第四章 常用合金铸件的生产

断口呈暗灰色，C大部分或全部以石墨形式存在。工
业中应用最多。 又分为普通灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁 等。 麻口铸铁 断口有黑白相间的麻点，既有Fe3C又有石墨。性能硬、 脆，实际中应用较少。
5
1.4.1铸铁件生产
铸铁分类
6
1.4.1铸铁件生产
铸铁的石墨化
铸铁中碳原子形成石墨的过程。
石墨化的影响因素：
成分：C 形成石墨（2.5~3.5%）；
•
• • •
Si 强烈促进石墨化（1.5~2.5%） ；
Mn 微弱阻碍石墨化，但可消除S的作用（0.6~1.2%）； S 强烈阻碍石墨化，热脆（0.1%以下）； P 影响不显著，冷脆（0.3%以下，耐磨铸铁0.5~0.7%）， P可以提高流动性，浇注薄壁铸件时可提高含量 。
可锻铸铁牌号：
KTH+代表最低抗拉强度的数字+代表最小
伸长率的数字（黑心可锻铸铁） 。
KTZ+代表最低抗拉强度的数字+代表最小
伸长率的数字（珠光体可锻铸铁） 。
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1.4.1铸铁件生产
可锻铸铁生产要点
①获得完全白口化的白口铸铁，基体+ Fe3C ②高温长时间石墨化退火， Fe3C分解成团絮
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1.4.2铸钢件生产
铸钢性能特点 铸钢强度、塑性和韧度高于各类铸铁。 焊接性能优良，可采用铸、焊联合工艺制造大
型零件。
铸造性能、减震性和缺口敏感性比铸铁差。 铸钢应用
适宜制造承受重载及冲击的形状复杂件，如火车轮、锻
锤机架和砧座、高压阀门、重型水压机横梁、大型轧机机 架与轧辊、齿轮等。
14
1.4.1铸铁件生产
铁素体灰口铸铁

•常用铸钢：碳素铸钢、低合金铸钢、高合金铸钢。
1、铸钢的铸造工艺特点
•铸钢的铸造性能差，铸造工艺复杂 ： •（1）对砂型性能如强度、耐火度和透气性要求更高。 •（2）工艺上大都采用定向凝固原则 •（3）必须严格掌握浇注温度
• 2、铸钢的热处理
• 为了细化晶粒，改善组织， 消除铸造内应力，提高性能，铸 钢件必须进行退火和正火处理。
• 球墨铸铁件多应用冒口和冷铁，采用定向凝固原则。 在铸型刚度很好的条件下，也可采用同时凝固原则不用冒 口或用小冒口。
（四）铸铁的熔炼
•冲天炉的熔炼过程
• 冲天炉的燃料为焦碳； 金属炉料有：铸造生铁锭、回 炉料、废钢、铁合金；熔剂为 石灰石和氟石。
• 在冲天炉熔炼过程中，高 炉炉气不断上升，炉料不断下 降：底焦燃烧；金属炉料被预 热、熔化和过热；冶金反应使 铁水发生变化。
2、影响石墨化的因素
•影响石墨化的主要因素是化学成分和冷却速度。
•（1）化学成分 • 碳和硅是强烈促进石墨化元素。碳是石墨的基础 ，硅促进石墨析出。（C : 2.7~3.6% , Si : 1.1~2.5%）
•如何提高铸件的强度？
• 碳和硅含量高时，石 墨量多、尺寸大、铁素体多 ，因此强度、硬度低。过低 时，则易形成白口组织。
二、铸钢件的生产
• 铸钢的应用仅次于铸铁，其产量占铸件总产量 的15%。铸钢的主要优点是力学性能高，特别是塑性 和韧性比铸铁高得多，焊接性能良好，适于铸焊联合 工艺制造重型机械。但铸造性能、减震性和缺口敏感 性都比铸铁差。
• 铸钢主要用于制造承受重载荷及冲击载荷的零件 ，如铁路车辆上的摇枕、侧架、车轮及车钩，重型水 压机横梁，大型轧钢机机架、齿轮等。
铁素体+珠光体 负荷大、受力复杂的零件。如汽车、拖拉机曲轴

