武汉理工大学,金属工艺学第6章 常用合金铸件的生产
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2-2常用合金铸件的生产
5
二、灰铸铁 (Gray cast iron)
铸造性能最好，价格较低，适于制造形状复杂的底 座、箱体类铸件。 1.灰铸铁的成分、组织和性能
化学成分：
C＝2.8%～3.8％； Si＝1.2％～2.7％； Mn＝0.5％～1.3％； P≤0.3％；S≤0.15％
6
显微组织(Structure )
金属基体Matrix:(铁素体-Ferrite，珠光体-Pearlite ) +片状石墨-Graphite flakes 。
❖ 白口铸铁(White cast iron)：C主要以Fe3C形式出现的铸铁，断 口呈银白色。性能：又硬又脆，不能进行切削加工，所以在机器
零件中很少采用。主要用途：炼钢原料，也可处理成可锻铸铁。
❖ 灰铸铁（Grey cast iron）：C主要以片状石墨形式出现的铸铁， 断口是灰色。 性能：具有良好的铸造性能、减振性能和减摩性
2.影响灰铸铁组织和性能的因素（Effect of Various Factors
on Structure and Properties of Gray Cast Iron )
性能决定于组织，铸铁组织中对性能起决定性作用的 是石墨，包括石墨的形态，石墨的大小，还有它的数 量和分布等。因此影响灰铸铁组织的因素就是影响石 墨化的因素。
对原铁水的熔炼要求
❖ 严格控制原铁水的化学成分：C 3.6％～4.0％，Si 1.0 ％～1.3％，Mn不大于0.4～0.6，S不大于0.06，P不大于 0.08。
特点：高碳、低硅、低锰、硫、磷。
❖ 铁水出炉温度高：必须在1400～1420C以上。 这是因为经过球化处理以后，铁水温度大约降低50～ 100ºC。
相当于在纯铁或钢的基体上嵌入大量石墨片。 根据基体组织不同，灰铸铁分为三类：铁素体灰铸铁(F)， 铁素体－珠光体灰铸铁(F-P)，珠光体灰铸铁(P) 。 片状石墨是影响灰铸铁机械性能的决定性因素。灰铸铁的 基体组织实际上就是纯铁、亚共析钢和共析钢的组织，但 由于分布着大量石墨，使其性能与碳钢有很大不同。
二、灰铸铁 (Gray cast iron)
铸造性能最好，价格较低，适于制造形状复杂的底 座、箱体类铸件。 1.灰铸铁的成分、组织和性能
化学成分：
C＝2.8%～3.8％； Si＝1.2％～2.7％； Mn＝0.5％～1.3％； P≤0.3％；S≤0.15％
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显微组织(Structure )
金属基体Matrix:(铁素体-Ferrite，珠光体-Pearlite ) +片状石墨-Graphite flakes 。
❖ 白口铸铁(White cast iron)：C主要以Fe3C形式出现的铸铁，断 口呈银白色。性能：又硬又脆，不能进行切削加工，所以在机器
零件中很少采用。主要用途：炼钢原料，也可处理成可锻铸铁。
❖ 灰铸铁（Grey cast iron）：C主要以片状石墨形式出现的铸铁， 断口是灰色。 性能：具有良好的铸造性能、减振性能和减摩性
2.影响灰铸铁组织和性能的因素（Effect of Various Factors
on Structure and Properties of Gray Cast Iron )
性能决定于组织，铸铁组织中对性能起决定性作用的 是石墨，包括石墨的形态，石墨的大小，还有它的数 量和分布等。因此影响灰铸铁组织的因素就是影响石 墨化的因素。
对原铁水的熔炼要求
❖ 严格控制原铁水的化学成分：C 3.6％～4.0％，Si 1.0 ％～1.3％，Mn不大于0.4～0.6，S不大于0.06，P不大于 0.08。
特点：高碳、低硅、低锰、硫、磷。
