【金属工艺学】第2章2.2常用合金铸件的生产.ppt

武汉理工大学金工学部 2.2 铸件的生产工艺 灰口铸铁 可以看成是在钢的基体上分布着不同形态的石墨。而石墨的形态、大小和分布直接影响着铸铁的性能。 铸铁之所以用得如此广泛,是因为石墨的存在，石墨的存在，使铸铁具有铸钢所不具备的性能。 铸铁的石墨化： 碳以石墨形式析出的过程。 通常视石墨化过程充分与否，会得到不同基体的铸铁组织，并影响石墨大小。 C.影响石墨化的因素— 化学成分 化学成分：C是形成石墨的元素，Si是促进形成石墨的元素， 通常C%、Si%越高，越容易石墨化。锰: 是有益元素, 微弱阻 止石墨化, 可消除硫的有害作用. 磷: 是有害元素, 可促进石墨化. 硫: 是有害元素, 强烈阻止石墨 化. C.影响石墨化的因素—冷却速度－壁厚 冷却速度： 减小冷却速度可以促进 石墨化， 易得到粗大的 石墨片和铁素体基体； 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， 得到铸光体基体。 普通灰铸铁件 D.灰铸铁的孕育处理 2.2.1.2 球墨铸铁件的生产 向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。 热处理特点 球墨铸铁的牌号、性能及用途举例 2.2.1.3 可锻铸铁件的生产 铸铁熔炼——冲天炉 2.2.1.5 铸钢件的生产 铸钢件的铸造工艺: 铸钢的熔点高，钢液易氧化，吸气，流动性差，收缩大。因此，铸造困难，易产生浇不足、气孔、缩松缩孔、夹渣和粘砂等缺陷。 * 要求型砂的耐火度高，有良好的透气性和退让性。 * 应严格控制浇注温度，防止过高或过低。 * 铸钢件须热处理。 铸钢熔炼——电弧炉 2.2.1.6 铝合金铸件的生产 2.2.1.7 铜合金铸件的生产 有色金属熔炼——坩埚炉熔炼 * * Wuhan University of Technology 金属工艺学 机电工程学院金工学部 张崧 METAL TECHNOLOGY 上次课内容的回顾 缩孔与缩松的形成 纯金属、共晶成分和凝固温度范围窄的合金 逐层凝固 缩孔 凝固区域较宽的合金 糊状凝固 缩松 内应力、变形与裂纹 内应力 热应力 机械应力 铸件的壁厚不均匀，导致不同部位不均衡的收缩而引起的应力。 铸件在固态收缩时受阻 变形与裂纹 热应力的形成过程分析 热应力的消除方法 铸件的结构：铸件各部分能自由收缩 工艺方面：采用同时凝固原则 时效处理：人工时效；自然时效 铸件的结构尽可能对称 铸件的壁厚尽可能均匀 铸件变形的判定 厚部、心部受拉应力，出现内凹变形。薄部、表面受压应力，出现外凸变形。 消除缩孔和缩松的方法 定向凝固原则 原则 合理布置内浇道及确定浇铸工艺。 方法 合理应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施。 液态金属的凝固与收缩 凝固方式有：逐层凝固、糊状凝固、中间凝 合金的收缩：液态收缩、凝固收缩、固态收缩 影响收缩的因素：化学成分(c含量)、浇注温度、铸件结构、铸型条件 铸件材料包括：铸铁、铸钢、铸铜、铸铝……,由于铸铁材料(包括灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁)具有优良的铸造性能，且资源丰富，冶炼方便，价格低廉，铸铁件占液态成形件中相当大的份额。 2.2.1 铸铁件生产 铸铁通常是C%=2.5%~4.0%的铁碳合金。 碳在铁碳合金中的存在形式有：渗碳体和石墨。根据碳在铁碳合金中的存在形式，铸铁可以分为： 白口铸铁：莱氏体+二次渗碳体＋珠光体 灰口铸铁：基体+石墨 麻口铸铁: 莱氏体+二次渗碳体＋珠光体 +石墨 重点内容：灰口铸铁 特点——种类与应用 石墨化——形成及影响因素 生产工艺——方法及应用 根据铸铁中石墨形态的不同，灰口铸铁可以分为： 普通灰铸铁：石墨呈片状 可锻铸铁：石墨呈团絮状 蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状 球墨铸铁：石墨呈球状 铸铁的优点 良好的铸造性能，如流动性好、收缩小 良好的切削加工性能； 高的耐磨性； 良好的吸震缓冲性能； 低的缺口敏感性能。 2.2.1.1 灰铸铁 A.灰铸铁的性能 铸铁的缺点： 石墨极差的力学性能；对基体的割裂；石墨片尖端的应力集中成为裂纹源。 灰铸铁的基体通常有： *铁素体灰铸铁 B.石墨形态及石墨化对铸铁性能的影响 *铁素体＋珠光体灰铸铁 *珠光体灰铸铁 石墨形态：石墨越圆整、越细小、分布越均匀对基体 割裂作用越小。 一次结晶：液相线至固相线的结晶。 一次结晶决定石墨形态、分布特征和共晶团尺寸、数目。 二次结晶：铸铁凝固后继续冷却过程中发生的组织转变。 二次结晶视石墨化程度决定铸铁的三种基体组织。 灰口铸铁