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一、影响铸铁组织和性能的因素
2．冷却速度 1）铸型材料 2）铸件壁厚 铸件壁愈厚，冷却速度愈慢，则石墨化倾向愈大， 铸件壁愈厚，冷却速度愈慢，则石墨化倾向愈大，愈易 得到粗大的石墨片和铁素体基体。 得到粗大的石墨片和铁素体基体。 实际生产中，一般是根据铸件主要部位的壁厚， 实际生产中，一般是根据铸件主要部位的壁厚， 选择适当的化学成分（主要指碳、 ），以获 选择适当的化学成分（主要指碳、硅），以获 得所需要的组织。 得所需要的组织。
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二、灰铸铁
（三）灰铸铁的孕育处理 — 孕育铸铁
浇注前向铁水中冲入细颗粒的孕育剂 孕育剂( 孕育处理 — 浇注前向铁水中冲入细颗粒的孕育剂(人工晶 形成大量的 弥散的难熔质点， 核如硅铁和硅钙合金 )，形成大量的、弥散的难熔质点， 成为石墨的结晶核心，促进石墨的形核， 成为石墨的结晶核心，促进石墨的形核，得到具有 细片状石墨的组织。 细片状石墨的组织。 ＊＊ ＊ σb= 250-400 Mpa，δ≈ 0 250Mpa， ＊＊ ＊ 孕育铸铁特点： 孕育铸铁特点： ＊ ＊ ＊ ＊ 强度和韧性优于普通灰铸铁。 ● 强度和韧性优于普通灰铸铁。 ＊ ＊ ＊ ＊ ● 孕育处理使不同壁厚铸件的 组织较均匀，性能基本一致。 组织较均匀，性能基本一致。 ● 用于制造力学性能要求较高而截面尺寸变化较大的 用于制造力学性能要求较高而截面尺寸变化较大的 大型铸件。如重型机床床身，汽缸体等。 大型铸件。如重型机床床身，汽缸体等。
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床身导轨、车床、冲床等受力较大的床身、机座、 P细+G细片 床身导轨、车床、冲床等受力较大的床身、机座、
P细+G细片
三、可锻铸铁
白口铸铁通过退火处理使渗碳体分解 而得到团絮状石墨的一种高强度铸铁。 而得到团絮状石墨的一种高强度铸铁。 团絮状石墨的一种高强度铸铁 又叫展性铸铁或韧性铸铁

4 球铁的热处理 QT可以象钢一样进行各种热处理。
退火：得到F组织和消除内应力。
正火：得到P或P+F组织，细化晶粒，提高强度和耐磨性。
调质：得到良好的综合机械性能。
等温淬火：得到B下基体组织。
5 球墨铸铁的制取方法： a 严格控制化学成份：采用高碳低硅铁水（C=3.6～3.9% Si=1.0～1.8%）
低碳低硅：结晶温度范围大，流动性不好。 不结晶出石墨，收缩大。 易产生浇不足、冷隔、缩孔、裂纹等缺陷。 白口铸铁液态含气量较高，粘度大，易产生气孔。 工艺措施：定向凝固；
铁水出炉温度＞1360℃ 型砂含水量低，并有足够的透气性。
（四）球墨铸铁 1 QT的组织和成分 组织：金属基体+G（球状） 金属基体可以是：F、P、P+F、M或B下
壳等；另外各种阀体和水暖管件也广泛使用可锻铸铁。
2 可锻铸铁的制取方法
生产白口铸件； 成分特点：低碳低硅 C=2.4~2.8% Si=0.4~1.4% 白口铸件进行石墨化退火，Fe3C F+G (团絮状)；
℃
900～1000
710～730
20
20
时间
3 可锻铸铁的性能： 可锻铸铁的力学性能高于灰铸铁， σb= 300 ~700MPa δ= 2~12%。 耐腐蚀性能较强，铸造性能较灰铸铁差。
（二）灰铸铁 1 普通灰铸铁： 低强度铸铁。 牌号： HT100 HT150 HT200
碳硅含量较高（C=3.0～3.7%，Si=1.8～2.4%），石墨片粗大，机械性能差。 铸造性能好，常用于受力较小，形状复杂的铸件。
2 孕育铸铁： 高强度铸铁。 牌号：HT250 HT300 HT350
所谓孕育，即在浇注前向铁水中加入孕育剂（变质剂）进行处理。加入 的孕育剂成为石墨结晶的核心，从而细化石墨，提高铸铁的力学性能。

