铸造合金熔炼技术
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熔模铸造合金及熔炼技术
可 在 600-1100℃ 的 高 温 、 高 腐 蚀 的 环 境下稳定工作,被广泛用于航空、航天、 船舰、能源和化工行业.
1.3.1超级合金的分类 按合金的基体元素可分为四大类 ●铁基 ●镍基 ●钴基 ●金属间化合物
铁基铸造高温合金（或称为铁-镍-铬 基） 如K213 化学成份为
Cr /% Ni /% W /%
2 我国熔模铸造常用合金
▲铸造炭钢和低合金钢 ▲铸造不锈钢
2.1 我国与发达国家所用熔模铸造 合金对比
铁基合金 非铁合金 超级合金
北美 欧洲 中国
20% 36% 83.7%
31%
49%
12%
52%
16.3%
2.2 铸造碳钢和低合金钢
铸造碳钢和低合金钢是我国熔模铸 造工艺，特别是水玻璃工艺使用最多 的合金。
1.2.3铸造镁合金
镁是最轻的工程金属，密度1.751.85g/cm3 ， 是 纯 铝 的 2/3 。 但 力 学 性 能差，不能用来制造结构零件。加入 铝、锌、锰、稀土的镁合金，可用于 铸造零件。
铸造镁合金经热处理后的性能： 比强度高 减震性好 切削加工性好 抗蚀性差—镁合金铸件要经氧化处 理或涂漆保护
控制好两个温度是获得合格铸件的关键。
常用精铸合金熔点范围如下表。精密铸 造的浇注温度大致为熔点加100-170℃。
3)合金的纯净度高
以钢为例,钢中的有害元素(硫、磷 氧、氮、氢)和非金属夹杂物(氧化物、 硫化物、硫氧化物)降低到一定的低水 平后,钢的性能将产生质的提高,它表 现在以下几方面:
14~16 34~38 4~7
Al /% Ti /% B /% 1.5~2 3~4 0.05~0.1
其余成分为Fe, 价格相对便宜,但高 温性能较差
1.3.1超级合金的分类 按合金的基体元素可分为四大类 ●铁基 ●镍基 ●钴基 ●金属间化合物
铁基铸造高温合金（或称为铁-镍-铬 基） 如K213 化学成份为
Cr /% Ni /% W /%
2 我国熔模铸造常用合金
▲铸造炭钢和低合金钢 ▲铸造不锈钢
2.1 我国与发达国家所用熔模铸造 合金对比
铁基合金 非铁合金 超级合金
北美 欧洲 中国
20% 36% 83.7%
31%
49%
12%
52%
16.3%
2.2 铸造碳钢和低合金钢
铸造碳钢和低合金钢是我国熔模铸 造工艺，特别是水玻璃工艺使用最多 的合金。
1.2.3铸造镁合金
镁是最轻的工程金属，密度1.751.85g/cm3 ， 是 纯 铝 的 2/3 。 但 力 学 性 能差，不能用来制造结构零件。加入 铝、锌、锰、稀土的镁合金，可用于 铸造零件。
铸造镁合金经热处理后的性能： 比强度高 减震性好 切削加工性好 抗蚀性差—镁合金铸件要经氧化处 理或涂漆保护
控制好两个温度是获得合格铸件的关键。
常用精铸合金熔点范围如下表。精密铸 造的浇注温度大致为熔点加100-170℃。
3)合金的纯净度高
以钢为例,钢中的有害元素(硫、磷 氧、氮、氢)和非金属夹杂物(氧化物、 硫化物、硫氧化物)降低到一定的低水 平后,钢的性能将产生质的提高,它表 现在以下几方面:
14~16 34~38 4~7
Al /% Ti /% B /% 1.5~2 3~4 0.05~0.1
其余成分为Fe, 价格相对便宜,但高 温性能较差
铸造合金及其熔炼(铸铁熔炼)
铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
二、铸铁熔炼
铸铁熔炼是铸铁件生产的首要环节，也是决定 铸铁件质量的一项重要因素。它的基本任务是 提供成分和温度符合要求，非金属夹杂物与气 体含量少的优质铁液。
