影响缸体用灰铸铁加工性能的因素
2007-12-18 11:01:05| 分类：铸造知识| 标签：|字号大中小订阅
近年来，随着中外技术合作的加强，在许多中外合资厂都出现了缸体灰铸铁件的力学性、金相组织与国外的铸件相当，都符合要求，但加工时刀具磨损要比进口灰铸件严重得多的现象。这严重影响了缸体铸件的国产化。入某一铸件二厂对自己生产的捷达车发动机缸体铸件进行加工时发现，在相同的刀具和加工工艺的条件下，其刀具磨损是国外同类铸件刀具磨损的10倍。铸件的加工性能可从切削力、刀具磨损和表面光洁度等方面考虑。影响灰铸件的加工性能的因素是多方面的，石墨的形态和含量、合金元素、微量元素和铸造工艺等都对灰铸铁件加工性能由很大的影响。
1、元素对灰铁加工性能的影响
灰铸铁件的理想组织为：均匀分布、中等大小的A型石墨；均匀分布、中等或中细的珠光体基体；尽可能少的夹杂物颗粒；尽可能少的游离分布的渗碳体和磷共晶；材质纯净。首先石墨的形态、数量及分布形式对灰铸铁件的加工性能有很大的影响。石墨既是灰铸铁中的软相，又对加工刀具具有润滑作用，并且石墨的量多时有利于裂纹的扩展和切屑的断裂。因此，石墨量多时有助于改善灰铸铁的加工性能，即在保证牌号的条件下，提高石墨含量是促成灰铸铁加工性能提高最直接、最有效的方式。缸体的碳当量高，石墨量多，这也是进口缸体比国产缸体加工性能好的原因之一。碳的存在形式也影响加工性能。当铸铁中含有3%~5%的游离碳化物时，尽管硬度增加不明显，但其力学性能却明显下降，加工性能也急剧恶化。张元好等研究认为，碳与强碳化物形成元素形成的碳化物特别是灰铸铁中的TiC、WC等硬质点硬度可达到1000HV以上，铸铁中这些硬质点，可极大的恶化灰铸铁的加工性能。
2、合金元素对缸体用灰铁件加工性能的影响
一般来说，合金元素大多都提高灰铸铁件的硬度，对提高加工性能是不利的。而有些合金元素如锡，可均匀灰铸铁的基体组织，促进石墨析出，细化石墨，改
善灰铸铁的加工性能。
研究发现，cu、cr是常用的且对灰铸铁加工性能影响较大的元素。廖起强等研究发现，在CE为3.85%的灰铸铁中加入cu、cr能显著提高灰铸件强度，但硬度差变化不大，对断面敏感性改善不明显。而对CE为4.07%的灰铸铁件，cu、cr的加入可使阶梯试样的最大硬度差降低10HB，改善了断面敏感性。并且，cu、cr、的加入可明显改变由于加入72sife所引起的显微组织的不均匀性。黄勇研究发现，cu具有很强的珠光体化作用，cu通过条基体强度可减少由于加入硅基和碳基孕育剂所引起的显微组织硬度不均对加工性能的影响，并且可减小形成碳化物的倾向，促进石墨析出。当cu的加入量在0.5%~1.0%是，对铸件的显微组
织和力学性能影响最大。
一般而言，反石墨化的合金元素大多恶化灰铸铁的加工性能。因此，传统的观念认为这些元素对灰铸件性能是不利的，但研究发现并非如此。如mn是反石墨化元素，过去常被认为是产生组织中不均匀的“过硬”块的主要原因。因此，在组织成分中限制它的含量。而长鸣发等研究发现，mn量太低是在灰铸铁件组织中产生过硬块的主要原因。当mn量太低，富裕硫量多，形成过多三元共晶体过硬块，这些过硬块是造成灰铸铁件难加工的主要原因。Mn元素可与铸件中的s元素形成硫化锰，而硫化锰是高熔点物质，它不仅可作为凝固时形核剂，从而细化和均匀基体组织，而且在切削加工是，硫化锰可粘附在切削刀具边表面，减小切削加工时的刀具磨损量，从而减少了加工时的刀具磨损。因此，一般应适当的增加mn在组织成分中的含量。
3. 微量元素对灰铸件加工性能的影响
微量元素对铸件性能也有极大的影响。在微量元素中ti被认为是对灰铸铁件加工性能影响最大的有害元素。对ti的研究起源于20世纪90年代。在对国产缸体进行加工时发现，国产缸体铸件比进口缸体铸件的刀具磨损严重。小猪等研究发现，国产铸件ti含量过高是造成刀具磨损大的主要原因。Ti在铸铁中形成tin、tic等硬质点，其硬度很高，在1000hv以上，从而倒是刀具磨损加快。中国一汽研究认为，06A缸体材质中ti的质量分数应严格控制在0.03%~0.04%。东风公司生产的本田缸体灰铸件也存在加工性能差的问题，本田公司认为生铁中ti量太高是主要原因。多国产缸体后条件和进口缸体后条件的显微组织进行对比发现，当国产铸件的晶间没有化合物析出时，国产铸件与进口铸件的共晶团中心和晶间区域成分差异不大，即晶间偏析不大。当有化合物析出时，两者差异明显。进口铸件中一般为磷共晶，其中固溶了一定量的mn、cr、v；国产铸件的晶间化合物比骄傲复杂，一般既有磷共晶，又有复合碳化物。化合物中固溶了mn、c、v等元素。研究发现，这些为了元素中ti对灰铸铁件加工性能的影响最大，v与ti相比，其影响程度约为ti的1/10，cr的影响更小，因此，应尽量
减少铸铁组分中的ti的含量。
Pb和te对铸铁加工性能的影响也是很大的。李涛等研究发现，pb的存在可在灰铸铁中产生异型石墨，主要的异型石墨由魏氏体和尖头石墨。异型石墨析出极大恶化灰铸铁件加工性能。Pb量在0.003%-0.005%范围内，灰铸铁的强度随pb量的增加。当pb量小于0.003%，灰铸铁的性能受pb量影响很小。因此，为了提高灰铸件加工性能和强度，在实际生产中pb的含量控制在0.003%一下。微量的te会显著增加过冷石墨和异型石墨的含量，恶化灰铸铁加工性能，并显著降低灰铸铁件抗拉强度。Te量在0~0.0021%之间时，铁素体量随te含量的增加而增加，从5%左右增加到30%左右；放te量在0.0021%~0.0043%范围内，铁素体的量随te含量的增加而降低，最终又降至5%左右。因此，尽量减小ti、pb、te的含量，使其控制在合适范围内，并尽量使其所生成的化合物弥散分布。
4.铸造工艺对加工性能的影响
铸造工艺对灰铸铁件的加工性能也有影响。碳是铁液中的重要元素，碳的获得方式能对灰铸铁件中石墨形态产生影响，进而影响灰铸铁件加工性能。碳获得方式又两种，一种是通过加生铁获得，一种是通过铁液中加增碳剂获得。功过增碳剂所获得碳的形态比较好，并且加工性能优良。国产缸体的原来主要有回炉料、废钢、生铁。为了简化生产工序，一般通过提高原料中生铁的含量来达到增碳的目的。
出炉铁水温度越高，材料的强度越高，材质的均匀性越高，且硬度增加不明显。因此，提高出炉温度，可提高灰铸件的加工性能。
不同的熔炼方式对灰铸铁件的加工性能也有影响。阿水研究发现，电炉熔炼铸造工件比冲天炉熔炼铸造工件的硬度低，且电炉刻意较好的控制铁液的化学成分，
使铸件有理想力学性能和加工性能。
