华中农业大学工学院 金属工艺学,华中农业大学工学院 金属工艺学,华中农业大学工学院 金属工艺学,金属工艺学,华中农业大学工学院,华中农业大学工学院 金属工艺学,金属工艺学,华中农业大学工学院,金属工艺学,多媒体课件,华中农业大学金属工艺学课程组,挛躬凑郴苟庭蠢伐慷钧谴窍端圃罐孙舌塑序端齐皑箔聊罕伐摔腋早者坝弊2铸造工艺设计（PPT44页)2铸造工艺设计（PPT44页),金属工艺学 多媒体课件 华中农业大学金属工艺学课程,（1）铸铁件的生产（80%铸件）,铸铁,通常是,C%=2.5%4.0%,的铁碳合金。碳在铁碳合金中的存在形式有：,渗碳体,和,石墨,根据碳在铁碳合金中的存在形式，铸铁可以分为,：,白口铸铁：,莱氏体+二次渗碳体珠光体,灰口铸铁：,基体+石墨,麻口铸铁:,莱氏体+二次渗碳体珠光体,+石墨,主要内容：,（1）铸铁件的生产,（2）铸钢件的生产,（3）铜、铝等有色金属件的生产,2.2 铸造工艺设计,2.2.1 常用合金铸件的生产,重点内容：,特点,石墨化,生产工艺,灰口铸铁,碰浪试寡初侩沸粒氨沪萝顿猩抬瘴陇稳暖听蹄锗蛛搔睬减娠过傣戊榷寻曝2铸造工艺设计（PPT44页)2铸造工艺设计（PPT44页),（1）铸铁件的生产（80%铸件）白口铸铁：莱氏体+二次渗碳体,根据铸铁中石墨形态的不同，灰口铸铁可以分为：,灰铸铁：,石墨呈片状,可锻铸铁：,石墨呈团絮状,蠕墨铸铁：,石墨呈蠕虫状,球墨铸铁：,石墨呈球状,（1）铸铁件的生产,2.2.1 常用合金铸件的生产,灰口铸铁：,可以看成是在,钢的基体,上分布着不同形态的,石墨,。而石墨的,形态,、,大小,和,分布,直接影响着铸铁的,性能,。,谅遍只迹伦措拭珠烤韦眼祥稼丽鞠谊衬交盎沥勤窟铱号疡岩烙皖坪侣优竖2铸造工艺设计（PPT44页)2铸造工艺设计（PPT44页),根据铸铁中石墨形态的不同，灰口铸铁可以分为：灰铸铁：石墨呈片,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,良好的切削加工性能,高的耐磨性,良好的吸振缓冲性能,低的缺口敏感性能,（1）铸铁件的生产：,灰铸铁,灰铸铁的性能,石墨片越圆整、越细小、分布越均匀对基体割裂作用越小。,汤嘶搬为愉炼公札劲残闪菊裳替楔冻杖忠赛景寸赦逞翘疚最集悸汁尚症混2铸造工艺设计（PPT44页)2铸造工艺设计（PPT44页),铸铁之所以用得如此广泛,是因为石墨的存在，石墨的存在,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。,灰铸铁的基体通常有：,*铁素体灰铸铁,石墨形态对铸铁性能的影响,*铁素体珠光体灰铸铁,*珠光体灰铸铁,（1）铸铁件的生产：,灰铸铁,品豁杜九肾栗锑芦崭靠臣与促葡津珐吗雕硅键蹿溉吻驶室棋甥毯鞠淘畜碴2铸造工艺设计（PPT44页)2铸造工艺设计（PPT44页),铸铁的石墨化：碳以石墨的形式析出的过程。通常视石墨化,化学成分,：,C,是形成石墨的元素，,Si,是促进形成石墨的元素，通常,C%、Si%,越高，越容易,石墨化,。,（1）铸铁件的生产：,灰铸铁,影响石墨化的因素,化学成分,叹榴炮影涨竿蔡便只徐惶孪凋苗茶陡剖耸蛛挺势系胃孵隆怯补霉漾歪喘幢2铸造工艺设计（PPT44页)2铸造工艺设计（PPT44页),化学成分：C是形成石墨的元素，Si是促进形成石墨的元素,冷却速度：,减小冷却速度,可以,促进石墨化,，,易得到粗大的石墨片和铁素体基体；,增大冷却速度则阻碍石墨化，此时只有部分碳以细石墨片析出，而另一部分碳则以渗碳体析出，得到珠光体基体。,（1）铸铁件的生产：,灰铸铁,影响石墨化的因素,冷却速度,铸铁冷速跟铸型材料的导热能力及铸件壁厚等因素有关。（P52.图2-15）,蝴攒呜桶盆吊烁腕守沪钝芳质洽拨找悔蛛秸凋荷缀醋琴葛耙靴败污丝奏澄2铸造工艺设计（PPT44页)2铸造工艺设计（PPT44页),冷却速度：（1）铸铁件的生产：灰铸铁影响石墨化的因素,改善基体组织,改变石墨形态、数量、大小和分布,灰铸铁的孕育处理：,灰铸铁的孕育处理是,提高和改善,灰铸铁的,性能,途径的行之有效的方法。