对铸铁熔炼的基本要求可概括为优质、高产、 低耗、长寿与简便等五个方面，即铁液质量高、 熔化速度快、熔炼耗费少，炉衬寿命长及操作 条件好。
9
铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
（5）熔化与出渣 在正常熔化过程中，
应严格控制风量、风压、不得随意停风。按 规定及时取样，测量铁液温度、风量、风压、 风温等。经常观察风口、出渣口、出铁口、 加料口，注意铁液、炉渣质量，风量、风压、 三角试块白口变化。及时发现和排除故障， 保证熔化正常。应按时打开出渣口出渣，一 般每隔30～45min出一次渣。
2
铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
图3-12 冲天炉结构简图
1—炉脚 2—炉底板 3—炉底门 4—风口窥视孔 5—风箱 6—耐火砖
7—加料口 8—烟囱 9—除尘器 10—风口 11—过桥 12—前炉盖 13—前炉窥视孔 14—出渣口及出渣槽
15—出铁口及出铁槽
3
铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
10
铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
从炉渣的颜色、状态可以判断冲天炉的 熔化质量。观察酸性冲天炉炉渣时，一般 用铁棒蘸些炉渣，抽拉成丝，在亮处观察。 炉况正常的炉渣为黄绿色玻璃状。炉渣呈 深咖啡色，说明铁液含硫偏高；炉渣上带 白道或白点，说明石灰石加入量过多；炉 渣呈黑色玻璃状，致密、密度大，说明铁 液已严重氧化。
打炉前，应在炉底铺上干砂不能有积水或潮湿。 打开炉底门，用铁棒将底焦和未熔炉料捅下， 用水浇灭。
第三章 铸造合金及其熔炼
二、铸铁熔炼
铸铁熔炼是铸铁件生产的首要环节，也是决定 铸铁件质量的一项重要因素。它的基本任务是 提供成分和温度符合要求，非金属夹杂物与气 体含量少的优质铁液。
对铸铁熔炼的基本要求可概括为优质、高产、 低耗、长寿与简便等五个方面，即铁液质量高、 熔化速度快、熔炼耗费少，炉衬寿命长及操作 条件好。
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第三章 铸造合金及其熔炼
（5）熔化与出渣 在正常熔化过程中，
应严格控制风量、风压、不得随意停风。按 规定及时取样，测量铁液温度、风量、风压、 风温等。经常观察风口、出渣口、出铁口、 加料口，注意铁液、炉渣质量，风量、风压、 三角试块白口变化。及时发现和排除故障， 保证熔化正常。应按时打开出渣口出渣，一 般每隔30～45min出一次渣。
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第三章 铸造合金及其熔炼
图3-12 冲天炉结构简图
1—炉脚 2—炉底板 3—炉底门 4—风口窥视孔 5—风箱 6—耐火砖
7—加料口 8—烟囱 9—除尘器 10—风口 11—过桥 12—前炉盖 13—前炉窥视孔 14—出渣口及出渣槽
15—出铁口及出铁槽
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第三章 铸造合金及其熔炼
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第三章 铸造合金及其熔炼
从炉渣的颜色、状态可以判断冲天炉的 熔化质量。观察酸性冲天炉炉渣时，一般 用铁棒蘸些炉渣，抽拉成丝，在亮处观察。 炉况正常的炉渣为黄绿色玻璃状。炉渣呈 深咖啡色，说明铁液含硫偏高；炉渣上带 白道或白点，说明石灰石加入量过多；炉 渣呈黑色玻璃状，致密、密度大，说明铁 液已严重氧化。