孕育技术是条灰铸铁强度的常用方法。传统的孕育剂有硅基和碳基孕育剂。硅基孕育剂孕育形核机理一般认为依靠硅与氧形成二氧化硅晶核形成形核中心。由于二氧化硅的晶体结构与石墨的晶体结构相似，从而使碳以石墨的形式析出。随着凝固过程的进行，铁液中贵的含量将大大减少，而硅影响共析转变温度，致使铸件中的珠光体在不同的温度下形成，从而造成珠光体硬度不均，使铸件的加工性能恶化。近年来针对这一问题，阿杜研究了ARC,RT4,HU,RCC等多种复合孕育剂对灰铸件的加工性能的影响，研究发现这些孕育剂在提高灰铸铁件综合加工性能方面有良好作用。在原来75sife的基础上，开发了含钡、锶、锆、稀土以硅铁为基的孕育剂。钡、锶、锆、稀土这些元素可在凝固瞬间形成大量晶核，而不是依靠硅和碳的浓度起伏形核，因此，铸件组织有良好的均匀性，加工性能
较用传统孕育剂所生产铸件加工性能要好得多。
铁液的冷却快慢对石墨形态和金相组织产生很大的影响。而铸件的冷却速度由造型方法决定。金属型铸造，金属壳型铸造，壳型填充铸造多具有较大的冷却速
度，因而所产生的铸件的硬度较高，加工性能较差。
砂型对灰铸铁的加工性能也有影响，研究发现自硬树脂砂模的铸件比潮模砂的铸件，在相同的铸造条件下，铸件加工性能要好得多开箱温度对铸件的加工性能也会产生影响。阿曼等研究发现，开箱温度越高，灰铸铁件的加工性能越差。一般而言，开箱温度越高，基体组织中碳的浓度越高。高的开箱温度使碳没有时间扩散到石墨晶核上，铸件基体组织中有大量碳化物，这些碳化物增加基体组织的不均匀性，导致铸件加工性能恶化。研究还发现，对汽车缸体铸件而言，自珠光体形成后，降低开箱温度，可改善其加工性能。
5结束语
对灰铸铁件的加工性能的影响元素很多，其中最主要的为灰铸件组织均匀性、成分、碳化物量及分布、合金元素含量。铸造工艺和加工工艺也对灰铸铁件的加工性能有很大影响，但这些因素对灰铸铁件的加工性能的影响缺乏系统的研究。灰铸件加工性能主要从切削力、刀具磨损、表面光洁度等方面进行衡量，但对灰铸件加工性能至今没有有效的测试方法，对灰铸铁件加工性能也没有统一的评价标准，且对提高缸体用灰铁件加工性能尚无有效方法。因而，严重阻碍了我国汽车产业的发展，影响许多高级轿车生产的国产化。因此，今后应加大对条缸体用灰铸铁加工性能的研究，只有这样才可以减小我国与国外发达国家汽
车产业的差距。
中小型乘用车发动机灰铸铁汽缸体（汽缸盖）常见缺陷与对策浅析概述 改革开放后近十年来，我国的汽车制造工业得到了飞速发展，许多高端汽车品牌，几乎与发达国家同步推出面世，与之相适应的汽车发运机制造业也得到了迅猛发展，其中发动机铸造的水平也得到了极大的提高，无论铸造产量还是铸件技术要求及铸件质量，都有基本上满足了现代汽车发动机日益提高的要求。 以中小型乘用发动机主要铸件汽缸体（汽缸盖）生产为例，众多汽车发动机铸造企业都有采用了粘土砂高压造型（少数为自硬树脂砂造型），制芯则普遍采用覆膜砂热芯或冷芯工艺，而在熔炼方面大都采用双联熔炼或电炉熔炼，所生产的发动机均为高强度薄壁铁件。许多厂家为满足高强度薄壁铸铁件的工艺要求，纷纷引进先进的工艺技术装备，如高效混砂机，高压造型线，高度自动化的制芯中心，强力抛丸设备，大多采用整体浸涂，烘干，并且自动下芯。在过程质量控制方面，许多企业实现了在线检测与控制，如配备了型砂性能在线检测，热分析法铁水质量检测与判断装置，真空直读光谱议快速检测。清洁度检查的工业内窥镜等。相当一部分企业还在产品开发方面应用了计算机模式拟技术。可以毫不夸张地说，就硬件配件而言，我国发动机铸造水平丝毫不亚于当今世界上工业发达国家，一句话，具备了现代铸造生产条件。（为叙述方便，以下称上述框架内容的生产条件为现代生产条件。）
然而应该承认，在发动机铸造企业的经济效益与产品质量以及铸件所能达到的技术要求方面，我们与世界发达国家还有较大的差距。提高生产质量，减少废品损失，是缩小与发达国家差距，发挥引进设备效能，提高企业效益的重要途径。本文试图就我国铸造企业在现代铸造条件下，中小型乘用车发动机灰铸铁汽缸体（汽缸盖）铸件生产中常见的铸造缺陷与对策，与广大业界同仁作一交流。 1气孔 气孔通常是汽缸体铸件最常见缺陷，往往占铸件废品的首位。如何防止气孔，是铸造工作者一个永久的课题。 汽缸体的气孔多见于上型面的水套区域对应的外表面（含缸盖面周边），例如出气针底部（这时冒起的气针较短）或凸起的筋条部。以及缸筒加工后的内表面。严重时由于型芯的发气量大而又未能充分排气，使上型面产生呛火现象，导致大面积孔洞与无规律的砂眼。在现代生产条件下，反应性气孔与析出性气孔较为少见，较为多见的是侵入性气孔。现对侵入性气孔分析出如下： 1.1原因 1.1.1 型腔排气不充分,排气系统总载面积偏小。 ;,铁液充型不平稳,有气体卷入。 ;砂型内灰分含量高,砂型透气性差。 ,水套砂芯工艺不当(如未设置排气系统或排气系统不完善；或因密封不严，使浇注时铁水钻入排气通道而堵死排气道；砂芯砂粒偏细，透气不良；上涂料后未充分干燥；砂芯砂与涂料发气量太大，或发气速
铸造合金及其熔炼复习思考题 铸铁及其熔炼 1.什么是Fe-C双重相图，那一个相图是热力学稳定的，如何用双重相图来解释 同一化学成分的铁水在不同的冷却速度下会得到灰口或白口，硅、铬对双重相图共晶临界点各有何影响？ 2.什么是碳当量、共晶度，有何意义。 3.分析片状石墨、球状石墨、蠕虫状石墨与奥氏体的共晶结过程和形成条件。 4.铸铁固态相变有那些，对铸铁最终组织有何影响？ 5.冷却速度、化学成分（C、Si、Mn、 Cr、Cu等）对铸铁的一次结晶和二次结 晶有何影响？ 6.灰铸铁中石墨的分布形态有那几种，对铸铁的性能有何影响，从化学成分、 冷却速度及形核等方面说明其形成条件。 7.灰铸铁的基体和非金属夹杂物有那些类型，对铸铁的性能有何影响？ 8.灰口铸铁的性能有何特点？与其组织有何关系？汽车上那些铸件采用灰口铁 生产？ 9.影响灰铸组织、性能的因素有那些，根据组织与性能的关系分析提高灰铸铁 性能的途径和措施。 10.灰铸铁孕育处理的目的是什么，有那些作用，孕育铸铁化学成分的选择原则 是什么，提高孕育效果有那些途径和措施？ 11.说明球墨铸铁生产的工艺过程，其化学成分选择的原则是什么，与灰口铸铁 有何不同？ 12.球墨铸铁的球化剂和球化处理方法有那些？ 13.球铁凝固组织中为何易于出现自由渗碳体，如何消除自由渗碳体？ 14.根据铸铁组织形成原理分析在铸态下获得高韧性、高强度球墨铸铁的途径与 措施。 15.球墨铸铁比灰口铸铁易出现缩孔、缩松缺陷，分析其原因和防止措施。 16.铸铁的热处理有何特点，生产上球墨铸铁采用那些热处理工艺？ 17.蠕墨铸铁有何性能特点？ 18.蠕墨铸铁的化学成分选择与灰铁和球铁有何不同，蠕化剂和蠕化处理工艺有 那些？ 19.简述可锻铸铁生产工艺过程，化学成分选择原则，为何对于薄壁小件采用可 锻铸铁生产有优越性？ 20.减摩铸铁与抗磨铸铁的组织要求有何不同，常用减摩铸铁和抗磨铸铁有那 些？ 21.提高铸铁的耐热性能的途径和措施有那些？常用耐热铸铁有那些？ 22.提高铸铁的耐蚀性能的途径和措施有那些，硅、铭、铬三元素在耐热铸铁及 耐蚀铸铁中的作用是什么？ 23.简述冲天炉的结构与熔炼的一般过程。 24.简述冲天炉内炉气和温度的分布，影响铁液温度的主要因素。 25.冲天炉内铁液成分变化的一般规律？