第四节常用合金铸件生产及铸造方法的选择常用合金：铸铁、铸钢和非铁合金中的铝、铜合金，本节主要介绍这几种合金的性能、生产特点、应用以及如何选择铸造方法等。

一、铸铁件的生产铸铁：含碳量大于2.11%的铁碳合金，铸造合金中应用最广。

在实际应用中，铸铁是以铁、碳和硅为主要元素的多元合金。

铸铁的常用成分范围见表1-16。

表1-16 铸铁的常用成分范围分类：根据碳的存在形式的不同，铸铁可分为：白口铸铁、灰铸铁和麻口铸铁；根据铸铁中石墨形态的不同，灰铸铁又可分为：普通灰铸铁（简称灰铸铁）、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁；根据铸铁化学成分的不同，还可将铸铁分为：普通铸铁和合金铸铁。

（一）灰铸铁1．灰铸铁的显微组织和性能特点金属基体（F、F+P、P）与片状石墨（G）所组成，如图1-46所示。

性能特征：灰铸铁的抗拉强度和弹性模量均比钢低得多，通常σ约为b120~250MPa，抗压强度与钢接近，一般可达600~800MPa，塑性和韧度近于零，属于脆性材料，不能锻造和冲压；焊接时产生裂纹的倾向大，焊接区常出现白口组织，焊后难以切削加工，焊接性差；灰铸铁的铸造性能优良，铸件产生缺陷的倾向小；由于石墨的存在切削加工性能好，切削加工时呈崩碎切屑，通常不需加切削液；灰铸铁的减振能力为钢的5~10倍，是制造机床床身、机座的主要材料；灰铸铁的耐磨性好，适于制造润滑状态下工作的导轨、衬套和活塞环等。

