第四节 常用合金的铸造及铸造方法选择
铝合金的铸造方法
铝合金的铸造方法铝合金铸造方法主要分为压力铸造和重力铸造两种。
1. 压力铸造方法（Pressure Casting）压力铸造是指将熔化的铝合金通过高压注入到金属模具中进行快速凝固的方法。
压力铸造包括冷室压力铸造和热室压力铸造两种方法。
具体步骤如下：- 铝合金材料熔化：将铝合金原料加热至熔点，通常在680C-750C之间。
- 模具准备：选择适当的金属模具，并进行涂料处理，以便提高铝合金熔体与模具表面的润湿性。
- 模具预热：根据具体合金类型和厚度，模具需要预热到一定温度，通常在200C-300C之间。
- 注射：将预热好的模具封闭在注射机中，通过高压将铝合金熔体注入模具中。
- 冷却：模具内的铝合金熔体在注射后迅速凝固，并冷却至室温。
- 模具开启和取出：冷却后，打开模具，取出铸件。
- 去毛刺和后处理：对铸件进行去毛刺和修整等后处理工艺。
2. 重力铸造方法（Gravity Casting）重力铸造是指利用重力将铝合金熔体注入模具中的方法。
相对于压力铸造，重力铸造的压力较低，适用于较大的铸件。
具体步骤如下：- 铸造准备：选择适当的金属模具，并进行涂料处理。
- 铝合金材料熔化：将铝合金原料加热至熔点，通常在680C-750C之间。
- 注射：借助于重力，将铝合金熔体通过溢流口倒入模具中。
在此过程中，可以通过控制溢流口的大小和位置来控制铸件的形状和尺寸。
- 冷却：待铝合金熔体在模具中凝固，冷却至室温。
- 模具开启和取出：冷却后，打开模具，取出铸件。
- 去毛刺和后处理：对铸件进行去毛刺和修整等后处理工艺。
值得注意的是，上述方法仅列举了最常用和基本的铝合金铸造方法，实际生产中还有其他特殊的铸造方法，如砂芯铸造、低压铸造等。
具体方法的选择会根据铸件形状、尺寸和要求等因素进行灵活确定。
常用铸造合金材料
用途：用于受力复杂、负荷较大、要求耐磨的铸件.
（F + G）：制作汽车、拖拉机底盘零件，阀体、阀盖。 （F + P + G ）：塑韧性较好，可制作机油泵齿轮。 （P + G）：强度较高，可代替中碳钢制作柴油机或内燃 机的曲轴、连杆、轧辊、凸轮轴等。 M回 + G 或 B下+ G ：用于制作汽车、拖拉机的传动齿轮。 应用
第2章 铸造成形
2.3 常用铸造合金材料
1.铸铁 2.铸钢 3.非铁铸造合金
2.3 常用铸造合金材料
2.3.1 铸 铁
铸铁：是含碳量大于2.11%并含有较多硅、锰、硫、磷等
元素的多元铁基合金；铸铁生产工艺简单、成本低， 是使用最早、应用最广泛的材料之一。
铸铁的分类 铸铁的石墨化
铸铁的熔炼
2. 可锻铸铁—玛钢
指石墨呈团絮状的灰口铸铁，由亚共晶白口铸铁 经长时间石墨化退火（900～960℃）获得。
牌号：如 KTH300-06 ，表示抗拉强度≥300MPa ，
断后伸长率≥ 。
性能：抗拉强度比灰铸铁高，为碳钢的40~70%，
接近于铸钢；有一定塑性和韧性。但仍不可锻造。
断口 心部 呈黑 色 铁素体基体黑心可锻铸铁 珠光体基体可锻铸铁
5.灰铸铁可通过表面淬火，提高其表面硬度和耐磨性。
2.3.3 铸 钢
指在铸造工艺中使用的钢，碳的质量分数一般在0.15～0.60％。
主要内容：
1. 铸钢的分类 铸造碳钢 铸造合金钢：低合金铸钢
高合金铸钢
2. 铸钢件的生产
2.3.3
1. 铸钢分类
1）铸造碳钢：
铸
钢
常用合金铸件的生产
常用合金铸件的生产引言合金铸件是一种常见的铸造工艺，利用合金材料熔化后浇铸到模具中，然后冷却凝固形成所需的零件或产品。
