石墨大小、珠光体含量、 硬度、抗拉强度
5.2 球铁的配料、熔炼工艺
5.2.1 球铁的成分选取及炉料配比
根据球铁牌号的不同，成分标准也相应 不同。
2.9~3.2 1.4~1.7 0.9~1.1
灰铁的炉料配比一般为：
生铁：25～35％ + 回炉料：40～60％ + 废钢：10～30％
4.2 灰铸铁的配料、熔炼工艺（续）
4.2.2
灰铸铁熔炼工艺
①保证原材料（生铁、废钢、回炉料）没有严重锈蚀或 粘砂，加入的铁合金（锰铁、硅铁）块度小于50mm。 ②加料顺序：新生铁－增碳剂－回炉料－废钢－铁合金 （锰铁等），这样有利熔化速度和减少成分烧损。 ③进行炉前光谱分析时，要在1400℃左右取样，取样时 电炉应该是保温状态。需添加小料时，应升温到 1540℃左右过热3分钟左右，提高铁液纯净度。 ④出炉温度应该控制在规定范围内（针对产品） ⑤铁水包预热：新铁水包，使用铁液烫包；旧铁水包刷 好碳灰涂料后进行烘烤至暗红色（650℃左右）
铸造技术培训内容讲诉
铸造技术培训第1章基础知识第1节铸铁铸铁是一种含碳量在2.0%以上的铁碳合金。
碳、硅、锰、磷、硫是铸铁的主要合金元素，通常称之为铸铁的五大元素。
此外，铸铁中还含有多种微量元素，如：钛、钒、铬、铜、砷、铝、铅、镁、铋、锡等。
1．铸铁的分类、特征及用途1）分类根据碳在铸铁中存在的形式和断口特征，可将铸铁分为白口铸铁、灰口铸铁和麻口铸铁。
根据石墨的形状，灰口铸铁又可分为普通灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和可锻铸铁。
根据使用性能，铸铁可分为灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、冷硬铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等。
根据化学成分，铸铁可分为普通铸铁和合金铸铁。
按照合金元素的含量不同，合金铸铁又可分为低合金铸铁（合金元素含量小于3%）、中合金铸铁（合金元素含量3～10%）和高合金铸铁（合金元素含量大于10%）。
2）特征及用途铸铁的特征及主要用途见表7.1.1。
表7.1.12．铸铁的凝固1）碳当量碳当量表示铸铁中硅和磷对铁碳共晶综合影响的指标，用来估计某一铸铁成分在一定冷却速度时接近共晶的程度。
CE=C+1/3（Si+P）式中CE——碳当量（%）；C——总碳含量（%）；Si——硅含量（%）；P——含磷量（%）。
2）共晶度普通铸铁中含碳量与共晶点含碳量的比值。
反映铸铁成分接近共晶的程度。
Sc=C/[4.26-1/3（Si+P）]Sc——共晶度；C——总碳含量（%）；Si——硅含量（%）；P——含磷量（%）。
3）铸铁冷却曲线冷却曲线反映铸铁合金的凝固结晶情况，是快速测定铸铁碳当量和碳、硅含量的依据。
典型的铸铁冷却曲线见图7.1.1。
图7.1.1 铸铁的冷却曲线4）铸铁的凝固结晶过程及其组织根据碳当量或共晶度，铸铁可分为CE＜4.26%或Sc＜1为亚共晶铸铁、CE=4.26%或Sc=1为共晶铸铁、CE＞4.26%或Sc＞1为过共晶铸铁。
表7.1.2 铸铁的组织2.F为铁素体，G为石墨，P为珠光体，C为渗碳体。
3．影响铸铁组织和性能的因素灰铸铁金相组织包括石墨与金属基体两个部分。
铸造培训PPT课件课件
态度，不断提升自己的专业技能和创新能力，以适应行业发展的需求。
02
关注行业动态与发展趋势
个人需要关注铸造行业的最新动态和发展趋势，了解新技术、新工艺和
新材料的应用情况，以便及时调整自己的职业规划和发展方向。
03
培养跨学科综合能力