影响性能的因素：基体组织和石墨的分布。

珠光体越多，石墨分布越细小均匀，强度、硬度也越高，耐磨性越好。

要想控制铸铁的组织和性能，必须控制铸铁的石墨化程度。

铸铁石墨化：主要影响因素是化学成分和冷却速度。

（1）化学成分灰铸铁除含碳元素外，还有硅、锰、硫和磷等元素，它们对铸铁石墨化的影响如下：碳和硅碳和硅是铸铁中最主要的元素，对铸铁的组织和性能起着决定性的影响。

碳是形成石墨的元素，也是促进石墨化的元素。

含碳量愈高，析出的石墨就愈多、愈粗大，而基体中的铁素体含量增多，珠光体减少；反之，石墨减少且细化。

灰铸铁优越特性:①优良的减震性(石墨对机械运动缓冲 作用，灰铸铁是钢的5-10倍)；②较好的耐磨性
•能（石墨是一种良好的润滑剂，适用于制造导轨、轴 套等)；③较小的缺口敏感性 (石墨本身的存在使基体 形成了大量缺口，即使再多一个也影响甚微）；④铸造 切削性能好（灰铸铁的成分接近于共晶，流动性好，而 且石墨的存在抵消了铁液的收缩，铸造性能较好；石墨 的存在使灰铸铁切削时具有脆断性，容易加工)。 •2. 影响铸铁组织性能的因素 •(1)灰铸铁的分类：珠光体灰铸铁、珠光体-铁素体灰 铸铁、铁素体灰铸铁三种；强硬度依次降低。 •影响铸铁的关键因素是其石墨化程度，这与铸铁的化 学成分和冷却速度关系密切，所以影响铸铁组织性能的 因素有两个：①化学成分（碳、硅促进石墨化程度，锰 阻碍石墨的析出，增加白口倾向)(图片)；②冷却速度 (速
说明：要根据材料的性能要求选择正确的 热处理方法，如制取牌号QT900-2球墨铸铁要 经过退火、等温淬火等工艺才能获得。
四、蠕墨铸铁
¬ 蠕墨铸铁中石墨呈短片状，类似蠕虫，所 以取名为蠕墨铸铁（组织照片分析）。
¬ 1.蠕墨铸铁的制备：原铁液与球墨铸铁相似(含 碳、硅较高，含硫磷较低)，先向铁液中加入蠕 化剂（稀土硅铁合金、稀土硅钙合金等），加 入量为铁液总重量的1.0-2.0%，蠕化处理后再 进行孕育处理，最后得到蠕墨铸铁； 2.蠕墨铸铁的性能和应用：蠕墨铸铁组织中的 石墨形状介于片状和球状之间（蠕虫状），所
再见，see you again
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2020/11/12
常用合金铸件的生产4
•度快石墨的析出受到抑制），而冷却速度主要取决于 铸型材料（砂型、金属型等）和铸件的壁厚（厚的冷却 速度缓慢），化学成分相同的铸铁，采用不同的冷却速 度时得到的组织是不一样的，速度由慢到快，组织断口 由灰口→麻口→白口依次变化(白口和灰口铸铁图片)。 •3.灰铸铁的孕育处理：为了改善灰铸铁的性能（尤其 是抗拉强度），通常对铁液进行孕育处理，处理后材料 的强度、耐磨性、气密性得到提高。 •处理方法：在含碳2.8-3.2%、含硅1-2%的铁液中，加 入含硅75%的Si-Fe合金（粒度5-10mm）孕育剂，加入量 为铁液总重的0.2-0.7%，然后进行均匀搅拌。 •孕育处理的机制：①硅的加入增加了结晶核心，晶粒 得

•2.影响灰铸铁组织和性能的因素（Effect of Various Factors
on Structure and Properties of Gray Cast Iron )
•性能决定于组织，铸铁组织中对性能起决定性作用 的是石墨，包括石墨的形态，石墨的大小，还有它的 数量和分布等。因此影响灰铸铁组织的因素就是影响 石墨化的因素。
•KTH30006
常用合金铸件的生产
性能
(P可ro锻pe铸rti铁es的) 力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间。 这是团絮状石墨对基体的割裂作用介于片状石墨和球 状石墨之间。可锻铸铁的塑性、韧性比灰铸铁高的多。 其实它不能锻造。
用途
(A由p于pli可ca锻tio铸n)铁的强度比灰铸铁高，又有一定的塑性 和韧性，因此可锻铸铁应用于制造承受冲击、振动和 载荷比较大的零件，如汽车后桥壳、阀门、管件等。
❖ P：促进石墨化元素，还可以降低铁水的粘度，提高流动 性。但是P会使铸铁产生冷脆性，因此从整体说P也是一 种有害元素，应该限制它的含量。
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常用合金铸件的生产
冷却速度对石墨化的影响(Effect of cooling rate)
因为石墨的析出需要有一个C原子的迁移和聚集的过程， 所以冷却速度慢，析出石墨多而粗和铁素体的基体。 相反冷却速度比较快，吸收石墨比较少，这时比较容 易得到细小的石墨片和珠光体的基体。 但冷却速度太快，C原子来不及聚集和析出，就容易得 到白口组织。 与冷却速度直接有关的因素主要是铸件壁厚和铸型材 料。
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常用合金铸浇注前向铁水里加入少量促进石墨化的元素，人 为添加大量晶核，获得均匀分布的细小片状石墨和细 珠光体基体的一种处理工艺。
❖ 孕育处理的目的：为了获得均匀分布的细小片状石墨和 细珠光体基体组织。为了获得细珠光体基体组织就要适 当降低C和Si的含量。为了防止低C低Si造成白口组织， 就要进行孕育处理。

