铜合金铸件铸造缺陷及防止对策.ppt

《铜合金铸件铸造缺陷及防止对策.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、铜合金铸件铸造缺陷及防止对策清华大学曾大本1、铜合金铸件缺陷及其主要原因2、艺术铸造铜合金的冶金特性3、铜合金的熔炼原理及工艺铜合金铸造缺陷的大分类表1铜合金铸造缺陷的大分类（续）表1续铸造缺陷和熔化、浇注、凝固的基本性质表2气孔、针孔缺陷示意图气孔：a、b、c针孔：d、eabcde图1缩孔、缩松缺陷示意图外缩孔内缩孔缩松图2铜合金铸件铸造缺陷分类及其主要原因表3铜合金铸件铸造缺陷分类及其主要原因（续）表3续铜合金铸件铸造缺陷分类及其主要原因（续）表3续2、艺术铸造铜合金的冶金特性艺术铸造铜合金的独特要求：①合金应满足艺术铸品的使用要求——耐蚀性、色泽、声学特性和机械性能②合金应满

2、足各种工艺要求——铸造成形性能、可焊接性能、可打磨加工性能和表面着色性能2.1青铜锡青铜——历史悠久的一种艺术铸造合金无锡青铜——近代发展起来的新型青铜2.1.1锡青铜（1）锡青铜的组织和性能铸态：α固溶体和（α+δ）共析体α相——锡溶于纯铜中的置换型固溶体，塑性良好δ相——以金属间化合物（Cu31Sn8）为基的固溶体，硬而脆耐磨性好（δ相硬质点镶嵌于软基体中）耐蚀性高（在蒸汽、海水和碱溶液中）铜—锡二元相图图3含锡量对青铜机械性能的影响含锡量对青铜机械性能的影响图4锡青铜的结晶温度范围很宽，凝固速度较慢时，容易形成缩松，这是导致锡青铜铸件渗漏的主要原因。进行均匀化退火后，α枝晶消

3、失，能防止铸件渗漏。但是分布均匀的显微缩松能储存润滑油，对于耐磨零件是有利的。锡青铜呈糊状凝固，枝晶发达，很快就在铸件内形成晶体骨架，开始了线收缩，此时凝固层较薄，高温强度又低，因此铸件容易发生热裂。反偏析是锡青铜铸件中常见的缺陷，铸件表面会渗出灰白色颗粒状的富锡分泌物，俗称“冒锡汗”。“锡汗”中富集δ相，造成铸件内外成分不均匀，降低合金力学性能，而且使组织更加疏松，引起渗漏，同时，表面富集坚硬的δ相，恶化切削加工性能，加工后的表面会出现灰白色斑点，影响表面质量。反偏析层一般有5mm左右，严重时可深入表皮下25～30mm。凝固速度越慢，反偏析越严重。出现反偏析的原因是锡青铜的结晶温

4、度范围宽，枝晶发达，低熔点的富锡δ相被包围在α枝晶间隙中，此时氢的溶解度因温度下降而急剧降低，呈气泡形成析出，产生背压，把富锡熔体推向枝晶间隙中心。而在凝固后期，铸件从内到外仍存在着大量的显微通道，在氢气泡形成的背压和固态收缩力内外夹攻下，迫使富锡溶体沿α枝晶间的显微通道向铸件表面渗出，堆积在铸件表面。防止反偏析的工艺措施有：放置冷铁，提高冷却速度，出现层状凝固。调整化学成分，如加入锌，缩小结晶温度范围。采取有效的精炼除气措施，减少合金中的含气量。锡青铜中合金元素的作用①锌锡青铜中加入锌可缩小锡青铜的结晶温度范围，提高合金的流动性，减小产生缩松的倾向。且熔炼时锌的蒸汽压较高，所形成

5、锌蒸汽可防止铜和锡元素氧化，净化合金，降低产生气孔的倾向。锌对锡青铜的组织和性能的影响与锡相似，但加2%锌只相当1%锡的作用。而锌的价格只有锡的1/5，故用锌代锡还可降低成本。锌含量超过5%，易使纹饰不清晰，易受腐蚀，难以生成文雅的绿色外膜。现代室外艺术铸件常选用含锌的锡青铜，俗称炮铜。锡青铜中合金元素的作用②铅铅的硬度很低，在锡青铜中以质点状分布，提高合金的耐磨性能，也给青铜的加工带来方便。同时铅的熔点低，提高了锡青铜的流动性。凝固时铅富集在枝晶间的孔隙中，减少缩松，防止渗漏，一般铅含量在5%左右防渗漏效果最好。青铜中铅比重较大，过量的铅会引起重力偏析，所以含铅锡青铜浇注前须注意

6、搅拌，采用水冷或金属型来加快冷却，防止偏析。锡青铜中合金元素的作用CuSnPb系合金在室温状态下金相与颜色以及合金成分与强度、延伸率的关系。图5Cu-Sn-Pb系合金在室温状态下金相与颜色的关系图6Cu-Sn-Pb系合金的抗拉强度σb/（kg·mm-1）图7Cu-Sn-Pb系合金的延伸率锡青铜中合金元素的作用③镍青铜中镍无限地溶于α固溶体内，促使α树枝状晶体发达，因而加入微量的镍可以减轻锡铅的偏析。加入1%～2%的镍，便能使晶粒细化，提高机械性能、耐腐蚀性能和热稳定性，改善青铜的铸造性能。较多的镍会使青铜颜色变白。④铁铁的主要作用与镍相似，可以细化晶粒，提高强度，改善着色性能。但含

7、量必须控制在5%以下，否则使青铜发脆，同时降低耐腐蚀性能。锡青铜中合金元素的作用⑤铝在锡青铜中铝是有害杂质，它使着色困难。只要含铝0.5%，表面便从暗红色转为金黄色，进而成银白色。但在无锡铝青铜中，铝能提高强度、耐腐蚀性和铸造性能。⑥磷在锡青铜中必须加0.03%～0.06%的磷来脱氧，以改善铸造性能，过量易产生脆性相Cu3P，且降低着色效果。⑦硅青铜中加入硅，便会使其机械性能及铸造性能恶化，但能增加耐腐蚀性能，硅使表面呈暗赤色到茶色，有时呈葡萄色，因表面覆有一层很致密