❖ 铁水出炉温度高：必须在1400～1420C以上。 这是因为经过球化处理以后，铁水温度大约降低50～ 100ºC。
相当于在纯铁或钢的基体上嵌入大量石墨片。 根据基体组织不同，灰铸铁分为三类：铁素体灰铸铁(F)， 铁素体－珠光体灰铸铁(F-P)，珠光体灰铸铁(P) 。 片状石墨是影响灰铸铁机械性能的决定性因素。灰铸铁的 基体组织实际上就是纯铁、亚共析钢和共析钢的组织，但 由于分布着大量石墨，使其性能与碳钢有很大不同。
武汉理工大学的课件 金属工艺学
精密模锻工艺特点：
Ø需要精确计算原始坯料的尺寸，严格按坯料质量下 料。 Ø需要精细清理坯料表面，除净坯料表面的氧化皮、 脱碳层及其它缺陷等。 Ø应采用无氧化或少氧化加热法，尽量减少坯料表面 形成的氧化皮。 Ø精密模锻的锻件精度很大程度上取决于锻模的加工 精度。为排除模膛中的气体，减小金属流动阻力，使 金属更好地充满模膛，在凹模上应开有排气小孔。 Ø模锻时要很好地进行润滑和冷却锻模。 Ø精密模锻一般都在刚度大、精度高的模锻设备上进 行。如曲柄压力机、摩擦压力机或高速锤等。
3.5.4 液态模锻
液态模锻的工艺流程：
原材料配制→熔炼→浇注→加压成型→脱 模→冷却→热处理→检验→入库。
液态模锻原理仿真
直接式液态模锻：压头（成型凸模）直接作用在液态 金属上，在压力下充型、凝固、并伴有微量的塑性变 性组织。适合于生产形状简单、性能要求较高的零件。
间接式液态模锻：同全立式压铸相似。
粉末锻造是粉末冶金成型方法和锻造相结合 的一种金属加工方法。它是将粉末预压成型后， 在充满保护气体的炉子中烧结制坯，将坯料加热 至锻造温度后模锻而成。
粉末锻造的优点（与模锻相比）
Ø材料利用率高，可达90%以上。而模锻的材料 利用率只有50%左右。 Ø机械性能高。材质均匀无各向异性，强度、塑 性和冲击韧性都较高。
高能高速成型的特点: Ø模具简单 Ø零件精度高，表面质量好 Ø可提高材料的塑性变形能力 Ø利于采用复合工艺
高能高速成型的类型
1．爆炸成型
爆炸成型是利用爆炸物质在爆炸瞬间释放出巨大的 化学能对金属毛坯进行加工的高能高速成型方法。除高 能高速成型共有的特点外，爆炸成型还具有以下特点：
(1)简化设备 (2)适于大型零件成型
直接式液态模锻
间接式液态模锻
常用合金铸件的生产课件
常用合金铸件的生产课件1. 引言本课件主要介绍常用合金铸件的生产过程，包括铸造工艺、模具设计、合金材料选择、铸造过程控制等方面内容。
通过学习本课件，您将了解到合金铸件的生产过程以及如何进行有效的控制和优化。
2. 铸造工艺铸造是制造合金铸件的常用工艺之一，主要包括砂型铸造、金属型铸造和压铸等。
下面我们将对这几种常用的铸造工艺进行介绍。
2.1 砂型铸造砂型铸造是一种常用的铸造工艺，它使用砂型作为铸件的模具。
砂型铸造可以用于生产各种形状和大小的铸件，成本较低且适用于小批量生产。
砂型铸造的主要步骤包括模具设计、模具制造、砂型制备、浇注、冷却、清理等。
2.2 金属型铸造金属型铸造是使用金属模具进行铸造的工艺，主要适用于中小型铸件的生产。
相比于砂型铸造，金属型铸造的成本较高，但能够获得更高的精度和表面质量。
金属型铸造的主要步骤包括模具设计和制造、熔炼铸造金属、填充模腔、冷却、脱模等。
2.3 压铸压铸是一种高效的铸造工艺，通过将熔融金属注入压铸机中，利用高压和快速冷却来形成铸件。
压铸可以实现高生产效率和精确度，适用于大批量生产。
压铸的主要步骤包括模具设计和制造、熔炼金属、注射填充、压力维持、冷却脱模等。
3. 模具设计模具设计是铸件生产过程中的重要环节，它直接影响到铸件的质量和成本。
好的模具设计能够提高铸件的精度和表面质量，减少材料使用，降低生产成本。
以下是模具设计的一些关键点。
3.1 模具结构设计模具结构设计应考虑到铸件的形状、尺寸和特殊要求等因素。
合理的模具结构能够方便铸件的填充和冷却，提高铸件质量。
3.2 模具材料选择模具材料应具有高热传导性、良好的耐磨性和耐热性。