合金铸件具有高强度、耐磨性和耐腐蚀性等优点，被广泛应用于诸多领域。
本文将介绍常用的合金铸件及其生产工艺。
1. 常见的合金铸件材料合金铸件材料多种多样，根据应用领域和性能要求的不同，常见的合金铸件材料包括：•碳钢：常见的低合金铸钢，通常具有较高的强度和硬度，广泛应用于机械零件的制造。
•不锈钢：具有较好的耐腐蚀性和抗氧化性能，适用于制造耐酸碱环境下使用的零件。
•铸铁：包括灰铸铁、球墨铸铁和白口铸铁等，具有良好的铸造性能和机械性能，被广泛应用于汽车零件、机械零件和工程结构等领域。
•铝合金：具有低密度、良好的导热性和可塑性，被广泛应用于航空航天、汽车和船舶等领域。
•铜合金：具有良好的导电性和导热性，适用于制造电子器件和导电零件。
2. 合金铸件的生产工艺2.1. 模具制备合金铸件的生产首先需要准备好模具。
模具通常采用金属材料制作，材料的选择要根据铸件的形状、尺寸和要求来确定。
常用的模具材料包括铸钢、铸铁和铝合金等。
模具的制备过程包括铸造、热处理和加工等环节，以确保模具的稳定性和准确性。
2.2. 熔炼合金材料合金铸件的生产需要先将合金材料熔化成液态。
熔炼通常在电炉或燃烧炉中进行，熔化温度取决于合金材料的成分和性质。
在熔炼过程中，还需注意除去杂质和气体，以保证铸件的质量。
2.3. 铸造过程铸造是将熔化的合金材料倒入模具中，使其冷却凝固形成所需的铸件。
铸造过程包括填充模具、冷却凝固和脱模等步骤。
•填充模具：将熔化的合金材料倒入模具中，要保证合金液能充分填满模具的空腔，以避免产生缺陷。
•冷却凝固：合金液在模具中冷却至一定温度，逐渐凝固形成铸件。
在冷却凝固过程中，还需控制冷却速率以及避免产生应力和变形等问题。
•脱模：待铸件冷却凝固后，将模具打开取出铸件。
脱模过程需要注意避免损坏铸件表面。
2.4. 后处理合金铸件在铸造完成后，通常需要进行后处理，以提高其性能和质量。
常用铸造合金的生产
常用铸造合金的生产引言铸造是一种重要的金属加工方法，广泛应用于工业生产中。
铸造合金是常用铸造材料的一种，具有优异的力学性能和耐腐蚀性，被广泛应用于各个行业的生产制造中。
本文将介绍一些常用的铸造合金及其生产过程。
1. 铝合金铸造铝合金是一种常用的铸造合金，其具有低密度、良好的机械性能、导热性能和耐腐蚀性能。
铝合金铸造的生产过程主要包括原材料选择、熔炼、铸造工艺和后期处理。
1.1 原材料选择铝合金铸造的原材料主要是铝和合金元素。
铝的纯度要求较高，一般要求纯度达到99.5%以上。
合金元素可以根据要求选择添加，常用的合金元素有铜、锌、镁等。
1.2 熔炼铝合金熔炼过程中，首先需要将铝和合金元素按照一定比例放入熔炉中进行熔炼。
熔炼温度一般控制在600~700摄氏度之间。
熔炼过程中需要控制熔炉的气氛，以防止铝合金氧化。
1.3 铸造工艺铝合金铸造可以采用重力铸造、压铸、注射铸造等不同的工艺。
具体工艺选择应根据所需产品的形状和性能要求来决定。
1.4 后期处理铝合金铸造完成后需要进行热处理、表面处理等后期处理工艺，以提高产品的性能和外观质量。
2. 铜合金铸造铜合金是另一种常用的铸造合金，其具有良好的导电性能、导热性能和耐腐蚀性能。
铜合金铸造的生产过程与铝合金铸造类似，包括原材料选择、熔炼、铸造工艺和后期处理。
2.1 原材料选择铜合金铸造的原材料主要是铜和合金元素。
铜的纯度要求较高，一般要求纯度达到99.5%以上。
合金元素可以根据要求选择添加，常用的合金元素有锌、锡、镍等。
