第3講：常見鑄造合金與鑄件結(jié)構(gòu)工藝性

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1、機(jī)械制造基礎(chǔ)制造學(xué)院金工教研室梅筱琴第3講常見鑄造合金及鑄件結(jié)構(gòu)工藝性第3講鑄造合金與鑄件結(jié)構(gòu)工藝性鑄造合金掌握鑄鐵組織與性能的特點(diǎn)了解常見鑄造合金的組織與性能的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)工藝性評價鑄件結(jié)構(gòu)工藝性的標(biāo)準(zhǔn)：保證鑄件滿足相關(guān)的力學(xué)性能、使用性能的要求制造成本最低對結(jié)構(gòu)工藝性產(chǎn)生影響的因素鑄造工藝的特殊要求合金鑄造性能的要求生產(chǎn)批量（大：自動化，小：手工）鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性不是一成不變的一、常見鑄造合金黑色金屬鑄鐵——根據(jù)碳的存在形式分為：白口鑄鐵碳以化合物（Fe3C）的形式存在硬、脆、難以加工，較少使用灰口

2、鑄鐵碳多以石墨（純碳相）形態(tài)存在是工業(yè)生產(chǎn)中最常用的鑄造合金麻口鑄鐵大部分以化合物（Fe3C）的形式存在，少量以石墨（純碳相）形態(tài)存在硬、脆、難加工，不使用鑄鋼碳的存在形式是什么？有色金屬鑄造銅合金鑄造鋁合金鐵-石墨相圖1.灰口鑄鐵（根據(jù)石墨的形態(tài)）普通灰鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵蠕墨鑄鐵(1)普通灰鑄鐵組織特點(diǎn)：相當(dāng)于鋼的基體上分布有大量片狀石墨，石墨對基體的割裂程度很高。由于石墨的存在，一方面使得基體承載的有效面積減少，另一方面在基體中容易造成應(yīng)力集中現(xiàn)象，最終導(dǎo)致灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度和彈性模量均比鋼低得

3、多。普通灰鑄鐵的組織和性能機(jī)械性能σb＝120~250MPa，抗拉強(qiáng)度很差塑性、韌性差抗壓強(qiáng)度與鋼接近（應(yīng)合理應(yīng)用）特點(diǎn)：抗壓不抗拉工藝性能鑄造性能極好切削加工性能極好鍛造性能極差焊接性能極差（焊縫區(qū)域易形成白口組織）熱處理性能差灰鑄鐵的其他優(yōu)良性能優(yōu)良的減振性石墨松軟，能吸振，并阻隔振動傳播耐磨、減摩性好石墨本身是很好的潤滑劑，剝落后形成的空洞可以儲存潤滑油缺口敏感性小石墨本身就相當(dāng)于缺口（孔洞、微裂紋），外來缺口（如油孔、鍵槽、刀痕等）的作用則相對減弱討論-鑄鐵性能和組織的關(guān)系白口、麻口鑄鐵和灰

4、口鑄鐵是怎樣形成的？灰鑄鐵的組織——石墨化一次結(jié)晶和共晶石墨化A＋石墨二次結(jié)晶和共析石墨化P+石墨－珠光體灰鑄鐵石墨細(xì)小、分布均勻強(qiáng)度硬度高、用于重要機(jī)件（P+F）+石墨－珠光體－鐵素體灰鑄鐵石墨呈粗大片狀強(qiáng)度略低、鑄造性能極好、減振性好F+石墨－鐵素體灰鑄鐵石墨過多、過于粗大，應(yīng)用極少化學(xué)成分影響石墨化（C%＋Si%）&壁厚I－白口IIa－麻口II－P基IIb－PF基III－F基最佳：共晶C%=3%-3.5%Si％＝1.4%-2.4%S、P有害，Mn有益冷卻速度影響石墨化快慢不同厚度－不同組織－不

5、同性能一包鐵水C%=3.2%Si%=1.8%wc+wsi%=5.0%凝固后不同厚度截面上的組織5mm：白口或麻口10mm：P基灰鑄鐵20mm：P基灰鑄鐵30mm：PF基灰鑄鐵40mm：F基灰鑄鐵薄了不行，厚了更不行510203040強(qiáng)化普通灰口鑄鐵的手段孕育處理孕育劑：含75％Si的硅鐵（實(shí)為異質(zhì)形核，獲P基灰口鑄鐵）適用于對強(qiáng)度、硬度和耐磨性要求較高的重要鑄件，尤其是厚大鑄件，如床身、凸輪、凸輪軸、氣缸體和氣缸套等牌號（GB5675-85）HT100（F基）、HT150（PF基）中、低載荷和不重要

6、的零件，如蓋、外殼、手輪、刀架、工作臺等HT200、HT250（P基）較大應(yīng)力和較重要零件，如氣缸體、機(jī)座、床身、缸套、活塞等HT300、HT350（孕育）高應(yīng)力及抗拉應(yīng)力的重要零件，如齒輪、凸輪、車床卡盤、高壓液壓缸等普通灰口鑄鐵的生產(chǎn)特點(diǎn)共晶成分，工藝簡單、1200～1350°C澆鑄、時效處理(2)可鍛鑄鐵黑心可鍛鑄鐵珠光體可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵常識生產(chǎn)特點(diǎn)：（1）先獲取白口鑄件（2）白口鑄件經(jīng)高溫石墨化退火形成加熱溫度900～980°C，變成A＋Fe3C；第一階段石墨化Fe3C高溫下分解為A+石墨第

7、二階段石墨化A隨爐冷卻過程中不斷析出多余的C，并依附在第一階段形成的石墨上繼續(xù)生長第三階段石墨化略低于共析溫度附近長時間的保溫，使P分解為F+石墨可鍛鑄鐵常識常用種類、牌號、性能及用途黑心可鍛鑄鐵-F可鍛鑄鐵強(qiáng)度、硬度低，塑性、韌性好；切削加工性能、抗氧化生長性能和耐蝕性能良好；KTH300-06、KTH330-08、KTH350-10、KTH370-12用于載荷不大，承受較高沖擊、振動的零件，如汽車后橋、彈簧支架、低壓閥門、管接頭、工具扳手等。珠光體可鍛鑄鐵-P可鍛鑄鐵具有高的強(qiáng)度、硬度；KTZ4

8、50-06、KTZ550-04、KTZ650-02、KTZ700-02用于載荷較高、耐磨損并有一定韌性要求的重要零件，如齒輪箱、凸輪軸、曲軸、連桿、活塞環(huán)等。(3)球墨鑄鐵生產(chǎn)特點(diǎn)：（1）成分：高碳、高硅、低P、S；（2）澆注溫度高；（3）球化處理：稀土鎂合金；（4）孕育處理：含75％Si的硅鐵。球墨鑄鐵常識化學(xué)成分含碳量3.0～4.0%，含硅量1.8～3.2%，含錳、磷、硫總量不超過3.0%；適量的稀土、鎂等球化元素。力學(xué)性能接近于鋼（70～90％）；抗拉強(qiáng)度可達(dá)9