常用的模具材料有铸铁、钢等。
3.3 模具制造工艺模具制造工艺包括模具加工、热处理、组装等步骤。
模具加工的精度和质量直接决定了铸件的精度和表面质量。
4. 合金材料选择合金材料的选择在铸件生产过程中起着关键作用。
不同的合金具有不同的性能和应用范围，合适的合金选择可以提高铸件的强度、抗腐蚀性和耐磨性。
(精选)常用合金铸件的生产
HT250 细珠光体 HT300 细珠光体 HT350 细珠光体
较细片状 薄壁缸体、缸盖、机床立柱、横梁、床身、箱体、活塞等
细小片状 细小片状
机床导轨，受力较大的床身、立柱，液压阀体，大型发动机 缸体、缸盖，蜗轮，泵壳等
机床导轨、工作台，水泵缸体、阀体、凸轮，大型发动机缸 体、缸盖、衬套，需要表面淬火的铸铁件等
6．缺口敏感性小，石墨已在金属基体上形成大量的缺 口，故外来缺口影响甚微。
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二、灰铸铁的组织
灰铸铁按基体组织可分为铁素体灰铸铁、铁素体+珠 光体灰铸铁、珠光体灰铸铁三种。
1．铁素体基体灰铸铁 铁素体基体的灰铸铁的石墨 片粗大、量多，几乎所有的碳都 转变成了石墨，石墨片对基体的 割裂作用大，故力学性能差，应 用较少。
按铸铁中碳的存在形态（反映在截面颜色），可将 铸铁分为灰口铸铁、白口铸铁、麻口铸铁三类。
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铸铁
灰口铸铁：大量的碳以游离态（石墨）存在，断口 呈灰黑色，应用最广。
白口铸铁：大量的碳以化合态（Fe3C）存在，断口 呈银白色，既硬又脆，难以进行机械加 工，很少用于制造零件。
麻口铸铁：大部分碳化合态存在，少量以石墨形态 存在，断口为银白色基体散布着一些黑 点，既硬又脆，难以加工，极少用。
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2．铁素体+珠光体基体灰铸铁 珠光体与铁素体混合基体上分 布着较粗大的石墨，故强度较低， 铸造性能、切削性能、减振性优于 珠光体基体灰铸铁，适用于一般机 件，如齿轮箱等，是应用最广的灰 铸铁。
3．珠光体基体灰铸铁
珠光体基体上分布着均匀、细小的石墨片，对基体 的割裂作用较轻，故强度、硬度较高，多用于重要机件， 如床身等。
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四、灰铸铁的牌号和应用
与钢不同，灰铸铁的牌号不能用化学成分表示，而 是用力学性能来表示。
【材料课件】4常用合金铸件生产
铸钢主要用于制造承受重载荷及冲击载荷的零件， 如铁路车辆上的摇枕、侧架、车轮及车钩，重型水压 机横梁，大型轧钢机机架、齿轮等。
常用铸钢：碳素铸钢、低合金铸钢、高合金铸钢。
16
1、铸钢的铸造工艺特点
铸钢的铸造性能差，铸造工艺复杂： （1）对砂型性能如强度、耐火度和透气性要求更高。 （2）工艺上大都采用定向凝固原则 （3）必须严格掌握浇注温度
（2）其它性能 耐磨性好、减震性好 、缺口敏感性小、 铸造性能和切削加工性能良好 。
6
灰铸铁的显微组织
7
性能指标
铸造碳钢 灰铸铁
灰铸铁与碳钢机械性能的比较
抗拉强度 σb (N/mm2)
400~650
100~350
延伸率 δ(%)
10~25
0~0.5
冲击韧性 αk(J/cm2)
20~60
0~5
硬度 (HBS)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
8
3、灰铸铁的孕育处理
孕育铸铁：HT250、HT300、H350T
孕育处理：降低碳、硅含量，以提高铸铁的强度； 浇 注前向铁水 中加入少量的孕育剂（75%硅铁），可以细化 组织，促进石墨化。
孕育铸铁的特点：
强度较高，冷却速度对其组 织和性能的影响甚小。因此，适 用静载荷下要求较高强和耐磨性 的铸件，特别适合生产厚大铸件 如重型机床、压力机床身、高压 液压件、活塞环、齿轮、凸轮等。
