第二章 常用合金铸件的生产

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2012年2月18日1时7分 年 月 日 时 分
一、灰铸铁 是指具有片状石墨的铸铁, 是指具有片状石墨的铸铁,是应用最 广的铸铁, 80%以上 视频: 以上。 广的铸铁,占80%以上。视频: 1、灰铸铁的性能 显微组织由金属基体和片状石墨组成 ,相当于在纯铁或钢的基体上嵌入了大量 石墨片。 石墨片。 机械性能:由于石墨的存在,减少承载面积, (1)机械性能:由于石墨的存在,减少承载面积,有应力集中 抗拉强度和弹性模量低,塑性、韧性差,是脆性材料。 抗拉强度和弹性模量低,塑性、韧性差,是脆性材料。 工艺性能:不能锻压和冲压;焊接性能差; (2)工艺性能:不能锻压和冲压;焊接性能差;铸造性良好 切削加工性好。 ;切削加工性好。 (3)优良的减震性:石墨对机械振动起缓冲作用,阻止振动 优良的减震性:石墨对机械振动起缓冲作用, 能量的传播。 能量的传播。 耐磨性好:石墨本身是一种良好的润滑剂, (4)耐磨性好:石墨本身是一种良好的润滑剂,而石墨剥落 后又可使金属基体形成储存润滑油的凹坑。 后又可使金属基体形成储存润滑油的凹坑。 缺口敏感性小:由于石墨使金属基体形成了大量缺口, (5)缺口敏感性小:由于石墨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。 因此,外来缺口对灰铸铁的疲劳强度影响甚微。 2012年2月18日1时7分 年 月 日 时 分
2、影响铸铁组织和性能的因素: 影响铸铁组织和性能的因素: 控制铸铁的组织和性能,必须控制其石墨化程度。 控制铸铁的组织和性能,必须控制其石墨化程度。 铸铁的石墨化: ◆铸铁的石墨化: 碳以石墨的形式析出的过程。通常是石墨化过程充分与否, 碳以石墨的形式析出的过程。通常是石墨化过程充分与否, 会得到不同基体的铸铁组织。 会得到不同基体的铸铁组织。 铸铁的基体通常有:铁素体灰口铸铁、铁素体— ◆铸铁的基体通常有:铁素体灰口铸铁、铁素体—珠光体灰 口铸铁、珠光体灰口铸铁。 口铸铁、珠光体灰口铸铁。 影响铸铁石墨化的主要因素:是化学成分和冷却速度。 ◆影响铸铁石墨化的主要因素:是化学成分和冷却速度。 化学成分:铸铁中的碳、 1)化学成分:铸铁中的碳、硅、锰、硫、磷对其石墨化有 着不同的影响,其中最主要的是碳合硅。 着不同的影响,其中最主要的是碳合硅。 ◆C是形成石墨的元素,Si 是形成石墨的元素, 是促进形成石墨的元素。 是促进形成石墨的元素。通常 C%、 Si% 越高, C%、和Si% 越高,越容易石墨 化。
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3、灰铸铁的孕育处理 提高和改善灰口铸铁 性能的途径: 性能的途径: 改善基体组织
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改变石墨形态、数量、 改变石墨形态、数量、大小和分布 ◆灰口铸铁的孕育处理是提高和改善灰口铸铁的性能的途径 行之有效的方法。常用的孕育剂是含Si量为75%的硅铁。 行之有效的方法。常用的孕育剂是含Si量为75%的硅铁。 Si量为75%的硅铁 灰口铸铁的孕育处理方法: 灰口铸铁的孕育处理方法: 0.25%~ 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 石墨结晶核心, 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, 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。 墨的组织。 ◆选用碳、硅量低的铁水:原铁水 选用碳、硅量低的铁水: 含碳量越低,石墨越细小, 含碳量越低,石墨越细小,铸铁 的强 硬度就越高。 度、硬度就越高。