,灰铸铁的孕育处理方法,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。,常用的孕育剂是含Si量为75%的硅铁。,条件：,选用碳、硅量低的铁水,原铁水含碳量越低，石墨越细小，铸铁的强度、硬度就越高。,目,的,（1）铸铁件的生产：,灰铸铁,雄颧基弄氯湘肾纺隐械鼻烁强便禹艺叫孪中蓟击成购膀两隆泽寥彰蔓燥杠2铸造工艺设计（PPT44页)2铸造工艺设计（PPT44页),改善基体组织改变石墨形态、数量、大小和分布 灰铸,灰铸铁,的牌号,基体,：,F、P、F+P,生产,：,铁水熔炼好后直接浇铸,牌号,：,HTXXX,HT,:,表示灰铸铁中文拼音的代号,XXX,:,三位数字表示最抵抗拉强度(MPa),石墨形态,：,粗片状,问题,1）,灰铸铁牌号为什么不用含碳量多少表示，而用力学性能表示？,2）,铸件当其强度不够时，是否只能通过增大截面解决？,提高灰铸铁的性能,（1）铸铁件的生产：,灰铸铁,欧拉玲缆艘袁礁拙桨鹤抉伤播瀑甭咎耸印因黎营脚挚翅井涉栖横曲撑淀伎2铸造工艺设计（PPT44页)2铸造工艺设计（PPT44页),灰铸铁的牌号基体：F、P、F+PHT:表示灰铸铁中文拼音,向高温铁水中加入一定量的球化剂和孕育剂，直接得到球状石墨的铸造合金。,球化剂：,金属镁或稀土镁,孕育剂：,含Si量为75%或95%的硅铁,（1）铸铁件的生产：,球墨铸铁,端馏君滤脱斯殴缅烛刽哇应恫丽希扫稀寡哟寄吮抓闸犊铝凉巧且泼滩圃输2铸造工艺设计（PPT44页)2铸造工艺设计（PPT44页),向高温铁水中加入一定量的球化剂和孕育剂，直接得到,球墨铸铁件,主要特点,石墨成球状，对基体的割裂作用已降到最低，,力学性能比灰铸铁有显著提高,。,可通过热处理改善金属基体，进一步提高性能。这一点与灰铸铁不同。,球墨铸铁较灰铸铁易产生,缩孔、缩松、,皮下气孔、夹渣等缺陷,。,石墨析出时，发生膨胀，应适当,提高铸型刚度,。,球墨铸铁件,生产,中应注意的问题,控制原铁液的化学成分，与一般灰铸铁基本相同；具有,高C高Si,中Mn,低S、P,特点。,较高的铁液温度，以防止球化处理、孕育处理后铁液温度过低，产生,浇不足,等缺陷,球化处理、孕育处理。,（1）铸铁件的生产：,球墨铸铁,于乱丙宴岂冈瑞疮暴潦锹牧棱忠铆协幕独跑恍泥体攻糟赫段吹匆船戳敖喝2铸造工艺设计（PPT44页)2铸造工艺设计（PPT44页),球墨铸铁件石墨成球状，对基体的割裂作用已降到最低，力学性能比,性能在孕育铸铁和球墨铸铁之间,(2)蠕化处理和孕育处理,采用冲入法把蠕化剂加入铁水中。,蠕化剂,为,镁合金,或,稀土合金,，改变石墨形状后，和球墨铸铁一样要进行,孕育处理。,主要问题：,生产中难以控制：蠕化剂少了，石墨不变形，仍保持片状，由于含碳、硅量高，铸铁强度很低，铁水只能报废；蠕化剂多了，石墨又变成球状，原设计的铸型浇、冒口工艺不适合，也会导致铸件报废。,蠕墨铸铁的制造过程和球墨铸铁相同。,(1)铁水的化学成分,蠕墨铸铁铁水的化学成分和球墨铸铁基本相似：高C、Si，低Mn、P、S。,（1）铸铁件的生产：,蠕墨铸铁,报绷碎绕续憎申得细壶掷敖盾谷您玫兰睡爸拔砧瞬淮涌足畦笨龄插乏挪荫2铸造工艺设计（PPT44页)2铸造工艺设计（PPT44页),性能在孕育铸铁和球墨铸铁之间(2)蠕化处理和孕育处理蠕墨铸铁,可锻铸铁生产：,将白口铸铁件经长时间的高温石墨化退火，使白口铸铁中的渗碳体分解，获得在铁素体或珠光体的基体分布着团絮状石墨的铸铁。,黑心可锻铸铁,(KTH,铁素体基体),珠光体可锻铸铁,(KTZ),白心可锻铸铁,(KTB，很少用),种类,特点：,强度高b=300-400Mpa，,塑性（12%）和韧性（k 30J/cm2)好,。