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1、1.4 常用合金铸件的铸造工艺特点,一、铸铁及其铸造工艺特点,铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。铸铁的基体组织是铁素体（F）和珠光体（P）按碳在铸铁中存在形式的不同，可分为：,碳以片状石墨的形态存在的铸铁。,2)灰口铸铁的组织性能,3）影响灰口铸铁组织和性能的因素 A 化学成份：,碳:是形成石墨化的元素；硅:是强烈促进石墨化的元素；硫：硫与铁的化合物在晶界上形成低熔点（985）的共晶 体，使铸铁热脆性增加，流动性降低，收缩率增大；锰：可以脱硫；磷：含量超过0.3%时，将形成Fe3P与Fe的低熔点共晶体，使铸铁有冷脆性。,B 冷却速度：,铸件的冷却速度主要受铸型导热性和铸件壁厚的影响。,4）
2、灰铸铁的工艺性能,铸造性能特别好，不能锻、冲，焊接性能较差；流动性好，收缩小，缩孔、缩松倾向很小；吸气性、偏析性均较小，可用于制造各种薄壁复杂铸件。一般用同 时凝固，不加冒口和冷铁，即可获得优质铸件。熔炼工艺特点：熔点低，对化学成份的要求不很严格，普通冲天炉即 可满足熔炼要求。原材料（生铁、回炉料、废钢铁、石灰 石、萤石等）价格低，来源广，铸铁成本低。铸型特点：普通砂型（湿砂型、少量铸件用干型）即可满足要求。,2球墨铸铁,向一定成份的灰口铸铁铁水中加入球化剂（如稀土镁合金）和孕育剂（如硅铁）进行处理后获得具有球状石墨的铸铁。,作用是使石墨结晶时呈球状析出。常用球化剂是稀土镁合金，加入量11.6
3、%；,4）牌号、性能和用途（GB1348-88）,5）铸造性能,流动性比灰口铸铁差，铸件壁厚不宜太薄；应适当提高铁 水出炉温度和浇注温度，增大浇口截面积，缩短浇注 时间。收缩大（体收缩率比灰口铸铁大23倍），缩孔、缩松倾 向大，工艺上多采用顺序凝固加冒口补缩。要求铸件壁厚 尽量均匀，避免热节，转角处应有较大的圆角。易产生皮下气孔 MgS+H2OMgO+H2S 故应降低铸型和型芯水份，提高铸型透气性。铸件易膨胀变形：在铸件凝固后期，先凝固的铸件外壳还不结实，内部 凝固时析出大量石墨，体积膨胀，降低继续冷却的速度。,6）熔炼工艺特点,由于球铁铸件比灰铸件的性能要求高，在熔炼工艺上应采取相应的措施，
4、才能保证质量。,精选炉料，严格控制原铁水的休学成份；适当提高炉温；严格控制球化处理和孕育处理工艺过程，掌握好浇注温度，浇注速度；铁水仓内冲入球化法 型腔内球化法,7）球铁的热处理,退火：可获得高韧性的铁素体球铁；正火：增加珠光体含量，细化基体，提高强度、硬度和耐 磨性；调质：可获得良好的综合机械性能。如曲轴、连杆等；等温淬火：可获得贝氏体基体组织。韧而耐磨，螺旋齿轮 等；表面淬火：在工件表面层可获得马氏体组织，硬而耐磨。,3可锻铸铁,先铸成白口铸铁，再经高温长时间石墨化退火而得到的有较高韧性的铸铁，又称“韧性铸铁”或“马铁”。,C：2.42.8%，Si：0.81.4%,白心可锻铸铁：白口铸铁在
5、氧化气氛中退火，产生几乎是全 部脱碳的可锻铸铁，在我国极少应用；黑心可锻铸铁：白口铸铁在中性气氛中热理，使碳化铁分解 成絮状石墨与铁素体，正常断口呈墨绒状并带有灰色外圈的 可锻铸铁。铁素体可锻铸铁：基体主要为铁素体的黑心可锻铸铁；珠光体可锻铸铁：基体主要为珠光体的黑心可锻铸铁；,3）铸造工艺特点,含碳、硅量较低，熔点较高，结晶温度范围大，流动性差；为防止产生浇不足、冷隔，应适当提高炉温和浇注温度（1360）白口铁收缩大，缩孔、缩松和裂纹倾向大，应设置冒口补 缩；要求砂型的耐火性、退让性要好。,4稀土系球墨可锻铸铁,将一定化学成份的原铁水进行变质处理，控制其石墨化的能力，使用权其按介稳定系凝固，