同一铸件厚壁处为灰口组织，而薄壁处为 白口组织，这说明：缓慢冷却有利于石墨化过 程的进行。
可见，当铁水的碳当量较高，结晶过程 中缓慢冷却时，易形成灰口铸铁；相反易形 成白口组织
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（二）灰铸铁
1、灰铸铁的组织和性能特点
钢基体+片状石墨
常用铸钢：碳素铸钢、低合金铸钢、高合金铸钢。
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1、铸钢的铸造工艺特点
铸钢的铸造性能差，铸造工艺复杂： （1）对砂型性能如强度、耐火度和透气性要求更高。 （2）工艺上大都采用定向凝固原则 （3）必须严格掌握浇注温度
（2）其它性能 耐磨性好、减震性好 、缺口敏感性小、 铸造性能和切削加工性能良好 。
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灰铸铁的显微组织
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性能指标
铸造碳钢 灰铸铁
灰铸铁与碳钢机械性能的比较
抗拉强度 σb (N/mm2)
400~650
100~350
延伸率 δ(%)
10~25
0~0.5
冲击韧性 αk(J/cm2)
20~60
0~5
硬度 (HBS)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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3、灰铸铁的孕育处理
孕育铸铁：HT250、HT300、H350T
孕育处理：降低碳、硅含量，以提高铸铁的强度； 浇 注前向铁水 中加入少量的孕育剂（75%硅铁），可以细化 组织，促进石墨化。
孕育铸铁的特点：
强度较高，冷却速度对其组 织和性能的影响甚小。因此，适 用静载荷下要求较高强和耐磨性 的铸件，特别适合生产厚大铸件 如重型机床、压力机床身、高压 液压件、活塞环、齿轮、凸轮等。
同一铸件厚壁处为灰口组织，而薄壁处为 白口组织，这说明：缓慢冷却有利于石墨化过 程的进行。
可见，当铁水的碳当量较高，结晶过程 中缓慢冷却时，易形成灰口铸铁；相反易形 成白口组织
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（二）灰铸铁
1、灰铸铁的组织和性能特点
钢基体+片状石墨
常用合金铸造的生产ppt课件
.
• 比如HT250 退火态硬度 大概 209HB 抗拉 强度250MPa
• HT300 退火态硬度 大概 231HB 抗拉强度 300MPa
• HT300 退火态硬度 大概 253HB 抗拉强度 350MPa
.
3）灰口铁性能 ② 工艺性能：片层状石墨 铸造流动性好 不能锻压和冲压 焊接性差 机械加工性能好
.
球化分级
球化级别 1级 2级 3级 4级 5级
说明 石墨呈球状，少量团絮，允许极少量 团絮状 石墨大部分呈球状，余为团状和极少 量团絮状 石墨大部分呈团状，余为团絮状，允 许有极少量蠕虫状 石墨呈分散分布的蠕虫状、球状、团 状、团絮状 石墨呈聚集分布的蠕虫状、片状及球 状、团状、团絮状
.
球化率（％） ≥95
.
1.2.1 铸铁件的生产
1.2.1.1 灰口铁铸件 1）灰口铁 2）灰口铁组织 3）灰口铁性能 4）影响灰口铁组织和性能的因素 5）灰口铸铁热处理
.
A
L+
H
B
温N J
度
A+
L
D
L+A
A
E
C
L+ Fe3C F
A+ Fe3C
G
A+
Le
F
A+F S Fe3CⅡ A+ Fe3CⅡ+Le
P
P
F+ Fe3C
加铸铁的冷脆性。 限制在0.5%以下，高强度铸铁则限制在0.2~0.3%以下。
.