未来铸造行业将更加注重跨学科综合能力的培养，个人需要注重学习机
械、材料、计算机等相关学科知识，提高自己的综合素质和竞争力。
03
铸造工艺与操作
熔炼工艺与操作
01
02
03
04
熔炼设备选择
根据生产需求选择适当的熔炼 设备，如电弧炉、感应电炉等
。
熔炼材料准备
准备好所需金属原料、熔剂、 燃料等，并进行预处理。
熔炼过程控制
控制熔炼温度、时间、气氛等 参数，确保金属液质量。
熔炼安全操作
遵守安全操作规程，注意防火 、防爆、防烫伤等。
绿色环保与可持续发展
环保意识的提高将促使铸造行业朝着更加绿色环保的方向 发展，采用低污染、低能耗的生产工艺和材料，推动行业 可持续发展。
个性化定制与柔性生产
市场需求的多样化将促使铸造企业向个性化定制和柔性生 产方向转型，以满足客户多样化的需求。
对个人职业发展的建议和思考
01
持续学习与创新
随着技术的不断进步和市场需求的不断变化，个人需要保持持续学习的
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contents
目录
• 铸造基础知识 • 铸造设备与工具 • 铸造工艺与操作 • 铸造缺陷分析与防止措施 • 铸造安全与环保要求 • 总结与展望
01
铸造基础知识
铸造定义与分类
铸造定义
铸造是一种通过熔化金属或非金 属材料，并将其倒入模具中冷却 凝固，从而获得所需形状和性能 的工件的制造方法。
第二篇铸铁及其熔炼 第二章 灰铸铁
第二节 灰铸铁癿金相组织、性能特点、牌 号及技术要求
一、灰铸铁癿金相组织 • 灰铸铁癿金相组织由片状石墨和金属基体两部分组成（即： F+G片、F+P+G片戒P+G片）。此外，还有少量癿夹杂物， 如硫化物、磷化物、碳化物、氧化物等。 • 1、石墨及其对性能癿影响 • 石墨本身有两个显著癿特点：一是密度小（约2.25g/cm3， 仅为铁癿1/3），在铸铁组织中占体积大；二是石墨本身软 而脆，力学能差，且强度较低（σb＜20Mpa）。石墨在铸 铁组织中就相当于存在着许多切口一样，对金属基体起着 割离作用；另一方面，引起应力集中，致使金属基体癿力 学性能得丌到充分癿収挥（据测定基体癿性能収挥 30%~50%）。石墨对灰铸铁性能癿影响起着决定性癿作用。 这主要表现在石墨癿形状、分布、大小和数量等方面。
第一节 概 述
一、HT癿概念及用途 二、本章阐述癿主要内容
• 第二节灰铸铁癿金相组织、性能特点、牌 号及技术要求
• • • • • • • • • • 一、灰铸铁癿金相组织 1、石墨及其对性能癿影响 2、金属基体对性能癿影响 3、铸铁中癿碳化物和磷共晶对其性能癿影响 二、灰铸铁癿性能特点 1、灰铸铁癿力学性能 2、灰铸铁癿使用性能 3、灰铸铁癿工艺性能 三、灰铸铁癿牌号术要求 1、灰铸铁癿牌号
• （4）灰铸铁中石墨癿数量 石墨数量对其性能有一定 影响。在其它条件相同时，石墨数量增加，减小了有 效承载面积，使力学性能降低。 • 石墨数量一般是指石墨片在金相照片上所占癿面积分 数，目前尚无统一癿标准。 • （5）灰铸铁中共晶团癿数量 • 共晶团：结晶时晶粒中包括了A+G的晶粒团。 • 共晶团数量越多，其力学性能越好，即强度越高。见 图2-6所示。通常，灰铸铁中共晶团边界上常有低熔点 癿偏析和夹杂物存在，可用金相分析癿方法将共晶团 显示出来，一般在放大10倍（戒40倍）下观察，然后 按标准觃定，有A、B两组分8级迚行评定，试样直径 叏ф70mm，见图2-7所示。侵蚀处理癿显示剂： Cu2Cl2 10g 、MgCl 40g 、浓盐酸200cm3、加酒精 1000 cm3侵蚀。 •
铸造合金及其熔炼(铸钢及其熔练)ppt课件
二、铸钢熔炼
