1、第2节 常用合金铸件熔铸,一、铸铁件的熔铸,铁碳合金相图,1、铸铁的分类及其组织,灰铸铁,球墨铸铁,可锻铸铁,蠕墨铸铁,铸铁wc 2.11%的Fe-C合金。 常用成分：wc = 2.44.0 % 。 其它元素：C，Si，Mn，S，P。,按碳在铸铁中存在形式不同分类：灰口铸铁 白口铸铁 麻口铸铁 灰口铸铁按其中石墨形态又分为：灰铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁 可锻铸铁,铸铁熔炼目的与要求：以高生产率、低成本熔炼出预定成分和温度的铁液。 熔炼设备：冲天炉、感应电炉等，传统上冲天炉的应用最广泛，目前感应电炉应用已越来越多。,2、铸铁的熔炼,感应电炉,冲天炉, 灰铸铁的熔铸特点流动性好，收缩小，缩孔、缩松倾
2、向很小；吸气性、偏析性均较小，可用于制造各种薄壁复杂铸件。一般用同时凝固，不加冒口和冷铁，即可获得优质铸件。普通砂型（湿砂型、少量铸件用干型）即可满足要求。 灰铸铁的孕育处理在浇注前或浇注过程中向铁液中冲入细粒状孕育剂如硅铁合金等，使铁液内同时生成大量均匀分布的非自发核心，以获得细小均匀的石墨片，并细化基体组织，提高铸铁强度。,（1）灰铸铁的熔铸, 灰铸铁的性能特点及应用灰铸铁中的石墨层片状分布，使其抗拉强度、断裂韧性较低，而受压状态下具有优异的强度。灰铸铁拥有良好的铸造性能、切削加工性能、减震性和减摩性。应用于承受压应力为主的零件、要求减震性或耐磨性好的零件以及结构复杂的零件：如带轮、机床床
3、身、箱体、机架、泵体、缸体、导轨等。,灰铸铁的熔铸, 球墨铸铁的熔铸特点铁液的化学成分特点主要是一高两低：一高是指高的含碳量（C3.8%4.0%），旨在改善铸造性能和球化效果；二低是低磷、硫和相对较低的硅含量。出炉温度的控制：由于经球化和孕育处理后铁液温度要降低50100，为防止浇注温度过低，出炉的铁液温度必须高达1400以上。球墨铸铁较灰铸铁易产生缩孔、缩松、皮下气孔和夹渣等缺陷，故在工艺上要采取措施，如在热节上设冒口、冷铁；同时应增加铸型刚度，防止因铸件外形扩大而造成缩孔和缩松。,(2) 球墨铸铁的熔铸, 球化处理和孕育处理球化处理和孕育处理与熔炼优质 铁液同为生产球墨铸铁件的关键环节。
4、球化的作用是使石墨呈球状析出，球化剂是稀土镁合金。球化剂的使用量一般为铁液质量的0.8%1.2%。孕育剂的作用主要是进一步促进铸铁石墨球化，防止球化元素所造成的白口倾向。同时，通过孕育还可使石墨圆整、细化，改善球墨铸铁的力学性能。常用孕育剂是含硅量为75的硅铁，加入量为铁液质量的0.41.0。,球墨铸铁的熔铸,球化剂, 球墨铸铁的热处理1）退火 使渗碳体分解获得铁素体，主要用于铁素体球墨铸铁的生产。2）正火 增加基体中珠光体含量，提高球铁的强度、硬度及耐磨性，主要用于珠光体球墨铸铁。正火后常随之回火，以去除铸造应力。3）调质 获得比正火更高的综合力学性能，用于某些综合力学性能要求较高或截面较小