白口铸铁： P+Fe3C+Le 麻口铸铁： P+Fe3C+G+Le 灰口铸铁：
珠光体灰口铸铁： P+G片
珠光体+铁素体灰口铸铁：P+F+G片 铁素体灰口铸铁： F+G片
Ⅰ- 白口铸铁区 Ⅱa - 麻口铸铁区 Ⅱ- 珠光体灰口铸铁区 Ⅱb - 珠光体、铁素体灰口铸铁区 Ⅲ - 铁素体灰口铸铁区
2020/8/2
2020/8/2
武汉理工大学金工学部
2
灰口铸铁
可以看成是在钢的基体上分布着不同形态的石墨。而石墨 的形态、大小和分布直接影响着铸铁的性能。
根据铸铁中石墨形态的不同，灰口铸铁可以分为：
普通灰铸铁：石墨呈片状 球墨铸铁：石墨呈球状 可锻铸铁：石墨呈团絮状 蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状
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武汉理工大学金工学部
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2.2.1.1 灰铸铁
A.灰铸铁的性能
铸铁之所以用得如此广泛,是因为石墨的存在，石墨的 存在，使铸铁具有铸钢所不具备的性能。
良好的铸造性能，如流动性好、收缩小
铸铁的优点
良好的切削加工性能； 高的耐磨性；
良好的吸震缓冲性能；
低的缺口敏感性能。
铸铁的缺点：
石墨极差的力学性能；对基体的割裂；石墨片尖端的应力集中成为裂纹源。
回顾
液态金属的凝固与收缩
凝固方式有：逐层凝固、糊状凝固、中间凝
合金的收缩：液态收缩、凝固收缩、固态收缩
影响收缩的因素：化学成分(c含量)、浇注温度、铸件结构、铸型条件
缩孔与缩松的形成
纯金属、共晶成分和凝固温度范围窄的合金
逐层凝固
缩孔
凝固区域较宽的合金
糊状凝固

缺口作用系数
β= σw/ σ’w 1.0 1.5
17
σb(Mpa)
270 440
115 155
《热加工工艺基础》第四章 17/58
2、灰口铸铁的性能特点
5)铸造性能和切削加工性能好。 6)其他工艺性差 焊接性差;热处理性能差;不 能锻造和冲压。
《热加工工艺基础》第四章 18/58
18
四、常用铸铁的性能及生产
《热加工工艺基础》第四章 34/58
34
5、蠕墨铸铁
1) 组织特征: 金属基体+蠕虫状G。 2) 性能特点:
机械性能比灰口铸铁高。 壁厚敏感性比灰口铸铁小。 导热性、减震性和耐热疲劳性 比球墨铸铁高。 工艺性能良好。
《热加工工艺基础》第四章 35/58
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两种铸铁抗拉强度对壁厚的敏感性 比 较
《热加工工艺基础》第四章 26/58
26
3、可锻铸铁( 韧性铸铁、玛钢 ) 4 ) 牌号 KT 300 – 06
延伸率δ 6% 抗拉强度 σb 300Mpa 可锻铸铁
《热加工工艺基础》第四章 27/58
27
4、球墨铸铁
1 )工艺特点: 铁水需经过球化 处理和孕育处理 。
2 ) 球化处理: 往铁水中加入球 化剂 , 球化剂是 稀土镁合金。
38
一、铸钢的分类
1. 碳素铸钢: ZG15～ZG55 等。
2. 低合金铸钢: ZG40Mn、ZG40Cr、 ZG30CrMnSi 等。
3. 高合金铸钢: ZGMn13、ZG1Cr13、 ZG1Cr18Ni9 等。
《热加工工艺基础》第四章 39/58
39
二、铸钢的铸造工艺特点
铸钢的铸造性能 生产铸钢件的工艺措施 铸钢件的热处理 铸钢的熔炼