打炉前，应在炉底铺上干砂不能有积水或潮湿。 打开炉底门，用铁棒将底焦和未熔炉料捅下， 用水浇灭。
铸造有色合金及其熔炼
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04
熔化
合金在高温下由固态变为液态 ，发生物理变化。
氧化
合金在熔炼过程中与空气中的 氧气发生化学反应，形成氧化
物。
脱气
去除合金中的气体，如氢气和 氧气。
成分调整
通过添加或去除合金元素，调 整合金的化学成分。
合金元素的熔炼行为
溶解
合金元素在液态合金中溶解， 形成固溶体。
析出
合金元素以化合物形式从液态 合金中析出。
铸造有色合金及其熔炼
• 引言 • 有色合金基础知识 • 铸造有色合金的制备工艺 • 有色合金的熔炼原理 • 铸造有色合金的性能优化 • 铸造有色合金的应用实例 • 未来展望与研究方向
01
引言
主题简介
铸造有色合金及其熔炼是材料科学和工程领域的重要分支，主要涉及有色金属的熔 炼、凝固、组织和性能调控等方面的研究。
热处理工艺优化
总结词
热处理工艺优化是铸造有色合金性能优 化的重要环节，通过调整热处理工艺参 数，可以改变合金的相组成、析出相的 形貌和分布，进一步提高合金的综合性 能。
VS
详细描述
热处理是铸造有色合金的重要加工工艺之 一，通过控制热处理工艺参数，如加热温 度、加热时间、冷却速度等，可以改变合 金的相组成和析出相的形貌和分布，从而 进一步提高合金的力学性能、耐腐蚀性和 热稳定性。同时，合理的热处理工艺还可 以降低能耗和减少材料浪费，提高经济效 益。
熔炼工艺优化
总结词
熔炼工艺优化是铸造有色合金性能优化的重要手段，通过改进熔炼技术和工艺参数，可以降低杂质元 素含量、减少气体和夹杂物、提高合金纯净度。
详细描述
熔炼工艺对铸造有色合金的性能具有显著影响。优化熔炼工艺参数，如熔炼温度、熔炼时间、搅拌强 度等，可以提高合金的纯净度和均匀性。同时，采用先进的熔炼技术和设备，如真空熔炼、高频感应 熔炼等，可以进一步降低杂质元素含量、减少气体和夹杂物，提高合金的综合性能。
铸造合金及其熔炼(铸钢及其熔练)ppt课件
6
断面收缩率 ψ
（ %） 35 35 35 35 30 25 22 20
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第三章 铸造合金及其熔炼
常用的一些特殊铸造高合金钢有不锈耐
酸钢（如ZG1Cr17、ZG1Cr18Ni9Ti）、 耐磨高锰钢 （如ZGMn13-1）、耐热钢 （如ZG35Cr26Ni12）等。
铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
2）装料 补炉完毕，即可装料。一 般小容量电弧炉由人工进行装料，3t以 上的电弧炉用料罐从炉顶装料。在往料 罐中装料时，需要合理地布置炉料。原 则是尽量多装料并使炉料熔化快，炉料 要装得紧密，以利于导电和电热。
3）熔化期 熔化期的任务是将固体 炉料熔化成钢液，并进行脱磷。
锡青铜不易形成集中缩孔，所以不用很大的补缩冒口。其线 收缩率不大，铸件变形、缩裂的倾向较小。
为了进一步改善锡青铜的性能，常加入一些锌、铅、磷、 镍等元素。
铸造锡青铜的牌号、成分及性能见表2-11。
铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
表2-11 铸造锡青铜
牌号 ZCuS n3Zn8Pb6Ni1 ZCuS n3Zn11Pb4 ZCuS n5Pb5Zn5 ZCuS n10P1 ZCuS n10Pb5 ZCuS n10Zn2
