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　　BB电子 BB电子appBB电子 BB电子app铸造成形2.3常用铸造合金材料1.铸铁2.铸钢3.非铁铸造合金2.3常用铸造合金材料2.3.1铸铁：是含碳量大于2.11%并含有较多硅、锰、硫、磷等元素的多元铁基合金；铸铁生产工艺简单、成本低，是使用最早、应用最广泛的材料之一。白口铸铁：以Fe形式存在，无石墨，断口呈银白色；硬而脆，少用；但可制作耐磨件或作为冶炼钢铁的原料灰口铸铁：主要以游离石墨的形式存在，断口暗灰色；应用广泛，在我国铸铁与钢应用比例为0.46麻口铸铁：以Fe＋石墨形式存在，断口呈灰白色；脆性大，少用存在形式普通铸铁合金铸铁（特殊性能铸铁按化学成分按石墨的形铁：石墨呈粗片状可锻铸铁：石墨呈团絮状球墨铸铁：石墨呈球状蠕墨铸铁：石墨蠕虫状白口铸铁的石墨化铸铁中碳的存在形式少量固溶在化合态的渗碳体(Fe石墨：碳的单质之一，强度、硬度很低，塑性几乎为零。?Fe亚稳态，在高温下可分解：FeC3Fe+C（石墨石墨化：指铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程。可以在结晶过程中直接析出，也可以由渗碳体加热时分解得到。铁素体基体球墨铸铁阻碍石墨化元素：Mn铸件冷却缓慢，有利于碳原子的充分扩散和聚集，有利于石墨化。）铸型材料金属铸型导热快，铸件的冷却速度快，不利于石墨化，易产生白口组织（Fe这也是砂型铸造仍然被广泛应用的重要原因。主要有两个铸型材料铸件壁厚）铸件壁厚（图示）同一铸件，厚壁处冷却慢，有利于石墨化，易获得灰口组织；薄壁处冷却快，不利于石墨化，易得到白口组织。铸件中白口组织的产生，使此处硬度较高，难以切削加工，应避免。基体强度、硬度最低。铁素体基体）基体珠光体基体设备：冲天炉（图示）或感应电炉原料：焦炭、生铁、废钢、硅铁、锰铁等过程：经底焦的燃烧，金属料预热、熔化和过热、冶金反应等过程获得所铸铁的组织和性能通过调整硅量实现。炼铁2.3.2常用铸铁的特点及应用灰铸铁可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁常用铸铁的种类：灰口铸铁合金铸铁石墨形态基体组织编号方法牌号举例RuT420球墨铸铁代号QT最低抗拉强度值（MPa最低抗拉强度值（MPa蠕墨铸铁代号HT最低抗拉强度值（MPa灰铸铁代号（数字含义同球铁）3.0%Si；少量Mn性能：抗压不抗拉，塑性差，铸造性能和切削加工性能好；耐磨减摩、减震性好，压力加工和焊接性能差。用途：常利用灰铸铁的减震和抗压性能，制作机床底座、床身、工作台、导轨、箱体等。孕育处理：浇注前，在铁水中加入孕育剂（硅铁或硅钙合金），增加晶核数量，提高形核率，从而获得细小且均匀分布的石墨片和珠光体组织，并降低产生白口倾向，这个过程称为孕育处理。目的：改善灰铸铁的组织，提高其力学性能。孕育处理后孕育处理前经过孕育处理的灰铸铁，称为“孕育铸铁”性能：强度、硬度比普通灰铸铁明显提高。（见表）用途：制造力学性能要求较高的铸件。如受力较大的机座、卡盘、阀体、大型发动机的曲轴，尤其是截面尺寸变化较大的铸件。重型机床床身(HT-250)大型船用柴油机汽缸体(HT-300)灰铸铁中，石墨为片状，对基体的割裂作用最强，抗拉强度只有碳钢的3050%，热处理强化效果不大。常用热处理工艺：去应力退火：500~550目的：防止机加工、使用时变形或开裂。高温退火：850~890目的：使铸件表面、薄壁等白口处的FeKTH300-06，表示抗拉强度300MPa指石墨呈团絮状的灰口铸铁，由亚共晶白口铸铁经长时间石墨化退火（900960）获得。性能：抗拉强度比灰铸铁高，为碳钢的40~70%接近于铸钢；有一定塑性和韧性。但仍不可锻造。铁素体基体黑心可锻铸铁珠光体基体可锻铸铁断口心部应用：形状复杂、承受冲击和振动载荷的小型薄壁零件，如汽车的后桥外壳、管接头、低压阀门、扳手等。牌号：QT与其它灰口铸铁比较，石墨球对基体的割裂作用减小到最低程度，可充分发挥基体的性能。球墨铸铁中基体强度利用率可达70灰铸铁只有30抗拉强度、弯曲疲劳强度、塑性、韧性都比灰铸铁有很大提高。其突出特点是屈强比高，可达0.7热处理工艺性好。