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四、蠕墨铸铁: 蠕墨铸铁: 一种新型铸铁,其石墨呈短片状,片端钝而圆, 一种新型铸铁,其石墨呈短片状,片端钝而圆,介于片状和 球状之间的一种过渡组织。 球状之间的一种过渡组织。 生产特点和应用: ◆生产特点和应用: 炉前处理时,向铁水中加蠕化剂,再加孕育剂。 炉前处理时,向铁水中加蠕化剂,再加孕育剂。由于力学性 能高,导热性和耐热性优良,因而用于工作温度较高的零件。 能高,导热性和耐热性优良,因而用于工作温度较高的零件。 蠕墨铸铁的生产过程:视频。 蠕墨铸铁的生产过程:视频。 ◆力学性能和牌号: 力学性能和牌号: 介于灰铸铁和球墨铸铁之间。 介于灰铸铁和球墨铸铁之间。优 点是导热性优于球铁, 点是导热性优于球铁,而坑生长和抗 氧化性较其他铸铁高。 氧化性较其他铸铁高。 牌号用RuT300,表示, 牌号用RuT300,表示,后面以三 RuT300,表示 位数字表示其最抵抗拉强度值。 位数字表示其最抵抗拉强度值。
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二、可锻铸铁 又称玛铁。它是将白口铁经石墨化退火而成的一种铸铁。 又称玛铁。它是将白口铁经石墨化退火而成的一种铸铁。石 墨呈团絮状,大大减轻对金属基体的割裂作用, 墨呈团絮状,大大减轻对金属基体的割裂作用,故提高抗拉强度 ◆种类:按退火方法不同 种类: 黑心可锻铸铁(KTH,铁素体基体) 黑心可锻铸铁(KTH,铁素体基体)- 最常用 珠光体可锻铸铁(KTZ) 珠光体可锻铸铁(KTZ) 白心可锻铸铁(KTB,很少用) 黑心可锻铸铁。 白心可锻铸铁(KTB,很少用)。黑心可锻铸铁。 牌号:KTH300KTH表示 表示, ◆牌号:KTH300-06 - 用KTH表示,后面用数字分别表示其 最抵抗拉强度和伸长率。 最抵抗拉强度和伸长率。 性能特征: ◆性能特征: 强度高σ =300-400Mpa,塑性(δ≤12%) 强度高σb=300-400Mpa,塑性(δ≤12%) 和韧性(α 和韧性(αk ≤30J/Cm2)好。石墨化退火周 期长,40铸件成本高。 期长,40-70h, 铸件成本高。硬度珠光体可 锻铸铁较低。 为黑心可锻铸铁的牌号、 锻铸铁较低。表2-4为黑心可锻铸铁的牌号、 性能及用途。可锻铸铁的生产: 性能及用途。可锻铸铁的生产:视频 可锻铸铁通常用于制造形状复杂、 ◆可锻铸铁通常用于制造形状复杂、承 受冲击载荷的薄壁小件。视频: 受冲击载荷的薄壁小件。视频:
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2)冷却速度: 冷却速度: 相同化学成分的铸铁,若冷却速度不同, 相同化学成分的铸铁,若冷却速度不同,其组织和性能也不 冷却速度主要取决于铸型材料和壁厚。 同。冷却速度主要取决于铸型材料和壁厚。 减小冷却速度→可以促进石墨化, 减小冷却速度→可以促进石墨化,易得到粗大的石墨片和铁 灰口铸铁;图为三角试件不同冷却速度下的组织。 素体基体 - 灰口铸铁;图为三角试件不同冷却速度下的组织。 增大冷却速度→则阻碍石墨化, 增大冷却速度→则阻碍石墨化,此时只有部分碳以细石墨片 析出,而另一部分碳则以渗碳体析出,得到白口铸光体基体。 析出,而另一部分碳则以渗碳体析出,得到白口铸光体基体。 壁厚:壁越薄则冷却速度↑ 壁越厚则冷却速度↓ 3)壁厚:壁越薄则冷却速度↑,壁越厚则冷却速度↓。
按化学成分: 按化学成分: 分类 按用途分类: 按用途分类:
一. 铸钢的性能 不仅强度高,而且塑性、韧性好以及焊接性能好. 不仅强度高,而且塑性、韧性好以及焊接性能好.适用于造 型复杂、强度和韧性要求都高的零件。但铸造性能很差, 型复杂、强度和韧性要求都高的零件。但铸造性能很差,流动性 收缩率大等缺点。 低,收缩率大等缺点。 铸造碳钢牌号:ZG200-400, ◆铸造碳钢牌号:ZG200-400,表2-6。
第二章
常用合金铸件的生产
目的及要求: 目的及要求: 1.要求掌握铸铁的分类 要求掌握铸铁的分类; 1.要求掌握铸铁的分类; 2.了解铸铁的石墨化过程及其影响因素 了解铸铁的石墨化过程及其影响因素; 2.了解铸铁的石墨化过程及其影响因素; 3.基本掌握灰铸铁 可锻铸铁、球墨铸铁的成分、组织、 基本掌握灰铸铁、 3.基本掌握灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁的成分、组织、性 牌号及用途。 能、牌号及用途。 重点及难点:1.灰口铸铁 2.石墨化及影响因素 灰口铸铁; 石墨化及影响因素; 重点及难点:1.灰口铸铁;2.石墨化及影响因素; 第一节 铸铁件生产 铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。 2.11%的铁碳合金 铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。碳在铁碳合金中的存 渗碳体和石墨, 在形式有渗碳体和石墨 是重要的铸造合金。 在形式有渗碳体和石墨,是重要的铸造合金。 实际生产中,由于铸铁材料具有优良的铸造性能, ◆实际生产中,由于铸铁材料具有优良的铸造性能,且资源 丰富,冶炼方便,价格低廉,铸铁件占铸造中相当大的份额。 丰富,冶炼方便,价格低廉,铸铁件占铸造中相当大的份额。 合金铸铁的应用:视频。 ◆合金铸铁的应用:视频。
