【材料课件】4常用合金铸件生产.ppt

第三节 常用合金铸件生产 一、铸铁件的生产 铸铁是含碳量超过2.11的铁碳合金。工业用铸铁实际上是以Fe、C、Si为主要元素的多元合金。 （一）铸铁的石墨化 1、石墨化过程 2、影响石墨化的因素 （二）灰铸铁 灰铸铁的显微组织 （三）球墨铸铁 球墨铸铁的显微组织 （四）铸铁的熔炼 二、铸钢件的生产 1、铸钢的铸造工艺特点 3、铸钢的熔炼 感应电炉炼钢生产 三、非铁合金铸件的生产 1、铸造铜合金 2、铸造铝合金 * * 铸铁中碳的存在形式 渗碳体——化合状态 石墨——游离状态 铸铁分类 白口铸铁 灰口铸铁 麻口铸铁 灰铸铁（片状石墨） 可锻铸铁（团絮状石墨） 球墨铸铁（球状石墨） 石墨化——铸铁中析出石墨的过程。 石墨化形式：缓慢冷却时，L(A) 石墨 加热时， Fe3C 石墨 因此石墨是稳定相，是亚稳定相。 石墨是碳的一种结晶形态，具有六方晶格。原子呈层状排列，同一层面上的碳原子呈共价键，结合力强；层与层之间呈分子键，结合力弱。因此，石墨结晶形态常易发展为片状，强度、硬度、塑性极低。 影响石墨化的主要因素是化学成分和冷却速度。 （1）化学成分 碳和硅是强烈促进石墨化元素。碳是石墨的基础，硅促进石墨析出。（C : 2.7~3.6% , Si : 1.1~2.5%） 如何提高铸件的强度？ 碳和硅含量高时，石墨量多、尺寸大、铁素体多，因此强度、硬度低。过低时，则易形成白口组织。 锰是微弱阻止石墨化元素，可促进珠光体基体形成，提高铸铁强度和硬度。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） 碳当量： CE = C + (Si+P)/3 % CE =4.28%，共晶成分； CE＜4.28% ，亚共晶成分； CE ＞4.28%，过共晶成分。 （2）冷却速度 同一铸件厚壁处为灰口组织，而薄壁处为白口组织，这说明：缓慢冷却有利于石墨化过程的进行。 可见，当铁水的碳当量较高，结晶过程中缓慢冷却时，易形成灰口铸铁；相反易形成白口组织 1、灰铸铁的组织和性能特点 铁素体灰铸铁 铁素体+珠光体灰铸铁 珠光体灰铸铁 钢基体+片状石墨 灰铸铁的性能 （1）机械性能较差 强度低、塑性低、韧性低且壁厚敏感；抗压强度、硬度与相同基体碳钢相近 （2）其它性能 耐磨性好、减震性好 、缺口敏感性小、铸造性能和切削加工性能良好 。 2、灰铸铁的牌号与用途 HT200——表示灰铸铁，σb≥200N/mm2 （壁厚增加，强度降低） 160~230 148~298 20~60 0~5 10~25 0~0.5 400~650 100~350 铸造碳钢 灰铸铁 硬度 (HBS) 冲击韧性αk(J/cm2) 延伸率 δ(%) 抗拉强度 σb (N/mm2) 性能指标 灰铸铁与碳钢机械性能的比较 受较大负荷的重要零件。如汽缸、床身、活塞、中等压力阀体、齿轮箱、飞轮等。 珠光体 HT200 受中等负荷的零件。如机座、支架、箱体、带轮等。 铁素体+珠光体 HT150 低负荷和不重要的零件。如手柄、盖板、重锤等。 铁素体 HT100 用途 基体组织 牌号 3、灰铸铁的孕育处理 孕育铸铁：HT250、HT300、H350T 孕育处理：降低碳、硅含量，以提高铸铁的强度； 浇注前向铁水 中加入少量的孕育剂（75%硅铁），可以细化组织，促进石墨化。 孕育铸铁的特点： 强度较高，冷却速度对其组织和性能的影响甚小。因此，适用静载荷下要求较高强和耐磨性的铸件，特别适合生产厚大铸件如重型机床、压力机床身、高压液压件、活塞环、齿轮、凸轮等。 球墨铸铁是在浇注前往铁水中加少量的球化剂和孕育剂，获得具有球状石墨的铸铁。 1、球墨铸铁的组织和性能 铁素体球铁 铁素体+珠光体球铁 珠光体球铁 球墨铸铁的机械性能比灰铸铁高得多，同时仍保持良好的铸造性能、减磨性、减震性、切削加工性能，此外其焊接性和热处理性能都优于灰铸铁。 26 3 延伸率 δ(%) ＜229 229~321 410 640 690 815 45号锻钢（正火） 珠光体球铁（正火） 硬度 (HBS) 屈服强度 σb (N/mm2 ) 抗拉强度 σb (N/mm2) 性能指标 45号锻钢和珠光体球墨铸铁的机械性能比较 2