常用合金鑄件生產-(2464)

1、1,,第三節(jié) 常用合金鑄件生產,2,一、鑄鐵件的生產,鑄鐵是含碳量超過2.11的鐵碳合金。工業(yè)用鑄鐵實際上是以Fe、C、Si為主要元素的多元合金。,鑄鐵中碳的存在形式,,滲碳體——化合狀態(tài)石墨——游離狀態(tài),鑄鐵分類,,白口鑄鐵灰口鑄鐵麻口鑄鐵,,灰鑄鐵（片狀石墨）可鍛鑄鐵（團絮狀石墨）球墨鑄鐵（球狀石墨）,3,（一）鑄鐵的石墨化,1、石墨化過程,石墨化——鑄鐵中析出石墨的過程。,石墨化形式：緩慢冷卻時，L(A)

2、石墨 加熱時， Fe3C 石墨,,,因此石墨是穩(wěn)定相，是亞穩(wěn)定相。,石墨是碳的一種結晶形態(tài)，具有六方晶格。原子呈層狀排列，同一層面上的碳原子呈共價鍵，結合力強；層與層之間呈分子鍵，結合力弱。因此，石墨結晶形態(tài)常易發(fā)展為片狀，強度、硬度、塑性極低。,4,2、影響石墨化的因素,影響石墨化的主要因素是化學成分和冷卻速度。,（1）化學成分 碳和硅是強烈促

3、進石墨化元素。碳是石墨的基礎，硅促進石墨析出。（C : 2.7~3.6% , Si : 1.1~2.5%）,如何提高鑄件的強度？,碳和硅含量高時，石墨量多、尺寸大、鐵素體多，因此強度、硬度低。過低時，則易形成白口組織。,5,錳是微弱阻止石墨化元素，可促進珠光體基體形成，提高鑄鐵強度和硬度。且Mn+S MnS。(Mn : 0.4~1.2%),,硫和磷是有害元素。（S ≤ 0.1~0.15% , P ≤ 0.2）,碳當量

4、： CE = C + (Si+P)/3 %,CE =4.28%，共晶成分； CE＜4.28% ，亞共晶成分； CE ＞4.28%，過共晶成分。,（2）冷卻速度,同一鑄件厚壁處為灰口組織，而薄壁處為白口組織，這說明：緩慢冷卻有利于石墨化過程的進行。,可見，當鐵水的碳當量較高，結晶過程中緩慢冷卻時，易形成灰口鑄鐵；相反易形成白口組織,6,（二）灰鑄鐵,1、灰鑄鐵的組織和性能特點,鐵素體灰鑄鐵 鐵素體+珠光體灰鑄鐵 珠光體灰鑄鐵

5、,鋼基體+片狀石墨,灰鑄鐵的性能,（1）機械性能較差 強度低、塑性低、韌性低且壁厚敏感；抗壓強度、硬度與相同基體碳鋼相近,（2）其它性能 耐磨性好、減震性好 、缺口敏感性小、鑄造性能和切削加工性能良好 。,7,灰鑄鐵的顯微組織,8,2、灰鑄鐵的牌號與用途,HT200——表示灰鑄鐵，σb≥200N/mm2 （壁厚增加，強度降低）,灰鑄鐵與碳鋼機械性能的比較,9,3、灰鑄鐵的孕育處理,孕育鑄鐵：HT250、HT300、H

6、350T,孕育處理：降低碳、硅含量，以提高鑄鐵的強度； 澆注前向鐵水 中加入少量的孕育劑（75%硅鐵），可以細化組織，促進石墨化。,孕育鑄鐵的特點： 強度較高，冷卻速度對其組織和性能的影響甚小。因此，適用靜載荷下要求較高強和耐磨性的鑄件，特別適合生產厚大鑄件如重型機床、壓力機床身、高壓液壓件、活塞環(huán)、齒輪、凸輪等。,10,（三）球墨鑄鐵,球墨鑄鐵是在澆注前往鐵水中加少量的球化劑和孕育劑，獲得具有球狀石墨的鑄鐵。,1、球墨