球墨铸铁件 生产中应注意的问题
较高的铁液温度，以防止球化处理、孕育 处理后铁液温度过低，产生浇不足等缺陷 球化处理、孕育处理。
5/30/2016 12:57 PM
球墨铸铁的牌号、性能及用途
5/30/2016 12:57 PM
6.1.3 蠕墨铸铁的生产
蠕墨铸铁的制造过程和球墨铸铁相同。 性能在孕育铸铁和球墨铸铁之间 (2)蠕化处理和孕育处理 采用冲入法把蠕化剂加入铁水中。 蠕化剂为镁合金或稀土合金，改变石墨 形状后，和球墨铸铁一样要进行孕育处理。 主要问题：生产中难以控制：蠕化剂少了， 石墨不变形，仍保持片状，由于含碳、硅 量高，铸铁强度很低，铁水只能报废；蠕 化剂多了，石墨又变成球状，原设计的铸 型浇、冒口工艺不适合，也会导致铸件报 废。
化学成分：C是形成石墨的元素，Si是促进形成石墨 的元素，通常C%、 Si%越高，越容易石墨化。
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3.影响石墨化的因素—冷却速度
冷却பைடு நூலகம்度：
减小冷却速度可以促进石墨化， 易得到粗大的石墨片和铁素体 基体；
增大冷却速度则阻碍石墨化， 此时只有部分碳以细石墨片析 出，而另一部分碳则以渗碳体 析出， 得到珠光体基体。
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3.影响石墨化的因素—壁厚
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铸铁件的生产
普通灰铸铁件
基体：F、P、F+P 生产：铁水熔炼好后直接浇铸 牌号：HTXXX HT: 表示灰铸铁中文拼音的代号 XXX: 三位数字表示最抵抗拉强度(MPa) 石墨形态：粗片 状
问题
提高灰铸铁的性能
灰铸铁的孕育处理方法
将熔炼出的铁水在 浇铸前加入质 量分数为 0.25%~0.60%的孕育剂， 孕育剂在铁水中形成大量弥散的石 墨结晶核心，使石墨化作用显著提 高，从而得到在细珠光体上均匀分 布着细片状石墨的组织。

2013年7月26日星期五 2－3 铸铁
硫和锰对石墨化的影响
S 严重阻碍石墨化,有形成白口倾向,Fe和Fe 在晶界上形成低熔点(98.5℃)共晶体，具有热 脆性，使流动性降低，增大收缩率。限制在 ０.1～0.15%以下。 Ｍn能抵消Ｓ的有害作用。Mn与S的亲合力大。 属有益元素 Ｍn+S=MnS Mn+FeS=Fe+MnS MnS的熔点约1600℃.比重较小,随熔渣排出炉 外.可提高基体的强度和硬度.过多的Mn阻碍石 墨化作用，一般在0.6~1.2%。
2013年7月26日星期五 2－3 铸铁
灰铸铁的工艺性
属脆性材料，不能锻造和冲压。焊接时 产生裂纹的倾向大，焊接区常产生白口 组织，呈崩碎切屑，切削加工性能好。
2013年7月26日星期五
2－3 铸铁
灰铸铁的减振性
比钢的减震性好得多，这是由于石墨对 机械震动起缓冲作用，阻止了振动能量 传播，减震能力为钢的5~10倍，是制造床 身、机座的好材料。
2013年7月26日星期五
2－3 铸铁
壁厚、成分与组织之间的关系
成分不变壁厚变—增加壁厚得到低牌号铸铁， 减小壁厚得到高牌号铸铁。 壁厚不变成分变—增加碳硅含量得到低牌号铸 铁，减少碳硅含量得到高牌号铸铁。 壁厚和成分都发生变化，但铸件的组织和机械 性能不变化—铸件壁厚增加则选择低碳硅的高 牌号铸铁，铸件壁厚减小则反之。其实质就是 利用铸件壁厚（冷却速度）和化学成分（碳硅 含量）对铸件石墨化的综合影响。
铁素体基体＋团絮状石墨
珠光体可锻铸铁（白心可锻铸铁）的组织
珠光体基体＋团絮状石墨
2013年7月26日星期五 2－3 铸铁
可锻铸铁的性能
可锻铸铁的前身是白口铸铁，结晶温度 范围大，流动性差，收缩大，易产生冷 隔、浇不足、缩孔、缩松及裂纹等缺陷。 在铸造工艺上应采用冒口及冷铁，创造 顺序凝固条件，提高薄壁铸件的浇注温 度，提高砂型的容让性。 可锻铸铁的加工性能优于钢，减振、耐 磨、低缺口敏感性及耐蚀性都较好。

