第 2 章常用合金铸件的生产

1. 第2章常用合金铸件的生产

2. §1铸铁件生产 按碳的存在形式分 1.白口铸铁 white cast-iron—碳以碳化物（Fe3C)形式出现. 断口：银白色，硬而脆；很难切削，很少直接用于零件. 2.灰口铸铁 gray cast—iron 碳以石墨形式出现。 断口：呈灰色；常用材料。

3. 3.麻口铸铁 mottled cast－iron碳以 Fe3C+石墨 形式出现. 断口：白色与灰色之间；此类铸铁脆性很大，很少使用。 另,合金铸铁:铸铁加入合金元素,改善性能。 碳以石墨形式存在的铸铁断口呈灰色,故称: 灰口铸铁GB5611－95 铸铁是在凝固过程中经历共晶转变，用于生产铸件的铁基合金的总称。

4. 常用灰口铸铁又可分为： 1.普通灰铸铁(片状G)； 2.可锻铸铁(团絮状G)； 3.球墨铸铁(球状G）； 4.蠕墨铸铁(蠕虫状G）。 G—graphite字头) 补充:生铁 pig－iron铁矿石在高炉中炼(还原过程)出来的。

5. 炼铁(Iron－making)工艺，分铸造生铁和炼钢生铁 (WSi<1.25%)两种；铸造生铁与其他材料一起熔化后，获得的材料，叫铸铁； 炼钢生铁通过进一步的熔炼(氧化过程)，得到钢材,此过程称炼钢。 一、普通灰口铸铁（简称灰铁） 1.普通灰铸铁的性能灰铁的显微组织 ＝金属基体（F+P）＋片G 见图,相当于在钢的基体 上嵌入了大量G片。

6. 石墨是碳的一种结晶形式，六方晶格，碳原子呈层片状排列； 性能：Rm(σ)、A(δ)、ak很低,硬度为3HBW;低的力学性能,使灰铁基体上布满了裂纹和孔洞. 由于G的存在 ①减少了基体承载的有效面积； ②G的尖角割裂基体,造成严重的应力集中. 且G片越是粗大、分布不匀,其力学性能越差. 但是,灰铸铁的抗压强度受G影响小。

7. 灰铁不能锻造,不能冲压;但是有如下优点： ①良好的铸造性(流动性好，收缩小)； ②易切削;(？) ③抗压强度高； ④减震和减摩性能好； ⑤切口不敏感性； ⑥制造容易、价格便宜。 2.铸铁的组织及影响因素 灰铸铁按基体不同可分为; P灰铸铁 P+F灰铸铁 F灰铸铁

8. 要控制铸铁组织与成分，必须控制其石墨化程度，而影响石墨化的主要因素为： 1)化学成分 成分：Wc=2.7%~3.9%；Wsi=1.1~2.6%；WMn =0.6~1.2% 随C、Si 增多，G核增多， 析出G多而粗大；反之，G少； S 、Mn阻碍 G ，增加白口化，应严控，P增加冷脆性。

9. 邓本P45图将不同碳硅含量铸铁分成五种组织. 2)冷却速度(V) 冷却快，原子来不及急扩散，G化难以进行；易白口。 冷却的慢，可得灰口。 显然，欲求灰口件合理选择 铸件壁厚。 冷却速度与铸型材料也直接关联,如:金属型比砂型的冷却速度快，铸件易白口. 3.灰铸铁的孕育处理

10. 直接向已熔炼出炉的低碳、硅含量铁水中加入孕育剂（经过破碎又预热的75＃硅铁）.直接向已熔炼出炉的低碳、硅含量铁水中加入孕育剂（经过破碎又预热的75＃硅铁）. 灰铁经孕育处理后G片细小均匀力学性能有明显提高，故称高强度铸铁 4.灰铸铁的牌号、用途 牌号: H T    Rm≥  MPa 读作:“灰铁”,汉语拼音字母首

11. 有:HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350 (见P47表2-3) 主用于床身、箱体、重锤、暖气片等。 5.灰铸铁的生产特点 6.灰铸铁的热处理 1)消除应力退火； 2)消除白口组织改善切削性能退火 3)表面淬火 如机床导轨 熔炼简便 流动性好

12. 二、可锻铸铁malleable cast-iron －又称:马铁、韧性铸铁、展性铸铁、玛钢。 1.成分：Wc=2.2~2.8%,Wsi=1~1.8; 含碳、硅量低。 2.生产过程： 首先浇注成白口铸铁件，然后再经过可锻化(石墨化)退火而得到团絮状石墨的可锻铸铁。 因退火方法不同分：

13. 白心(B)可锻铸铁； 黑心(H)可锻铸铁； 珠光体(Z)可锻铸铁等三种。 3.性能Rm、A、ak比灰铸铁好,但不能锻造. 4.牌号GB9440-88 K T H(或Z)－－A＝% Rm≥   Mpa 黑心或P可锻铸铁

14. 三、球墨铸铁 nodular graphite cast-iron 如：KTH300-06；建筑脚手架扣件、三通管件、阀门。 KTZ550-04；用于载荷较高的耐磨损、凸轮轴，齿轮等。 见P48 表2－4。 1. 成分:在金属液中加入球化剂稀土镁合金 -球化处理使 G 变为球状。 2.组织:基体是(F，F+P，P)+球状 石墨 G