1）补炉 一般每炼完一炉钢以后， 在装料前，照例要进行补炉。目的是修 补侵蚀和损坏的炉衬。补炉材料用卤水 镁砂。补炉工具和方法一般为大铲贴补、 铁锹投补或用机械化设备补炉。出钢后 打开炉门，升起电极，立即扒净残钢、 残渣，迅速进行补炉操作。补炉操作的 要点是：炉温高、操作快、补层薄，以 利于补炉材料的烧结。
0.9
ZG310-570 0.5 0.6
铸造合金及其熔炼 第十三章 铸造铝合金的熔炼
浇注前铝液中存在的氧化夹杂称为一次氧化夹杂，总 量约占铝液质量的0.002%-0.02%。在铸件中分布没有规 律。
浇注过程中生成的氧化夹杂称为二次氧化夹杂，多分 布在铸件壁的转角处及最后凝固的部位。
一次氧化夹杂按形态可分为二类。 第一类是分布不均匀的大块夹杂物，它的危害性很大， 使合金基体不连续，引起铸件渗漏或成为腐蚀的根源，明 显降低铸件的力学性能。
五、合金元素对铝液吸氢的影响
1、对溶解度的影响 在pH2 =0. 1MPa的条件下，测得硅、铜、镁对溶解
度影响，按公式(13-21)算得常数A、B值列于表13-3中。 从表中可见、含镁量越高，氢的溶解度越高；反之，
硅、铜含量越高，氢的溶解度越低。
2、对氧化膜性能的影响
Mg、Na、Ca等氧的亲和力比铝大，是表面活性元 素，密度又比铝小，富集于铝液表面，熔炼时，优先被炉 气氧化。铝液中含镁量高于1%，表面氧化膜即全部由 MgO所组成，这层MgO组织疏松，对铝液不起保护作用， 故Al-Mg类合金必须在熔剂覆盖下进行熔炼。
点状针孔由铸件凝固时析出的气泡所形成，多发生于 结晶温度范围小、补缩能力良好的铸件中，如ZL102合金 铸件中。当凝固速度较快时，离共晶成分较远的ZL105合 金铸件中也会出现点状针孔。
(2) 网状针孔 此类针孔在低倍显微组织中呈密集相 联成网状，伴有少数较大的孔洞，不易清点针孔数目，难 以测量针孔的直径，往往带有末梢，俗称“苍蝇脚”。
库应保持清洁，干燥，以防生成铝锈。对已生成铝锈的铝
锭，投入熔炉前应彻底清除铝锈，否则即使熔炼工艺操作
很严格，也不易获得高质量的铝液。
各种油污都是由复杂结构的碳氢化合物所组成，与铝 液接触后都会发生下列反应，生成氢气
4/3mAl+CmHn=1/3mAl4C3+1/2nH2
浇注过程中生成的氧化夹杂称为二次氧化夹杂，多分 布在铸件壁的转角处及最后凝固的部位。
一次氧化夹杂按形态可分为二类。 第一类是分布不均匀的大块夹杂物，它的危害性很大， 使合金基体不连续，引起铸件渗漏或成为腐蚀的根源，明 显降低铸件的力学性能。
五、合金元素对铝液吸氢的影响
1、对溶解度的影响 在pH2 =0. 1MPa的条件下，测得硅、铜、镁对溶解
度影响，按公式(13-21)算得常数A、B值列于表13-3中。 从表中可见、含镁量越高，氢的溶解度越高；反之，
硅、铜含量越高，氢的溶解度越低。
2、对氧化膜性能的影响
Mg、Na、Ca等氧的亲和力比铝大，是表面活性元 素，密度又比铝小，富集于铝液表面，熔炼时，优先被炉 气氧化。铝液中含镁量高于1%，表面氧化膜即全部由 MgO所组成，这层MgO组织疏松，对铝液不起保护作用， 故Al-Mg类合金必须在熔剂覆盖下进行熔炼。
点状针孔由铸件凝固时析出的气泡所形成，多发生于 结晶温度范围小、补缩能力良好的铸件中，如ZL102合金 铸件中。当凝固速度较快时，离共晶成分较远的ZL105合 金铸件中也会出现点状针孔。
(2) 网状针孔 此类针孔在低倍显微组织中呈密集相 联成网状，伴有少数较大的孔洞，不易清点针孔数目，难 以测量针孔的直径，往往带有末梢，俗称“苍蝇脚”。
库应保持清洁，干燥，以防生成铝锈。对已生成铝锈的铝
锭，投入熔炉前应彻底清除铝锈，否则即使熔炼工艺操作
很严格，也不易获得高质量的铝液。
