常用合金铸件生产
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
压铸常用材料及生产常见问题
压铸常用材料及生产常见问题机械工程师在选择压铸材料时，应当根据产品的作用性能、工艺性能、生产条件、经济性以及压铸材料的特点等各种因素，合理选择正确的压铸材料。
常用的机械零件压铸材料包括铝合金、锌合金和镁合金等。
铝合金是目前应用最多的压铸材料，广泛应用于汽车工业、摩托车工业、航空航天等。
铝合金的特点如下：(1)铝合金的密度较小，仅为铁、铜、锌的1/3左右，比强度和比刚度高是其突出优点。
(2)铝合金具有良好的导电、导热性能。
(3)铝合金抗氧化腐蚀性能好。
在空气中，铝的表面容易生成一层致密的三氧化二硫氧化膜，能阻止进一步被氧化。
(4)铝合金具有良好的压铸性能。
铝合金压铸工艺简单，成形及切削加工性能良好，具有较高的力学性能及耐蚀性，是代替钢铁铸件最具潜力的合金。
(5)铝合金的高温力学性能很好，在低温下工作时同样保持良好的力学性能。
(6)铝合金的缺点是容易在最后凝固处产生大的集中缩孔。
此外，铝合金与铁有很强的亲和力，易粘模，应在冷室压铸机上压。
锌合金也比较常见，锌合金的特点如下：(1)锌合金具有优良的铸造性能、力学性能、韧性，在传统的机械件、五金件、锁具、玩具等行业应用很广。
(2)锌合金具有优良的电和热传导性能、良好的振动阻尼特性、良好的电磁屏蔽性能’在电子、电信、家电产品上应用不断增长。
(3)锌合金是一种通用、可靠、低成本的材料，易于压铸生产。
锌合金具有良好的压铸性能，因此更容易压铸形状复杂、薄壁、尺寸精度高的产品。
由于锌合金的薄壁铸造性能，可实现产品轻量化和降低成本的要求。
(4)与铝合金和镁合金相比，锌合金具有较高的抗拉强度、屈服强度、冲击韧度和硬度、较好的伸长率。
(5)锌合金压铸件表面非常光滑，可不作表面处理直接使用，同时也比较容易进行各种表面处理，如抛光、电镀、喷涂等，以获得更佳的表面质量。
(6)锌合金熔点低，在385℃熔化，相比于铝合金和镁合金，锌合金最容易压铸成形。
(7)耐蚀性差。
当锌合金成分中杂质元素铅、镉、锡超过标准时，将会逐渐老化而发生变形，表现为体积胀大、力学性能(特别是塑性)显著下降，时间长了就会破裂。
常用铸造合金及其熔炼
2．性能及应用
石墨形态：
比灰铸铁中的石墨片的长厚比要 珠光体基体
小的片状，端部较钝、较圆，介于 片状和球状之间的一种石墨形态：
牌号：RuT420、RuT380、RuT340、
RuT300、RuT260
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。
球化处理：
以冲入法最为普 遍，球化处理后 的铁液应及时浇 注，以防孕育和 球化作用的衰退。
（3）铸型工艺
凝固特性：球墨铸铁 含碳量较高，近共晶成 分，凝固收缩率低，但 缩孔、缩松倾向较大。 凝固的外壳强度较低；
而球状石墨析出时的 膨胀力却很大，若铸 型的刚度不够，铸件 的外壳将向外胀大， 造成铸件内部金属液 的不足，在铸件最后 凝固的部位产生缩孔 和缩松。
应用：
1）农业机械中占40～60％； 2）汽车拖拉机中约占50～70％； 3）机床制造中约占60～90％。
铸铁特点：
1）生产设备和工艺简单、价 格便宜；
2）有良好的铸造性、切削加 工性及减震性等优良的使用性能 和工艺性能。
分类
①按碳的存在形式分: 白口铸铁、 灰口铸铁和麻口铸铁。 ②按石墨存在形式分：灰口铸铁、 可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁。 ③按成分分：普通铸铁、合金铸铁。
石墨（G）的力学性能与作用
①性能： σb=20MPa、HB3~5、δ、ak = 0。