2.2 熔炼铜合金熔炼过程中，首先需要将铜和合金元素按照一定比例放入熔炉中进行熔炼。
熔炼温度一般控制在1000~1200摄氏度之间。
熔炼过程中需要控制熔炉的气氛，以防止铜合金氧化。
2.3 铸造工艺铜合金铸造可以采用重力铸造、压铸、注射铸造等不同的工艺。
具体工艺选择应根据所需产品的形状和性能要求来决定。
2.4 后期处理铜合金铸造完成后需要进行热处理、表面处理等后期处理工艺，以提高产品的性能和外观质量。
常用合金铸件生产及铸造方法的选择
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。
铸造技术的方法选择
铸造技术的方法选择铸造是将通过熔炼的金属液体浇注入铸型内，经冷却凝固获得所需形状和性能的零件的制作过程。
铸造是常用的制造方法，优点是：制造成本低，工艺灵活性大，可以获得复杂形状和大型的铸件，在机械制造中占有很大的比重，如机床占60～80%，汽车占25%拖拉机占50～60%。
铸件的质量直接影响着产品的质量，因此，铸造在机械制造业中占有重要的地位。
铸造是一种古老的制造方法，在我国可以追溯到6000年前。
随着工业技术的发展，铸造技术的发展也很迅速，特别是19世纪末和20世纪上半叶，出现了很多的新的铸造方法，如低压铸造、陶瓷铸造、连续铸造等，在20世纪下半叶得到完善和实用化。
由于现今对铸造质量、铸造精度、铸造成本和铸造自动化等要求的提高，铸造技术向着精密化、大型化、高质量、自动化和清洁化的方向发展，例如我国这几年在精密铸造技术、连续铸造技术、特种铸造技术、铸造自动化和铸造成型模拟技术等方面发展迅速铸造主要工艺过程包括：金属熔炼、模型制造、浇注凝固和脱模清理等。
铸造用的主要材料是铸钢、铸铁、铸造有色合金(铜、铝、锌、铅等)等。
铸造方法常用的是砂型铸造，其次是特种铸造方法，如：金属型铸造、熔模铸造、石膏型铸造......等。
而砂型铸造又可以分为粘土砂型、有机粘结剂砂型、树脂自硬砂型、消失模等等,如下图：VRH: VRH(Vacuum Replace Hardening)即真空置换硬化，其工艺过程如下：将用有机或无机粘结剂砂造好的铸型，送入真空室内抽取真空，当达到一定的真空度后，充入硬化气体；硬化气体进入砂型的砂粒间并均匀扩散，经过化学反应使砂型得到硬化。
该工艺被列为国家科技成果重点推广项目。
根据我国铸造行业的实际情况，我所于90年设计生产了第一台真空室容积为1.4立方米VRH 设备，目前我所制造的VRH设备已经被多家企业采用，其中最大容积达10立方米，产品已经形成“钟罩式”和“隧道式”两种系列。
我所竭诚欢迎全国各地客户来京考察指导。
常用金属的铸造技术
常用金属的铸造技术铸造是一种重要的金属加工方法，广泛应用于制造业中。
常用金属的铸造技术涉及到铸造工艺、铸型材料、熔炼技术等多个方面。
本文将就常用金属的铸造技术进行介绍。
一、铸造工艺铸造工艺是指通过熔融金属注入铸型中，并在铸型中冷却凝固形成所需形状的加工方法。
常用的铸造工艺包括砂型铸造、金属型铸造和压力铸造等。
1. 砂型铸造：砂型铸造是一种常见的铸造工艺，其工艺流程包括制模、浇注、冷却、脱模和清理等。
制模阶段通过将砂型材料填充到铸型中，形成所需的形状。
浇注阶段将熔融金属注入砂型中，待冷却凝固后，进行脱模和清理，最终得到铸件。
2. 金属型铸造：金属型铸造是指使用金属材料制作铸型的铸造工艺。
常用的金属型材料有铸铁和铸钢等。
金属型铸造具有高精度和高表面质量的优点，广泛应用于汽车和机械制造等行业。