1. 铸钢熔炼设备 铸钢车间所用的炼钢设 备有电弧炉、钢包精炼炉、平炉、感应电炉 及等离子电弧炉等。感应电炉及等离子电弧 炉主要用于熔炼高级合金钢及高温合金，用 来浇注要求较高而且比较复杂的铸件。电弧 炉在铸钢车间使用最广，它熔炼速度快，钢 液温度高，而且容易控制，有良好的脱磷、 脱硫条件，可以熔炼出质量较高的碳钢和合 金钢，适宜于浇注各种类型的铸件。
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第三章 铸造合金及其熔炼
2）装料 补炉完毕，即可装料。一 般小容量电弧炉由人工进行装料，3t以 上的电弧炉用料罐从炉顶装料。在往料 罐中装料时，需要合理地布置炉料。原 则是尽量多装料并使炉料熔化快，炉料 要装得紧密，以利于导电和电热。
3）熔化期 熔化期的任务是将固体 炉料熔化成钢液，并进行脱磷。
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第三章 铸造合金及其熔炼
图3-16 三相电弧炉结构
1—炉体 2—出钢槽 3—炉盖 4—电极夹持机构
5—电极 6—电极升降机构 7—变压器 8—倾炉机构
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第三章 铸造合金及其熔炼
2. 铸钢的熔炼操作 电弧炉按照所采用炉渣和
炉衬耐火材料的性质分为碱性电弧炉和酸性电弧炉。 碱性电弧炉具有较强的脱磷和脱硫能力，对炉料的 适应能力强。铸钢多用碱性电弧炉炼钢。
Sn
2 .0 ～ 4 .0
2 .0 ～ 4 .0
4 .0 ～ 6 .0
9 .0 ～ 1 1 .5
9 .0 ～ 1 1 .0
9 .0 ～ 1 1 .0
化 学 成 分 （ 质 量 分 数 %）
Zn
Pb
P
Ni
6.0～ 4.0～ 9.0 7.0
—
0 .5 ～ 1 .5
9.0～ 3.0～ 13.0 6.0
铸造工程学-铸造合金及熔炼
在铸造过程中，由于合金的收缩特性以及模具结构设计不当等原因，容易导致铸件出现缩孔与缩松缺 陷。这些缺陷会导致铸件局部强度和致密度下降，影响其机械性能和耐腐蚀性。
裂纹与变形
总结词
裂纹与变形是铸造合金冷却和加工过程中常见的问题，会导致铸件报废。
详细描述
在铸造过程中，由于冷却速度过快、模具设计不合理、浇注系统不当等因素，容易导致 铸件出现裂纹与变形缺陷。裂纹会导致铸件强度下降，变形则会使铸件无法满足精度要
熔炼的基本原理
熔炼是指将金属材料加热至熔点以上，使其成为液态，并加入所需的合金元素，通 过搅拌和化学反应等手段，使合金成分均匀混合的过程。
熔炼过程中，金属材料的熔点、密度、粘度等物理性质和化学性质都会发生变化， 这些变化对熔炼过程和产品质量产生重要影响。
熔炼过程中需要控制温度、压力、气氛等工艺参数，以确保合金成分的准确性和均 匀性，以及避免金属氧化、吸气等不良现象。
熔炼温度控制
严格控制熔炼温度，以保 证合金成分的均匀性和避 免烧损。
合金的熔炼与搅拌
通过搅拌和合金化处理， 确保合金成分均匀分布， 提高合金性能。
精炼与除渣
精炼
通过除气、去除非金属夹杂物等手段，提高合金的纯净度。
除渣
去除熔融金属中的熔渣和杂质，以保证铸件的质量和性能。
浇注与冷却
浇注
将熔融金属浇注入铸型中，形成符合要求的铸件。
熔炼技术的创新与改进
真空熔炼技术
利用真空技术进行合金熔炼，可 去除有害气体和杂质，提高合金
的纯净度和质量。
电渣重熔技术
通过电流作用下的熔渣进行二次熔 炼，使金属更加纯净和致密，提高 材料的机械性能。
定向凝固技术
使合金在凝固过程中保持一定的结 晶方向，提高材料的定向性能和机 械强度。