②割裂作用：减振、机械性能降低； 断屑性能好。
③尖端效应：应力集中； ④润滑作用（自润滑和储油）：减
摩和耐磨、切削性能好。 石墨（G）的形态
片状、球状、絮状。
金属工艺学第五版(邓文英)课后习题解答
上翼板
3600 下翼板
焊接：第四章 焊接结构设计
4
确定焊缝位置，选择焊接方法，制气体保护焊
端面车刀
切断刀
作业题解答
铸造：第一章 铸造工艺基础
8.试用下面异形梁铸钢件分析其热应力的形成原 因，并用虚线表示出铸件的变形方向。p49
形成原因：壁厚不均匀。
铸造：第二章
常用合金铸件的生产
9.下列铸件宜选用哪类铸造合金？p61 车床床身、摩托车气缸体：灰铸铁 气缸套: 合金铸铁
火车轮：铸钢
压气机曲轴：球墨铸铁
压力加工：第三章 板料冲压
2
用φ50冲孔模具来生产 φ50落料件能否保证冲压件的精度？ 为什么？ p138
不能保证冲压件的精度。因为φ50冲孔模具的凸模直
径为50mm，凹模的直径为50+Z mm，而φ50落 料件所要求的凹模直径为50mm，所以此模具生产的落 料件直径大于50mm。
焊接：第一章 电弧焊
4
如图所示，拼接大块钢板是否合理？为什么？为减少焊 接应力与变形，应怎样改变？其合理的焊接次序是什么？p167
1 1 1 2 1 1 1
2
焊接：第二章 其他常用焊接方法
6
下列制品该选用什么焊接方法？ 自行车车架：硬钎焊 石油液化气罐主焊缝：缝焊、 自行车圈：缝焊（电阻焊） 电子线路板：软钎焊（一般）、激光、真空电子束 钢轨对接：电渣焊、对焊 不锈钢触罐：氩弧焊 钢管连接：对焊（闪光对焊 ） 焊缝钢管：摩擦焊 汽车油箱：缝焊
铸造：第五章 特种铸造
8.某公司开发的新产品铸铝小连杆，请问： p93 试制样机时，该连杆宜采用 砂型铸造 方法
当年产量为1万件时，宜采用
第四章 铸造成形
《材料成型学》 第四章 铸造成形
影响合金充型能力的主要因素： ①合金的流动性（取决于合金种类、合金成分） 衡量合金流动性最
常用的试样是螺旋形流
动性试样，如右图所示。 在常用铸造合金中，灰 铸铁、硅黄铜的流动性 最好，铸钢的流动性最
差。
《材料成型学》 第四章 铸造成形
由图可见，亚
共晶铸铁随含碳量
增加，结晶温度区
液态收缩与凝固收缩主要表现为体积的缩减，产生缩 孔、缩松 固态收缩导致尺寸减小，产生内应力和出现裂纹。
《材料成型学》 第四章 铸造成形
（6）影响收缩的因素
化学成分： 不同的化学成分的合金，其收缩率 不同。（铸钢最大，灰口铸铁最小。） 浇注温度： 合金的浇注温度越高，过热度越大， 液态收缩也越大，总收缩量增加。 铸件结构与铸型铸件：在铸型中冷凝时，不是 自由收缩， 会受到铸件各部位因冷速不同，相 互制约而产生的阻力及铸型和型芯对收缩产生 的机械阻力的影响。
冷裂——较低温下形成的裂纹，铸件形状复杂，易形成冷裂
热
冷
裂
裂
《材料成型学》 第四章 铸造成形
热裂的形状特征：裂纹短，缝隙宽，形状曲折，缝内呈氧化色。 防止措施：①提高铸型和型芯的退让性，减少机械应力 ； ②浇冒口的设计要合理；③铸钢件和铸铁件，应严格控制硫的 含量；④选择凝固温度小，热裂倾向小的合金。 冷裂的特征：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光泽或氧化 色。 预防措施：①减少铸件内应力；②降低合金的脆性；③控制铸钢 中磷的含量。
第四章 铸造成形
《材料成型学》 第四章 铸造成形
定义：将液态金属浇注到具有与零件形状、尺寸 相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛 坯或零件的一种成形工艺。
第四章常用合金铸件的生产介绍
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