② 冷却速度 1）铸型材料 2）铸件壁厚
铸件壁愈厚，冷却速度愈慢，则石墨化倾向愈 大，愈易得到粗大的石墨片和铁素体基体。
由此可知：随着壁厚的增加，石墨片的数量和尺 寸都增大，铸铁强度、硬度反而下降。这一现象 称为壁厚（对力学性能的）敏感性。
• 比如HT250 退火态硬度 大概 209HB 抗拉 强度250MPa
• HT300 退火态硬度 大概 231HB 抗拉强度 300MPa
• HT300 退火态硬度 大概 253HB 抗拉强度 350MPa
.
3）灰口铁性能 ② 工艺性能：片层状石墨 铸造流动性好 不能锻压和冲压 焊接性差 机械加工性能好
.
球化分级
球化级别 1级 2级 3级 4级 5级
说明 石墨呈球状，少量团絮，允许极少量 团絮状 石墨大部分呈球状，余为团状和极少 量团絮状 石墨大部分呈团状，余为团絮状，允 许有极少量蠕虫状 石墨呈分散分布的蠕虫状、球状、团 状、团絮状 石墨呈聚集分布的蠕虫状、片状及球 状、团状、团絮状
.
球化率（％） ≥95
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1.2.1 铸铁件的生产
1.2.1.1 灰口铁铸件 1）灰口铁 2）灰口铁组织 3）灰口铁性能 4）影响灰口铁组织和性能的因素 5）灰口铸铁热处理
.
A
L+
H
B
温N J
度
A+
L
D
L+A
A
E
C
L+ Fe3C F
A+ Fe3C
G
A+
Le
F
A+F S Fe3CⅡ A+ Fe3CⅡ+Le
P
P
F+ Fe3C
加铸铁的冷脆性。 限制在0.5%以下，高强度铸铁则限制在0.2~0.3%以下。
.
② 冷却速度 1）铸型材料 2）铸件壁厚
铸件壁愈厚，冷却速度愈慢，则石墨化倾向愈 大，愈易得到粗大的石墨片和铁素体基体。
由此可知：随着壁厚的增加，石墨片的数量和尺 寸都增大，铸铁强度、硬度反而下降。这一现象 称为壁厚（对力学性能的）敏感性。
金属工艺学cp2.2 常用合金铸件的生产
铁最常用，基体为铁素体。
4、性能：相当高的塑韧性δ 〈12% 、ak〈30J/cm2，比 灰铸铁好，但不能锻造。 石墨呈团絮状，减轻了 对金属基体的割裂作用，抗 拉强度σ显著提高。 黑心可锻铸铁塑韧性比 珠光体可锻铸铁高，但强度 硬度较低。 5、牌号： 如：KTH300—06；用作弯 头、三通管件、阀门等。 KTZ550—04；用于载荷较 高的耐磨损、凸轮轴，齿轮 等。
2、冷却速度： 冷却速度快V↑→原子来不 急扩散，G难以进行；易白 口——Fe3C 。 冷却速度慢V小——易得到 灰口— G 。 所以设计时：合理选择 铸 件壁厚和铸型材料 铸件壁厚： 薄 件→ 白口 厚大件→灰口 铸型材料： 金属型冷却速度比砂型快。
3、孕育处理：先熔炼出含 碳（1%左右）、硅（1.5% 牌号： H T 左右）较低的铁水，然后 ××× σb≥ ××× MPa 加入孕育剂（硅铁、硅含 灰铸铁简称 量75%、加入量0.25— “灰铁” 3.3%），经过孕育处理后 再浇铸，从而提高灰铸铁 的抗拉强度。特点：析出 的石墨细小均匀。孕育铸 铁仍是灰铸铁。 优点：抗拉强度达到250400MPa，HB达到170-270。 冷却速度对组织与性能影 响小。
4、灰铸铁的牌号及生产特点
1）牌号 HT100：铁素体灰铸铁 HT150： P+F灰铸铁 HT200 HT250 P灰铸铁 HT300 HT350 孕育铸铁 2）生产特点： 冲天炉熔炼--浇注。 铸造工艺简单，一般不需冒口和冷铁。 浇注温度较低（1200-1350度）。 铸件一般不需热处理。