3. 压力铸造：压力铸造是通过在熔融金属中施加压力，将金属充填到铸型中的铸造工艺。
常用的压力铸造方法有压力重力铸造和压力差异铸造等。
压力铸造具有高效率和高密度的特点，适用于生产大批量的零件。
二、铸型材料铸型材料是指用于制作铸型的材料，常用的铸型材料包括砂型、金属型和陶瓷型等。
1. 砂型：砂型是一种常见的铸型材料，其主要成分是砂粒和粘结剂。
砂型具有成本低、易于制作和回收利用的优点，适用于大型和复杂铸件的制作。
2. 金属型：金属型是一种使用金属材料制作的铸型。
金属型具有高热导率和高强度的特点，适用于高温和高压力的铸造工艺。
3. 陶瓷型：陶瓷型是一种使用陶瓷材料制作的铸型。
陶瓷型具有高耐火性和化学稳定性，适用于高温合金和特殊材料的铸造。
三、熔炼技术熔炼技术是指将金属熔化成液态，并进行净化和调合的过程。
常用的熔炼技术包括电弧炉熔炼、感应炉熔炼和氩弧炉熔炼等。
1. 电弧炉熔炼：电弧炉熔炼是一种利用电弧加热金属材料并使其熔化的熔炼技术。
电弧炉熔炼具有温度高、熔炼速度快和操作灵活的特点，广泛应用于不同类型的金属熔炼。
2. 感应炉熔炼：感应炉熔炼是一种利用感应加热金属材料并使其熔化的熔炼技术。
常见的铸造方法
常见的铸造方法铸造是一种将液态金属或合金注入到模具中，并在冷却凝固后获得所需形状的制造工艺。
它是一种广泛应用于工业生产中的金属加工方法，用于制造各种复杂形状的零件和构件。
下面将介绍几种常见的铸造方法。
1. 砂型铸造砂型铸造是最常见的铸造方法之一。
它主要是利用砂型作为模具，将液态金属或合金倒入模具中，待金属冷却凝固后，取出模具，获得所需形状的零件。
砂型铸造适用于各种金属和合金，成本较低，适用于大批量生产。
2. 熔模铸造熔模铸造是一种精密铸造方法，适用于制造高精度、复杂形状的零件。
它使用熔融模具，将模具温度提高至高于金属的熔点，然后将液态金属或合金注入模具中，待金属冷却凝固后，取出模具，得到所需形状的零件。
熔模铸造具有良好的表面质量和尺寸精度，但成本较高。
3. 压铸压铸是一种将液态金属或合金通过高压注入模具中的铸造方法。
它适用于制造复杂形状、尺寸精度要求较高的零件。
在压铸过程中，液态金属或合金通过喷嘴进入模具腔内，然后受到高压力的作用，填充整个模具腔，待金属冷却凝固后，取出模具，得到所需形状的零件。
压铸具有生产效率高、成本较低的优点。
4. 真空铸造真空铸造是一种在真空环境下进行的铸造方法。
它主要是通过在模具中建立真空环境，将液态金属或合金注入模具中，待金属冷却凝固后，取出模具，得到所需形状的零件。
真空铸造可以有效减少气体和夹杂物的产生，提高零件的质量和表面光洁度。
5. 连铸连铸是一种连续铸造方法，适用于制造长条状或板状的金属材料。
在连铸过程中，液态金属通过连续浇注到冷却铸坯中，经过冷却凝固后，得到所需形状的长条状或板状材料。
连铸具有高生产效率和良好的材料性能。
6. 粉末冶金粉末冶金是一种通过将金属粉末与粘结剂混合后，压制成型再进行烧结得到所需形状的制造方法。
粉末冶金适用于制造复杂形状、密度高、强度高的零件。
在粉末冶金过程中，可以控制材料的成分和微观结构，得到优良的性能。
以上是几种常见的铸造方法。
每种方法都有其适用的范围和特点，根据不同的产品和要求，选择合适的铸造方法可以提高生产效率和产品质量。
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1. 铸铁的铸造 1.1 铸铁分类
①白口铸铁。碳主要以渗碳体形态存在，断口呈银白色。 硬度高，脆性大。
