常用合金铸件的生产4

到细化；②石墨化作用显著提高，而且石墨细 小均匀，弥散分布，获得珠光体灰铸铁。
4.灰铸铁的牌号：以其力学性能表示牌号，如 HT100、HT150等，分别表示最低抗拉强度为 100、150MPa的灰铸铁。HT100、HT150、HT200 表示普通灰铸铁，HT250、HT300、HT350是经过 孕育处理的高强度灰铸铁。生产中根据铸件的 力学性能（σ）和壁厚（δ）要求，选择适当 牌号的灰铸铁材料。
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白口铸铁和灰口铸铁对比图
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蠕墨铸铁组织金相照片
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球墨铸铁的组织图片
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可锻铸铁生产的零件图片
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可锻铸铁组织照片
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铸铁组织示意图
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灰铸铁的显微组织图片
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第二章 常用合金铸件的生产
第一节 铸铁件的生产 铸铁是含碳量超过 2.11%的铁碳合金，铸铁件 的产量占全部铸件总产量的80%左右，要得到优质 的铸件，研究铸铁的的组织十分重要。研究发现铸 铁中的碳主要以石墨状态存在，经过不同的热处理 之后，石墨可以呈片状、絮状、球状、蠕状等不同 状态，使铸铁获得不同的性能。下面我们着重分析 四种常用铸铁材料：灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁 和蠕墨铸铁。
一、灰铸铁：组织中石墨呈片状，断口颜色为灰黑 色（图片），这类铸铁应用最广泛。
1.灰铸铁的性能：其显微组织由金属基体(F和P)和片 状石墨组成（图片）。石墨强硬度高、塑性极低， 铁素体强度不高、塑性好，但整体上灰铸铁的抗拉 强度低，塑性差 (接近为零)，随着含碳量增加，石 墨成分愈多、愈粗大，其力学性能愈差。但灰铸铁 的抗压强度较好，与钢相近，这就为其应用提供便 利，用于抗压场所。
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4.铝合金：加入Cu、Mg、Si、Zn、Mn、Cr、Ni、Fe等合 金元素后，配制成形式多样的铝合金(型材图片)。
5.铝合金的细化与精炼：细化剂有Al-Ti-B、 Al-Ti-B等 中间合金（细化晶粒），精炼剂是氯化锌和六氯乙烷 的混合物，主要作用是除气，减少针孔率。 ~完~
灰铸铁的断口形貌及颜色图片
灰铸铁优越特性:①优良的减震性(石墨对机械运动缓冲 作用，灰铸铁是钢的5-10倍)；②较好的耐磨性
