第二章 常用铸造合金及其熔炼78716.ppt

第二章 常用铸造合金及其熔炼 本章主要内容与目的： 了解铸钢、铸铁的生产过程。 了解铸铁的分类。 理解铸铁石墨化及影响因素。 掌握普通灰口铁、孕育铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕虫铸铁的生产特点、牌号、性能。 第一节 钢铁的生产过程 镇静钢： 浇注时钢液镇静不沸腾。由于锭模上部有保温帽（在钢液凝固时作补充钢液用），这节帽头在轧制开坯后需切除，故钢的收缩率低，但组织致密，偏析小，质量均匀。 半镇静钢：为脱氧较完全的钢。脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，浇注时有沸腾现象，但较沸腾钢弱。 半镇静钢钢锭的结构与沸腾钢钢锭相似，而性能却与镇静钢钢锭相近，成分偏析小，综合机械性能好。 第二节 工业中常用的铸造合金及其熔炼 铸铁 是以Fe、C元素为主的铁基材料，其含碳量Wc 2.11%。 铸铁成形只能用铸造方法，不能用锻或轧制方法。与钢相比，铸铁的强度低、塑性、韧性差，但具有优良的铸造和切削加工性能。 按碳元素在铸铁中存在的方式不同，可将铸铁分为白口铸铁、麻口铸铁和灰口铸铁。 根据石墨形状的不同，灰口铸铁又可分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁。 第二节 工业中常用的铸造合金及其熔炼 一、铸铁及其熔炼 铸铁：含碳量大于2.11%的铁碳合金，铸造合金中应用最广。铸铁是以铁、碳和硅为主要元素的多元合金。常用成分范围见下表。 铸铁的分类 铸铁中的石墨化过程 铁－碳双重相图 为了便于比较，习惯上把两个相图画在一起。此种合二为一的相图称铁－碳双重相图 石墨化后得到的组织 共晶合金的石墨化过程 各类铸铁经不同程度石墨化后得到的组织 影响石墨化程度的主要因素 (2)．冷却速度 (2)．冷却速度 石墨的结晶特点 力学性能 Fe3C 硬而脆, 硬度800HB，能轻易划破玻璃，塑性几乎为零。 铸铁的性能特点 灰铸铁的成分、组织： 成分： 2.5—4.0%C； 1.0—2.5% Si；少量Mn 、S、P 等。 组织：F + G （片）；F + P + G (片)；P + G (片)； 灰铸铁的显微组织对比 灰铸铁性能特征： ①机械性能——抗拉强度、弹性模量较低MPa塑性、韧性近于零→脆性材料但抗压强度与钢相近（600 ～ 800MPa） 石墨愈多、愈粗大——机械性能愈差 ②工艺性能——脆性材料，不能锻造和冲压，可焊性较差，但铸造性能优良，切削加工性能好（崩碎切屑） ③减震性——减震能力为钢的5～10倍 → 机床床身、机座 ④耐磨性——石墨润滑作用，比钢好→导轨、衬套，活塞环等 ⑤缺口敏感性——低，疲劳强度影响小。 （2）灰铸铁的孕育处理 常用的孕育剂为: Si-Fe合金 或Si-Ca合金 孕育铸铁的组织孕育铸铁的组织为细P基体上加细小均匀分布的片状石墨。并使铸件各部位得到均匀一致的组织。 （3）灰铸铁生产特点及牌号选用 按照GB/T9439-1988规定，灰铸铁的牌号用制造承受压力和震动的零件,如机床床身、各种箱体、壳体、泵体、缸体。 碳，硅含量低，凝固温度范围大→流动性↓→ 冷隔、浇不足等缺陷。→↑浇注温度 没有石墨化膨胀阶段→收缩大→产生缩孔、缩松、变形与裂纹。 →定向凝固、设置冒口、冷铁和提高铸型、型心的退让性。 生产过程复杂，周期长，能耗大，铸件成本高。 性能及用途 3、球墨铸铁 球墨铸铁(ductile cost iron) ——是向高温的铁液中加入一定量的球化剂和孕育剂，直接得到球状石墨而得到的铸铁. 4、蠕墨铸铁 它是介于球状石墨和片状石墨之间的一种石墨形态。 二、铸钢及其熔炼 性能碳素铸钢的强度与球铁相当。但塑性、韧性、疲劳强度比球铁高。因此，承受较复杂的交变应力和较大冲击载荷的铸件。铸钢比球铁好。 2、铸钢的熔铸工艺特点 三、铸造有色合金 蠕墨铸铁主要用来代替高强度灰铸铁、合金铸铁、铁素 体球墨铸铁和铁素体可锻铸铁生产复杂的大型铸件。如 大型柴油机机体、大型机床立柱等，更适合制造在热循 环作用下工作的零件，如大型柴油机汽缸盖、排汽管、 制动盘、钢锭模及金属型等 牌号：“RuT”是“蠕铁”二字汉语拼音的大写字头，为蠕墨铸铁代号； 在“RuT”后面的数字表示最低抗拉强度。 重型机床件、大型齿轮箱体、盖、刹车鼓、玻璃模具、飞轮等 排气管、变速箱体、汽缸盖、纺织零件、液压件等 活塞环、气缸套、制动盘、玻璃模具、刹车鼓、钢珠研磨盘吸泥泵体等 P+ G蠕 RuT420 P+G蠕 RuT380 F+P+G蠕 RuT340 F+P+G蠕 RuT300 汽车、拖拉机底盘类零件、驱动桥壳、阀体等 F+G蠕 RuT260 用 途 举 例 组织 牌号 1、铸钢的分类、性能、牌号及应用 碳素钢 合金钢 1）低碳钢 2）中碳钢 3）高碳钢 C0.25% C=0.25~0.45%