第二章常用合金铸件的生产.ppt
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1、第二章 常用合金铸件的生产 本章介绍各种铸铁的组织、性能、生产特点及其应用,同时,简介铸钢和铸造铜、铝合金及其生产特点。 第一节 铸铁件生产 白口铸铁:碳大部以渗碳体形式存在 灰口铸铁:碳大部以片状石墨形式存在 可锻铸铁:碳大部以团絮状石墨形式存在 球墨铸铁:碳大部以球状石墨形式存在 蠕墨铸铁:碳大部以蠕虫状石墨形式存在,一、灰铸铁 金属基体+片状石墨 1灰铸铁的性能 抗拉强度低, 塑性、韧性差,通常b仅120250 MPa, 、ak近于零。 灰铸铁的抗压强度受石墨的影响较小,并与钢相近。,图 2-12 灰铸铁的显微组织,铸造性能好,价格低、生产简单,强度低,减磨,耐磨,减振,石墨膨胀,作承受
2、压力的机床底座,床身和不重要的构件、零件如:端盖、凸轮等导轨、缸体,铸造性能好 切削加工性能优良 优良的减振性 由于石墨对机械振动起缓冲作用,从而阻止振动能量的传播。机器底座的好材料。 耐磨性好 石墨本身是一种良好的润滑剂,而石墨剥落后又可使金属基体形成储存润滑油的凹坑,故灰铸铁的耐磨性优于钢,适于制造机器导轨、衬套、活塞环等。 缺口敏感性小 由于石墨已使金属基体形成了大量缺口,因此,外来缺口对灰铸铁的疲劳强度影响甚微,从而增加了零件工作的可靠性。,2影响铸铁组织和性能的因素 珠光体基:强度、硬度相对较高,重要件 珠光体铁素体基:其铸造性、减振性均佳,且 便于熔炼 铁素体基:强度、硬度差,很少
3、应用。,石墨化:碳以石墨方式析出 影响石墨化因素: (1)化学成分 碳:含碳愈高,析出的石墨数量愈多、愈粗大,而基体中铁素体增加、珠光体减少;反之,含碳降低,石墨减少,且细化。 硅:强烈促进石墨化的元素,随着含硅量的增加,石墨显著增多。铸铁若含硅量过少,即使含碳量甚高石墨也难以形成。,硫:引起铸铁的热脆性,阻碍石墨的析出,增加白口倾向。 磷:增加铸铁的冷脆性,但对石墨化基本没有影响。 锰:可部分抵消硫的有害作用,并可增加铸铁的强度,属有益元素。但含锰过多将阻碍石墨的析出,增加铸铁的白口倾向。,(2)冷却速度 冷却速度越慢,石墨析出越多、越粗大;反之,石墨的析出受到抑制。 影响冷却速度的因素:铸
4、型材料、铸件的壁厚。,铸型材料:导热能力越强,铸件的冷却速度快,致使石墨化受到严重阻碍,铸件容易产生白口组织。 在铸型材料相同的条件下,不同壁厚的铸件因冷却速度的差异,铸铁的组织也随之而变(参见图214),因此,必须按照铸件的壁厚选定铸铁的化学成分和牌号。,图214 冷却速度对铸铁组织的影响,3灰铸铁的孕育处理 原铁水:含碳(2733)、硅(12)均低。 孕育剂:含硅量75的硅铁,加入量为铁水重量的02506。 孕育处理的铸铁石墨细小、均匀,并获得珠光体基体。孕育铸铁的强度、硬度较普通灰铸铁均高,其塑性和韧性仍然很低,故其本质仍属灰铸铁。 孕育铸铁对冷却速度的敏感性降低,因此,厚大截面铸件上的
5、性能较为均匀。孕育铸铁适用于静载荷下要求较高强度、高耐磨性或高气密性铸件,特别是厚大件。,4灰铸铁的牌号及其生产特点 (1) HT+数字 灰铸铁共分为HTl00、HTl50、HT200、HT250、HT300、HT350六个牌号。选择铸铁牌号时必须考虑铸件的壁厚。,二、可锻铸铁 可锻铸铁又称玛铁(钢)。它是将白口铸铁经石墨化退火而成的一种铸铁。抗拉强度得到显著提高,且有着相当高的塑性与韧性(但不可锻)。,种类:黑心可锻铸铁(铁素体基体,KTH,强度、硬度较珠光体可锻铸铁低。 ) 珠光体可锻铸铁 白心可锻铸铁,图2-15 黑心可锻铸铁,应用:可锻铸铁通常用于制造形状复杂、承受冲击载荷的薄壁小件。
6、这些小件若用一般铸钢制造困难较大;若用球墨铸铁,质量上又难保证。 工艺:缓慢加热到920980的高温,保温1020h。石墨化退火的总周期一般为4070h。可锻铸铁的生产过程复杂,退火周期长,能源耗费大,铸件的成本较高。,各种管件,螺丝扳手、减速器壳、转向节壳、制动器、曲轴、凸轮轴、连杆、万向接头,三、球墨铸铁 向出炉的铁水中加入球化剂和孕育剂而得到的球状石墨铸铁。 1球墨铸铁的组织和性能 强度和韧性高; 可热处理(退火、正火、调质、高频淬火、等温淬火等)使基体形成不同组织,如铁素体、珠光体及其它淬火、回火组织; 球墨铸铁还兼有接近灰铸铁的优良铸造性能。,图2-16 球墨铸铁,球墨铸铁目前已成功
7、地取代部分可锻铸铁件、铸钢件,也取代部分负荷较重但受冲击不大的锻钢件,因此是很有发展前途的铸造合金。,河南巩县铁生沟西汉铁镢,西汉铁镢金相照片,柴油机汽油机曲轴 磨床铣床车床的主轴,阀门,汽车拖拉机传动齿轮,球墨铸铁的牌号:QT+两组数字,表2-5 球墨铸铁的主要牌号、力学性能和用途举例,2球墨铸铁的生产特点 (1)铁水 制造球墨铸铁所用的铁水含碳要高(36一40),但硫、磷含量要低。出炉的铁水温度必须高达1400以上。 (2)球化处理和孕育处理 球化剂:作用是使石墨呈球状析出,我国广泛采用的球化剂是稀土镁合金。稀土镁合金中的镁和稀土都是球化元素,其含量均小于10,其余为硅和铁。以稀土镁合金作
8、球化剂,减少了镁的用量,还能改善球墨铸铁的质量。,孕育剂:作用是促进石墨化,防止球化元素所造成的白口倾向。常用的孕育剂为含硅量75的硅铁,加入量为铁水重量的0410。,冲入法: 图 2-17 冲入法球化处理 (3) 工艺 球墨铸铁较灰铸铁容易产生缩孔、缩松、皮下气孔和夹渣等缺陷,因此在热节上安置冒口、冷铁,同时,应增加铸型刚度,防止因铸件外形扩大所造成的缩孔和缩松。,(4)热处理 常用的热处理是退火和正火。退火可获得铁素体基体,正火可获得珠光体基体。,四、蠕墨铸铁,石墨呈短片状,片端钝而圆,类似蠕虫(图218),是介于片状和球状石墨之间的一种过渡组织。,图2-18 蠕墨铸铁,1蠕墨铸铁的性能
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