二、可锻铸铁（玛铁、玛钢）：白
三、铜、铝合金铸件的生产特点
铜、铝合金的熔化特点是金属料与燃料不直接接触，以 减少金属的损耗和保证金属的纯洁，铜、铝合金多采用以焦 炭为燃料的坩埚炉来熔化。
4、性能：相当高的塑韧性δ 〈12% 、ak〈30J/cm2，比 灰铸铁好，但不能锻造。 石墨呈团絮状，减轻了 对金属基体的割裂作用，抗 拉强度σ显著提高。 黑心可锻铸铁塑韧性比 珠光体可锻铸铁高，但强度 硬度较低。 5、牌号： 如：KTH300—06；用作弯 头、三通管件、阀门等。 KTZ550—04；用于载荷较 高的耐磨损、凸轮轴，齿轮 等。
2、冷却速度： 冷却速度快V↑→原子来不 急扩散，G难以进行；易白 口——Fe3C 。 冷却速度慢V小——易得到 灰口— G 。 所以设计时：合理选择 铸 件壁厚和铸型材料 铸件壁厚： 薄 件→ 白口 厚大件→灰口 铸型材料： 金属型冷却速度比砂型快。
3、孕育处理：先熔炼出含 碳（1%左右）、硅（1.5% 牌号： H T 左右）较低的铁水，然后 ××× σb≥ ××× MPa 加入孕育剂（硅铁、硅含 灰铸铁简称 量75%、加入量0.25— “灰铁” 3.3%），经过孕育处理后 再浇铸，从而提高灰铸铁 的抗拉强度。特点：析出 的石墨细小均匀。孕育铸 铁仍是灰铸铁。 优点：抗拉强度达到250400MPa，HB达到170-270。 冷却速度对组织与性能影 响小。
4、灰铸铁的牌号及生产特点
1）牌号 HT100：铁素体灰铸铁 HT150： P+F灰铸铁 HT200 HT250 P灰铸铁 HT300 HT350 孕育铸铁 2）生产特点： 冲天炉熔炼--浇注。 铸造工艺简单，一般不需冒口和冷铁。 浇注温度较低（1200-1350度）。 铸件一般不需热处理。
二、可锻铸铁（玛铁、玛钢）：白
三、铜、铝合金铸件的生产特点
铜、铝合金的熔化特点是金属料与燃料不直接接触，以 减少金属的损耗和保证金属的纯洁，铜、铝合金多采用以焦 炭为燃料的坩埚炉来熔化。
金属工艺学(专科)武汉理工大学 在线作业答案
金属工艺学(专科)-作业答案一、判断1、电焊条焊芯的作用是用于导电的。
（B）A. 正确B. 错误2、金属加热温度越高，可锻性越好。
（B）A. 正确B. 错误3、自由锻件上应避免锥体或斜面结构。
（A）A. 正确B. 错误4、生产类型就是指年产量。
（B）A. 正确B. 错误5、生产类型就是指生产批量。
（A）A. 正确B. 错误6、铸造合金的铸造性能主要包括合金的流动性和合金的收缩。
（A）A. 正确B. 错误7、含碳量4.3﹪的灰口铸铁铁水的流动性最好。
（B）A. 正确B. 错误8、加工铸铁等脆性材料和采用硬质合金高速切削时，不采用切削液。
（A）A. 正确B. 错误9、分模面在锻件上的位置是否合适，关系到锻件成形、锻件出模、材料利用率及锻模加工等。
（A）A. 正确B. 错误10、孕育铸铁由于晶粒细化，所以它是一种高强度铸铁。
（B）A. 正确B. 错误11、车床上的四爪卡盘是用来装夹回转体零件的。
（B）A. 正确B. 错误12、点焊就是用焊条每隔一定距离焊一个焊点。
（B）A. 正确B. 错误13、一般进行热处理的钢都是镇静钢。
（A）A. 正确B. 错误14、闪光对焊对接头清理工作要求不高。
（A）A. 正确B. 错误15、共晶成分的铸铁是在恒温下结晶的，所以结晶后不会产生集中缩孔。
