铸造合金及其熔炼

铸造合金及其熔炼

1.合金流动性及其影响因素？改善流动性措施？

液态合金的流动能力，影响流动性的主要因素：

——合金成分及结晶特点：

层状凝固好、糊状凝固差，中间凝固介于二者之间。

结晶温度范围宽，流动性差。

纯金属/共晶合金/金属间化合物流动性好，随成分偏离这几点，流动性变差，但有例外。

——合金液的物理性质

粘度越小流动性越好；表面张力越小流动性越好；结晶潜热越大，流动性越好。

——合金液纯净度（气体、夹杂物含量）

气体、夹杂物越多，流动性越差，需精炼处理

改善措施：

正确选择合金成分：结晶温度范围小，如接近共晶成分

合理的熔炼工艺：减少杂质含量——原材料预处理、高温熔炼、净化/精炼处理

变质/孕育细化组织：减小枝晶尺寸、提高临界固相量

2.铸件常见缺陷机理及预防措施：

1、缩孔、缩松

原因：糊状凝固特性、凝固温度范围宽、较大的共晶膨胀使型腔尺寸增大。

防止措施：——加大铸型刚度。发挥石墨化膨胀自补缩作用，无帽口铸造。

——增加石墨化膨胀体积。提高CE，尤其C，强化孕育，防Fe3C形成。

——减少液态收缩。适当降低浇注温度。

——优化工艺设计，顺序凝固/同时凝固

2、夹渣

一次渣：熔炼、球化处理（浇注前）形成的非金属夹杂物进入型腔所致——清渣/过滤、适当提高浇注温度、

二次渣：浇注过程及尚未凝固前形成的非金属夹杂物——浇注系统设计，平稳充型，控制Mg残留量

3、石墨漂浮（与可锻铸铁的灰点缺陷区分，看看灰点缺陷，课本94页）

原因：初生石墨上浮至铸件上表面/冒口

防止措施：控制CE<4.6，厚壁铸件适当降低CE。低硅原铁水+强化孕育

4、皮下气孔：

原因：铁水中的Mg/MgS与铸型/涂料中水反应生成

措施：适当降低残余Mg及铸型水分，型砂添加煤粉

5、球化衰退：

原因：球化元素随球化处理后时间延长而损耗——挥发、氧化、回硫；孕育衰退、石墨核心数量减少、石墨球粗大、畸变

措施：保持足够球化元素残留量；清渣防回硫；覆盖防氧化减挥发；厚大件用抗衰退能力强的球化剂（铱基重稀土球化剂）；抗衰退孕育剂、加Bi等微量元素

3.常用铸铁的成份、组织、性能特点及应用？

1）灰铁：以C、Si、Mn、P、S五元素为主，高牌号时还含有少量Cr、Mo、Cu、Ni、Sn等合金元素；碳主要以片状石墨形式存在，基体为P+F,常以P为主；断口呈暗灰色；铸造性能好、强度较低（<400MPa)、冲击韧性及伸长率很低，导热性、减振性较好。应用于机床、内燃机、汽车等零件。

（2）球铁：以C、Si、Mn、P、S五元素为主，高牌号时还含有少量Cr、Mo、Cu、Ni、Sn等合金元素及球化元素Mg、RE；碳主要以球状石墨形式存在，基体可为F、P+F、P、B；断口呈银灰色；铸造性能较差、强度高（达900MPa)、冲击韧性及伸长率好。应用于曲轴、齿轮、连杆等零件。

（3）蠕铁：成分类似球铁，但Mg、RE较少；基体为P+F；断口呈斑点状；铸造性能和力学性能介于HT和QT之间，但

抗热疲劳性好。

（4）可锻铸铁：以C、Si、Mn、P、S五元素为主，但CE较低，生坯为白口，石墨化退火后呈灰口，石墨呈团絮状，强度、塑性较高，适应于薄壁耐压件

5）抗磨铸铁：包括普通白口铸铁：主要以五元素组成，碳当量较低，碳以Fe3C存在，白口，硬而脆，耐磨，常用于受冲击不大的耐磨件；合金白口铸铁：除五元素外，常含有Cr、Mo、Cu、B、Ni等合金元素，碳主要以合金碳化物为主，硬度更高、韧性较好，可用于冲击载荷不太大的耐磨件；冷硬铸铁：成份一般含有较少量的Cr、Ni、Mo等合金元素，且C、Si量较低，急冷层以碳化物为主，内层以石墨为主，石墨可为片/球，常用于轧辊、车轮等；中锰球铁：含有4-6%Mn，石墨呈球状，中国特有，目前应用较少。