2014年铸造工程师考前培训参考大纲
2014年铸造工程师考前培训参考大纲第一门课程：铸铁及其熔炼（教材《灰铸铁、球墨铸铁及其熔炼》）要求掌握：1.1 铸铁的凝固结晶与组织的形成（P5-28）培训提纲1.1.1 铁碳双重相图和铁碳硅准二元相图1.铁、碳二元合金平衡相图：了解并掌握铁碳二元相图各临界点、线、区域的温度、成分的范围、组成和含义；掌握相图稳定系和介稳定系的差异、特点、结晶条件及其对铸铁的影响；掌握铸铁典型成分的分析方法。
2.铁-碳-硅准二元相图：主要掌握硅在铸铁中的作用： 1.1.2 灰铸铁的一次结晶灰铸铁的一次结晶阶段是在共晶及其上温度的结晶过程。
1.结晶组织2.灰铸铁的形核和孕育：形核——非均质核心；孕育――加入能形成大量非均质核心的物质；对非均质核心的要求；孕育剂的作用原理。
3.铸铁的凝固方法：灰口、白口、麻口 1.1.3灰铸铁的固态相变1.1.4 合金元素对铸铁结晶过程的影响1.合金元素对铸铁结晶的影响：促进灰口或白口结晶：Si 、Al 、C o 、Ni 、Cu Mn 、Mo 、Cr 、V 、Sb 、Te ；对共晶促进石墨化（灰口） 阻碍石墨化（白口）温度范围△T E 的影响。
2.在一次结晶过程中，影响结晶相的形核过程和晶体生长方式：特点；举例3.促使二次石墨或二次碳化物的形成4.共析转变中奥氏体稳定性的影响：促进白口凝固的元素→按介稳定系进行共析转变；促进灰口凝固元素→在共析转变时有不同表现。
5.对共晶含碳量和共析含碳量的影响：例如：Si 、P 、S → 促使共晶点左移；Mn 、Mg → 促使共晶点右移。
共晶点实际含碳量应为 稳定系C 共晶=4.26-0.31Si-0.33P-0.40S+0.027Mn-0.07Ni-0.05Cr共晶度 稳定系⎪⎩⎪⎨⎧>=<=过共晶共晶亚共晶共晶实111C C S c2碳当量 稳定系 Si C P Si C C E 3131+≈++≈）（ 思考题：（其中*为重点题目，下同）1. 为什么有双重相图的存在?双重相图的存在对铸铁件生产有何实际意义? 2*.硅对相图的影响如何? 3*.根据铁碳双重相图，分析亚共晶成分铸铁在什么条件下形成灰口铸铁或白口铸铁或麻口铸铁？ 4*.灰铸铁的孕育对孕育剂有什么要求? 5. 合金元素对铸铁结晶有什么影响?6*.灰铸铁的“碳当量”和“共晶度”在生产中有什么实际应用意义?1.2 灰铸铁（P29-100）培训提纲灰铸铁的理论与实践的研究和探讨是所有种类的铸铁的基础。
熔炼与铸造培训教材
熔铸与铸造培训教材目录：一、熔炼目的及其特点二、熔炼设备简介三、熔炼工艺流程及注意事项四、熔铸车间员工必须掌握的基本常识五、铸造工序基础设备六、铸造常用方法与主要特点七、铸造工艺流程八、铸造工序参数与铸锭质量的关系九、熔铸车间常见缺陷及其产生原因一、熔炼目的及其特点1、熔炼目的熔炼的基本目的是制造出化学成分符合要求，并且熔体纯洁度高的合金，为铸成各种形状的铸锭创造有利条件。
具体说来讲：(1) 为了获得化学成分均匀并且符合要求的合金;①根据产品合金的性能与后序加工要求，制定相应的化学成分范围；②熔炼通过配料、补料达到成分合格、均匀，温度合格的铸造要求。
(2) 通过精炼以获得纯洁度高的合金熔体;熔炼通过精炼、搅拌、扒渣进行初除气、除渣；除渣为主。
(3) 除上述目的外，熔铸车间还有将回收的废料复化的任务.废料回收，节约生产成本。
2、熔炼的特点(1) 铝非常活泼，除了惰性气体，几乎和所有的气体发生反应：如：Al+O2→Al2O3Al+H2O→Al2O3+H2而且这些反应都是不可逆的，一经反应金属就不能还原，这样就造成了金属的损失．而且生成物(氧化物、碳化物等)进入熔体，将会污染金属，造成铸锭的内部组织缺陷。