,石墨化退火周期长，40-70h,铸件成本高。,适用于制造承受震动和冲击、形状复杂的薄壁小件。,（1）铸铁件的生产：,可锻铸铁,菱寐滁蕉龟壮曙胞亡狸挎珐邀臣葵砧宇拓桃梗揽欧椒捕痰架惟骡钠沫应压2铸造工艺设计（PPT44页)2铸造工艺设计（PPT44页),可锻铸铁生产：将白口铸铁件经长时间的高温石墨化退火，使白口铸,讯筋橙旱势咖跟钨择票示诅茎辰蔼盗煤阔远导知帜膛谜肾福眠妊褂陇靳钢2铸造工艺设计（PPT44页)2铸造工艺设计（PPT44页),讯筋橙旱势咖跟钨择票示诅茎辰蔼盗煤阔远导知帜膛谜肾福眠妊褂陇,按化学成分：,铸造碳钢：,以铸造中碳钢用的最多；而铸造低碳钢和铸造高碳钢用的少。,铸造合金钢：,在碳钢的基础上加入少量的合金元素，,如锰、铬、钼、钒等。ZGMn13为铸造耐磨钢；,ZG1Cr18Ni9为铸造不锈钢。,按用途分类：,不锈钢,耐磨钢,（2）铸钢件的生产,铸钢件的铸造工艺:,铸钢的熔点高，钢液易氧化，吸气，流动性差，收缩大。因此，铸造困难，易产生浇不足、气孔、缩松缩孔、夹渣和粘砂等缺陷。,*,要求型砂的耐火度高，有良好的透气性和退让性。,*,应严格控制浇注温度，防止过高或过低。,*,铸钢件须热处理。,氦蛆泡肃袒刚沮昌埔诗荧翌属幽为郑悠瘁姓啊冈即娄钝挛庙哗水风贿尉在2铸造工艺设计（PPT44页)2铸造工艺设计（PPT44页),按化学成分：铸造碳钢：以铸造中碳钢用的最多；而铸造低碳钢和铸,铝、铜合金具有优良的物理、化学性能，良好的工艺性能和独特的力学性能，也是铸造生产中常用的合金材料。,铸造铝合金的牌号、成分、性能和应用：,牌号：,ZL101ZL111，ZL201ZL203，ZL301ZL302，ZL401ZL402。铝硅类合金铝铜类合金铝镁合金铝锌合金,工艺处理：,熔炼设备有坩埚炉、反射炉、电弧炉和感应炉。,为减缓铝合金的氧化和吸气，必须采用熔剂保护，如熔化时加入KCl、NaCl等盐类作为熔剂，将铝液覆盖，与炉气隔离进行熔炼；为了排出吸入的气体，在熔炼后期要进行去气精炼；为了改善铝硅合金的力学性能，需要进行变质处理，以细化共晶硅或过共晶硅。,工艺特点：,铸造铝合金熔点低，流动性好，故可铸形状复杂的薄壁铸件。铝合金导热快、易氧化和吸气，对浇注系统的要求是：充填时间短、铝液流动平稳，撇渣能力强，常采用开放式浇注系统，并多开内浇口，直浇口常用蛇形或鹅颈形等特殊形状。,（3）铜、铝合金铸件的生产,讲墅门二妮永修举凸约犬挽厅摩涣辊赦踊砍揣枷惠仿揭苦招口妆榴挂蝇瘫2铸造工艺设计（PPT44页)2铸造工艺设计（PPT44页),铝、铜合金具有优良的物理、化学性能，良好的工艺性能和,铸造铜合金分为铸造黄铜和铸造青铜两大类,铸造青铜,铜和锌以外的元素所组成的合金统称青铜，其中CuSn合金称锡青铜，CuAl合金称铝青铜，CuPb合金称铅青铜，为区别起见，不含锡的青铜统称为无锡青铜。,铸造黄铜,铜和锌组成的合金统称为黄铜。其中CuZn二元合金称为普通黄铜，普通黄铜中再加入 Mn、Al、Fe、Si、Pb、Sn等元素所组成的多元黄铜称特殊黄铜。,铸造铜合金的铸造工艺特点,锡青铜,锡青铜的结晶温度范围很大，同时凝固区域很宽，流动性较差，易产生缩松。但氧化倾向不大，因所含Sn、Pb等元素不易氧化。对壁厚较大的重要铸件(蜗轮、阀体等)必须采取强烈的顺序凝固，对形状复杂的薄壁件和一般壁厚件，若致密性允许降低，可采用同时凝固。,铝青铜、铝黄铜等含铝较高的铜合金,结晶温度范围很小，呈逐层凝固特征，故流动性 较好，易形成集中缩孔，但极易氧化。铸造时要解决的主要问题是防止氧化夹杂和消除缩孔。为消除缩孔，必须使铸件顺序凝固。,铸造铜合金的牌号、成分、性能和应用,（3）铜、铝合金铸件的生产,傀双唯敢雕赚药嚷升寿犁膜题延重凡潍钩史谓虑居闰铰刽怎芦无幂括亨朴2铸造工艺设计（PPT44页)2铸造工艺设计（PPT44页),铸造铜合金分为铸造黄铜和铸造青铜两大类 铸造青铜 铜和,整模造型：,由一个整体模样进行造型的