灰铸铁的热处理 退火 1.去应力退火为了消除铸件的残余应力，稳定其几何尺寸，减少或消除切削加工后产生的畸变，需要对铸件进行去应力退火。 去应力退火温度的确定，必须考虑铸铁的化学成分。普通灰铸铁当温度起过550℃时，即可能发生部分渗碳体的石墨化和粒化，使强度和硬度降低。当含有合金元素时，渗碳体开始分解的温度可提高到650℃左右。 通常，普通灰铸铁去应力退火温度以550℃为宜，低合金灰铸铁为600℃，高合金灰铸铁是可提高到650℃，加热速度一般选用60～120℃/h.保温时间决定于加热温度、铸件的大小和结构复杂程度以及对消除应力程度的要求。铸件去应力退火的冷却速度必须缓慢，以免产生二次残余内应力，冷却速度一般控制在20～40℃/h，冷却到200～150℃以下，可出炉空冷。 一些灰铸铁件的去应力退火规范示于表1. 2.石墨化退火灰铸铁件进行石墨化退火是为了降低硬度，改善加工性能，提高铸铁的塑性和韧性。 若铸件中不存在共晶渗碳体或其数量不多时，可进行低温石墨化退火；当铸件中共晶渗碳体数量较多时，须进行高温石墨化退火。 （1）低温石墨化退火，铸铁低温退火时会出现共析渗碳体石墨化与粒化，从而使铸件硬度降低，塑性增加。 灰铸铁低温石墨化退火工艺是将铸件加热到稍低于Ac1下限温度，保温一段时间使共析渗碳体分解，然后随炉冷却。
（2）高温石墨化退火，高温石墨化退火工艺是将铸件加热至高于Ac1上限以上的温度，使铸铁中的自由渗碳体分解为奥氏体和石墨，保温一段时间后根据所要求的基体组织按不同的方式进行冷却。 正火 灰铸铁正火的目的是提高铸件的强度、硬度和耐磨性，或作为表面淬火的预备热处理，改善基体组织。一般的正火是将铸件加热到Ac上限+30～50℃，使原始组织转变为奥氏体，保温一段时间后出炉空冷。形状复杂的或较重要的铸件正火处理后需再进行消除内应力的退火。如铸铁原始组织中存在过量的自由渗碳体，则必须先加热到Ac1上限+50～100℃的温度，先进行高温石墨化以消除自由渗碳体在正火温度范围内，温度愈高，硬度也愈高。因此，要求正火后的铸铁具有较高硬度和耐磨性时，可选择加热温度的上限。 正火后冷却速度影响铁素体的析出量，从而对硬度产生影响。冷速愈大，析出的铁素体数量愈少，硬度愈高。因此可采用控制冷却速度的方法）（空冷、风冷、雾冷），达到调整铸铁硬度的目的。 淬火与回火 1.淬火铸铁淬火工艺是将铸件加热到Ac1上限+30～50℃的温度，一般取850～900℃，使组织转变成奥氏体，并在此温度下保温，以增加碳在奥氏体中的溶解度，然后进行淬火，通常采用油淬。 对于形状复杂或大型铸件应缓慢加热，必要时可在500～650℃预热，以避免不均匀加热而造成开裂。 随奥氏体化温度升高，淬火后的硬度越高，但过高的奥氏体化温度，不但增加铸铁变形和开裂的危险，并产生较多的残留奥氏体，使硬度下降。 灰铸铁的淬透性与石墨大小、形状、分布、化学成分以及奥氏体晶粒度有关。
1 国内外常用金属材料牌号对照表 美国 中国 日本 USA CHINA JAPAN AST GB1220 JIS ANSI AST M 法国 英国 德国 FRANCE UK GERMANY NFA35-572 BS970 D IN17440 NFA35-576-5 BS144 DIN17224 82 9 NFA35-584 1Cr17Mn6 SUS201 201-1 S2010 1Cr18Mn8Ni5N SUS202 202 S2020 284S1 0 6 X12CrNi177 SZ12CN17.07 1Cr17Ni7 SUS301 301 S3010 301S2 0 1 X12CrNi188 Z10CN18.09 1Cr18Ni9 SUS302 302 S3020 302S2 0 5 X5CrNi189 Z6CN180.9 1Cr18Ni9Si3 SUS302B 302B S3021 5 OCr18Ni9 SUS304 304 S3030 304S1 0 5 X2CrNi189 Z2CN180.9 O OCr19Ni10 SUS304L 304 S3040 304S1 3 2 Z5CN18.09A 2 304N OCr19Ni9N SUSNI S3045 1 S3045 3 X2CrNiN181 0 Z2CN18.10N OOCr18Ni10N SUSLN 304L N X5CrNi1911 Z8CN18.12 1Cr18Ni12 SUS305 305 S3050 305S1 0 9 2Cr23Ni13 SUS309 309 S3090 Ocr23Ni13 SUS309S 309S S3090 8 Ocr25Ni20 SUS310S 310S S3100 8 X5CrNiMo18 12 Z6CND17.12 OCr17Ni12Mo2 SUS316 316 S3160 316S1 X2CrNiMo18 Z2CND17.12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 1 0 1 3 1 1
发动机缸体
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发动机缸体 [摘要]缸体是汽车发动机乃至汽车中最重要的零件之一，发动机的加工质量直接影响发动机的质量，进而影响到汽车整体的质量，因此发动机缸体的制造加工长期以来一直受到国内外汽车生产企业的重视。[缸体的简单介绍］发动机缸体是发动机的基础零件和骨架,同时又是发动机总装配时的基础零件。缸体的作用是支承和保证活塞、连杆、曲轴等运动部件工作时的准确位置；保证发动机的换气、冷却和润滑;提供各种辅助系统、部件及发动机的安装。汽车发动机的缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为缸体——曲轴箱。缸体上部的圆柱形空腔称为气缸,下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在缸体内部铸有许多加强筋,冷却水套和润滑油道等。根据缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常把缸体分为以下三种形式。