流程也应有严格的选择和措施，如缩短熔炼时间、控制适当的熔化速度，采用熔剂复盖等。
(2)制造铝合金的原材料，必须是金属材料形式加入的．极个别的组元(如Be、Zr等)可以以化工原料形式加入。
(3) 由于铝的活性，在熔炼温度下，它对大气中的水分和一系列工艺过程中的水分，油，炭氢化合物等，都会发生化学反应．一方面增加熔体中的含气量，造成疏松，气孔，另一方面其生成物可将金属弄脏。
因此，在熔化过程中必须采取一切措施尽量减少水分，对工艺设备，工具和原材料等都要严格保持干燥和避免油染。
(4) 熔化铝合金，任何组元的加入，一旦进入就不能去掉．所以对铝合金的加入组元必须严格注意．误加入非合金组元或者加入合金组元过多或过少，都要出现化学成分不符废品，同时也给铸造带来困难。
铸造基础知识培训课件
马氏 体-奥 氏体 球墨 铸铁
奥氏 体球 墨铸 铁
10
铸铁及分类
蠕墨铸铁
铁素体蠕墨铸铁
珠光体蠕墨铸铁
铸铁性能与其石墨的蠕化程度（蠕化率）及基体有关
11
铸铁及分类
珠光体蠕墨铸铁
在石墨蠕化良好条件下，珠光 体蠕墨铸铁的强度和硬度较高，耐 磨性强。适于制造耐磨零件，如汽 车的刹车毂等。
12
铸铁及分类
25
德国材料的表示方法
1.灰铁： EN-GJL-250 2.球铁： 单注试样： EN-GJS-400-18LT EN-GJS-400-18RT 附注试样： EN-GJS-400-18U-LT EN-GJS-400-18U-RT
26
日本材料的表示方法
1.灰铁： FC250 2.球铁： 单注试样： FCD400-18 FCD400-18L 附注试样： FCD400-18A FCD400-18 AL
灰铁的成分、性 能、组织
影响冷却速度的因素 A 铸型材料：不同铸 型材料的导热能力不 同。如金属型比砂型 导热快，冷却速度大， 使石墨化受到严重阻 碍，易获得白口组织 B 铸件壁厚：铸件壁 越厚，冷却速度越慢， 则石墨化倾向越大， 易得到粗大石墨片和 铁素体基体；反之则 易得到细小石墨和珠 光体基体
7
铸铁及分类
灰铸铁： 灰铸铁通常是指具有片状石墨的灰 口铸铁，这种铸铁具有一定的机械性能、 良好的铸造性能以及其它多方面的优良性 能，因而在机械制造业中获得最广泛的应 用。
由于灰铸铁对冷却速率的敏感性（壁厚效应），同一种牌号铸铁在 不同铸件壁厚条件下的实际强度有很大的差别（薄壁与厚壁之间在 强度上的差别达50-80MPa）。
17
灰铁的成分、性 能、组织
铸铁及其熔炼-第二章
石墨片的存在已在基体上形成大量的缺口，所以外来缺口（铸件上的 孔洞、键槽、非金属夹杂等）对灰铸铁的疲劳强度影响甚微，使铸铁的缺 口敏感性降低，提高了零件工作的可靠性。随着石墨细化或石墨形态的改 变，敏感性可能提高。
School of Materials Science and Engineering
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图2-1 A型石墨
② 菊花状石墨（B型）
冷速较大时形成的。共晶开始阶段，G 分枝多而密，随着共晶转变中结晶潜热的释 放，外层G片沿热流方向伸展较长，随着热 流方向性减弱，外围G生长进一步减缓而呈 蜷曲状。对基体的削弱作用大于A型G。 ③ 块片状石墨（C型） 过共晶铁液在小的过冷度下形成的， 常称为初生石墨。液相中碳的来源充足， 而且石墨的形成不受其他固相阻碍，结晶 条件较好，晶体能充分发育，形成枝晶形 态的分枝。石墨片体比较粗大，对基体有 严重的削弱作用。
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② 基体的作用