3）灰口铁性能 ③ 减震性
片层状石墨阻止振动传递，减震性好。 ④ 耐磨性
石墨润滑，石墨脱落形成显微凹坑存储润滑油， 耐磨性好。 ⑤ 缺口敏感性
片状石墨的存在使得存在大量缺陷，缺口敏感性 低。
1.2.1.1 灰口铁铸件
4）影响灰口铸铁组织和性能因素 ①化学成分 ②冷却速度 ③孕育处理
灰口铸铁 灰口铸铁的化学成分、组织和性能
• 1.可获得比铸钢更薄而复杂的铸件，铸件中残余 内应力及翘曲变形较铸钢小。
• 2.对冷却速度敏感性大，因此薄截面容易形成白 口和裂纹，而厚截面又易形成琉松，故灰铸铁件 当壁厚超过其临界值时，随着壁厚的增加其力学 性能反而显著降低。
• 3.表面光洁，因而加工余量比铸钢小，表面加工 质量不高对疲劳极限不利影响小。
5.0 口 铸
4.0 铁 10 20
P+F+G片
灰口铸铁
30 40 50 60 70
铸铁壁厚（mm）
孕育处理 — 熔炼出相当于白口或麻口组织的低碳、低 硅的高温铁水，向铁水中冲入细颗粒的孕育剂，孕育剂 在铁水中形成大量弥散的石墨结晶核心，使石墨化作用 骤然提高，从而得到在细晶粒珠光体上均匀的分布着细 片状石墨的组织。
可锻铸铁（团絮状）
球墨铸铁
合金种类选择
黑色金属：
铸钢
强度高于铸铁
铸造碳素钢
铸造合金钢
有色金属：
铸铜
抗腐蚀 工艺品
铸铝
轻 抗腐蚀 比强度比刚度高
铸镁
铸造铝镁
铸造高温合金 耐高温 价高
1.2.1 铸铁件的生产
1.2.1.1 1.2.1.2 1.2.1.3
灰口铁铸件 可锻铸铁 球墨铸铁
1.2.1 铸铁件的生产

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。
18
课后练习的讨论 (P54-9)
⑼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)
铸铁好。但不能锻造。
9
4.牌号 GB9440—88
K T H（或Z） — —A= %
Rm≥ Mpa 黑心或P 可锻铸铁（可铁）
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。
10
三、球墨铸铁 nodular graphite cast--iron
15
§3铜铝合金铸件生产
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 。
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)
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三、铸造铝合金
1.纯铝 Al aluminium
—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 。

本课课题：常用合金铸件的生产教学目的和要求：1.了解铸铁的分类、特点、石墨化及其影响因素。

2.掌握灰铸铁的牌号、组织、性能及其应用，灰铸铁的变质处理，灰铸铁的热处理。

3. 了解可锻铸铁、蠕墨铸铁和合金铸铁简介4.熟悉球墨铸铁的牌号、组织、性能及其应用、球墨铸铁的热处理。

5.了解铸钢生产的特点。

6.了解铜、铝合金的生产特点。

重点与难点：铸铁的性能及其应用；铸钢、铸铝、铸铜的生产教学方法：讲授法。

课型：理论课教学过程第一章常用合金铸铁的生产第一节铸铁件生产复习旧课：铸件的质量控制。

铸铁的分类：定义：含碳量6.69％>C>2.11％的铁碳合金。

C形式存在。

①白口铸铁：C以Fe3②灰口铸铁：C以片状石墨形式存在，G。

片。

③可锻铸铁：C以团絮石墨状形式存在，G絮④球墨铸铁：C以球状石墨形式存在，G。

球⑤蠕墨铸铁：⑥麻口铸铁：一、灰铸铁灰铸铁的性能：（1）铸造性能好；（2）减摩性能好；（3）减震性能好；（4）切削加工性能好；（5）缺口敏感性较低：（举例：麻子脸；黑白衣服，标准好学生）（6）抗拉强度、塑性、韧性比相应的基体的钢低。