（1)一般式缸体：其特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。这种缸体的优点是机体高度小，重量轻,结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便;但其缺点是刚度和强度较差(2）龙门式缸体：其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚度较好,能承受较大的机械负荷；但其缺点是工艺性较差，结构笨重，加工较困难。(3)隧道式缸体：这种形式的缸体曲轴的主轴承孔为整体式，采用滚动轴承，主轴承孔较大，曲轴从缸体后部装入。其优点是结构紧凑、刚度和强度好，但其缺点是加工精度要求高，工艺性较差，曲轴拆装不方便。为了能够使缸体内表面在高温下正常工作,必须对缸体和缸盖进行适当地冷却。冷却方法有两种，一种是水冷,另一种是风冷。水冷
铸铁的分类及特性 从铁碳相图中知道，含碳量大于 2.06%的铁碳合金称为铸铁 尽管铸铁强度、塑性、韧性较差，不能进行锻造，但它具有优良的铸造性、减摩性、切削加工等一系列性能特点；另外其生产设备和工艺简单、价格低廉，因此得到了广泛的应用。 1.铸铁的分类 铸铁的常用分类方法有两种：一是按石墨化程度；二是按石墨结晶形态。 按石墨化程度可分为： ①灰口铸铁：即在第一和第二阶段石墨化过程中都得到了充分石墨化的铸铁，其断口呈暗灰色。 ②白口铸铁：即第一、二和三阶段的石墨化全部被抑制，完全按Fe—Fe s C相图进行结晶而得到的铸铁。 ③麻口铸铁：即在第一阶段的石墨化过程中便未得到充分石墨 化的铸 铁。 按石墨结晶形态分： ①灰口铸铁：铸铁组织中的石墨形态呈片状结晶。 ②可锻铸铁：铸铁组织中的石墨形态呈固絮状。 ③球墨铸铁：铸铁组织中的石墨形态呈球状。 2.铸铁的编号基本性能及用途
(1)灰口铸铁：根据GB976 —67所规定的编号、牌号用“HT 表示灰口铸铁，后面两项数字分别表示其抗拉和抗弯强度的最低值。女口HT20 —40表示抗拉强度和抗弯强度最低值为200MN/m2 和 400MN/m2。 灰口铸铁具有优良的铸造性、切削加工性，优良的减摩性。 良好的消震性和缺口敏感性，故而灰口铸铁主要用于制造各种承受压力和要求消震性的床身、机架、复杂的箱体、壳体和经受磨擦的导轨、罐体等。 （2）可锻铸铁：按GB978 —67规定牌号以“ KT”和 “ KTZ ” 表示可锻铸铁，其中“ KT”表示铁素体可铸铸铁， “ KTZ ”表示珠光体可锻铸铁，牌号中的两项数字表示其最低抗拉强度和延伸率。 可锻铸铁的机械性能，特别是冲击韧性普遍较灰口铸铁高，但由于其成本高，故而应用不是很广泛，主要用于制造一些小型铸铁。 （3）球墨铸铁：按GB1348—78规定，球墨铸铁以“ QT” 表示，后面数字同可锻铸铁一样。 球墨铸铁不仅具有远远超过灰铁的机械性能，而且同样也具有灰铁的优点，如良好的减摩性、切削加工性及低的缺口敏感性，甚至可与锻钢媲美，如疲劳强度大致与中碳钢相近，耐磨性优于表面淬火钢等。此外，球墨铸铁还可适应各种热处理，使其机械性能提高到更高的水平。 球铁主要用来代替钢，如铁素体球墨铁可代替35、40#钢，珠 35CrMo、40CrMnMo 及20CrMnTi。 光体铸铁可代替
1.0影响材料性能的因素 2.01.1碳当量对材料性能的影响字串9 决定灰铸铁性能的主要因素为石墨形态和金属基体的性能。当碳当量（）较高时，石墨的数量增加，在孕育条件不好或有微量有害元素时，石墨形状恶化。这样的石墨使金属基体能够承受负荷的有效面积减少，而且在承受负荷时产生应力集中现象，使金属基体的强度不能正常发挥，从而降低铸铁的强度。在材料中珠光体具有好的强度、硬度，而铁素体则质底较软而且强度较低。当随着 C、Si的量提高，会使珠光体量减少，铁素体量增加。因此，碳当量的提高将在石墨形状和基体组织两方面影响铸铁铸件的抗拉强度和铸件实体的硬度。在熔炼过程控制中，碳当量的控制是解决材料性能的一个很重要的因素。 1.2合金元素对材料性能的影响 在灰铸铁中的合金元素主要是指Mn、Cr、Cu、Sn、Mo等促进珠光体生成元素，这些元素含量会直接影响珠光体的含量，同时由于合金元素的加入，在一定程度上细化了石墨，使基体中铁素体的量减少甚至消失，珠光体则在一定的程度上得到细化，而且其中的铁素体由于有一定量的合金元素而得到固溶强化，使铸铁总有较高的强度性能。在熔炼过程控制中，对合金的控制同样是重要的手段。 1.3炉料配比对材料的影响字串4 过去我们一直坚持只要化学成分符合规范要求就应该能够获得符合标准机械性能材料的观点，而实际上这种观点所看到的只是常规化学成分，而忽略了一些合金元素和有害元素在其中所起的作用。如生铁是Ti的主要来源，因此生铁使用量的多少会直接影响材料中Ti的含量，对材料机械性能产生很大的影响。同样废钢是许多合金元素的来源，因此废钢用量对铸铁的机械性能的影响是非常直接的。在电炉投入使用的初期，我们一直沿用了冲天炉的炉料配比（生铁：25~35%，废钢：30~35%）结果材料的机械性能（抗拉强度）很低，当我们意识到废钢的使用量会对铸铁的性能有影响时及时调整了废钢的用量之后，问题很快得到了解决，因此废钢在熔化控制过程中是一项非常重要的控制
灰铸铁五大元素的作用和对机械性能的影响 产品机械性能是各国检验产品质量的重要指标，同时也是产品使用性能直接相关，为提高灰铸铁的性能，常采用的措施：选择合理的化学成分，改变炉料组成，孕育处理，铁液合金化等措施或几种措施结合，但是化学成分一般作为生产行为，标准中一般不做强制要求，要想得到一定的性能有多种配料方法。 灰铸铁中主要有五大元素碳、硅、锰、硫、磷，化学成分合理的选配是上述措施最重要和最经济的方法。 碳、硅及碳当量：碳、硅是铸铁的主要组成元素，又都是强烈促进石墨化的元素，一般情况下碳和硅含量越高，越有利于石墨化。为了简化和避免使用多元合金相图，可以将碳、硅等元素，按照其对共晶点实际碳量的影响，将这些元素的量折算成对碳量的增减，谓之碳当量，以CE表示，为简化计算一般只考虑硅、磷的影响，因此简化公式：CE%=C%+1/3(Si+P)%。因此碳当量的变化对机械性能有最直接影响，碳当量提高，促使石墨片变粗，数量增多，强度和硬度下降，碳当量降低，石墨数量减少，石墨片细化，由于增加初析奥氏体枝晶量，从而是提高铸件力学性能的措施，但同时导致铸件铸造性能降低，铸件断面敏感性增大，铸件内应力增加，硬度上升增加加工困难。一般碳的质量分数大多2.6%-3.6%，硅的质量分数大多1.2%-3.0%。 锰、硫本身是稳定碳化物、阻碍石墨化的元素。但两者共同存在时，会结合成MnS 及S化合物，以颗粒状分布于基体中，这些化合物的熔点在1600°C以上，不仅无阻碍石墨化的元素，而且还可作为石墨化的非自