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第二节
铸钢件的生产 铸造碳钢: 以铸造中碳钢用的最多; 中碳钢用的最多 铸造碳钢: 以铸造中碳钢用的最多; 而铸造低碳钢和铸造高碳 低碳钢和铸造 而铸造低碳钢和铸造高碳 用的少。 钢用的少。表2-6。 铸造合金钢: 铸造合金钢:在碳钢的基础上加入少量 的合金元素,如锰、 的合金元素,如锰、铬、 钒等。GMn13为铸造 钼、钒等。GMn13为铸造 不锈钢 耐磨钢;ZG1Cr18Ni9为铸 耐磨钢;ZG1Cr18Ni9为铸 耐磨钢 造不锈钢。 造不锈钢。 ……
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4、灰铸铁的牌号及其生产特点 灰铸铁的牌号HTXXX 以其力学性能来表示。 ◆灰铸铁的牌号HTXXX :以其力学性能来表示。 HT: 表示灰口铸铁中文拼音的代号 三位数字表示最抵抗拉强度(MPa) XXX: 三位数字表示最抵抗拉强度(MPa) 基体:F、P、F+P 基体: 石墨形态:片状。 石墨形态:片状。 ◆灰铸铁的生产特点: 灰铸铁的生产特点: 灰铸铁通常是冲天炉内熔炼, 灰铸铁通常是冲天炉内熔炼,不需进 行炉前处理,直接浇注。 行炉前处理,直接浇注。 灰铸铁的浇注温度较低(1200灰铸铁的浇注温度较低(1200-1350℃ ),因而对型砂的要求比铸钢低 因而对型砂的要求比铸钢低, ),因而对型砂的要求比铸钢低,一般多采 用湿型来铸造。不需要热处理。 用湿型来铸造。不需要热处理。
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◆根据碳在铸铁中存在形式分为:白口铸铁和灰口铸铁。 根据碳在铸铁中存在形式分为:白口铸铁和灰口铸铁。 白口铸铁:碳除微量溶于铁素体外,全部以Fe 1、白口铸铁:碳除微量溶于铁素体外,全部以Fe3C形式存在 断口呈银白色。显微组织。 ,断口呈银白色。显微组织。 灰口铸铁:碳除微量溶于铁素体外, 2、灰口铸铁:碳除微量溶于铁素体外,全部或大部分以石墨 形式存在,断口呈灰色。显微组织。 形式存在,断口呈灰色。显微组织。 灰口铸铁分: 灰口铸铁分: 灰铸铁、 灰铸铁、可锻铸铁 球墨铸铁、 、球墨铸铁、蠕墨铸铁 等。 ◆石墨形态对铸铁 性能的影响: 性能的影响: 石墨片越圆整、越 石墨片越圆整、 细小、分布越均匀, 细小、分布越均匀,则 对基体割裂作用越小。 对基体割裂作用越小。
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三、球墨铸铁: 球墨铸铁: 向出炉的高温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。 和孕育剂,直接得到球状石墨的铸造合金。 球化剂:金属镁或稀土镁。 球化剂:金属镁或稀土镁。 孕育剂: Si量为75%或95%的硅铁 量为75% 的硅铁。 孕育剂:含Si量为75%或95%的硅铁。 生产特点: ◆生产特点: 出炉的铁水温度必须高大1400℃以上; 1400℃以上 1)出炉的铁水温度必须高大1400℃以上; 以防止球化处理、 - 以防止球化处理、孕育处理后铁液温度过低 产生浇不足等缺陷。 ,产生浇不足等缺陷。 严格操作球化处理和孕育处理; 2)严格操作球化处理和孕育处理; 安放冒口、冷铁,热处理-缩孔、 3)安放冒口、冷铁,热处理-缩孔、缩松 皮下气孔、夹渣等缺陷。 、皮下气孔、夹渣等缺陷。 性能及牌号:QT400◆性能及牌号:QT400-18 强度和韧性高于灰铸铁。其牌号用QT QT, 强度和韧性高于灰铸铁。其牌号用QT,后 面用数字分别表示其最抵抗拉强度和伸长率。 面用数字分别表示其最抵抗拉强度和伸长率。 为牌号、性能和用途。球墨铸铁的应用。 表2-5为牌号、性能和用途。球墨铸铁的应用。
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