常用合金铸件的生产4

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1、第一节第一节 铸铁件的生产铸铁件的生产 铸铁是含碳量超过铸铁是含碳量超过 2.11%的铁碳合金，铸铁件的铁碳合金，铸铁件的产量占全部铸件总产量的的产量占全部铸件总产量的80%左右，要得到优质左右，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，铁中的碳主要以石墨状态存在，经过不同的热处理经过不同的热处理之后，石墨可以呈之后，石墨可以呈片状、絮状、球状、蠕状片状、絮状、球状、蠕状等不同等不同状态，使铸铁获得不同的性能。状态，使铸铁获得不同的性能。下面我们着重分析下面我们着重分析四种常用铸铁材料：四种常用铸铁材料：灰铸铁

2、、可锻铸铁、球墨铸铁灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。和蠕墨铸铁。第二章第二章 常用合金铸件的生产常用合金铸件的生产一、灰铸铁：一、灰铸铁：组织中石墨呈片状，断口颜色为灰黑组织中石墨呈片状，断口颜色为灰黑色（色（图片图片），这类铸铁应用最广泛。），这类铸铁应用最广泛。1.1.灰铸铁的性能灰铸铁的性能：其显微组织由金属基体：其显微组织由金属基体(F(F和和P)P)和片和片状石墨组成（状石墨组成（图片图片）。石墨强硬度高、塑性极低，）。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，塑性差强度低，塑性差 ( (接近为零接近

3、为零) )，随着含碳量增加，石，随着含碳量增加，石墨成分愈多、愈粗大，其力学性能愈差。但灰铸铁墨成分愈多、愈粗大，其力学性能愈差。但灰铸铁的的抗压强度抗压强度较好，与钢相近，这就为其应用提供便较好，与钢相近，这就为其应用提供便利，用于抗压场所。利，用于抗压场所。灰铸铁优越特性灰铸铁优越特性: :优良的减震性优良的减震性( (石墨对机械运动缓石墨对机械运动缓冲作用，灰铸铁是钢的冲作用，灰铸铁是钢的5-105-10倍倍) )；较好的耐磨；较好的耐磨性性能（石墨是一种良好的润滑剂，适用于制造导轨、轴套能（石墨是一种良好的润滑剂，适用于制造导轨、轴套等等) )；较小的缺口敏感性；较小的缺口敏感性 (

4、(石墨本身的存在使基体形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）；铸造切成了大量缺口，即使再多一个也影响甚微）；铸造切削性能好（灰铸铁的成分接近于共晶，流动性好，而且削性能好（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，容易加工存在使灰铸铁切削时具有脆断性，容易加工) )。2. 2. 影响铸铁组织性能的因素影响铸铁组织性能的因素(1)(1)灰铸铁的分类：珠光体灰铸铁、珠光体灰铸铁的分类：珠光体灰铸铁、珠光体- -铁素体灰铸铁素体灰铸铁、铁素体灰铸铁三种；强

5、硬度依次降低。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：素有两个：化学成分化学成分（碳、硅促进石墨化程度，锰阻（碳、硅促进石墨化程度，锰阻碍石墨的析出，增加白口倾向碍石墨的析出，增加白口倾向)()(图片图片) )；冷却速度冷却速度( (速速度快石墨的析出受到抑制），而冷却速度主要取决于铸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（厚的冷却速型材料（砂型、金属

6、型等）和铸件的壁厚（厚的冷却速度缓慢），度缓慢），化学成分相同的铸铁，采用不同的冷却速度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，组织断口由时得到的组织是不一样的，速度由慢到快，组织断口由灰口灰口麻口麻口白口白口依次变化依次变化(白口和灰口白口和灰口铸铁图片铸铁图片)。3.3.灰铸铁的孕育处理灰铸铁的孕育处理：为了改善灰铸铁的性能（尤其是：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。强度、耐磨性、气密性得到提高。处理方法处理方法：在含碳：在含碳2.8-

7、3.2%2.8-3.2%、含硅、含硅1-2%1-2%的铁液中，加入的铁液中，加入含硅含硅75%75%的的Si-FeSi-Fe合金（粒度合金（粒度5-10mm5-10mm）孕育剂，加入量为）孕育剂，加入量为铁液总重的铁液总重的0.2-0.7%0.2-0.7%，然后进行均匀搅拌。，然后进行均匀搅拌。孕育处理的机制孕育处理的机制：硅的加入增加了结晶核心，晶粒得：硅的加入增加了结晶核心，晶粒得 到细化；石墨化作用显著提高，而且石墨细到细化；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。小均匀，弥散分布，获得珠光体灰铸铁。 4.灰铸铁的牌号灰铸铁的牌号：以其力学性能表示牌号，如：以其

8、力学性能表示牌号，如HT100、HT150等，分别表示最低抗拉强度为等，分别表示最低抗拉强度为100、150MPa的灰铸铁的灰铸铁。HT100HT100、HT150HT150、HT200HT200表示普通灰铸铁，表示普通灰铸铁，HT250HT250、HT300HT300、HT350HT350是经过是经过孕育处理的高强度灰铸铁。生产中根据铸件的孕育处理的高强度灰铸铁。生产中根据铸件的力学性能（力学性能（）和和壁厚（壁厚（）要求，）要求，选择适当选择适当牌号的灰铸铁材料。牌号的灰铸铁材料。应用举例应用举例 铸件壁厚铸件壁厚8mm，抗拉强度要求，抗拉强度要求170MPa，根据，根据53页表页表2-3

9、应选择应选择HT150； 铸件壁厚铸件壁厚25mm，抗拉强度要求，抗拉强度要求260MPa，根据，根据53页表页表2-3应选择应选择HT350； 铸件壁厚铸件壁厚15mm，抗拉强度要求，抗拉强度要求150MPa，根据，根据53页表页表2-3应选择？应选择？HT200二、可锻铸铁二、可锻铸铁：将白口铸铁经过石墨化退火后形成：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，强度达抗拉强度和塑性，强度达300-400MPa（700），塑），塑性（延伸率）达性（延伸率）达12%左右。左右。 组织图片组织图片分析分析

10、（1）可锻铸铁分类可锻铸铁分类: 黑心可锻铸铁、珠光体可锻铸黑心可锻铸铁、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，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。光体可锻铸铁稍低。 （2）表示牌号：表示牌号：在在KTH后面最低抗拉强度和最低后面最低抗拉强度和最低伸长率，如伸长率，如KTH330-08、KTH370-12等。等。 （3）特殊用途特殊用途：制造形状复杂、受冲击载荷的薄壁：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，用球墨铸铁生产件，这类零件用铸钢生产

11、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。较长，所以铸件的成本较高。 零件零件图片图片三三 、球墨铸铁、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）。球状石墨铸铁，性能更加优良（强度高、塑性好）。1.1.球墨铸铁的组织性能球墨铸铁的组织性能：球墨铸铁中的石墨呈球状，对：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