能（石墨是一种良好的润滑剂，适用于制造导轨、轴套 等)；③较小的缺口敏感性 (石墨本身的存在使基体形 成了大量缺口，即使再多一个也影响甚微）；④铸造切 削性能好（灰铸铁的成分接近于共晶，流动性好，而且 石墨的存在抵消了铁液的收缩，铸造性能较好；石墨的 存在使灰铸铁切削时具有脆断性，容易加工)。 2. 影响铸铁组织性能的因素 (1)灰铸铁的分类：珠光体灰铸铁、珠光体-铁素体灰铸 铁、铁素体灰铸铁三种；强硬度依次降低。 影响铸铁的关键因素是其石墨化程度，这与铸铁的化学 成分和冷却速度关系密切，所以影响铸铁组织性能的因 素有两个：①化学成分（碳、硅促进石墨化程度，锰阻 碍石墨的析出，增加白口倾向)(图片)；②冷却速度(速
2.铜合金分类：根据化学成分的特点，铜合金分为 黄铜、白铜和青铜三大类。黄铜是以锌为主要合金 元素的铜合金；白铜是以镍为主要合金元素的铜合 金；青铜是指除Zn和Ni以外为主加元素的合金（ 如Be青铜，性能最好，σ在1200-1500MPa，但 冶炼工序繁琐，较昂贵注意安全保护，避免组织损 伤、矽肺病等发生）。铜合金冶炼时需要加入脱氧 剂。
以其力学性能也介于灰铸铁和球墨铸铁之间，也 就是强度和塑性高于灰铸铁而低于球墨铸铁，如 蠕墨铸铁的σ在260-420MPa, δ在0.75-3.0%；其耐 磨性、气密性优于灰铸铁，导热性、耐热性高于 球墨铸铁，其铸件适应于在较大温差变化的环境 中工作而不蠕变（组织变软现象）。
3.表示牌号：用RuT+最低抗拉强度表示，如 RuT260、 RuT300、 RuT340、 RuT380等。蠕墨 铸铁的起步较晚，牌号少（仅5个)，发展空间很 大，生产规律还不成熟，须要进一步研究。
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第三节 铜及铝合金铸件生产
1.纯Cu的性质 ①又叫紫铜（紫红色得名），属于重有色
金属，密度8.9×103kg/m3，熔点1083℃； ②fcc晶格→塑性好，强度低，可进行冷热
压力加工（各种紫铜管）； ③具有优良的导电性、导热性及良好的耐
蚀性能，工程材料需对Cu进行合金化，加入一 些适宜的合金元素(Zn、Ni、Al等)，这些元素 能提高铜的性能，获得强韧结合的铜合金。
表示牌号：QT400-18、QT700-2、QT900-2等，数字表 示其最低抗拉强度和最小延伸率。
百度文库
2.球墨铸铁的生产技术： ①铁液要求，含碳3.6-4.0%、含硅2.4-2.8%
（较高），但硫、磷含量要求严格，要较低； ②同时球化处理和孕育处理，球化剂是稀土
镁铁硅合金，其中含Re和Mg在10% 以下，硅和铁 占80% 以上，加入量为铁液重量的1.3-1.8%；孕 育剂为含硅75% 的硅铁合金，加入量为铁液重量 的0.4-1.0%(略高于灰铸铁的孕育处理)；
度快石墨的析出受到抑制），而冷却速度主要取决于铸 型材料（砂型、金属型等）和铸件的壁厚（厚的冷却速 度缓慢），化学成分相同的铸铁，采用不同的冷却速度 时得到的组织是不一样的，速度由慢到快，组织断口由 灰口→麻口→白口依次变化(白口和灰口铸铁图片)。 3.灰铸铁的孕育处理：为了改善灰铸铁的性能（尤其是 抗拉强度），通常对铁液进行孕育处理，处理后材料的 强度、耐磨性、气密性得到提高。 处理方法：在含碳2.8-3.2%、含硅1-2%的铁液中，加入 含硅75%的Si-Fe合金（粒度5-10mm）孕育剂，加入量为 铁液总重的0.2-0.7%，然后进行均匀搅拌。 孕育处理的机制：①硅的加入增加了结晶核心，晶粒得
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第二节 铸钢件生产
铸钢的含碳量低于2.11%，分为铸造碳钢和铸造 合金钢两大类；铸钢的力学性能优良，强度高、焊接 性能好，尤其是塑性较好，达20%左右。
1.铸钢的牌号：ZG +屈服点强度-抗拉强度表示，通 过牌号可以清楚的知道材料的强度，如ZG270-500.
