第3讲：常见铸造合金与铸件结构工艺性

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1、机械制造基础制造学院金工教研室梅筱琴第3讲常见铸造合金及铸件结构工艺性第3讲铸造合金与铸件结构工艺性铸造合金掌握铸铁组织与性能的特点了解常见铸造合金的组织与性能的特点结构工艺性评价铸件结构工艺性的标准：保证铸件满足相关的力学性能、使用性能的要求制造成本最低对结构工艺性产生影响的因素铸造工艺的特殊要求合金铸造性能的要求生产批量（大：自动化，小：手工）铸件的结构工艺性不是一成不变的一、常见铸造合金黑色金属铸铁——根据碳的存在形式分为：白口铸铁碳以化合物（Fe3C）的形式存在硬、脆、难以加工，较少使用灰口

2、铸铁碳多以石墨（纯碳相）形态存在是工业生产中最常用的铸造合金麻口铸铁大部分以化合物（Fe3C）的形式存在，少量以石墨（纯碳相）形态存在硬、脆、难加工，不使用铸钢碳的存在形式是什么？有色金属铸造铜合金铸造铝合金铁-石墨相图1.灰口铸铁（根据石墨的形态）普通灰铸铁可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁(1)普通灰铸铁组织特点：相当于钢的基体上分布有大量片状石墨，石墨对基体的割裂程度很高。由于石墨的存在，一方面使得基体承载的有效面积减少，另一方面在基体中容易造成应力集中现象，最终导致灰铸铁的抗拉强度和弹性模量均比钢低得

3、多。普通灰铸铁的组织和性能机械性能σb＝120~250MPa，抗拉强度很差塑性、韧性差抗压强度与钢接近（应合理应用）特点：抗压不抗拉工艺性能铸造性能极好切削加工性能极好锻造性能极差焊接性能极差（焊缝区域易形成白口组织）热处理性能差灰铸铁的其他优良性能优良的减振性石墨松软，能吸振，并阻隔振动传播耐磨、减摩性好石墨本身是很好的润滑剂，剥落后形成的空洞可以储存润滑油缺口敏感性小石墨本身就相当于缺口（孔洞、微裂纹），外来缺口（如油孔、键槽、刀痕等）的作用则相对减弱讨论-铸铁性能和组织的关系白口、麻口铸铁和灰

4、口铸铁是怎样形成的？灰铸铁的组织——石墨化一次结晶和共晶石墨化A＋石墨二次结晶和共析石墨化P+石墨－珠光体灰铸铁石墨细小、分布均匀强度硬度高、用于重要机件（P+F）+石墨－珠光体－铁素体灰铸铁石墨呈粗大片状强度略低、铸造性能极好、减振性好F+石墨－铁素体灰铸铁石墨过多、过于粗大，应用极少化学成分影响石墨化（C%＋Si%）&壁厚I－白口IIa－麻口II－P基IIb－PF基III－F基最佳：共晶C%=3%-3.5%Si％＝1.4%-2.4%S、P有害，Mn有益冷却速度影响石墨化快慢不同厚度－不同组织－不

5、同性能一包铁水C%=3.2%Si%=1.8%wc+wsi%=5.0%凝固后不同厚度截面上的组织5mm：白口或麻口10mm：P基灰铸铁20mm：P基灰铸铁30mm：PF基灰铸铁40mm：F基灰铸铁薄了不行，厚了更不行510203040强化普通灰口铸铁的手段孕育处理孕育剂：含75％Si的硅铁（实为异质形核，获P基灰口铸铁）适用于对强度、硬度和耐磨性要求较高的重要铸件，尤其是厚大铸件，如床身、凸轮、凸轮轴、气缸体和气缸套等牌号（GB5675-85）HT100（F基）、HT150（PF基）中、低载荷和不重要

6、的零件，如盖、外壳、手轮、刀架、工作台等HT200、HT250（P基）较大应力和较重要零件，如气缸体、机座、床身、缸套、活塞等HT300、HT350（孕育）高应力及抗拉应力的重要零件，如齿轮、凸轮、车床卡盘、高压液压缸等普通灰口铸铁的生产特点共晶成分，工艺简单、1200～1350°C浇铸、时效处理(2)可锻铸铁黑心可锻铸铁珠光体可锻铸铁可锻铸铁常识生产特点：（1）先获取白口铸件（2）白口铸件经高温石墨化退火形成加热温度900～980°C，变成A＋Fe3C；第一阶段石墨化Fe3C高温下分解为A+石墨第

7、二阶段石墨化A随炉冷却过程中不断析出多余的C，并依附在第一阶段形成的石墨上继续生长第三阶段石墨化略低于共析温度附近长时间的保温，使P分解为F+石墨可锻铸铁常识常用种类、牌号、性能及用途黑心可锻铸铁-F可锻铸铁强度、硬度低，塑性、韧性好；切削加工性能、抗氧化生长性能和耐蚀性能良好；KTH300-06、KTH330-08、KTH350-10、KTH370-12用于载荷不大，承受较高冲击、振动的零件，如汽车后桥、弹簧支架、低压阀门、管接头、工具扳手等。珠光体可锻铸铁-P可锻铸铁具有高的强度、硬度；KTZ4

8、50-06、KTZ550-04、KTZ650-02、KTZ700-02用于载荷较高、耐磨损并有一定韧性要求的重要零件，如齿轮箱、凸轮轴、曲轴、连杆、活塞环等。(3)球墨铸铁生产特点：（1）成分：高碳、高硅、低P、S；（2）浇注温度高；（3）球化处理：稀土镁合金；（4）孕育处理：含75％Si的硅铁。球墨铸铁常识化学成分含碳量3.0～4.0%，含硅量1.8～3.2%，含锰、磷、硫总量不超过3.0%；适量的稀土、镁等球化元素。力学性能接近于钢（70～90％）；抗拉强度可达9