各种油污都是由复杂结构的碳氢化合物所组成，与铝 液接触后都会发生下列反应，生成氢气
4/3mAl+CmHn=1/3mAl4C3+1/2nH2
铸造铝合金的典型熔炼工艺
铸造铝合金的典型熔炼工艺（一）ZL101合金的熔炼工艺1.熔炼前的准备工艺1）清炉和洗炉（电阻炉或中频感应炉）；2）预热熔炉（坩埚）及熔炼工具到200-300℃，然后喷（刷）T－3号涂料（见表3-9）；3）清理和预热炉料；4）准备好熔剂（1号熔剂和六氯乙烷）和变质剂（表3-8中的三原变质剂-1号或2号均可）等。
2.配料计算由于熔炼中Si和Mg的烧损很大，合金成分的含量变化大，故应按标准成分的上限计算配料。
3.装料次序及装料1）回炉料；2）铝硅中间合金或ZL102合金；3）铝锭。
4.熔化及精炼装完料后，升温熔化炉料，等炉料全熔后，除净熔渣，加入熔剂，当温度达到680℃时，用钟罩将预热到200-300℃的金属镁块或Al-Mg中间合金块压入熔池中心离坩埚底150mm深处，并缓慢回转和移动，时间为3-5min。
然后升温到730-750℃，用炉料总重量的0.7％-0.75％的六氯乙烷分2-3次用钟罩压入合金液内精炼合金液，总时间为10-15min，缓慢在炉内绕圈。
待精练剂反应完后，静置1-2min后，取试样作炉前分析。
如炉前分析发现合金成分不合格，则应马上进行调整成分的补加或冲淡工作。
5.变质处理当合金液的温度达到730-750℃时，用炉料总重量的1.5％-2.5%的三原变质剂作变质处理，总时间为15-18min。
6.浇注当温度达到760℃时，扒渣出炉，用坩埚或手抬式浇包盛取合金液，将合金液浇注铸型，同时浇注化学成分、机械性能等试样。
注：应根据各厂的具体情况选用精练剂和变质剂。
1.熔炼前的准备工艺1）清炉和洗炉；2）预热熔炉（坩埚）、工具到200-300℃；3）喷涂（刷）T－3号涂料（见表3-9）或其他涂料；4）清理、预热炉料；5）准备好熔剂变质剂等。
2.配料计算由于熔炼中Si的含量大，易烧损大，故配料计算时应取上限。
3.装料次序及装料1）回炉料；2）铝硅中间合金；3）铝锭。
4.熔化及精炼炉料装好后，升温熔化炉料，等炉料全熔后，除净熔渣，升温到700-720℃，用炉料总重量的0.3％-0.5％的六氯乙烷（或氯气等其他精炼剂）分3次用钟罩压入熔池中心下面精炼合金液，精炼总时间为10-15min。
铸造用纯铜及铜合金的熔炼工艺
铸造用纯铜及铜合金的熔炼工艺铸造用纯铜及铜合金的熔炼工艺[文摘]详细介绍了铸造用纯铜、青铜、黄铜等主要铜合金的熔炼工艺，并提出了实际生产中应注意的问题，供同行参考。
铸造用纯铜和铜合金是重要的有色金属，在实际生产中应用广泛。
常用的铜合金根据成分不同主要分为两类，即铸造黄铜和铸造青铜。
无论是砂型铸造还是熔模铸造，熔炼都是铸造生产的关键环节。
各种铜合金的熔炼有相似之处，也有不同之处。
在多年的生产实践中，我们总结了纯铜和铜合金，主要是青铜和黄铜的冶炼工艺经验，供相关人员参考。
一、纯铜冶炼冶炼设备用于中频感应炉、热电偶、钢包和石墨桔灾害等。
(1)将柑橘灾害预热至暗红色，在灾害底部加入一层厚度约30-50毫米的干木炭或覆盖剂(60%硼砂和137%碎玻璃),依次加入剩余的碎料、废料和棒料，最后加入纯铜(2)中加入的合金元素可在炉台上预热，严禁向液态金属中加入冷料。
在整个熔化过程中，应频繁移动炉料以防止桥接。
(3)合金完全熔化后，当温度达到1200-1220℃时，加入占合金液重量0.3-0.4%的磷铜进行脱氧，磷与氧化亚铜发生后续反应产生的P2O5气体从合金中逸出，磷酸铜会浮在液面上，通过去渣去除，达到脱氧的目的此外，脱氧过程中需要连续搅拌。
最后，炉渣被剥离并从熔炉中排出。