2.改善铸铁性能的途径：加入适量合金元素，当合金 元素总量小于5%时，称为低合金钢，如ZG40Mn；为 了提高铸钢的耐磨、耐蚀及耐热等特殊性能，加入的 合金元素种类和数量较多，当合金元素总量超过10% 时，称为高合金钢；如ZG1Cr18Ni9为镍铬不锈钢，常 用来制造耐酸、耐热等化工设备。
应用举例
①铸件壁厚8mm，抗拉强度要求170MPa，根据53 页表2-3应选择HT150；
②铸件壁厚25mm，抗拉强度要求260MPa，根据53 页表2-3应选择HT350；
③铸件壁厚15mm，抗拉强度要求150MPa，根据53 页表2-3应选择？ HT200
二、可锻铸铁：将白口铸铁经过石墨化退火后形成 的一种铸铁，其中石墨呈团絮状，大大改善了材料 抗拉强度和塑性，强度达300-400MPa（700），塑 性（延伸率）达12%左右。 组织图片分析 （1）可锻铸铁分类: 黑心可锻铸铁、珠光体可锻铸 铁、白心可锻铸铁三种。我国常用黑心可锻铸铁， 其特征是塑性、韧性好，耐蚀性较高，强硬度比珠 光体可锻铸铁稍低。 （2）表示牌号：在KTH后面最低抗拉强度和最低 伸长率，如KTH330-08、KTH370-12等。 （3）特殊用途：制造形状复杂、受冲击载荷的薄壁 件，这类零件用铸钢生产很困难，用球墨铸铁生产 质量不过关。但生产可锻铸铁过程复杂、退火周期 较长，所以铸件的成本较高。 零件图片
三 、球墨铸铁
球墨铸铁是向铁液中加入球化剂和孕育剂而得到的 球状石墨铸铁，性能更加优良（强度高、塑性好）。
1.球墨铸铁的组织性能：球墨铸铁中的石墨呈球状，对 于力学性能的发挥较理想，其性能远远高于灰铸铁，与 钢材料接近。如抗拉强度为500-700MPa，伸长率在10% 左右，并可通过退火、正火、调质等热处理方式进一步 改善组织性能。 球墨铸铁的组织照片
孕育剂的作用：使组织中的碳石墨化； 球化剂的作用：使石墨化后碳球化（球状）。
③铸型工艺：球墨铸铁比灰铸铁容易产生缩
缩孔、缩松、气孔等缺陷，因此在铸造工艺上 要采取安置冒口、冷铁、挡渣板等浇注措施来 提高球墨铸铁件的质量；
④热处理：热处理的目的是消除缺陷（微 观上的组织缺陷，空位、组织不均匀、残余应 力等），提高铸件的力学性能，常用退火和正 火处理，退火得到的是铁素体基体，而正火得 到的是珠光体基体；
①H68黄铜：单相α黄铜，强度较高，塑性特别 好，适合冷热加工成形，有“弹壳黄铜”之称。
②H62黄铜：为两相（α+β）黄铜，又称双相黄 铜。低温下塑性较差，宜于在500℃以上加工。
③H80黄铜：单相α黄铜，色泽美观，具有优良 的加工塑性，强度不及H68、H62高，多用于镀层 及装饰材料。
3.纯铝的性质:①质量轻，比强度高(2.7x103kg/m3)、是 除Mg、Be、Li以外，是工程金属中最轻的，飞机的主 要框架是用铝制成的。②导电、导热性能好，电导率 为Cu的60%，如果按单位质量计算，Al的导电率则超 过了Cu，一般远距离传输用Al代替Cu。③耐腐蚀性能 好，因为Al的化学性质活泼，易与氧作用，在表面生 成致密的Al2O3保护层；④Al为fcc结构，无同素异构 转变，塑性很好，适合冷热加工成型。
说明：要根据材料的性能要求选择正确的 热处理方法，如制取牌号QT900-2球墨铸铁要 经过退火、等温淬火等工艺才能获得。
四、蠕墨铸铁
蠕墨铸铁中石墨呈短片状，类似蠕虫，所 以取名为蠕墨铸铁（组织照片分析）。
1.蠕墨铸铁的制备：原铁液与球墨铸铁相似(含 碳、硅较高，含硫磷较低)，先向铁液中加入蠕 化剂（稀土硅铁合金、稀土硅钙合金等），加 入量为铁液总重量的1.0-2.0%，蠕化处理后再 进行孕育处理，最后得到蠕墨铸铁； 2.蠕墨铸铁的性能和应用：蠕墨铸铁组织中的 石墨形状介于片状和球状之间（蠕虫状），所