35
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
有色合金铸件的制造
有色合金铸件的制造常用有色合金包括铜、铝、镁、、锌、铅、锡、钛及其合金等。
中的一种金属或几种元素组成的合金。
其中主要以铜及铜合金和铝合金制造的铸件应用最多。
如纯铜铸件主要利用其高导电、导热性；铜合金主要利用其抗腐蚀及耐磨性。
此外，铝合金比重轻、导电和导热性好、也有好的耐腐蚀性能，因此也常用来制造铸件，如汽车上的缸体、缸盖和进气管等。
一、铜合金和铝合金的熔炼一般的，有色合金的熔点低、在高温下极易氧化和吸气，使铸件产生气孔和夹杂。
坩埚炉的加热可以采用焦碳、油、电阻丝和感应电流。
而且熔炼时，应采取相应的除气、除渣的措施，以提高其纯净度。
1、铝合金的熔炼特点（1）氧化和吸气的产生液态下的铝合金极易氧化，形成熔点高达2050℃的A12O3，其比重稍大于铝，且它很稳定，不易分解，而是以非金属夹杂物的形式悬浮在液态铝合金中，很难去除。
此外，液态下的铝合金还极易吸收氢气，而在随后的冷却过程中，由于氢气在液态铝合金中的溶解度的降低，过饱和的氢将以气泡形式析出,在铝合金铸件上形成气孔。
对于结晶温度范围较宽的铝合金，初生树晶将使剩余液体分隔成许多小液区，当这些小液体区凝固收缩后，便形成有一定真空度的小空隙，这些小空隙为氢的析出创造了条件，从而在这些部位形成针孔，使铸件的气密性降低，机械性能降低。
（2）精炼方法为减少铝合金的氧化和吸气，常在熔炼时往熔炼坩埚内加KCl、NaCl等盐类溶剂，并将液态铝合金覆盖，使之与炉气隔绝。
为了排除已吸入的气体，一般应在液态铝合金出炉前或浇注前进行精炼。
精炼方法有很多，常用的有通气法、氯化物精炼法或真空法。
1）通气法通气法有两类，一类是通入不会与铝合金发生化学反应的气体，如氮气或惰性气体。
当氮气以气泡形式从液态铝合金中上浮时，可以将液态铝合金中的氢气随气泡一起带出。
同时，气泡在上升过程中，会吸附一些固态夹杂物，使其浮至液面而被清除。
另一类通入的气体是能与铝合金液体发生化学作用，如氯气。
有下列反应：3Cl2+2Al=2AlCl3Cl2+H2=2HClAlCl3和HCl在熔炼条件下都是气体，它们在上浮过程中，会将液态铝合金中的气体和固态夹杂物带出。
机械制造基础复习题
机械制造基础复习题机械制造基础复习主要内容第⼀篇⾦属材料知识第⼀章⾦属材料的主要性能1.⼒学性能、强度、塑性、硬度的概念? 表⽰⽅法？⼒学性能（F）——材料在外⼒作⽤下所表现出的特性。
强度（σ）------材料在外⼒作⽤下，抵抗塑性变形和断裂的能⼒。
塑形------材料在外⼒作⽤下，产⽣永久变形⽽不引起破坏的能⼒硬度（布⽒硬度HB&洛⽒硬度H R）------是材料抵抗更硬的物体压⼊其内的能⼒。
2.布⽒和洛⽒硬度法各有什么优缺点？下列情况应采⽤哪种硬度法来检查其硬度？布⽒硬度(H R)优点：测试值稳定,准确度⾼。
缺点：测量费时，压痕⼤，不适合成品检验。
洛⽒硬度（HRC）优点：测试简单、迅速，压痕⼩、不损伤零件，可⽤于成品检验。
缺点：测得的硬度值重复性较差，需在不同部位测量数次。
库存钢材---布⽒硬度硬质合⾦⼑头----洛⽒硬度锻件---布⽒硬度台虎钳钳⼝---洛⽒硬度3.下列符号所表⽰的⼒学性能指标的名称和含义是什么？σb：抗拉强度：抗拉强度是材料在拉断前承受最⼤载荷时的应⼒。
σs：屈服点：屈服点是拉伸试样产⽣屈服时的应⼒。
δ：伸长率：试样拉断后，其标距的伸长与原始标距的百分⽐称为伸长率。
HRC ：140kgf主载荷120°的⾦刚⽯圆锥体的压头测得的硬度。
HBS ：硬度的⼀种指标。
第⼆章铁碳合⾦1.⾦属的结晶过程，⾦属的晶粒粗细对其⼒学性能有什么影响？如何细化铸态晶粒？形核，长⼤。