合金液的浇注温度一般为1100-1200℃以锌为主要合金元素的黄铜铜基合金的熔炼是黄铜，它分为普通黄铜和特种黄铜两种类型普通黄铜是由铜和锌组成的二元合金，主要用于压力加工。
在普通黄铜的基础上加入其他合金元素，如硅、铝、锰、铅、铁和镍，就成了特殊的黄铜。
铸造黄铜主要是特殊的黄铜。
1、合金成分和金属配料要求为铜合金化学成分，由于主要成分变化范围大，所以在配料计算过程中，应根据其性能要求，选择合适的配料合金的化学成分应符合GB1176-1987。
几种常用的黄铜熔炼配料的化学成分应符合表1，炉料应干燥干净。
应进行喷砂处理，以清除任何污垢和铁锈。
2，负担比根据一般的配料惯例，新的配料组成应占配料总重量的30%以上，而返料负担应在70%以下。
铸造合金及其熔炼 第十一章 钢的炉外精炼
此外，由于AOD精炼的前期是吹氧阶段。在此阶段中， 有很强的脱碳能力。故这种炉外精炼方法有条件吹炼高含 碳量的原钢液，这就为使用价格低廉的高碳铬铁作炼钢原 材料提供了充分的条件，从而具有很大的经济意义。当前 世界上包括我国在内的许多国家，都采明AOD精炼方法来 生产优质的超低碳不锈钢铸件。
第四节
1965年，瑞典开发了钢包精炼(ASEA-SKF)炉。 1967年，美国开发了真空电弧加热去气(VAD)法。 1968年，美国开发了氩-氧脱碳精炼(AOD)法。 1972年，瑞典开发了钢包喷粉精炼(SL)法。 在70年代后期和80年代中，又有一些在上述炉外精炼 方法基础之上作一些改进的新方法。近10年来，炉外精炼 技术又有很大的进步，主要表现在对精炼过程的检测和控 制方面更加完善。有的对炉外精炼的全过程实现了模拟化 的全自动控制，从而使炉外精炼技术日臻完善。
二、炉外精炼的技术的发展史
随着工业和科学技术的发展，特别是机械、化工、冶 金、能深等工业的发展。对钢的力学性能和工艺性能的要 求愈来愈高。对于一些重要的机件，用一般的电炉炼出的 钢液质量已不能满足要求。因此从上世纪30年代，冶金工 作者就开始寻求进一步提高钢的质量的方法、并逐步形成 炉外精炼技术。 在40-50年代，苏联和德国等国家开发了多种形式的 钢液真空脱气法，其中包括钢包脱气(LD)法、倒包脱气 (SLD)法、出钢脱气(TD)法、真空提升脱气(DH)法、真空 循环脱气(RH)法以及真空浇注脱气(VC)法等。
吹氩所形成的钢液沸腾，不仅能清除钢液溶解的气体 和悬浮的非金属夹杂物，起净化作用，而且还能起到一定 的脱氧作用。其原理是处于钢液中的氩气泡内CO的分压 力为零，因而促使钢液中的碳与氧化亚铁进行反应。反应 是在氩气泡-钢液界面上进行，生成的CO气体随即进入氩 气泡内。这样就起到了脱氧作用。
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QT400-15
QT600-3 QT700-2 RuT260
RuT300
RuT420
铸铁的分类
工 业 铸 铁 的 成 分 范 围 与 组 织
工业铸铁的成分范围
Si/Mg/Ce 中速冷却 缓冷 快冷 中速冷却 缓冷 中速冷却 缓冷
珠光体 蠕墨铸铁
铁素体 蠕墨铸铁
白口铸铁
珠光体灰铸铁 石墨化退火
铁素体灰铸铁
Cu-Sn相图
在有色金属中最小 。
锡青铜耐蚀性良好，在大气、
海水及无机盐溶液中的耐蚀性
比纯铜和黄铜好，但在硫酸、 盐酸和氨水中的耐蚀性较差。
锡青铜锭
常用牌号有QSn4-3、
QSn6.5-0.4、
船用青铜软 管快速接头 阀(锡青铜阀 体、阀盖)
ZCuSn10Pb1等。
主要用于耐蚀承载件,
如弹簧、轴承、齿轮 轴、蜗轮、垫圈等。
未变质处理
经变质处理
加入其他合金元素的铝硅铸造
合金称复杂(或特殊)硅铝明。 Al-Si系铸造铝合金的铸造性能 好，具有优良的耐蚀性、耐热 性和焊接性能。
