第6章 常用合金铸件的生产

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1、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消除缩孔和缩松的方法顺序凝固原则、同时凝固原则合理布置内浇道及确定浇铸工艺。方法合理应用冒口、冷铁等工艺措施。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

2、应力，出现外凸变形。铸件包括：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。根据碳在铁碳合金中的存在形式，铸铁可以分为：第六章常用合金铸件的生产6.1铸铁件生产铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。工业上常用的铸铁一般含碳量在2.4%～4.0%的范围内。碳在铁碳合金中的存在形式有：渗碳体和石墨。1、白口铸铁在白口铸铁中的碳，除极少量溶入铁素体中外，其余的都以化合碳——Fe3C存在，因其断口呈银白色，故称为白口铸铁。2、麻口铸铁在麻口铸铁中的碳一部分以F

3、e3C形式存在，另一部分以石墨形式存在，断口为灰白色相间。性能介于白口铸铁和灰口铸铁之间，既难加工，又无特殊优点，故一般很少应用。3、灰口铸铁在灰口铸铁中的碳主要以石墨形态出现，其断口呈暗灰色。由于石墨的形态及结晶生长过程的不同，又可分为：(1)普通灰口铸铁普通灰口铸铁的石墨呈片状，强度低，塑性差，但铸造性能好，在铸铁材料中应用最广泛。(2)可锻铸铁可锻铸铁中的碳主要以团絮状石墨形态出现，因有较高的塑性和韧性而得名，其实是不可锻的。主要用于受冲击和振动的薄壁小件。（3）球墨铸铁球墨铸铁中的碳大部分或全部呈球状石墨出现。其强度、塑性均比可锻铸铁高，抗拉强度甚至高于碳

4、钢，是一种高性能的铸铁材料。主要用于受力复杂的重要零件，可代替可锻铸铁和部分碳钢件。（4）蠕墨铸铁蠕墨铸铁中的碳大部分呈蠕虫状石墨出现，这种石墨形态介于片状石墨和球状石墨之间。因而蠕墨铸铁同时具有片状灰口铸铁及球墨铸铁的性能特点，主要应用于经受热循环载荷的铸件及结构复杂、强度要求较高的铸件。6.1.1灰铸铁一、灰铸铁的性能灰铸铁的显微组织由金属基体（铁素体和珠光体）和片状石墨所组成，相当于在纯铁或钢的基体上嵌入了大量石墨片。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。铸铁的优点良好的铸造性能，如流动性好、收缩小良好的切削加工

5、性能；高的耐磨性；良好的吸振缓冲性能；低的缺口敏感性能。石墨片越圆整、越细小、分布越均匀对基体割裂作用越小。二、影响铸铁组织和性能的因素铸铁的石墨化：碳以石墨的形式析出的过程。通常视石墨化过程充分与否，会得到不同基体的铸铁组织。铁素体灰铸铁铁素体—珠光体灰铸铁珠光体灰铸铁灰铸铁中的碳由化合碳（Fe3C）和石墨碳所组成。根据化合碳的含量不一样把它分为以下三种：因此，想要控制铸铁的组织和性能，必须控制石墨化的程度。(全部石墨)(化合碳0.8%)(化合碳小于0.8%)影响铸铁石墨化的主要因素有化学成分和冷却速度。1、化学成分铸铁成分中碳、硅为主要元素，对石墨化起决定性作

6、用，其它元素也有一定影响。（1）碳——既是形成石墨的元素，又是促进石墨化的元素。含碳愈高，析出的石墨数量愈多、愈粗大，而基体中铁素体增加、珠光体减少；反之，含碳降低，石墨减少，且细化。（2）硅——是强烈促进石墨化的元素，随着含硅量的增加，石墨显著增多。实践证明，铸铁若含硅量过少，即使含碳量高，石墨也很难形成。Ⅰ—白口铸铁区Ⅱa—麻口铸铁区Ⅱ—珠光体灰口铸铁区Ⅱb—珠光体、铁素体灰口铸铁区Ⅲ—铁素体灰口铸铁区2、冷却速度减小冷却速度可以促进石墨化，增大冷却速度则阻止石墨化。当其它条件(如化学成分、铸型材料和浇注温度等)一定时，铸件愈厚，冷却速度愈慢，则石墨化倾向愈大

7、，易得到粗大石墨片和铁素体基体；反之，铸件愈薄，冷却速度愈快，则石墨化倾向愈小，易得到细小石墨片和珠光体基体。三、灰铸铁的孕育处理普通灰铸铁的主要缺点是粗大的石墨片严重地割裂金属基体，致使铸铁强度低。实践证明，提高灰铸铁抗拉强度最有效的途径是：对出炉铁液进行孕育处理再行浇注。孕育处理是向铁液中加入孕育剂。常用的孕育剂为含硅量75%的硅铁合金。将熔炼出的铁水在浇铸前加入质量分数为0.25%—0.60%的孕育剂，孕育剂在铁水中形成大量弥散的石墨结晶的核心，使石墨化作用显著提高，从而得到在细珠光体上均匀分布着细片状石墨的组织。四、灰铸铁的牌号由于灰铸铁的性能不仅取决于化

8、学成分，还