②灰口铸铁。碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色， 简称灰铁。凝固时收缩量小，减震性好。 ③ 可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得，石墨呈团絮状 分布，简称韧铁。有良好的塑性和韧性。
铝铜合金铸造性能较差，热裂倾向大、气密性和耐蚀 性较差，但耐热性较好，主要用于制造活塞、汽缸头等
3.4 铸造特点
在液态下均易氧化和吸气，凝固收缩率大，易产生 铸造缺陷，工艺措施如下： (1)熔炼时防止氧化、吸气，并进行除气、除渣处理 (2)铸造时尽量平稳快浇、快凝，减少浇注过程中的 氧化、吸气 (3)采用细砂造型，增大砂型紧实度，以获得表面光 洁的铸件 (4)采用冒口定向凝固，以利补缩
④ 球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析出的 石墨呈球状，简称球铁。
⑤ 蠕墨铸铁。将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得，析出的 石墨呈蠕虫状。
1.2 石墨析出
C2.6-3.6，Si1.2-3.0
1.3 铸造特点
1.4 铸铁组织
1.5 铸铁性能
1.6 铸铁牌号
1.7 铸铁应用
1.8 铸铁热处理
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
2.5 铸钢热处理
(1)正—应力较正火小，用于形状复杂、易产生裂 纹或易硬化的铸钢件
3、有色合金的铸造
以锌为主要合金元素
3.1 铸造黄铜
价格低于铸造青铜，力学性能好
熔点低、结晶温度范围窄，流动性好，铸造性能好
常用于制造重载低速或一般用途下的轴承、衬套、 齿轮等耐磨件和形状复杂的阀门及大型螺旋桨等耐蚀 件
3.2 铸造青铜
以锌与镍以外的元素为主要合金元素，如锡青 铜、铝青铜、铅青铜等 锡青铜的力学性能低于黄铜，但耐磨性、耐蚀 性优于黄铜，结晶温度范围宽，易产生缩松。适于 制造致密性要求不高的耐磨、耐蚀件，高速滑动轴 承和衬套，海水中工作的零件 铸造铝青铜力学性能和耐磨、耐蚀性优良，但 铸造性能较差，仅用于重要用途的耐磨、耐蚀件
2、铸钢的铸造
2.1 铸钢的铸造特点
铸造性能差，易产生各种铸 造缺陷，工艺措施如下： (1)型（芯）砂应具有高 耐火性，良好透气性、强 度和退让性，低发气性 (2)配置大量补缩冒口与 冷铁，实现定向凝固 (3)严格掌握浇注温度
2.2 铸钢的性能特点
(1) 铸钢强度、塑性和韧度高于各类铸铁 (2) 焊接性能优良，可采用铸、焊联合工艺制造大型零件 (3) 铸造性能、减震性和缺口敏感性比铸铁差
3.3 铸造铝合金
密度低，熔点低，导电性和耐蚀性优良，比强度高 用于制造重量轻而要求一定强度的铸件 铸造铝合金分铝硅、铝铜、铝镁及铝锌四类合金
铝硅合金又称硅铝明，流动性好、收缩率低、热裂倾 向小、气密性好，有足够强度。常用于制造形状复杂的 薄壁件或气密性要求较高的铸件，如内燃机汽缸体、化 油器、仪表外壳等
2.3 铸钢的牌号
ZG——“铸钢”拼音首位大写
第1组数字——最低屈服强度值MPA
第2组数字——最低抗拉强度值MPA
ZG200-400 ZG230-450 ZG270-500 ZG310-570 ZG340-640 ZG200-400H ZG230-450H ZG275-485H 焊
2.4 铸钢应用