活塞(裙部为铝硅合金)
用于制造飞机、仪
表、电动机壳体、
汽缸体、风机叶片、 发动机活塞等。
⑵ Al-Cu系铸造铝合金 这类合金的耐热性好，强度较高；但密度大，铸 造性能、耐蚀性能差，强度低于Al-Si系合金。 常用代号有ZL201
ZL102(ZAlSi12)是含
12%Si的铝硅二元合 金，称为简单硅铝明。
12.7% 577℃
在普通铸造条件下， ZL102组织几乎全部为共晶体，
由粗针状的硅晶体和固溶体组成，强度和塑性都较 差。生产上通常用钠盐变质剂进行变质处理, 得到细 小均匀的共晶体加一次固溶体组织，以提高性能。
ZL102的铸态组织
2、化学成分的选择
碳和碳当量：一般碳当量质量分数选在共晶点 附近（4.6~4.7%），碳的质量分数一般为 3.5~3.9%； 硅：珠光体球铁1.7~2.6%Si，铁素体球铁2.5 ~ 3.2%Si； 锰、硫、磷：适当控制； 镁和稀土：适当控制； 合金元素：Ni、Cu、Cr、Mo、V等。
蠕墨铸铁中的石墨
蠕墨铸铁的组织： 基体（F、F+P、P）+ 蠕虫状G
蠕墨铸铁的 显微组织
珠光体基体
铁素体基体
蠕墨铸铁中的石墨
蠕墨铸铁的强度、塑性和抗疲劳性能优于灰铸铁， 其力学性能介于灰铸铁与球墨铸铁之间。
灰铸铁 蠕墨铸铁 球墨铸铁
球 墨 铸 铁
灰 铸 铁
蠕 墨 铸 铁
灰铸铁
蠕墨铸铁
球墨铸铁
珠光体 球墨铸铁
铁素体 球墨铸铁
快冷
缓冷
珠光体 可锻铸铁
铁素体 可锻铸铁
Si对Fe-C相图的影响
碳当量和共晶度
(1) 碳当量：为了定量分析如Si、P等元素对Fe-C 状态图的影响，将这些元素的量折算成碳量的增 减，称之为碳当量，以CE表示。
CE＜4.26% 亚共晶成分 CE = 4.26% 共晶成分 CE＞4.26% 过共晶成分
号为：H (黄) + 表
示铜平均百分含量 的数字，如H68。
从铜锌合金相图可以看出黄铜有 和+’ 两种组 织，分别称单相黄铜和两相黄铜。
普通黄铜的显微组织
单相黄铜
两相黄铜
单相黄铜塑性好。 常用牌号有H80、H70、
冷凝器管
H 68。
适于制造冷变形零件，如
弹壳、冷凝器管等。
了基体的连续性，且
易导致应力集中。
铸铁与铸钢的强度比较
⑵ 耐磨性能好。由于石墨本身有润滑作用。
⑶ 消振性能好。由于石墨可以吸收振动能量。
⑷ 铸造性能好。由于铸铁硅含量高, 成分接近于共晶.
⑸ 切削性能好。由于石墨使车屑容易脆断，不粘刀。
3、铸铁的分类与牌号表示方法
铸铁 石墨 基体 名称 形态 组织
两相黄铜热塑性好, 强度高. 常用牌号有H59、H62。 适于制造受力件，如垫圈、 弹簧、导管、散热器等。
汽车机油泵衬套
（2）特殊黄铜
在普通黄铜的基础上加入Al、 Fe、Si、Mn、Pb、 Sn、Ni 等元素形成特殊黄铜。
黄铜棒
加工特殊黄铜的牌号为：
H(黄)+主加元素符号(Zn除
外)+铜平均百分含量+主加元
3、球化处理
贝 氏 体 基 球 墨 铸 铁 组织
制 品 轧 辊 与 辊 环
( )
影响球铁机悈性能的主要因素
用途：
核燃料贮存运输 容器(QT350-22)
承受震动、载
荷大的零件，
如曲轴、传动 齿轮等。
铸铁曲轴
三、蠕墨铸铁
蠕墨铸铁是20世纪60年代 发展起来的一种新型铸铁. 蠕墨铸铁是液态铁水经蠕 化处理和孕育处理得到的. 蠕化剂为稀土硅铁镁合金、 稀土硅铁合金、稀土硅铁钙合金等。
(2) 共晶度 铸铁偏离共晶点的程度还可用铸铁的实际含 碳量和共晶点的实际含碳量的比值来表示，这个 比值称为共晶度，以Sc表示。
Sc＞l 为过共晶成分 Sc＝1 为共晶成分 Sc＜l 为亚共晶成分
常用铸铁
一、灰铸铁
灰铸铁是指石墨呈片状分布的灰口铸铁。其产量约