5、的球铁铸件。4）等温淬火 可获得下贝氏体，主要用于高强度球铁的生产。,球墨铸铁的熔铸, 球墨铸铁的性能特点及应用球墨铸铁中的石墨呈球状分布，使其抗拉强度、断裂韧性大幅度提高，同时具有良好的铸造性能、切削加工性能、减震性和减摩性。珠光体球墨铸铁可替代碳钢制造某些受较大交变载荷和受摩擦的重要零件：如曲轴、连杆、凸轮、蜗轮、蜗杆等。铁素体球墨铸铁强度低但塑性好，可用于制造汽车、拖拉机底盘零件、拔叉、阀体、轮毂等。,球墨铸铁的熔铸,蠕墨铸铁生产特点：蠕墨铸铁的生产与球墨铸铁相似，铁液成分和温度要求亦相似。蠕墨铸铁件的生产过程主要包括：熔炼铁液、蠕化孕育处理和浇注等。但一般不进行热处理，而以铸态使用。,
6、（3）蠕墨铸铁的熔铸,（4）可锻铸铁的生产,(1)铸造出白口铸铁坯料 要求铸铁的碳、硅含量很低，以保证获得完全的白口组织。通常为C=2.4%2.8%，Si=0.4%1.4。如果铸出的坯料中已有片状石墨，则退火后无法获得团絮状石墨的铸铁。一般只采用冲天炉熔炼。（2）石墨化退火 将清理后的坯料置于退火箱中，并加盖用泥密封，再送入退火炉中，缓缓地加热到920980的高温，保温1020小时，并按规范冷却到室温（对于黑心可锻铸铁还要在700以上进行第二阶段保温）。 石墨化退火的总周期一般为4070小时。因此，可锻铸铁的生产过程复杂，而且周期长、能耗大、铸件的成本高。主要应用于一些形状复杂的小型薄壁铸件，
7、如水暖管件，扳手，连杆，活塞环，建筑扣件。,二、铸钢件的熔铸,1、铸钢件的熔炼铸钢熔点高，对化学成份要求严格。故不能用冲天炉熔炼，多采用电弧炉或感应电炉进行熔炼。,感应电炉炼钢,2、铸钢件的铸造工艺特点铸钢的铸造性能差，主要表现在熔点高，钢液易氧化、吸气，流动性差，收缩大。因此铸钢较铸铁铸造困难，易产生浇不足、气孔、缩松、缩孔、裂纹、夹渣和粘砂等缺陷。采取的措施：（1）适当选择浇注温度（2）充分保证砂型性能（3）正确采用补缩工艺,三、非铁合金铸件的熔铸,1、铝合金的熔铸（1）铝合金熔炼特点 精炼除气 铝合金易氧化：2Al+O2Al2O3，易形成夹杂，降低铸件的力学性能。液态铝可溶解大量氢，凝固
8、时，氢的溶解度下降15倍左右；过饱和的氢来不及析出，以分子态聚集在铸件内部，形成许多小针孔(1mm),降低铸件力学性能和致密性。因此，铝液出炉前要进行精炼去气，多采用浮游法精炼。变质处理 在熔炼铝硅合金时，为改变其中共晶硅的形貌，提高铸件力学性能，通常用钠或锶作为 变质剂进行变质处理。,粗片状共晶硅,保温层,耐火砖,炉盖,耐热板,坩埚,电阻坩埚炉结构,电阻丝,铝合金熔炼一般多用坩埚炉,电阻坩埚炉为中性炉气，铝液不会强烈氧化，炉温便于控制；缺点是熔炼时间较长，耗电量较大。,（2）铝合金铸造工艺特点由于铝合金熔点低、流动性好，可采用细沙造型，以降低铸件表面粗糙度。浇注系统必须保证铝液能平稳快速流入
9、型腔，避免产生飞溅、涡流和冲击等。大批量生产时，常采用特种铸造。,（1）铜合金熔炼特点铜合金熔炼时的突出问题也是容易氧化和吸气。因此，熔炼时常采用覆盖剂（如木炭、碎玻璃、苏打和硼砂等）保护；同时加入0.3%-0.6%的磷铜脱氧。铜合金中的主要气体为氢气。锡青铜常采用吹氮法除气；铝青铜还可以加入氯盐（ZnCl2）、氯化物（CCl4) 除气；黄铜可采用沸腾法除气。,2、铜合金的熔铸,（2）铜合金铸造工艺特点由于铜合金熔点低、流动性好，可采用细沙造型，以降低铸件表面粗糙度。黄铜和铝青铜合金结晶温度范围窄，铸件易产生集中缩孔，应采用顺序凝固原则，合理设置冷铁和冒口进行补缩。锡青铜结晶温度范围宽，呈糊状凝固，易产生枝晶偏析和缩松，铸造时宜采用同时凝固原则。,