铁素体较软，强度较低；珠光体有较高的强度和硬度，但塑韧性较铁 素体低。因此，基体的强度随着珠光体含量的增加和分散度的增大而增 大。
③ 共晶团的作用
细化共晶团，可使铸铁的强度提高。 2. 硬度 灰铸铁的硬度决定于基体，珠光体硬度较高。因此，随着珠光体含量 的增加和分散度的增大，铸铁的硬度增大。 3. 缺口敏感性
图2-11 铸铁中硅含量与强度的关系 图2-10 硅含量与铸铁组织的关系
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② 对共晶温度的影响 Si提高稳定系的共晶温度，降低亚稳系的共晶温度，因此扩大两个系 统的共晶温度间隔，使转变按稳定系进行。 ③ 对石墨化的影响
铸铁熔炼及浇注培训知识
控制噪音污染
合理设计设备布局，采用 消音设备等措施，降低噪 音对周围环境的影响。
废弃物分类处理
对产生的废弃物进行分类 处理，可回收利用的进行 回收，不可回收的按照相 关规定进行处理。
05
实际操作与案例分析
铸铁熔炼及浇注操作流程演示
铸铁熔炼
熔炼设备选择与安装、原材料准 备与预处理、熔炼温度控制、化
02
铸铁浇注工艺知识
浇注前的准备
熔炼设备检查
确保熔炼设备处于良好 状态，包括炉体、炉衬、
电极、变压器等。
原材料准备
准备好所需的生铁、废 钢、焦炭等原材料，并 确保其质量符合要求。
工具和模具准备
准备好浇注所需的工具， 如浇包、流槽、模具等， 并对其进行预热处理。
环境卫生
保持工作区域整洁，避 免杂物和灰尘影响浇注
学成分调整等。
浇注操作
模具准备、浇注系统设计、浇注温 度与速度控制、浇注后处理等。
安全注意事项
防护措施、操作规范、应急处理等。
实际生产中的案例分析
案例一
某铸件生产过程中出现的质量问题及原因分析。
案例二
优化铸铁熔炼及浇注工艺，提高铸件质量的方法 与效果。
案例三
降低铸铁熔炼及浇注成本的成功实践。
经验分享与交流
保符合要求。
防锈与包装
采取适当的防锈措施，对铸件 进行包装保护，防止其在储存
和运输过程中受到损坏。
03
铸铁熔炼及浇注中的问题 与解决方案
熔炼过程中的常见问题及处理
铁水温度不足
在熔炼过程中，如果铁水温度不足，会导 致铸件质量下降。为解决这一问题，应适 当提高铁水温度，确保达到所需的熔点。
铁水成分不均匀
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铸铁及其熔炼
授课老师：俞旭如
2014年11月 江苏无锡
无锡市机械工程学会承办
本人简介
• • • • • • • • • 长期从事铸铁件材料及熔炼的技术工作，特别是球墨铸铁的材质研 究和标准化工作。 俞旭如，教授级高工 全国铸造标准化委员会铸铁分会委员 全国风力机械标准化委员会委员 中国铸造学会铸铁及熔炼专业技术委员会委员 中国稀土学会铸造合金专业委员会委员 《现代铸铁》付主编 中国第一汽车集团高级专家 江苏一汽铸造股份有限公司常务付总经理 作为第一起草人牵头编制国家标准GB/T 25390-2010《风力发电机组 球墨铸铁件》 作为主要成员参与国家标准GB/T 1348-2009《球墨铸铁件》的制订 作为主要成员参与国家标准GB/T 9441-2009《球墨铸铁金相检验》的 制订
第五节 球铁的热处理
第六节 球铁的铸造性能及缺陷防止
2、常见缺陷
2）石墨漂浮
3）皮下气孔
4）缩孔缩松
产生原因： ① 球铁由于石墨析出，收缩前铁液膨胀量大。 ② 铸型移动。 ③ 铁水凝固范围宽，过冷度较大，糊状凝固。 防止措施： ① 铁液成分和铁液性状：高C、Si，低Mg和 Re；过冷 度小，孕育效果要好 ② 铸型刚度和紧实度的提高 ③ 适当降低浇注温度 ④ 浇注工艺：设计合理的冒口和冷铁。