6、同时析出少量石墨，再经石墨化退火，使渗碳体分解，得到具有球状石墨组织的铸铁。这是我国自行研究开发的一种新型铸造合金。,1）球墨可锻铸铁的特点,与球墨铸铁比较：组织均一性好，质量稳定；机械性能与球铁相当，低温冲击韧性优于球铁；抗缩松的能力优于球铁；导热性优于球铁，抗氧化性、抗热疲劳性等与球铁相当；对原材料的要求不如球铁严格，生产成本低于退火球铁。,与可锻铸铁比较：,3）球墨可锻铸铁的应用,目前，已在汽车配件、玻璃模具、线路金具等产品上应用，取得了良好的效果。,二、铸钢 1.铸钢的性能及分类,铸钢具有良好的综合机械性能，常用于制造形状复杂，要求具有高强度、塑性、韧性或其它特殊性能的机器零件。,2铸
7、造碳钢的牌号、成份、性能及用途,以ZG270-500铸钢为例，“ZG”表示“铸钢”，后面的第一组数字表示屈服强度值，第二组数字表示抗拉强度值。,3铸钢的工艺性能,焊接性能比铸铁好，可采用铸-焊复合工艺，制造大型复 杂铸件；铸钢的熔点高（约1500），流动性差，在熔炼过程中易 吸气和氧化，因而铸造性能差。要求铸钢件壁厚8mm（砂型铸造）；要适当提高浇 注温度和浇注速度。收缩率大，E体 约为1014%，E线 约为1.82.5%，缩孔、缩松倾向大，应采用顺序凝固加冒口补缩，要求铸钢件壁 厚尽可能均匀，避免热节，适当增大转角处的圆角半径。,铸钢熔点高，对化学成份要求严格。故不能用冲天炉熔炼，多采用电弧
8、炉或感应电炉进行熔炼。,由于钢水温度高，流动性差，收缩应力大，要求型砂和芯砂的耐火性、强度、透气性、退让性都要好。为防止粘砂，型腔表面要涂以石英粉或锆砂粉等耐高温涂料。为减少气体来源，提高流动性，增加强度，大件多采用干型或水玻璃砂快干型。对小而复杂的铸钢件，可采用熔模精密铸造。,目的：消除内应力，细化晶粒，提高机械性能。低碳钢：可用正火代替退火；中、高碳钢：用退火处理。,对化学成份、熔炼工艺要求更严格。,三、铸造铝合金 1常用铸造铝合金,1)常用铸造铝合金的牌号，化学成分性能及用途,2）铸造性能,流动性好线收缩较小，但有一定的缩孔倾向，多采用顺序凝固，加冒 口补缩。易氧化，吸气。2Al+O2A
9、l2O3 Al2O3的熔点为2050，比重大于铝，易形成氧气夹杂；降低铝铸件的机械性能。液态铝可溶解大量氢，凝固时，氢的溶解度下降15倍左 右；过饱和的氢来不及析出，以分子态聚集在铸件内部，形 成许多小针孔(1mm),降低铸件的机械性能和致密性。,3)熔炼工艺要点,熔炼设备：感应电炉或焦碳坩埚炉。为防止氧化，保证合金化学成分，在炉料上面加熔剂(KCl，NaCl)覆盖合金液表面，可隔离空气，防止金属的氧化、烧损。在熔炼后期应通入氯气(Cl2)进行精炼：3Cl2+2Al=2AlCl3(沸点为183)Cl2+H2=2HCl 生成的AlCL3,HCl及Cl2气泡上浮时产生搅拌作用，将 铝合金液中的气体
10、的和Al2O3夹杂物一并带出涂面而去除。,4)铸型特点,用细粒度原砂，可提高铸件表面光洁度；严格限制铸型和炉料中的水分及含氢物质；采用开放式浇注系统。F直F横F内 使合金液流动平衡，减少吸气和对金属的氧化。批量生产时，多余用金属型，压力铸造、低压铸造等方法。,2、铸造铜合金 1)铸造黄铜(铜锌合金),A 黄铜的牌号，成份、性能及用途,铸造黄铜的机械性能及应用(GB117687),B 黄铜的铸造性能,流动性好 收缩大，易形成缩孔。应采用顺序凝固加冒口补缩。铜易形成Cu2O夹杂物。熔炼时加入硼砂、玻璃作熔剂，覆盖在合金液面上，可 隔离空气，防止氧化；黄铜中的锌元素是良好的脱氧剂，锌 的蒸发可把铜液
11、中的杂质带出而排除。熔剂层可减少锌的过 量蒸发损失。,2）铸造青铜,常用铸造青铜的牌号、成份、性能与用途（GB1176-87）,青铜的铸造性能：锡青铜(Cu-Sn)：机械性能，致密性均比黄铜差；结晶间隔大，流动性差，不易产生缩孔，但易产生显微缩松。对轴承等零件，有利于储 润滑油，提高耐磨性。当厚度不大时，采用同时凝固，可细化 晶粒，使缩松均匀分布。锡青铜很容易被氧化。烤炼时，在加入熔剂隔离空气的同 时，还要加入磷进行脱氧。,铝青铜：是以铝和铜为主要成为的合金。用铝代锡可节省锡资源，降低成本，并具有良好的机械性能和耐磨损，耐大气、海水、有机酸腐蚀的性能。铝青铜的收缩大，缩孔倾向大，铸造工艺上多采用顺序 凝固加冒口补缩的方案。,“常用合金铸件的铸造工艺特点”部分结束,请转入：,“铸件结构工艺性”,