可热处理或合金化，提高其性能。）生产工艺：球化处理＋孕育处理同时，加入硅铁或硅钙铁等孕育剂，增加石墨球数量，减少石墨球尺寸，防止白口出现浇注前，在铁水中加入球化剂（稀土镁合），使石墨呈球状析出。）铁液成分3.62.8%Si；少量Mn球墨铸铁的生产球墨铸铁较灰铸铁易产生缩孔、缩松、气孔和钢的热处理工艺都可用于球墨铸铁，如退火、正火、表面淬火、调质处理、等温淬火等，以获得不同组织，达到不同的性能要求。）：强度较高，可代替中碳钢制作柴油机或内燃机的曲轴、连杆、轧辊、凸轮轴等。：用于制作汽车、拖拉机的传动齿轮。应用指大部分石墨呈蠕虫状分布的灰口铸铁。牌号：RuT性能：力学性能介于基体相同的灰铸铁和球墨铸铁之间；气密性、耐磨性比灰铸铁好；减震性比球铁好，但不如灰铸铁；铸造工艺性与灰铸铁相近，切削加工性与球铁相近。组织：钢基体孕育处理用途：制造汽车的汽缸盖、活塞环和制动盘，电机壳，重型机床和大型柴油机的机体耐蚀合金铸铁：加入SiNi等，在铸铁表面形成致密的保护膜，减少各相间的电位差；制造化工管道、阀门等。耐磨合金铸铁：加入CrRe等；制造大型球其它：激冷铸铁、高磷铸铁、高铬耐磨铸铁等。高强度合金铸铁：加入CrMo等，增加基体中珠光体数量并细化组织，从而显著提高铸铁强度；制造曲轴、连杆等耐热合金铸铁：加入SiCr等，使铸件表面形成致密的SiO等氧化膜，制造加热炉的炉底板、烟道挡板等。合金铸铁应用灰口铸铁中碳主要以形式存在，硬度低，塑性差。灰铸铁中石墨的形态为，可制造可锻铸铁中石墨的形态为，可制造球墨铸铁中石墨的形态为，可制造蠕墨铸铁中石墨的形态为，可制造?HT200牌号中“HT”表示200”表示?QT600-03牌号中“QT”表示600”表示03”表示灰铸铁可通过表面淬火，提高其表面硬度和耐磨性。2.3.3铸造合金钢：低合金铸钢高合金铸钢铸钢件的生产指在铸造工艺中使用的钢，碳的质量分数一般在0.15强度和塑性、韧性高于铸铁，但铸造工艺性差。（原因：熔点高，钢液易氧化，流动性差，收缩率大。）热处理：铸钢件必须经过退火或正火处理，改善组织和性能，消除铸造应力，才能使用，但不宜淬火处理。牌号：ZGZG270-500铸钢代号屈服强度值抗拉强度值（主要牌号及应用见教材58对于形状复杂、难以用锻造成形、用铸铁又不能满足其性能要求的零件，可采用铸钢件。例如：水压机横梁、轧钢机机架、重载大齿轮等。5000吨水压机横梁双进双出磨煤机大齿轮）铸造合金钢铸造碳钢合金元素（如Mn编号方法：在一般合金钢牌号前加“ZG”表示铸钢主要牌号及用途低合金铸钢ZG30CrMnSi，制造齿轮、水压机工作缸、水轮机转子等；ZG40Cr常用于制造高强度齿轮、轴等重要受力零件。高合金铸钢：合金元素的质量分数超过10%以上，属特殊性 能钢。例如， ZGMn13 耐磨钢主要用于制造挖掘机的斗齿、拖拉 机和坦克的履带板、火车轮等；不锈钢主要用于化工、石油及医 药设备的阀、泵及容器等。 ）合理使用耐火涂料。铸型表面涂以耐火度高的涂料，防止粘砂。 ）采取合理的铸造工艺。主要是合理安放冒口和冷铁，实现顺序凝固并达到补缩效果，防止缩 孔和缩松产生。例：铸钢齿轮的铸型工艺。 特点：冒口多，并且 间隔安放冷铁， 中间设计了一个 大大的顶冒口， 实现顺序凝固和 2）铸钢件的热处理铸钢件必须经过退火或正火处理才能使用；但不易淬火，易开裂。 原因：晶粒粗大，铸造应力大，且存在铸造缺陷，使铸钢件力学性能较差 退火或正火目的：细化晶粒，消除铸造应力，改善力学性能。电弧炉炼钢示意图 主要有两种：电弧炉炼钢和感应电炉炼钢 一般，大规模生产或浇注大型铸件采用电弧炉炼钢（图示），与 常规钢材生产的冶金炼钢不同，所用已是钢料，这里“炼”只是对钢 的化学成分进行微调。 电弧炉是以三个石墨电 极与金属炉料之间引燃电 弧产生的热量来熔炼金属， 常用容量（每炉所炼钢液 10吨。电弧炉可 倾斜将钢液倒入钢包。 利用感应线圈产生感应电流通过钢料本身电阻，产 生的电阻热来熔炼金属。 感应电炉的容积偏小，多用于浇注中小铸钢件。 2.3.4 非铁铸造合金 常用有铜合金铸件和铝合金铸件，具有良好的物理 和化学性能。

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