灰铸铁中的微量元素范围
3、铸铁的遗传性
影响因素： 生铁中的气体 非金属夹杂 不经常分析的微量元素 生铁的原始组织有关 电炉熔炼影响更大 铁水高温过热后影响减少
4、孕育处理
3） 孕育处理工艺
灰铁牌号越高，则铁水白口倾向越大，需更大的孕育量
随流孕育效果更好，粒度更细。
球化处理时球化元素Mg、Ce等在铁液中首先的脱氧、其 次是脱硫，其余在铁水中的起球化作用。
2） 球化元素（Mg）在铁水中的作用
2） 球化元素（Mg）在铁水中的作用
3） 球化元素（Mg和Re）合适的量
3、合金元素
合金元素作用比较
4、微量元素的作用
干扰球化的微量元素的3种类型
消耗镁型：Te、Se、S 晶界偏析型：Sb、Sn、As、Ti 混合型：Pb、Bi
微量元素的有效作用
0.002-0.010%Sb，增加石墨球数和提高石墨球园整度， 防止碎块状石墨。 不超过0.010%Bi，增加石墨球数和提高石墨球园整度 条件： 有Re时且平衡时
5、强化球铁的成分控制的措施
选用优质生铁和废钢
选用优质生铁和废钢
GB/T 1412 《球墨铸铁用生铁》
分析时间较长。
第二篇
灰铸铁
主要内容
第一节 灰铸铁的特点 第二节 影响灰铸铁铸态组织和性能的基本因素 第三节、提高灰铸铁性能的主要措施 第四节 炉前质量控制 第五节 灰铸铁主要缺陷和防止 第六节 灰铸铁的热处理
第一节
灰铸铁的特点
1、金相组织
G片+P+F
渗碳体和磷共晶
灰铸铁石墨6种类型
灰铸铁石墨类型
降低CE——减少石墨数量 细化石墨 增加初晶奥氏体枝晶数量 适当提高Si/C比（低碳时CE不超过3.9%）
二、改变炉料配比组成:适当多用废钢
冲天炉多用废钢:增C，细化G，减少遗传性，细 化石墨。减少P和有害杂质元素。
电炉多用废钢+增C剂：合成铸铁。细化G，微量 N提高灰铸铁强度，细化石墨。
随流孕育
2） 孕育衰退
（1） 概念 孕育处理后随着时间的延长，孕育效果减小。 （2）表现： 球数减少、球径变大、球化率下降、渗碳体增多、硬度升高 （3）原因 石墨聚集后长大 （4） 防止孕育衰退的措施 尽量缩短从铁液球化孕育处理到浇注的时间 采用粒度偏大的孕育 采及长效孕育剂。如含Ba等 采用二次孕育或随流孕育 球化和孕育处理温度不可过高
• •
授课内容
第一篇： 第二篇： 第三篇： 第四篇： 第五篇： 铸造合金基础 灰铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁 铸铁熔炼
第一篇： 铸造合金基础
第一节： 金属的力学性能
一、强度和拉伸试验
QT：屈服强度Rp0.2
伸长率：标距伸长的百分比
拉伸试棒
1、球铁： 试块：单铸Y试块或附铸试块。 试棒：优选直径：14mm 标距： L0=70mm
球铁的凝固特性
、易缩松
二、球铁的金相组织
1、石墨： GB/T 9441-2009现ISO945：2008接轨：按石墨个数百分比直接计 算球化率。Ⅴ和Ⅵ 分为6级
2、基体
P、F、B、γ、M、 碳化物、磷共晶
铸铁的金相组织
3、石墨：
ISO945：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、 Ⅴ、Ⅵ ASTM247标准：Ⅵ、Ⅴ、Ⅳ、 Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ
4） 孕育机理
5）孕育剂和孕育处理方法
5、铁水的过热和静置
第三节、提高灰铸铁性能的主要措施
提高灰铸铁性能的主要措施
选择合理的化学成分:主要是碳当量.