发性晶核。一般硫的质量分数大多0.06%-0.15%，锰的质量分数大多0.4%-1.2%。 磷使铸铁的共晶点左移，作用程度与硅相似，但磷在铸铁中形成低熔点二元、三元磷共晶，虽然提高耐磨性，但随磷量增加铸件脆性增加致密性降低，磷的质量分数大多小于0.2%。
铸铁的分类及其性能特点 一、铸铁的分类 铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。工业用铸铁是以铁、碳、硅为主要组成元素并含有锰、磷、硫等杂质的多元合金。普通铸铁的成分大致为2.0~4.0%C、0.6~3.0%Si、0.2~1.2%Mn\0.1~1.2%P、0.08~0.15%S。有时为了进一步提高铸铁的性能或得到某种特殊性能，还加入Cr、Mo、V、Al等合金元素或提高Si、Mn、P等元素含量，这种铸铁称作合金铸铁。 碳在铸铁中，除少量溶于基体外，绝大部分是以石墨或碳化物的形式存在于铸铁中。根据碳的存在形式不同，可将铸铁区分为白口铸铁和灰口铸铁两大类。 1.白口铸铁碳全部以渗碳体形式存在的铸铁称白口铸铁，断口呈银白色。这种铸铁组织中含有大量渗碳体和莱氏体共晶，因而其性能既硬又脆，所以不宜用作结构材料，一般都用作炼钢原料。 2.灰口铸铁碳全部或大部分以石墨形式存在的铸铁，称作灰口铸铁，其断口呈灰暗色。生产中多用来铸造各种机械零件。 按石墨的形态不同，灰口铸铁又可分为普通灰口铸铁，可锻铸铁及球墨铸铁。 （1）普通灰口铸铁其中碳大部分或全部以片状形式的石墨存在于铸铁中它也常简称为灰铸铁。一般情况下，其石墨片都比较粗大。但若在铁水浇注前，向铁水中加入一些能起形核作用的所谓孕育剂（通常是加入硅铁），将增加并加快石墨的形核，从而使石墨细化并且分布均匀。这种处理称作孕育处理，经过这种处理的灰口铸铁即称孕育铸铁。 （2）可锻铸铁它是由一定成分的白口铸铁经石墨化退火后形成。其中的碳全部或大部以团絮状石墨形式存在于铸铁中。它又称韧性铸铁或马铁。可锻铸铁实际上并不可锻，只不过具有一定塑而已。 （3）球墨铸铁简称球铁，其中的碳全部或大部分以球状石墨形式存在于铸铁中。它是灰口铸铁中机械性能最好的一种。 二、灰口铸铁的组织及性能特点 1.铸铁的石墨化过程在铸铁的冷凝过程中，原则上碳既可以渗碳体的形式析出，形成白口铸铁；也可以石墨的形式析出，形成灰口铸铁。析出石墨碳的过程，即称为石墨化。 至于碳究竟以哪种形式析出，主要取决于铸铁的化学成分及冷却速度。铝、碳及硅是最强烈促进石墨化的元素，而铬、硫及锰等是阻碍石墨化的元素。铸铁冷凝时，冷却速度愈慢，则愈易石墨化，反之愈易形成渗碳体。 一般的铁碳合金结晶时，照例是不易析出石墨的，但当含有足量的碳及硅时，在合金结晶时，就可能从液相中直接析出石墨碳（称为初生石墨）。合金在共晶线与共析线之间冷却时，既可以从奥氏体中直接析出石墨附着在初生石墨上，使之长大；也可能先析出渗碳体，而这渗碳体在缓慢的冷却过程中或恒温保温下，分解成铁素体和石墨。在这温度范围内的石墨化，常称作第一阶段石墨化。同理，在共析线以下冷却时，既可以由奥氏体直接共析分解为石墨和铁素体，也可以先形成珠光体，然后珠光体中的渗碳体再在保温过程中分解为石墨和铁素体，这称之为第二阶段石墨化。 石墨化过程有赖于碳原子的扩散，所以第一阶段石墨化由于温度较高，扩散条件较好，容易进行得比较完全。而第二阶段石墨化则由于温度角度，扩散条件较差，往往不能充分进行。在冷速较大时，只能部分石墨化或根本不能进行。
1.0 影响材料性能的因素 2.01.1 碳当量对材料性能的影响字串9 决定灰铸铁性能的主要因素为石墨形态和金属基体的性能。当碳当量（）较高时，石墨的数量增加，在孕育条件不好或有微量有害元素时，石墨形状恶化。这样的石墨使金属基体能够承受负荷的有效面积减少，而且在承受负荷时产生应力集中现象，使金属基体的强度不能正常发挥，从而降低铸铁的强度。在材料中珠光体具有好的强度、硬度，而铁素体则质底较软而且强度较低。当随着 C、Si的量提咼，会使珠光体量减少，铁素体量增加。因此，碳当量的提咼将在石墨形状和基体组织两方面影响铸铁铸件的抗拉强度和铸件实体的硬度。在熔炼过程控制中，碳当量的控制是解决材料性能的一个很重要的因素。 1.2 合金元素对材料性能的影响 在灰铸铁中的合金元素主要是指Mn、Cr、Cu、Sn、Mo 等促进珠光体生成 元素，这些元素含量会直接影响珠光体的含量，同时由于合金元素的加入，在一定程度上细化了石墨，使基体中铁素体的量减少甚至消失，珠光体则在一定的程度上得到细化，而且其中的铁素体由于有一定量的合金元素而得到固溶强化，使铸铁总有较咼的强度性能。在熔炼过程控制中，对合金的控制同样是重要的手段。 1.3 炉料配比对材料的影响字串4 过去我们一直坚持只要化学成分符合规范要求就应该能够获得符合标准机械性能材料的观点，而实际上这种观点所看到的只是常规化学成分，而忽略了一些合金元素和有害元素在其中所起的作用。如生铁是Ti的主要来源，因此生铁使用量的多少会直接影响材料中Ti的含量，对材料机械性能产生很大的影响。同样废钢是许多合金元素的来源，因此废钢用量对铸铁的机械性能的影响是非常直接的。在电炉投入使用的初期，我们一直沿用了冲天炉的炉料配比（生铁：25~35%，废钢：30~35%）结果材料的机械性能（抗拉强度）很低，当我们意识到废钢的使用量会对铸铁的性能有影响时及时调整了废钢的用量之后，问题很快得到了解决，因此废钢在熔化控制过程中是一项非常重要的控制 参数。因此炉料配比对铸铁材料的机械性能有着直接的影响，是熔炼控制的重点。
综合实验:灰铸铁力学性能测试 一、实验目的： 目的是培养学生，理论联系实际的学风，独立动脑分析问题，独立动手解决问题，独立设计实验方案，独立完成实验全过程，独立总结实验过程的实际工作能力和初步的创新能力。 二、实验内容 我们小组拿到的是灰铸铁试样，由小组8人进行不同的热处理工艺，如表所示：工艺编号 1 2 3 4 5 6 7 8 正火℃无860 无无无无无无 淬火℃无无860 （水） 860 （水） 860 （油） 860 （油） 860 （油） 860 （油） 回火℃无无无560 无560 460 260 我选择的工艺是第7组. 二、实验步骤： 2.对灰铸铁进行淬火，温度860℃，保温10分钟，淬火介质为油。 3.测试淬火后试样的硬度值（洛氏硬度试验机）。 4.对试样进行回火处理，温度460℃，保温60分钟，取出后空冷。 5.测试回火后的试样硬度值（洛氏硬度试验机）。 6.通过打磨、研磨、抛光、侵蚀，在金相显微镜下观察试样经过处理后的金相组织，观察后拍照。 三、实验结果： 1.试样硬度表（HRC） 试 样编号 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 120.9 11.6 42.7 -10.0 —-5.5 8.9 28 221.0 13.3 41.9 0.0 —-6.3 4.7 31.2 319.6 11.1 40.6 -8.5 —-4.7 8.8 26.1 422.9 10.0 35 -20.0 —-3.7 7.0 30.9 521.7 10.3 54.6 -11.3 —-6.5 8.0 31.5
