常用合金鑄件的生產(chǎn)1

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1、第二章常用合金鑄件的生產(chǎn)第一節(jié)鑄鐵件的生產(chǎn)一、灰鑄鐵按照鐵水處理方法的不同，灰鑄鐵可分為普通灰鑄鐵和孕育鑄鐵兩大類。1．普通灰鑄鐵指出爐鐵水不經(jīng)任何處理而制成的鑄鐵，如HTl00和HT150均屬這類鑄鐵。普通灰鑄鐵也稱低強(qiáng)度灰鑄鐵，其碳、硅含量較高(3.0%～3.7%C，1.8％～2.4％Si)。普通灰鑄鐵的主要缺點(diǎn)是壁厚敏感性較大(表6—1)，鑄件壁愈大時(shí)，石墨片愈粗大，強(qiáng)度愈低。當(dāng)截面增加到1OOmm時(shí)，強(qiáng)度可下降50%左右。故普通灰鑄鐵不宜制造壁厚較大的鑄件，僅適用于制造受力較小、形狀復(fù)雜的中小型鑄件。2．孕育鑄鐵為了進(jìn)一步提高灰鑄鐵的力學(xué)性能，在生產(chǎn)

2、上常采用孕育處理(也稱變質(zhì)處理)。其方法是：澆注前，往鐵水中加入一定量的孕育劑(硅鐵或硅鈣合金)造成人為晶核，以改變鐵水的結(jié)晶條件，使其獲得細(xì)晶粒的珠光體基體組織和均勻細(xì)小片狀的石墨。這種方法處理后的鑄鐵叫“孕育鑄鐵”或“變質(zhì)鑄鐵”，也稱高強(qiáng)度鑄鐵。為了取得較好的孕育效果，必須從以下條件入手：碳、硅含量均低的原始鐵水(2.7％一3.3%C，1％一2％Si)廢鋼加入量25％一50％鐵水出爐溫度約為1400~1450℃孕育劑含硅量為75％的硅鐵，塊度為3一lOmm，硅鐵的加入量為鐵水重量的0.25％—0.6％(厚壁鑄件取下限)。孕育處理后的鐵水應(yīng)盡快澆完，否則孕

3、育效果衰退。孕育鑄鐵的力學(xué)性能，特別是強(qiáng)度、硬度比普通灰鑄鐵有顯著提高。其抗拉強(qiáng)度為250～400MPa、HB＝170~270，含碳愈少、石墨愈細(xì)小，強(qiáng)度、硬度愈高。由于孕育鑄鐵的石墨仍為片狀，本質(zhì)仍屬于灰鑄鐵，所以其塑性、韌性仍然很低。孕育鑄鐵的另一優(yōu)點(diǎn)是，組織和性能的均勻性較高，壁厚敏感性很??；冷卻速度對(duì)其組織和性能的影響較小，這就使得在鑄件的厚大截面上的性能較均勻，如圖6-1所示。孕育鑄鐵適用于靜載荷下要求較高強(qiáng)度、高耐磨性或高氣密性的鑄件，特別是厚大鑄件，如機(jī)床床身、發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體等。3．灰鑄鐵的鑄造工藝特點(diǎn)灰鑄鐵通常是在沖天爐內(nèi)熔煉，且大多不需進(jìn)行爐

4、前處理直接澆注即可?；诣T鐵的鑄造性能優(yōu)良，便于制出薄而復(fù)雜的鑄件，一般也不需設(shè)置冒口和冷鐵，使鑄造工藝簡化?；诣T鐵的澆注溫度較低(1200～1350℃)，因而對(duì)型砂的要求比鑄鋼低，中小型鑄件多采用經(jīng)濟(jì)、簡便的濕型來鑄造。二、球墨鑄鐵球墨鑄鐵是對(duì)一定成分的鑄鐵鐵水進(jìn)行球化和孕育處理后得到的。與灰鑄鐵相比，球墨鑄鐵件的生產(chǎn)有如下特點(diǎn)。1．嚴(yán)格控制原鐵水的化學(xué)成分制造球墨鑄鐵所用的鐵水與灰鑄鐵原則相同，但成分要求較嚴(yán)格，其硫含量愈低愈好．硫應(yīng)控制在0.07％以下。磷使球墨鑄鐵的塑性，韌性急劇降低，且易冷裂，因此，含磷量應(yīng)小于0.1％。有時(shí)還要求低的含錳量，低錳、低

5、磷可提高球墨鑄鐵的塑性和韌性。此外，鐵水含碳量應(yīng)高些(一般為3.6％～4.0％)，以改善鑄造性能和球化效果。由于鐵水經(jīng)球化和孕育處理溫度要降低50—1OO℃，為防止?jié)沧囟冗^低，出爐的鐵水溫度必須高達(dá)1400℃以上。2．選擇恰當(dāng)?shù)那蚧瘎┖驮杏齽┻@是制造球鐵的關(guān)鍵，必須嚴(yán)格掌握。球化劑的作用是使石墨結(jié)晶時(shí)呈球狀析出。球化劑：鎂、稀土鎂合金。孕育劑：含硅量75%的硅鐵球化處理方法沖入法，如圖6-2所示型內(nèi)球化法，如圖6-3所示。4．球墨鑄鐵的鑄造工藝特點(diǎn)球墨鑄鐵的凝固過程、鑄造性能和灰鑄鐵有明顯的不同，因而鑄造工藝也不同。(1)流動(dòng)性比灰鑄鐵差。因?yàn)榍蚧驮杏?/p>

6、理，使鐵水溫度大大下降。因此，球墨鑄鐵需要較高的澆注溫度和較大的澆口尺寸。(2)收縮較灰鑄鐵大。其主要原因是：球鐵為糊狀凝固特征，球鐵含碳量高，近共晶成分，凝固收縮率低，但縮孔、縮松傾向較大。球鐵在澆注后的一個(gè)時(shí)期內(nèi)，截面上存在相當(dāng)寬的液固共存的同時(shí)凝固區(qū)，凝固后的外殼強(qiáng)度甚低如圖6-4(a)，而球狀石墨析出時(shí)的膨脹值卻很大(每析出1％的石墨，體積增加2％)。如果鑄型的剛度不夠，鑄件的外殼將向外脹大，造成金屬液的不足，于是在鑄件最后凝固的部位產(chǎn)生縮孔和縮松如圖6-4(a)。為防止上述缺陷，可采取以下措施。①在鑄件熱節(jié)部位安置冒口或冷鐵，對(duì)鑄件進(jìn)行補(bǔ)縮。②增加

7、鑄型剛度，防止鑄件外形擴(kuò)大。如增加型砂緊實(shí)度，采用干型或水玻璃快干型，保證砂箱有足夠的剛度，并使砂箱間牢固地夾緊。三、可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵是將白口鑄鐵坯件經(jīng)長時(shí)間高溫退火而得到的一種具有較高塑性和韌性的鑄鐵。1.白口鑄件的生產(chǎn)為了獲得合格的可鍛鑄鐵件，關(guān)鍵是必須保證澆鑄出的鑄件坯料組織全部是白口，否則，即使鑄件組織中有少量的片狀石墨，也會(huì)影響退火后可鍛鑄鐵件的組織和性能。為此，出爐的鐵水必須具備低碳、低硅、低硫和低磷。例如，KTH350—10的化學(xué)成分為Wc=2.4％—2.8％，Wsi＝0.9％—1.4％，Ws<0.18％，Wp

8、口鑄件，熔點(diǎn)高、結(jié)晶間隔大，且凝固收縮率高，鑄件易產(chǎn)