（B）A. 正确B. 错误16、钢的质量好坏是按其中的碳含量来区分的。
（B）A. 正确B. 错误17、钎焊焊前焊件准备（加工、清理、装配）工作要求高。
（A）A. 正确B. 错误18、采用直流电焊机焊接时，反接法就是焊条接正极，工件接负极。
（A）A. 正确B. 错误19、气焊焊接黄铜时应该采用中性焰。
（B）A. 正确B. 错误20、由于扩孔钻钻芯截面较大，故可对孔进行精加工。
（B）A. 正确B. 错误21、车外圆时可以用丝杠走刀。
（B）A. 正确B. 错误22、把钢加热成为奥氏体后速冷到Ms线以上等温一段时间再冷却下来的热处理叫分级淬火。
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机械应力
铸件在固态收缩时受阻
变形与裂纹
热应力的形成过程分析
铸件的结构：铸件各部分能自由收缩
热应力的消除方法
工艺方面：采用同时凝固原则 时效处理：人工时效；自然时效
铸件的结构尽可能对称 铸件的壁厚尽可能均匀
铸件变形的判定
厚部、心部受拉应力，出现内凹变形。 薄部、表面受压应力，出现外凸变形。
第六章 常用合金铸件的生产
1）灰铸铁牌号为什么不用含碳量多少表示，而用 力学性能表示？
相同化学成分的铸铁，若冷却速度不同，其组 织和性能也不相同。
2）有一铸件当其强度不够时，可否通过增大截面解决？ 不能，截面积越大，冷却速度越慢，得到的组
织越大（石墨也大），强度反而降低。
铸件包括：铸铁、铸钢、铸铜、铸铝……,由于铸铁材料(包括灰铸铁、 可锻铸铁、球墨铸铁)具有优良的铸造性能，且资源丰富，冶炼方便，价格低 廉，铸铁件占液态成形件中相当大的份额。
6.1 铸铁件生产
铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。工业上常用的铸铁一般含碳量 在2.4%～4.0%的范围内 。
碳在铁碳合金中的存在形式有：渗碳体和石墨。 根据碳在铁碳合金中的存在形式，铸铁可以分为：
四、灰铸铁的牌号
由于灰铸铁的性能不仅取决于化学成分，还与铸件的壁厚（即 冷却速度）有关，因此它的牌号以力学性能来表示。
灰口铸铁的牌号用HT×××表示，其中“HT”代表灰铸铁， 后面的三位数字表示其最低的抗拉强度。（见附表）
1）灰铸铁牌号为什么不用含碳量多少表示，而用 力学性能表示？
相同化学成分的铸铁，若冷却速度不同，其组 织和性能也不相同。
1、白口铸铁
在白口铸铁中的碳，除极少量溶入铁素体中外，其余的都以化合 碳——Fe3C存在，因其断口呈银白色，故称为白口铸铁。
2、麻口铸铁
在麻口铸铁中的碳一部分以Fe3C形式存在，另一部分以石墨形式存在， 断口为灰白色相间。性能介于白口铸铁和灰口铸铁之间，既难加工，又无特 殊优点，故一般很少应用。
3、灰口铸铁
2）有一铸件当其强度不够时，可否通过增大截面解决？ 不能，截面积越大，冷却速度越慢，得到的组
织越大（石墨也大），强度反而降低。
四、灰铸铁的牌号
由于灰铸铁的性能不仅取决于化学成分，还与铸件的壁厚（即 冷却速度）有关，因此它的牌号以力学性能来表示。
灰口铸铁的牌号用HT×××表示，其中“HT”代表灰铸铁， 后面的三位数字表示其最低的抗拉强度。（见附表）
6.1.1 灰铸铁
一、灰铸铁的性能
灰铸铁的显微组织由金属基体（铁素体和珠光体）和片状石墨所 组成，相当于在纯铁或钢的基体上嵌入了大量石墨片。