平均21.22 11.26 42.96 -9.96 23.01-5.34 7.48 29.54 45#2—15.0 60.0 21.0 26.0 16.0 —— 1、此数据为我的式样测得的平均值； 2、45钢的硬度数据综合了其他组同学的数据； 3、一般资料上面对于铸铁硬度的表示采用的是布氏硬度，但由于布氏硬度测量麻烦，故我们采用洛氏硬度表示，必要时可进行硬度换算。 四、实验分析： 灰口铸铁是指含有片状石墨组织的铸铁，这种铸铁因其断面呈灰黑色而得名，其基体组织则分为三种类型：铁素体、珠光体及铁素体+珠光体，从组织可以看出灰口铸铁中的碳大部或全部以片状石墨形式存在（如图8），片状石墨单晶体是由许多薄片晶层叠集而成，薄片晶之间存在着许多亚结构，普通铸铁的石墨晶体中，总是存在许多晶体缺陷。灰口铸铁中的石墨与钢的基体相比，可以把灰铸铁的组织看做是“钢的基体”加上片状石墨的夹杂，石墨的力学性能几乎可以看做为“0” ，而片状石墨的存在相当于基体中许多小的裂纹，破坏了材料的连续性和整体性，减少了基体受力的有效面积，而且很容易在石墨片的尖端形成应力集中，是材料形成脆性断裂，所以灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性比钢低得多，石墨片的量愈多，尺寸愈大，其其影响也愈大。石墨虽然降低了铸铁的力学性能，但使铸铁获得了许多钢没有的优良性能。 灰铸铁的金属基体与碳钢基本相似，但由于灰铸铁内的硅、锰含量与碳钢相比较高，它们能溶解于铁素体中使铁素体得到强化。因此，铸铁中就金属基体而言，其本身的强度比碳钢要高。例如，碳钢中铁素体的硬度约为80HBS，而灰铸铁中铁素体的硬度约为100HBS，一般情况下铁素体灰口铸铁的硬度在143~229HBS(<0.9~22.5HRC)[布氏硬度值数据来自参考资料6，175页表7-1]。灰铸铁通常测定布氏硬度，因为布氏硬度试验范围适合测定铸铁，而且压痕面积大，能够覆盖较多显微组织，反映多相组织硬度综合值。但是由于实验室设备有限，以及我们操作能力不足，故而测定的是灰铸铁的洛氏硬度HRC，在必要条件下可通过查表换算出其大概的布氏硬度。有教材上说[7] ，灰口铸铁的布氏硬度值与同样基体的正火钢相近，这在上面硬度表中似乎得到说明。 基于以上原因老师指导我们按照45钢的热处理工艺处理灰铸铁，我们首先对灰铸铁试样进行了分析，在做金相分析后确定我们拿到的试样是铁素体基灰铸铁，如图1。我的试样按照预先设定的实验步骤进行处理。最后打硬度平均值为7.48，相当与布氏硬度170左右，属于143~229HBS范围之内，拍金相照片得到图6。 以下是不同工艺后拍的金相图片：
一、影响灰铸铁力学性能的主要因素： 化学成分（C、Si、Mn、P、S合金元素）灰铸铁的力学性能金相组织 石墨的形状、大小、分布工艺因素和冶金因素 和数量以及基体组织 工艺、冶金因素：主要有冷却速度，铁液的过热处理、孕育处理、炉料特性等（1）关于冷却速度的影响铸铁是一种对冷却速度敏感性很大的材料，同一铸件的厚壁和薄壁部分，内部和外表都可能获得相差悬殊的组织，俗称为组织的不均匀性。因为石墨化过程在很大程度上取决于冷却速度。影响铸件冷却速度的因素较多：铸件壁厚和重量、铸型材料的种类、浇冒口和重量等等。由于铸件的壁厚、重量和结构取决于工作条件，不能随意改变，故在选择化学成分时应考虑到它们对组织的影响。 （2）关于铁液孕育处理的影响孕育处理就是在铁液进入铸件型腔前，把孕育剂附加到铁液中以改变铁液的冶金状态，从而可改善铸铁的显微组织和性能。 对灰铸铁而言，进行孕育处理是为了获得A型石墨、珠光体基体、细小共晶团的组织，以及减少铸件薄壁或边角处的白口倾向和对铸件壁厚的敏感性；对可锻铸铁而言，是为了缩短短退火周期，增大铸件的允许壁厚和改善组织的结构；对球墨铸铁而言，是为了减少铸件白口倾向，提高球化率和改善石墨的圆整性。 （3）关于铁液过热处理的影响。提高铁液过热温度可以：①增加化合碳含量和相应减少石墨碳含量，②细化石墨，并使枝晶石墨的形成，③消除铸铁的“遗传性”，④提高铸件断面上组织的均匀性，⑤有利于铸件的补缩。同样，铁液保温也有铁液过热的类似作用。 （4）关于炉料特性的影响实际生产中往往发现改变金属炉料（例如采用
不同产地的生铁或改变炉料的配比等)而化学成分似乎无变化的情况下铸铁具有不同的组织和性能，这说明原材料的性质直接影响着用它熔炼出来的铸铁的性质，称为铸铁的：“遗传性”为此，采用提高铁液温度和使用多种铁料配料可消除这种“遗传性”，并改善铸铁的组织和性能。 综上所述，铸铁的工艺因素和冶金因素对铸铁的力学性能有着很大的影响，因此，不应忽视对这些影响因素的控制。 二、灰铸铁不可用热处理的方法来达到牌号要求 一般说来，热处理能在很大程度上改善铸造合金的组织和性能，但在灰铸铁条件下，热处理所能发挥的作用相对较小。在灰铸铁中，石墨对铸铁性能的影响很大，而任何的热处理方法都不能改变石墨的形态和分布，故不可通过热处理来有效地提高灰铸铁的性能使之达到牌号要求。 但是，提高灰铸铁力学性能的方法很多，如合理选配化学成分、改变炉料组成、过热处理铁液、孕育处理、微量或低合金化等，都可取得很好效果。 三、生产高牌号灰铸铁（孕育铸铁）的注意事项 生产产高牌号灰铸铁(一般指HT200以上)时，为了获得高的力学性能，必须尽可能地减少石墨的数量、减小石墨的长度。传统的方法就是降低铁液的碳、硅含量、提高铁液的冷凝速度，但幅度稍大时就会出现D型过冷石墨及白口，反而降低灰铸铁的力学性能。 在炉前或在浇注前往铁液中添加适量的、以硅铁为主的铁合金碎粒被称作孕育处理。孕育处理在铁液中提供大量的、石墨借以生核的生核质点。有效的孕育将促进石墨的析出，从而消除白口、细化片状石墨并使过冷石墨转变为无方向性均布石墨(A型石墨)，不但可大幅度地提高综合力学性能，同时还提高铸