15. 3.性能 较高的Rm、σ-1(旧疲劳强度),但A、ak比钢差. 4.牌号、用途 GB1348-88 见49表2－5 牌号：Q T -—A= % Rm≥××× Mpa 球墨铸铁(球铁) 5.球铁的生产特点 1)铁水含碳硅量要高;S、P要低;温度1400℃。

16. 2)球化与孕育处理 球化是关键! 预先将粉碎的球化剂－稀土镁合金， 放置在铁水包内,上面铺盖硅铁粉和草木灰。 先冲入约2/3铁水； 稍置，待反应后，再置入孕育剂， 用余下的1/3铁水冲入包内，进行孕育。 3)铸型工艺 利用冒口、冷铁补缩；加大铸型刚度。

17. 四、蠕墨铸铁 4)热处理 常用有：退火、正火、调质和等温淬火。 蠕墨铸铁是近年发展起来的新型铸铁，其G片短；片端钝而圆，类似蠕虫（俗：毛豆虫） 1.性能 优于灰铁，不如球铁；厚大截面性能均匀；导热性优于球铁。

18. §2 铸钢件生产 2.牌号 以“RuT－×××”表示；后面三位数为Rm值。 3.蠕铁制取与应用 造蠕铁同造球铁；用于制造形状复杂的大件，如：重型机床、大型内燃机机体可以代钢。 一、铸钢的类别和性能 按化学成分分：

19. 1.铸造碳钢 应用最多(占铸钢产量80％); 牌号,例：ZG200－400; ZG”读作：铸钢；两组数字,按序为：Re、Rm值 。(见邓本P51表2－6） 2.铸造合金钢 适用耐磨、耐热、耐蚀等特殊要求场合。 如：ZGMn13为铸造耐磨钢,坦克履带板、破碎机颚板；

20. ZG1Cr18Ni9为铸造镍铬不锈钢,可耐强酸强碱. 二、铸钢件的生产特点 1.钢的熔炼 要求用电弧炉、感应电炉。(为什么？) 2.铸造工艺 由于钢的熔点高、流动性差，钢水易氧化和吸气，而且其体积收缩为钢的2～3倍。 因此铸钢用砂耐火、透气性要高；冒口（个头大）与冷铁配合要好；

21. §3铜、铝合金铸件生产 3.热处理 为消除铸态晶粒粗大、组织不匀及内应力,铸钢件铸后必须热处理，主为：正火或退火。 有色合金熔融性质：熔点低；流动性好；收缩大；易吸气、易氧化。 一、铸造特点： 容易铸造、注重熔炼、防止氧化。

22. 二、铸造铜合金 纯铜-紫铜,玫瑰红色,表面氧化膜后呈紫色. 白铜-Cu-Ni合金;精密件,仪表;如 B19 等. 青铜-Cu-Sn合金常称锡青铜,如Z CuSn10Pb1 (俗称：10-1锡青铜) 黄铜－Cu-Zn合金 颜色随Zn↑,由黄红色→淡黄色;如:ZCuZn38(含38％的锌,余为铜) 三、铸造铝合金 1.纯铝Al

23. 银白色，熔点660℃，面心立方晶格，没有同素异构转变。银白色，熔点660℃，面心立方晶格，没有同素异构转变。 2.铝合金的分类 变形铝合金 ；铸造铝合金 1)变形铝合金 厂家直接按加工成各种规格的型材、板材、带材、 管材、线材等。 防锈铝合金 L F 硬铝铝合金 L Y 超硬铝合金 L C 锻铝铝合金 L D

24. 牌号采用国际四位数字符表示； 新牌号：5A05对应 代号 LF5（代号）； 2A11对应 代号 LY11； 7A04对应 代号 LC4等。 2)铸造铝合金GB/T1173-95 代号：Z L × × × －合金顺序号 合金类别 铸造铝合金 如 ZL101，ZL104，ZL202，ZL301，ZL401等

25. 牌号: ZAlSi7Mg－ZL101仪表、壳体等； ZAlSi9Mg－ZL104汽缸体零件； ZAlZn6Mg-ZL401压力铸造零件，形状复杂零件。 小结： 本章讨论了常用合金的生产,重点是铸铁件生产,要熟知生产工艺特点,并会简单应用;铸钢生产、铜铝合金生产要熟记常用牌号。 作业：P54 ： 2、3、6（应列表填写）、9

27. Ⅰ—白口铸铁区（Ld＋Fe3CⅡ＋P） Ⅱa—麻口铸铁区（ Ld＋Fe3CⅡ＋P＋G） Ⅱ—P灰铁区( P＋G) Ⅱb —P-F灰铁区（P+F+G） Ⅲ—F灰铁区（F+G）

29. 课后练习的讨论(P54-9) 9.下列铸件适宜选用哪类铸造合金？请阐述理由。 火车轮：按GB8061－88规定： “铁路用辗(nian）钢整体车轮”有专门钢号： CL60 (Wc=0.55~0.65) CL45MnSiV 另外：GB8062－88规定： “铁路用粗制轮箍”用钢，钢号： LG60 LG65等

30. 摩托车气缸体： 宜选用铝硅合金（ZL1××）， 理由： 铝硅合金轻而且散热效果好，强度足够。 减速器蜗轮： 选用铸造青铜（ZCuZn10Pb1) . 理由： 减摩为主，散热作用好，强度要求其次。