铸铁之所以用得如此广泛,是因为石墨的存在，石墨的存在，使 铸铁具有铸钢所不具备的性能。
良好的铸造性能，如流动性好、收缩小
铸铁的优点
良好的切削加工性能； 高的耐磨性；
含碳愈高，析出的石墨数量愈多、愈粗大，而基体中铁素体增加、珠 光体减少；反之，含碳降低，石墨减少，且细化。
（2）硅——是强烈促进石墨化的元素，随着含硅量的增加，石墨 显著增多。
实践证明，铸铁若含硅量过少，即使含碳量高，石墨也很难形成。
Ⅰ—白口铸铁区 Ⅱa—麻口铸铁区 Ⅱ—珠光体灰口铸铁区 Ⅱb—珠光体、铁素体灰口铸铁区 Ⅲ—铁素体灰口铸铁区
2、冷却速度
减小冷却速度可以促进石墨化，增大冷却速度则阻止石墨化。
当其它条件(如化学成分、铸型材料和浇注温度等)一定时，铸件愈 厚，冷却速度愈慢，则石墨化倾向愈大，易得到粗大石墨片和铁素体基 体；反之，铸件愈薄，冷却速度愈快，则石墨化倾向愈小，易得到细小 石墨片和珠光体基体。
三、灰铸铁的孕育处理
（3）球墨铸铁 球墨铸铁中的碳大部分或全部呈球状石墨出现。其强度、塑性均 比可锻铸铁高，抗拉强度甚至高于碳钢，是一种高性能的铸铁材料。主要用于受力复 杂的重要零件，可代替可锻铸铁和部分碳钢件。
（4）蠕墨铸铁 蠕墨铸铁中的碳大部分呈蠕虫状石墨出现，这种石墨形态介于 片状石墨和球状石墨之间。因而蠕墨铸铁同时具有片状灰口铸铁及球墨铸铁的性能 特点，主要应用于经受热循环载荷的铸件及结构复杂、强度要求较高的铸件。
上次课内容的回顾
缩孔与缩松的形成
纯金属、共晶成分和凝固温度范围窄的合金 逐层凝固
缩孔
凝固区域较宽的合金
消除缩孔和缩
松的方法
糊状凝固
缩松
原则
顺序凝固原则、同时凝固
方法
合理布置内浇道及确定浇铸工艺。 合理应用冒口、冷铁等工艺措施。
内应，导致不同部 位不均衡的收缩而引起的应力。
普通灰铸铁的主要缺点是粗大的石墨片严重地割裂金属基体， 致使铸铁强度低。
实践证明，提高灰铸铁抗拉强度最有效的途径是：对出炉铁液 进行孕育处理再行浇注。
孕育处理是向铁液中加入孕育剂。常用的孕育剂为含硅量 75%的硅铁合金。
将熔炼出的铁水在浇铸前加 入质量分数为0.25%—0.60%的孕 育剂，孕育剂在铁水中形成大量 弥散的石墨结晶的核心，使石墨 化作用显著提高，从而得到在细 珠光体上均匀分布着细片状石墨 的组织。
在灰口铸铁中的碳主要以石墨形态出现，其断口呈暗灰色。由于石墨的形 态及结晶生长过程的不同，又可分为：
(1)普通灰口铸铁 普通灰口铸铁 的石墨呈片状，强度低，塑性差，但 铸造性能好，在铸铁材料中应用最广 泛。
(2)可锻铸铁 可锻铸铁中的碳 主要以团絮状石墨形态出现，因有较 高的塑性和韧性而得名，其实是不可 锻的。主要用于受冲击和振动的薄壁 小件。
铁素体灰铸铁 (全部石墨)
铁素体—珠光体灰铸铁 (化合碳小于0.8%)
珠光体灰铸铁 (化合碳0.8%)
因此，想要控制铸铁的组织和性能，必须控制石墨化的程度。
影响铸铁石墨化的主要因素有化学成分和冷却速度。
1、化学成分
铸铁成分中碳、硅为主要元素，对石墨化起决定性作用，其它元素 也有一定影响。
（1）碳——既是形成石墨的元素，又是促进石墨化的元素。
良好的吸振缓冲性能；
低的缺口敏感性能。
石墨片越圆整、越细小、分布越均匀对基体割裂作用越小。
二、影响铸铁组织和性能的因素
铸铁的石墨化： 碳以石墨的形式析出的过程。 通常视石墨化过 程充分与否，会得到不同基体的铸铁组织。
灰铸铁中的碳由化合碳（Fe3C）和石墨碳所组成。根据化合碳的 含量不一样把它分为以下三种：