（6）耐热铸铁：除五元素外，还含有Cr、Al、Si抗氧化元素及Mo、Ni等热强元素；根据成分不同，碳以片/球/蠕墨或Fe3C/MC 等形式存在，用于高温件。

（7）耐蚀铸铁：含有较高的Si、Ni、Cr等合金元素，石墨呈片/球，用于酸、碱、盐工作环境零件（重点记住各种铸铁的性能特点）

4.说明一下Fe—C双重相图的纯在的原因或铸铁中为什么出现白口（麻口，灰口）现象或铸铁产生不同组织的原因？

一、从热力学观点看，Fe—F3C相图是介稳定的，而Fe—C相图才是稳定的，

但从动力学观点看，由于形成石墨与形成F3C相比，碳原子扩散更难，所以形成F3C更容易的，所以形成F3C也是有可能的。

二、产生不同组织的原因，

1，由于冷却的不同导致共晶凝固温度的高低不同所致

2，化学成分不同也会住铸铁组织影响很大，尤其是Si（除碳以外）的影响最大。

5.指明铸铁，铸钢，铸造非铁合金的牌号的表示方法及含义。

灰铁：HT100、HT150、HT200、HT300、HT350、HT400——后面数字表示抗拉强度（MPa）

球铁：QT400-18、QT400-15、QT450-10、QT500-7、QT600-3、QT700-2、QT800-2、QT900-2

前面数字表示抗拉强度，后面数字表示延伸率。如QT400-18表示抗拉强度威400MPa，延伸率为18%

蠕铁：RuT420、RuT380、RuT340、RuT300、RuT260，后面数字表示抗拉强度（MPa）

可锻铸铁：如：KTH300-06，表示抗拉强度300MPa，延伸率为6%

碳钢：如ZG200-400.表示屈服强度为200MPa，抗拉强度为400MPa

低合金钢：：ZG+碳量公称值+元素符号+元素含量公称值（+A）。

碳含量公称值——平均碳量的万分之几

合金元素含量公称值——<1.5%不标；1.5-2.49%标“2”；2.5-3.49%标“3”，以此类推。

“A”表示优质钢：S<0.03%，P<0.035%

如ZG35Cr2V表示C0.32-0.40%,Cr1.5-2.49%,V<1.5%

高合金钢：详见课件

铸铝牌号：ZAlSi12Cu1MgNi1. ZAl表示铸造铝合金，Si12Cu1MgNi1表示元素及其公称含量

代号：ZL101、ZL201、ZL301、ZL401.其中ZL表示铸造铝合金，第一位数字，1表示Al-Si合金，2表示Al-Cu合金、3表示Al-Mg合金，4表示Al-Zn合金。

ZL101—SB—T6，表示铸造Al-Si合金，砂型铸造（S表示砂型，J表示金属型等课本264页下面小字部分），变质处理，固溶处理加完全人工时效。

6.铸铁中合金元素的作用

1）Ni：促进共晶石墨化、细化并增加珠光体，提高强度、耐磨(、耐蚀、耐热(1

2）Cu：促进共晶石墨化、细化并增加珠光体，提高强度，改善耐蚀性

3）Cr：中强反石墨化、细化并增加珠光体、提高强度及耐热、耐磨、耐蚀性

4）Mo、W：细化珠光体及石墨，强化作用较大，提高淬透性、提高高温强度

5）Mn：细化并增加珠光体、固溶强化、提高淬透性、促进马、贝转变，>7%时获得奥氏体基体

6）V、Ti:强碳、氮化合物形成元素，细化石墨、促进珠光体形成，提高耐磨性、降加工性