2. 影响铸铁组织和性能的因素（G＝石墨）（1）化学成分：C 、Si→G ，Mn、S、P→Fe3C 。

（2）冷却速度：V↑→Fe3C、V↓→G 。

3.灰铸铁的孕育处理（变质处理）：变质剂：硅铁75％。

在铸铁未浇注前，向铁水中加入少量变质剂（Si＋Fe）、（Si＋Ca），形成非自发晶核，细化晶粒，从而提高其力学性能。

4.灰铸铁的牌号及其生产特点（1）灰铸铁的牌号HTab：ab为材料的最低抗拉强度。

（2）灰铸铁的生产特点二、可锻铸铁。

（马铁、玛钢、展性铸铁、韧性铸铁）C→G絮状成分：＋基体。

组织特点：G絮状＋F：铁素体可锻铸铁。

①G絮状＋F：珠光体可锻铸铁。

②G絮状牌号：KTHab－c：ab为最低抗拉强度。

c为最低延伸率。

黑心可锻铸铁、珠光体可锻铸铁和白心可锻铸铁。

三、球墨铸铁1950年，我国开始球铁的研究，1959年无锡柴油机厂利用球铁代替45、40Cr钢，寿命、机械性能相近，成本降低50～80％，工时减少30～50％。

球 墨 铸 蠕铁 墨 灰铸 铸铁 铁
4. 用途
• 蠕墨铸铁常用于制造承受热循环载荷的零件和结构 复杂、强度要求高的铸件。如钢锭模、玻璃模具、 柴油机汽缸、汽缸盖、排气阀、液压阀的阀体、耐 压泵的泵体等。
玻璃模具
制动鼓
第二节 铸钢特点：
铸钢件生产15%
力学性能高，特别是塑性和韧性比铸铁高，焊接性 能优良，适于采用铸、焊联合工艺制造重型机械。 但铸造性能、减震性和缺口敏感性都比铸铁差。
P: 磷对石墨化影响不显著，磷含量大于0.3%时会形成硬而脆 的磷共晶，能提高铸铁的耐磨性，但又会形成冷脆性，对于灰 铸铁含磷量应限制在0.15%以下。
Mn: 锰与硫作用生成MnS，削弱硫的有害作用，提高铸铁的强 度。锰是阻碍石墨化的元素，增加白口倾向。生产中常加入 0.6～1.2%锰铁，控制铸铁组织。
7 常用合金铸件的生产
第一节 铸铁件生产80%
➢常用铸造合金：铸铁、铸钢和非
铁合金中的铝、铜合金。
内
燃
➢铸铁：是以铁、碳和硅为主要元素的多
机 汽
元合金。常用成分如下表：
缸
铸铁曲轴
一、铸铁的分类
根据碳在铸铁中的存在形式的不同，分为三类：
（1）白口铸铁 指碳主要以Fe3C形式出现的铸铁，断口呈 银白色。极硬且脆，很难切削加工。多制作耐磨零件，如 犁、铧、磨球等，或制造冷硬铸铁件，如轧辊。
➢按退火方式的不同，可锻铸铁分成： 黑心可锻铸铁、 珠光体可锻铸铁 白心可锻铸铁。
可锻铸铁的石墨化退火
➢黑心可锻铸铁的组织：
白口铸铁件在退火中 渗碳体全部分解为团 絮状石墨，金属基体 为铁素体。
珠光体可锻铸铁
黑心可锻铸铁
➢珠光体可锻铸铁的 组织：珠光体基体上 分布着团絮状石墨。