⾦属是由许多⼤⼩、形状、晶格排列⽅向均不相同的晶粒所组成的多晶体。
⼀般⾦属的晶粒越细⼩，其⼒学性能越好。
细化的⽅法：变质处理；增⼤过冷度；机械的振动和搅拌；热处理；压⼒加⼯再结晶。
2.什么是同素异晶转变？室温和1100℃时的纯铁晶格有什么不同？在固态下，随着温度的变化，⾦属的晶体结构从⼀种晶格类型转变为另⼀种晶格类型的过程。
室温体⼼⽴⽅晶格；1100℃是⾯⼼⽴⽅晶格。
3.⾦属的晶体结构类型? 铁碳合⾦的基本组织A、F、M、P体⼼⽴⽅和⾯⼼⽴⽅。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
锰量尽量低，以提高韧性 ：Mn=0.4～0.6% 磷增加冷脆性 ，P ＜0.1% 硫对石墨球化特别有害，S ＜ 0.06%
b 铁水的出炉温度应尽量高：铁水温度大于1400℃。
c 球化处理： 将球化剂（稀土镁合金FeSiMg8RE7）放入铁水包底，
冲入总量2/3的合格铁水，球化剂将和铁水相作用，此即 球化处理。 球化剂的加入量为铁水总量的1.3～1.8%。
3 灰铸铁的制取方法： a 采用高碳、高硅铁水，直接浇注即可得到普通灰铸铁； b 采用碳、硅量较低的铁水，经孕育处理得到孕育铸铁。
孕育处理工艺： a 采用低碳、低硅铁水；C=2.8～3.2% Si=1.0～2.0%； b 铁水的出炉温度要高：出炉温度1420～1440℃； c 铁水中加入孕育剂：通常用FeSi75，加入量为0.2～0.5% ; d 搅伴后15～20分钟浇完。
a 蠕化处理：铁水中加入蠕化剂。（稀土镁钛、稀土镁钙等，加入量为
铁液的1%～2%） b 孕育处理：加入孕育剂。
二 铸钢件的生产 1 铸钢的种类： 碳素铸钢、铸造合金钢 2 铸钢的铸造工艺特点： 铸造性能差：熔点高，钢液易氧化；流动性不好；收缩大。 保证质量的措施： 采用耐火度高的人造石英砂，干型，表面刷涂料； 采用合适的凝固原则：厚大件采用顺序凝固原则； 薄件或易裂件采用同时凝固原则。 严格掌握浇注温度： 温度过低产生冷隔、浇不足、裂纹等缺陷； 温度过高缩孔严重。
3 铸钢的炼制：采用电弧炉、感应炉。
三 有色金属铸件
成分特点：高碳高硅 C=3.6 ~3.9% Si=2.0 ~2.8%
2 性能
力学性能好：σb接近于钢，而σ0.2则高于45钢，热处理后的δ=20~25% 铸造性能较差：容易产生铸造缺陷，如缩孔、皮下气孔等。
3 牌号和用途
牌号：QT400-15 QT600-03 QT700-02 QT900-02…… 球铁用来生产一些受力复杂、强度要求高的机器零件，如曲轴、连杆等。
应定向凝固，加冒口补缩；用干型或水玻璃快干型以提高铸型强度。
gS ＋ H2O → H2S
应控制H2O和S的含量。
（五）蠕墨铸铁
蠕墨铸铁是一种新型铸铁，强度高于灰铸铁，而铸造性能相当于灰铸铁。 牌号：RuT260 RuT300 RuT340 RuT380 RuT420 蠕铁件的生产：
（三）可锻铸铁
1 可锻铸铁的牌号、组织和用途： 牌号：黑心可锻铸铁：KTH300-06 KTH330-08 KTH350-10 KTH370-12
P体可锻铸铁：KTZ450-06 KTZ550-04 KTZ650-02 KTZ700-02 组织： 金属基体+G (团絮状）： F+G (团絮状） P+ G (团絮状） 应用：可锻铸铁可用于承受冲击和震动的场合，如汽车、拖拉机的前后桥
d 孕育处理： 待球化作用将近结束，放入另1/3铁水，将
孕育剂冲入包内，此即孕育处理。 孕育处理后，经搅拌、扒渣即可浇注。 孕育剂的加入量为铁水总量的 0.4～1.0%
6 球铁铸造工艺特点：
a 流动性差：球化处理和孕育处理铁水温度降低，粘度提高。 提高浇注温度，增大浇口尺寸。
b 缩前膨胀，易产生缩孔、缩松。