中小型乘用车发动机缸体（汽缸盖）常见缺陷与对策浅析概述 （铸件脉纹形成机理及其防治） 改革开放后近十年来，我国的汽车制造工业得到了飞速发展，许多高端汽车品牌，几乎与发达国家同步推出面世，与之相适应的汽车发运机制造业也得到了迅猛发展，其中发动机铸造的水平也得到了极大的提高，无论铸造产量还是铸件技术要求及铸件质量，都有基本上满足了现代汽车发动机日益提高的要求。 以中小型乘用发动机主要铸件汽缸体（汽缸盖）生产为例，众多汽车发动机铸造企业都有采用了粘土砂高压造型（少数为自硬树脂砂造型），制芯则普遍采用覆膜砂热芯或冷芯工艺，而在熔炼方面大都采用双联熔炼或电炉熔炼，所生产的发动机均为高强度薄壁铁件。许多厂家为满足高强度薄壁铸铁件的工艺要求，纷纷引进先进的工艺技术装备，如高效混砂机，高压造型线，高度自动化的制芯中心，强力抛丸设备，大多采用整体浸涂，烘干，并且自动下芯。在过程质量控制方面，许多企业实现了在线检测与控制，如配备了型砂性能在线检测，热分析法铁水质量检测与判断装置，真空直读光谱议快速检测。清洁度检查的工业内窥镜等。相当一部分企业还在产品开发方面应用了计算机模式拟技术。可以毫不夸张地说，就硬件配件而言，我国发动机铸造水平丝毫不亚于当今世界上工业发达国家，一句话，具备了现代铸造生产条件。（为叙述方便，以下称上述框架内容的生产条件为现代生产条件。）然而应该承认，在发动机铸造企业的经济效益与产品质量以及铸件所能达到的技术要求方面，我们与世界发达国家还有较大的差距。提高生产质量，减少废品损失，是缩小与发达国家差距，发挥引进设备效能，提高企业效益的重要途径。本文试图就我国铸造企业在现代铸造条件下，中小型乘用车发动机灰铸铁汽缸体（汽缸盖）铸件生产中常见的铸造缺陷与对策，与广大业界同仁作一交流。 1气孔 气孔通常是汽缸体铸件最常见缺陷，往往占铸件废品的首位。如何防止气孔，是铸造工作者一个永久的课题。 汽缸体的气孔多见于上型面的水套区域对应的外表面（含缸盖面周边），例如出气针底部（这时冒起的气针较短）或凸起的筋条部。以及缸筒加工后的内表面。严重时由于型芯的发气量大而又未能充分排气，使上型面产生呛火现象，导致大面积孔洞与无规律的砂眼。 在现代生产条件下，反应性气孔与析出性气孔较为少见，较为多见的是侵入性气孔。现对侵入性气孔分析出如下： 1.1原因 1.1.1 型腔排气不充分,排气系统总载面积偏小。 1.1.2浇注温度较低。 1.1.3浇注速度太慢;,铁液充型不平稳,有气体卷入。 1.1.4型砂水份偏高;砂型内灰分含量高,砂型透气性差。 1.1.5对于干式气缸套结构的发动机,水套砂芯工艺不当(如未设置排气系统或排气系统不完善；或因密封不严，使浇注时铁水钻入排气通道而堵死排气道；砂芯砂粒偏细，透气不良；上涂料后未充分干燥；砂芯砂与涂料发气量太大，或发气速度不当，涂料的屏蔽性差……).经验证明,干式缸套的缸体的气孔缺陷,很大程度上与水套工艺因素相关连。 1.1.6孕育剂未经干燥且粒度不当;铁液未充分除渣,浇注时未挡渣,由此引起渣气孔。 1.1.7浇注时未及时引火 1.2对策 1.2.1模型上较高部位设置数量足够,截面恰当的出气针或排气片;而芯头部位设置排气空腔.上述排气系统均应将气体引至型外。通常排气截面为应内浇道总截面积1.5~1.8倍左右。 1.2.2浇注系统按半开放半封闭原则设置为宜,且须具有一定的拦渣功能,这样铁液充型时比较
灰铸铁缺陷产生的原因分析及预防措施 一、影响灰铸铁力学性能的主要因素： 化学成分（C、Si、Mn、P、S合金元素）灰铸铁的力学性能金相组织 石墨的形状、大小、分布工艺因素和冶金因素 和数量以及基体组织 工艺、冶金因素：主要有冷却速度，铁液的过热处理、孕育处理、炉料特性等（1）关于冷却速度的影响铸铁是一种对冷却速度敏感性很大的材料，同一铸件的厚壁和薄壁部分，部和外表都可能获得相差悬殊的组织，俗称为组织的不均匀性。因为石墨化过程在很大程度上取决于冷却速度。影响铸件冷却速度的因素较多：铸件壁厚和重量、铸型材料的种类、浇冒口和重量等等。由于铸件的壁厚、重量和结构取决于工作条件，不能随意改变，故在选择化学成分时应考虑到它们对组织的影响。 （2）关于铁液孕育处理的影响孕育处理就是在铁液进入铸件型腔前，把孕育剂附加到铁液中以改变铁液的冶金状态，从而可改善铸铁的显微组织和性能。 对灰铸铁而言，进行孕育处理是为了获得A型石墨、珠光体基体、细小共晶团的组织，以及减少铸件薄壁或边角处的白口倾向和对铸件壁厚的敏感性；对可锻铸铁而言，是为了缩短短退火周期，增大铸件的允许壁厚和改善组织的结构；对球墨铸铁而言，是为了减少铸件白口倾向，提高球化率和改善石墨的圆整性。 （3）关于铁液过热处理的影响。提高铁液过热温度可以：①增加化合碳含量和相应减少石墨碳含量，②细化石墨，并使枝晶石墨的形成，③消除铸铁的“遗传性”，④提高铸件断面上组织的均匀性，⑤有利于铸件的补缩。同样，铁液保
温也有铁液过热的类似作用。 （4）关于炉料特性的影响实际生产中往往发现改变金属炉料（例如采用不同产地的生铁或改变炉料的配比等)而化学成分似乎无变化的情况下铸铁具有不同的组织和性能，这说明原材料的性质直接影响着用它熔炼出来的铸铁的性质，称为铸铁的：“遗传性”为此，采用提高铁液温度和使用多种铁料配料可消除这种“遗传性”，并改善铸铁的组织和性能。 综上所述，铸铁的工艺因素和冶金因素对铸铁的力学性能有着很大的影响，因此，不应忽视对这些影响因素的控制。 二、灰铸铁不可用热处理的方法来达到牌号要求 一般说来，热处理能在很大程度上改善铸造合金的组织和性能，但在灰铸铁条件下，热处理所能发挥的作用相对较小。在灰铸铁中，石墨对铸铁性能的影响很大，而任何的热处理方法都不能改变石墨的形态和分布，故不可通过热处理来有效地提高灰铸铁的性能使之达到牌号要求。 但是，提高灰铸铁力学性能的方法很多，如合理选配化学成分、改变炉料组成、过热处理铁液、孕育处理、微量或低合金化等，都可取得很好效果。 三、生产高牌号灰铸铁（孕育铸铁）的注意事项 生产产高牌号灰铸铁(一般指HT200以上)时，为了获得高的力学性能，必须尽可能地减少石墨的数量、减小石墨的长度。传统的方法就是降低铁液的碳、硅含量、提高铁液的冷凝速度，但幅度稍大时就会出现D型过冷石墨及白口，反而降低灰铸铁的力学性能。 在炉前或在浇注前往铁液中添加适量的、以硅铁为主的铁合金碎粒被称作