改变炉料配比组成:适当多用废钢 铁水孕育处理 过热处理铁液 微量或低合金化。
一、选择合理的化学成分
主要是C、Si及CE。
二、基体
P、F、B、γ、M、 碳化物、磷共晶
铸铁成分、组织和性能的关系 共晶转变 ：决定铸铁石墨形态 共析转变 ：决定铸铁基体组织
基体组织：由成分等材料特性、冷却速度、 热处理决定。一般可通过热处理在一定范围内 改变改变。
铸铁中石墨形貌、大小、基体组织决定了铸 铁材料的性能。
第三节
合金化学成分分析
3、基体对力学性能的影响
4、灰铸铁牌号和机械性能
一般按直径为30mm单铸试棒上取样加工而成的试样 进行抗拄强度检测。特殊要求时可按附铸试棒和本体硬 度作验收条件。
4、灰铸铁牌号和机械性能
碳当量和共晶度
第二节 影响灰铸铁铸态组织和性能的基本因素
1、化学成分
常规五元素的影响
灰铸铁成分范围
压力加镁法 喂丝法（包芯线喂丝法） 转包法 型内球化法：少用
3、孕育处理
球化处理后要进行孕育处理 促使石墨的析出 消除自由渗碳体的出现 有利于得到细小而圆整有石墨球
提高组织和性能的均匀性。
2）孕育处理方法
一次 孕育处理
转包球化处理时：
直接球化处理时： 在球化处理中后期（铁水达60-95%时）加入一次 孕育剂，利用球化处理的反应翻动作搅拌作用，达 到均匀。
选用优质生铁和废钢
机械行业标准 JB/T 《铸造用高纯生铁》规定了除GB/T中规 定的6大元素外的微量元素的要求
球化干扰元素的综合作用
第四节
球化处理和孕育处理
1、球铁生产流程概述
1） 球化处理
2） 孕育处理
3） 炉前控制
过程定量控制： 直读光谱控制原铁水成分： 炉前热分析仪或红外CS仪 处理铁水重量定量 球化剂、孕育剂称量 铁水温度测量：出炉温度、球化温度、浇注 温度
第六节 灰铸铁的热处理
1、时效处理
典型的灰铸铁时效热处理
2、高 温 退 火
第三篇
球墨铸铁
本篇主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
概述 球铁的凝固 球铁的化学成分 球化处理和孕育处理 球铁的热处理 球铁的铸造性能及缺陷防止
第一节 概述
3、球墨铸铁的牌号
铁素体通常采用退火处理；珠光体通常采用正火处理；贝氏体 通常采用等温淬火处理。
三、强化铁水孕育处理
四、过热处理铁液
可提高铁液的纯净度
提高孕育效果
细化石墨
细化基体
五、微量或低合金化
第四节
炉前质量控制
1、孕育处理前后三角试块白口宽度控制
2、热分析仪
热分析仪判定灰铸铁的化学成分：C、Si、CE 灰铸铁的典型冷却曲线
第五节 灰铸铁主要缺陷和防止
1、材料硬、白口和反白口。 2、缩孔、缩松 3、铸造应力、变形、开裂。 应力：结构、砂型、 4、夹杂物 5、气孔
3.1、GB/T 1348-2009新增牌号
3.1、GB/T 1348-2009新增牌号
3.2、EN1563 -2011新增牌号
3.3、球墨铸铁的相关标准
GB/T 1348 -2009 《球墨铸铁件》 GB/T 9441 -2009 《球墨铸铁金相评定》 EN 1563-2011 Founding—Spheroidal graphite cast irons ISO 945 Microstructure of cast irons —Part 1: Graphite classification by visual analysis
ASTM A247
4、球铁生产的发展方向
第二节 球铁的凝固
一、 球铁的凝固
石墨球是从铁液中直接析出的。液淬分析法。 球状石墨生成的条件： （1） 铁液凝固时必须有较大的过冷度 （2） 较大的铁液与石墨间的界面张力 球化剂的特性： （1）与S、O有较高的亲和力。大大减少铁液中反球化元素的含量。 （2）在铁液中溶解度低。 （3）在凝固过程中有明显的偏析。 （4）与碳有一定的亲和力，在石墨晶格中有低的溶解度。 到目前为止，镁是球化剂 中最主要的元素
疲劳强度定义和种类
3、种类：按受力方式： 弯曲疲劳、抗压疲劳、剪切疲劳、扭转疲劳
第二节
一、金属结晶 二、相图基础
铸铁金属学基础
三、铁碳相图
四、铁碳合金的结晶过程和组织 五、铁碳二重相图分析 六、金相组织
一、金属结晶
结晶过程
1、形 核
2、晶体的长大
二、相图基础
三、铁碳相图
1、铁碳相图中的相
1）主要元素：牌号（强度）越高则C越低
合金元素的影响
主要元素：Ni、Cu、Cr、Mo、V、Ti
Ni：促进石墨化、细化和增加珠光体、固溶强化提高强度。