7、鑄鐵的組織和性能,鐵素體球鐵 鐵素體+珠光體球鐵 珠光體球鐵,球墨鑄鐵的機械性能比灰鑄鐵高得多，同時仍保持良好的鑄造性能、減磨性、減震性、切削加工性能，此外其焊接性和熱處理性能都優(yōu)于灰鑄鐵。,11,球墨鑄鐵的顯微組織,12,45號鍛鋼和珠光體球墨鑄鐵的機械性能比較,2、球墨鑄鐵的牌號與用途,QT500-7——表示球墨鑄鐵，σb≥500N/mm2 , δ ≥ 7 %,13,3、球墨鑄鐵的生產特點:,（1）嚴格控制

8、化學成分（2）較高的出鐵溫度（3）球化處理（4）孕育處理（5）熱處理,C、Si較高，Mn、P、S較低,1400-1420℃,獲得球狀石墨,促進石墨化，細化均勻組織,退火——鐵素體+球狀石墨 QT400-18, 正火——索氏體+球狀石墨 QT600-3,調質——回火索氏體+球狀石墨 QT800-2等溫淬火——下貝氏體+球狀石墨 QT900-2,球化處理方法,14,4、球墨鑄鐵鑄造工藝特點,（1）流動性比灰鑄鐵差（

9、2）收縮較灰鑄鐵大,球墨鑄鐵件多應用冒口和冷鐵，采用定向凝固原則。在鑄型剛度很好的條件下，也可采用同時凝固原則不用冒口或用小冒口。,15,（四）鑄鐵的熔煉,沖天爐的熔煉過程 沖天爐的燃料為焦碳；金屬爐料有：鑄造生鐵錠、回爐料、廢鋼、鐵合金；熔劑為石灰石和氟石。,在沖天爐熔煉過程中，高爐爐氣不斷上升，爐料不斷下降：底焦燃燒；金屬爐料被預熱、熔化和過熱；冶金反應使鐵水發(fā)生變化。,16,二、鑄鋼件的生產,鑄鋼的應用僅次于鑄鐵，

10、其產量占鑄件總產量的15%。鑄鋼的主要優(yōu)點是力學性能高，特別是塑性和韌性比鑄鐵高得多，焊接性能良好，適于鑄焊聯合工藝制造重型機械。但鑄造性能、減震性和缺口敏感性都比鑄鐵差。,鑄鋼主要用于制造承受重載荷及沖擊載荷的零件，如鐵路車輛上的搖枕、側架、車輪及車鉤，重型水壓機橫梁，大型軋鋼機機架、齒輪等。,常用鑄鋼：碳素鑄鋼、低合金鑄鋼、高合金鑄鋼。,17,1、鑄鋼的鑄造工藝特點,鑄鋼的鑄造性能差，鑄造工藝復雜：,（1）對砂型性能如強度、耐火度和

11、透氣性要求更高。（2）工藝上大都采用定向凝固原則（3）必須嚴格掌握澆注溫度,2、鑄鋼的熱處理,為了細化晶粒，改善組織，消除鑄造內應力，提高性能，鑄鋼件必須進行退火和正火處理。,18,3、鑄鋼的熔煉,鋼液質量高，熔煉速度快，溫度容易控制。煉鋼的金屬材料主要是廢鋼、生鐵和鐵合金。其它材料有造渣材料、氧化劑、還原劑和增碳劑等。,電弧爐煉鋼,19,,感應電爐煉鋼,感應電爐是利用感應線圈中交流電的感應作用，使坩堝內的金屬爐料（及鋼液）產生感應

12、電流，而發(fā)出熱量，使爐料熔化的。,感應電爐的優(yōu)點是加熱速度快，熱量散失??；缺點是爐渣溫度較低，不能發(fā)揮爐渣在冶煉過程中的作用。,20,感應電爐煉鋼生產,21,三、非鐵合金鑄件的生產,1、鑄造銅合金,黃銅是銅鋅合金，鑄造黃銅的熔點低、結晶溫度范圍窄，流動性好，鑄造性能較好。鑄造黃銅常用于軸承、襯套、齒輪等耐磨件和閥門等耐蝕件。,錫青銅的力學性能低于黃銅，且其結晶溫度范圍寬、容易產生顯微縮松缺陷；但線收縮率較低，不易產生縮孔，其耐磨、耐蝕性