详解汽车发动机铸铁缸体和铸铝缸体不同之处 目前，汽油发动机的缸体分铸铁和铸铝两种。在柴油发动机中，铸铁缸体占绝大部分。然而铸铁缸体和铸铝缸体有哪些不同之处呢?下面将为您详细讲解： 汽车发动机铝体和铁体的区别 一、重量 铝的比重比铸铁要轻，满足强度要求的前提下，铝缸体要轻许多。引擎轻，就可以对整车的重量分布发挥积极的影响，整车质量也轻些。所以，这一点上铝缸体占优。 二、体积 同样的原因，铝的比重轻，单位体积的铝结构强度要小于铸铁，所以铝缸体通常体积反而大些。EA827/EA113/EA888的缸体气缸中心距88mm，而已有的版本缸径可以到82.5mm，除去冷却水通道实际上气缸壁相当薄。这样，整个引擎就很紧凑，体积小。铝缸体较难达到这样的效果。这一点上铸铁缸体占优。 三、耐腐蚀性和强度 铝容易和燃烧时产生的水发生化学作用，耐腐蚀性不及铸铁缸体，尤其对温度压强都更高的增压引擎更是如此。因此，当汽车的引擎体积要求较小时，使用铝缸体就很难达到铸铁缸体的强度。所以说，高增压的引擎大多采用铸铁缸体。在这两方面，全铝发动机明显要逊色于铸铁缸体发动机。 四、抗爆性
铝的导热更快，所以冷却性能好，可以帮助引擎减少非正常燃烧的发生概率，同样的压缩比，铝缸体引擎可以比铸铁缸体引擎使用更低标号的汽油。这一点上铝缸体占优。 五、摩擦系数 现在的引擎，为了降低往复运动的部件的惯性，提高转速和响应速度，活塞大多使用铝合金作为材料。如果气缸壁也是铝的。铝和铝之间的摩擦系数是比较大的，这样引擎的性能就受很大影响了。铸铁就没有这样的问题。这一点上是铸铁缸体占优。 六、在生产过程中，铸铁缸体和铸铝缸体也有很多不同 铸铁生产线占地面积大，对环境污染大，加工工艺复杂;而铸铝缸体的生产特点恰好相反。从市场竞争的角度来说，铸铝缸体具有一定的优势。由于铸铝缸体有这样的优势，自然资源贫乏的日本就主要发展铸铝缸体的发动机。但丰田公司在中国生产的发动机绝大部分是铸铁缸体发动机，原因之一就是中国的原材料并不像日本那样紧缺。从现在的情况看，市场上铝材的价格并不低了，这就削弱了铸铝缸体发动机在生产和加工中的优势。 七、铁和铝的物理性能不同 铸铁的缸体热负荷能力更强，在发动机的升功率方面，铸铁的潜力更大。打个比方，一台1.3 升排量铸铁发动机的输出功率可以超过90kW，而一台铸铝发动机的输出功率只能达到60kW。据了解，1.5升排量铸铁发动机通过涡轮增压等技术，可以达到2.1升排量以上发动机的动力要求，而铸铝缸体发动机则很难达到这一要求。 目前，汽油发动机的缸体分铸铁和铸铝两种。在柴油发动机中，铸铁缸体占绝大部分。然而铸铁缸体和铸铝缸体有哪些不同之处呢?下面将为您详细讲解： 汽车发动机铝体和铁体的区别
灰铸铁中各元素作用 1、碳、硅 碳、硅都是强烈地促进石墨化的元素，可用碳当量来说明他们对灰铸铁金相组织和力学性能的影响。提高碳当量促使石墨片变粗、数量增加，强度硬度下降。相反降低碳当量可减少石墨数量、细化石墨、增加初析奥氏体枝晶数量，从而提高灰铸铁的力学性能。 但是降低碳当量会导致铸造性能下降。 2、锰：锰本身是稳定碳化物、阻碍石墨化的元素，在灰铸铁中具有 稳定和细化珠光体作用，在 Mn=0．5％～1％范围内，增加锰量，有利于强度、硬度的提高。 3、磷：铸铁中含磷量超过0.02%，就有可能出现晶间磷共晶。磷在奥 氏体中的溶解度很小，铸铁凝固时，磷基本上都留在液体中。共晶凝固接近完成时，共晶团之间剩余的液相成分接近三元共晶成（Fe-2%、C-7%、P）。此液相约在955℃凝固。 铸铁凝固时，钼、铬、钨和钒都偏析于富磷的液相中，使磷共晶的量增多。铸铁中含磷量高时，除磷共晶本身的有害作用外，还会使金属基体中所含的合金元素减少，从而减弱合金元素的作用。 磷共晶液体在凝固长大的共晶团周围呈糊状，凝固收缩很难得到补给，铸件出现缩松的倾向较大。 4、硫：降低铁液流动性，增加铸件热裂倾向，是铸件中的有害元素。 很多人认为硫含量越低越好，实则不然，当硫含量≤0．05％时，此种铸铁对我们使用的普通孕育剂来说不起作用，原因是孕育衰
退的很快，常常在铸件中产生白口。 5、铜：铜是生产灰铸铁最常加入的合金元素，主要原因是由于铜熔 点低（1083℃），易熔解，合金化效果好，铜的石墨化能力约为硅的1／5，因此能降低铸铁的白口倾向，同时铜也能降低奥氏体转变的临界温度，因此铜能促进珠光体的形成，增加珠光体的含量，同时能细化珠光体和强化珠光体及其中的铁素体，因而增加铸铁的硬度及强度。但是并非铜量越高越好，铜的适宜加入量为0．2％～0．4％当大量地加铜时，同时又加入锡和铬的做法对切削性能是有害的，它会促使基体组织中产生大量的索氏体组织。 6、铬：铬的合金化效果是非常强烈的，主要是因为加铬使铁水白口 倾向增大，铸件易收缩，产生废品。所以，应对铬量加以控制。 一方面希望铁水中含有一定量的铬，以提高铸件的强度和硬度； 另一方面又将铬严格控制在下限，以防止铸件收缩而造成废品率增加。传统的经验认为，原铁水铬量超过0．35％时，将对铸件产生致命的影响。 7、钼：钼是典型的化合物形成元素，是很强的珠光体稳定元素，它 能细化石墨，在ωMo<0．8％时，钼能细化珠光体，同时能强化珠光体中的铁素体，从而能有效地提高铸铁的强度和硬度。
常用钢铁牌号对照表 钢铁材料的名称、用途、特性和工艺方法命名符号（GB/T221-1979）
①按照GB／T 717—1982《炼钢用生铁》的规定，统一采用汉语拼音字母“L”，(“L”为“炼”字汉语拼音第一个字母)为命名符号。 ②根据GB700--88修改。 ③根据GB699--88修改。 ④根据GBl298--86修改。 表1-9生铁牌号的表示方法 表1-10铁合金牌号的表示方法
表1-11铸铁牌号的表示方法 产品名称牌号举例 QT40017 表示方法说明 灰铸铁 球墨铸铁 黑心可锻铸铁白心可锻铸铁珠光体可锻铸铁耐磨铸铁 抗磨白口铸铁抗磨球墨铸铁 冷硬铸铁 耐蚀铸铁 耐蚀球墨铸铁耐热铸铁 耐热球墨铸铁 HTl00 QT400--17 KTH300—06 KTB350---04 KTZ450—06 MTCulPTi—150 KmTBMn5M02Cu KmTQMn6 LTCrMoRE STSil5M04Cu STQAl5Si5 RTCr2 RTQAl6 伸长率（%） 抗拉强度（MPa） 球墨铸铁代号 ST Si15Mo4Cu ————铜元素符号 —————钼的名义百分含量 —————钼元素符号 —————硅的名义百分含量 —————硅元素符号 —————耐蚀铸铁代号 MT Cu1P Ti —150 ———抗拉强度（MPa） ———钛元素符号 ———磷元素符号 ———铜的名义百分含量 ———铜元素符号 ———耐磨铸铁代号 注：表中成分含量皆指质量分数 表1-12铸钢牌号的表示方法 表1-13钢产品号的表示方法
注：1.平均合金含量∠1.5%者，在牌号中只标出元素符号，不注其含量。 2.平均合金含量为1.5%~2.49%、2.50%~ 3.49%、…、22.5%~23.49%、…时相应的注为2、3、…、23、…。 3.成份含量皆指质量指数。