占铸铁总产量的80%以上。
灰铸铁的组织是由液态铁水缓 慢冷却时通过石墨化过程形成 的，其基体组织有铁素体、珠 光体和铁素体加珠光体三种。
P
抗拉强度值，MPa； KTZ + 第二组数字表示最低 KTZ45006 两组数字 伸长率值，%
铸铁的分类与牌号表示方法（续）
铸铁 石墨 基体 编号方法 名称 形态 组织 F QT + 两组数字 球 第一组数字表示最低抗拉 球 墨 F+P 强度值，MPa； 铸 第二组数字表示最低伸长 状 率值，%。 铁 P “QT”表示 球墨铸铁代 号 蠕 F RuT + 一组数字 蠕 墨 数字表示最低抗拉强度值, 虫 F+P 铸 MPa。 状 铁 P 牌号实例
基体(F、P)＋团絮状G
铁素体基体可锻铸铁又称黑心可锻铸铁。
可锻铸铁的显微 组织
珠光体可锻铸铁
黑心可锻铸铁
可锻铸铁的石墨化退火
性能：强度为碳钢的４0~７0%， 接近于铸钢；名为可锻，实不可 锻。
用途：用于制造形状复杂且承受 振动载荷的薄壁小型件，如汽车、 拖拉机的前后轮壳、管接头、低 压阀门等。
灰铸铁齿轮箱
灰铸 铁的
显微
组织
石 墨 片 的 三 维 形 貌
铁 素 体 灰 铸 铁
珠 光 体 灰 铸 铁
铁 素 体 加 珠 光 体 灰 铸 铁
常对灰铸铁进行孕育处理，目的是消除白口、细化组织。
孕育处理是在铁水中加入少量材料，促使形成结晶核心以改
善金属组织和性能的方法 常用的孕育剂有硅铁（FeSi75）和硅钙合金。
鼓风机密封件等 (ZL102、301)
介质下工作的零件,
如舰船配件、氨用 泵体等。
2、黄铜
以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。 黄铜按化学成分可分为普通黄铜和特殊黄铜。 按工艺可分为加工黄铜和铸造黄铜。
黄铜铸件
黄铜棒
（1）普通黄铜
铜与锌的二元合金
称为普通黄铜。
加工普通黄铜的牌
铸造铝合金
铸造镁合合金
包括：
Al- Si系： 代号为ZL1+两位数字顺序号 Al-Cu系：代号为ZL2+两位数字顺序号 Al-Mg系：代号为ZL3+两位数字顺序号 Al-Zn系： 代号为ZL4+两位数字顺序号
⑴ Al-Si系铸造铝合金
又称硅铝明。其中
球化剂为镁、稀土硅铁镁合金和 镁中间合金。
稀土镁
硅铁
为避免白口，并使石墨细小均
匀，在球化处理同时还进行孕
育处理。
硅 钙
常用孕育剂为硅铁和硅钙合金。
球墨铸铁的显微组织
铁 素 体 球 墨 铸 铁 珠 光 体 球 墨 铸 铁
铁 素 体 加 珠 光 体 球 墨 铸 铁
球 墨 铸 铁 中 的 石 墨 球
铸铁具有许多优良的性能及生
产简便、成本低廉等优点，因
而是应用最广泛的材料之一。
铸铁曲 轴
1、铸铁的组织特点
钢的基体+石墨(片状、球状、蠕虫状和团絮状)
基体组织有铁素体、珠光体和铁素体加珠光体三种。
F+G
P+G
F+P+G
2、铸铁的性能特点
⑴ 力学性能低。由于
石墨相当于钢基体中
的裂纹或空洞，破坏
编号方法
牌号实例
灰 铸 片 状 铁 可
团 锻 絮 铸 状
铁
HT + 一组数字 HT100 F+P 数字表示最低抗拉强度值， HT150 单位MPa。 P HT200 “HT”表示灰铸铁代号。 KTH + F KTH、KTB、KTZ KTH300两组数字 分别为黑心、白心、 06 珠光体可锻铸铁代号； 表F KTB + KTB350第一组数字表示最低 心P 两组数字 04 F
（2）以化学成分表示的铸钢牌号
（3）热处理状态表示
铸钢件常用热处理代号为：Z-铸态；T-退火态；Q-去除应力退火态；J-均 匀化退火；W-稳定化处理态；Zh-正火态；C-淬火态；H-回火态，Ch-沉 淀硬化态；G-固溶处理态。