机械制造基础与实训第2版 作者 赵玉奇 主编第二部分在 2-3.pptVIP

2.3 铸造合金和熔炼 2.3.1 合金的铸造性能 2.3.2 常用合金的铸造性能 2.3.3 铸铁的熔炼 小结 作业 2.3.1 合金的铸造性能 流动性 液态金属充填铸型的能力称为流动性。流动性好的金属，充填铸型能力强，易于获得外形完整、尺寸准确、轮廓清晰或壁薄而复杂的铸件。 收缩性 金属在冷却时体积缩小的性能称为收缩性。金属的收缩经历液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个阶段。其中液态收缩是在高温状态，只造成铸型冒口部分金属液面的降低；凝固收缩会造成缩松、缩孔等现象；固态收缩受到阻碍时，则产生铸造应力。为防止缩松或缩孔，应扩大内浇道，利用浇注系统直接补缩，或在壁厚处设置冒口，由冒口中液体金属补充壁厚处凝固收缩。 2.3.1 合金的铸造性能 偏析倾向 金属或合金的液相线和固相线温度间隔越大则偏析越为显著。另外如灰铸铁中硫、磷和碳含量较高时，容易产生偏析。浇注温度高和冷却速度慢也能造成偏析。铸件偏析不太严重时可以用退火处理来消除。 2.3.2 常用合金的铸造性能 铸铁的铸造性能 铸铁具有良好的铸造性。它熔点较低，对砂型的耐火度要求不高；流动性良好，可浇注形状复杂的薄壁铸件；由于熔点低和良好的流动性可以减少气孔、渣眼、冷隔和浇不足等缺陷。此外由于铸铁中析出石墨，凝固收缩量小，因而产生缩孔和裂纹倾向也比较小。 在常用的各种铸铁中，灰铸铁的铸造性能最好，几乎集中了上述全部优点。因而灰铸铁件的铸型对型砂要求不高，很少设置冒口（只要出气冒口即可），除大型铸件外一般都可用湿型浇铸，设备简单，操作方便，生产率很高。 球墨铸铁由于通过球化处理后，铁水温度下降，流动性也有所降低。球墨铸铁的液态收缩和凝固收缩较大，容易形成缩孔和缩松。因而在铸造工艺上应采用快速浇注，顺序凝固，加大浇注系统和增设冒口等措施。由于液体金属中硫化镁（MgS）与砂型中的水分作用成硫化氢（H2S）气体，易产生气孔，必须严格控制含硫量及型砂中的水分。 可锻铸铁是由白口铸铁经石墨化退火而成。白口铸铁由于碳、硅含量较低，熔点高（约1300°），流动性差、收缩大，易产生冷隔、浇不足、缩孔、缩松及裂纹等缺陷，对形状复杂的壁薄铸件应采用高温浇注，顺序凝固，增设冒口和提高砂型的退让性等措施。 2.3.2 常用合金的铸造性能 铸钢的铸造性能 铸钢的综合力学性能比铸铁高，但铸造性能低于铸铁。铸钢的流动性差，为防止浇不足等缺陷，铸钢件壁厚不能小于8mm，烧注系统的断面尺寸必须大于铸铁件。铸型常采用干型或热型。 铸钢的熔点较高，浇注温度相应也较高，一般为1520℃~1600℃；它的收缩率也比较大，因而极易产生粘砂、缩孔、裂纹等缺陷。为此，铸钢的型砂采用耐火度较高的硅砂，铸件的壁厚要均匀，要提高砂型和型芯的退让性，并在厚壁处多设冒口以利于补缩等。 2.3.2 常用合金的铸造性能 有色合金的铸造性能 铸造铜合金常在电热炉或坩埚炉中熔化，铜合金的熔点，一般在1200℃上下，流动性好，可浇注最小壁厚约3mm的复杂铸件。浇注温度低，对型砂和芯砂的耐火度要求不高，因此可采用细砂造型，以提高铸件表面质量和精度，并可减少机械加工余量。铜合金易氧化，常用玻璃、食盐、氟石和硼砂等作熔剂，使氧化物和非金属夹杂物浮于液体金属表面。铜合金收缩较大，易形成集中缩孔，需在壁厚部位设置冒口进行补缩。 铸造铝合金亦在电热炉或坩埚炉内熔化。铝合金熔点低，一般在660℃上下，流动性好，可浇注最小壁厚2.5mm的铸件。铝合金在高温下的氧化吸气能力很强，为避免氧化和吸气，熔炼时与炉气隔绝。浇注系统应在横浇道上多设内浇道，使液体金属平稳并较快地充满型腔，以防止氧化吸气和浇不足等缺陷。 2.3.3 铸铁的熔炼 冲天炉的构造 冲天炉的结构形式较多，我国目前普遍应用的是多排小风口曲线炉膛热风冲天炉，如图所示。 2.3.3 铸铁的熔炼 冲天炉的炉料 冲天炉熔炼用的炉料包括金属炉料、燃料和熔剂三部分。 （1）金属炉料 主要是高炉生铁，回炉铁（浇、冒口及废铸件）、废铁和废钢。为了调整铸铁的化学成分或配制合金铸铁，使用硅铁、锰铁和铬铁等。各种金属炉料的加入量是根据铸件化学成分要求和熔炼时各元素的烧损量计算确定。 （2）燃料 主要是焦炭，要求焦炭的碳含量高，灰分、硫、水和挥发物的含量要低，以保证焦炭有较高的发热量，并对铁水有较少的渗硫作用。 铁焦比 1kg焦炭可熔化铸铁5～10kg。每批炉料中金属炉料与焦炭的质量比称为铁焦比。铁焦比愈大，说明炉子的热效率愈高。 （3）熔剂 常用的熔剂有石灰石和氟石。熔剂的主要作用是降低炉渣的熔点，稀释炉渣，使熔渣与铁水分离从渣口排出。熔剂的加入量为焦炭加入量的25～30%。 2.3.3 铸铁的熔炼 冲天炉的操作过程 （1）修炉与烘炉