铸造基础知识培训课件

铸造基础知识培训课程目的：了解铸造的原理2目录•铸造的定义•铸铁及分类•合金元素的影响•灰铁的成分、性能、组织•球铁的成分、性能、组织•合金元素的影响•各国材料表示方法3铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。简单的说，就是由液态金属转变为固体金属的结晶过程而得到的。铸造的定义4什么是铸铁？铸铁是含碳量大于2.11%或者组织中具有共晶组织的铁碳合金。工业上所用的铸铁，实际上都不是简单的铁一碳二元合金，而是以铁、碳、硅为主要元素的多元合金。铸铁的成分范围大致为：C：2.4-4.0%、Si：0.6-3.0%、Mn：0.2-1.2%、P：0.01-0.5%、S：0.08-0.2%。有时还加入其他合金元素，以便获得具有各种性能的合金铸铁。5根据碳在铸铁中存在形式的不同，铸铁可分为：1、白口铸铁：所含碳除极少量溶于铁素体外，全部以渗碳体形式存在，断口呈银白色，故而称为白口铸铁。白口铸铁组织中含有大量莱氏体，其性能硬而脆，很难机械加工。因此，工业上很少用它来制造零件，一般做些耐磨件如：衬板、等铸铁及分类6铸铁及分类2、灰口铸铁：其中碳除微量溶于铁素体外，大部分以石墨形式存在，因断口呈暗灰色而得名。它是工业中应用最广泛的铸铁。73、麻口铸铁：这种铸铁组织中既存在石墨，也有莱氏体，因断口处有黑白相间的麻点，故而得名。铸铁及分类8灰铸铁：铁素体灰口铸铁，强度、硬度低，尽管铁素体本身塑性、韧性高，但由于片状石墨的割裂作用，引起应力集中，致使该类铸铁的延伸率、冲击韧性均不高。珠光体灰口铸铁，强度、硬度较高，塑性、韧性与铁素体灰铁相差不大。灰铁的成分、性能、组织•铁素体-珠光体灰口铸铁，机械性能介于二者之间。灰口铸铁抗拉强度、塑性、韧性较低，抗压强度较高，具有良好的铸造性能、切削加工性能、减摩性能、消震性能。•用途：机床、床身、机架、箱体、导轨、缸体等。9灰铁的成分、性能、组织10灰铁的成分、性能、组织•灰口铸铁的牌号：HT200－350灰铁抗拉强度200Mpa11灰铁的成分、性能、组织•抗拉强度是评价灰铸铁的主要力学性能指标，世界各国都以此来划分灰铸铁的等级。因此，在灰铸铁的生产中，必须保证它的抗拉强度指标达到要求。•硬度在一定条件下反映了灰铸铁的强度高低、耐磨性能和切削加工性能的好坏。一般灰铸铁的布氏硬度值在150至200HBS就能满足生产中的要求。•塑性和韧性灰铸铁的伸长率（仅为0.3··0.8）和冲击韧度（约2—5J/cm2)都很低，故灰铸铁属于脆性材料。12灰铁的成分、性能、组织•灰铸铁的使用性能：•灰铸铁的减震性在灰铸铁中，大量片状石墨的存在，割裂了基体，从而加速震动的衰减，并将其转化为热能而消散，所以灰铸铁具有良好的减震性能。而在灰铸铁中，片状石墨越粗大，数量越多，对基体的破坏越严重，它的减震性也越好，但其强度也越低。生产中可以利用这一点来区分刚和铁，敲击钢棒时，其声音响亮，余音较长；而敲击灰铸铁时，则声音低沉，余音短。•灰铸铁的耐磨性能灰铸铁在承受磨损时，基体中石墨被磨掉的地方就形成了微小的沟槽，可以存储润滑油，有利于零件的摩擦面间保持连续的油膜，再加上石墨本身又是一种良好的固体润滑剂，所以灰铸铁在润滑条件下的耐磨性（即减磨性）能好。13灰铁的成分、性能、组织•灰铸铁的缺口敏感性材料在受力条件下，有缺口和无缺口试样的强度性能有着很大的差别，这一现象称之为其对缺口的敏感性。铸钢虽在其没有缺口的情况下力学性能较高，但若当试样或零件有缺口存在时（如铸件上的孔洞、加工的刀痕、键槽、台肩及内部的夹杂物等）其力学性能就会大幅的降低，这表明铸钢对缺口的存在非常敏感。而灰铸铁就不同，由于内部片状石墨的存在，实际上就相当与有许多缺口，若再有缺口时，对其性能影响不大。因此，灰铸铁具有对缺口敏感性小的特点。但是，随着石墨的细化或形状的改善，对缺口的敏感性就会提高。14灰铁的成分、性能、组织•灰铸铁的工艺性能•切削加工性能由于灰铸铁中片状石墨的存在（割裂基体，石墨本身又有润滑作用），在切削加工时有利于刀具的润滑和断屑。所以具有良好的切削加工性能。切削性能受基体组织和硬度的影响较大，若组织中有自由渗碳体时，则切削性能恶化，严重时则难以加工。•焊接性能由于石墨的存在，加上本身是脆性材料，不论采取气焊还是电弧焊，局部易出现裂纹。因此，灰铸铁的焊接性能较差，一般采取一些特殊的焊接方法，如预热气焊，电渣焊等。•总之，灰铸铁虽其力学性能稍低，但它具有优良的使用性能、铸造性能、和工艺性能，而且熔炼工艺简单，原材料来源广，价格便宜，成本低廉，因此，应用广泛。15灰铁的成分、性能、组织16球墨铸铁和蠕墨铸铁一般是用稀土镁合金对铁液进行处理，以改善石墨形态，从而得到比灰铸铁有更高机械性能的铸铁。–球铁的成分、性能、组织球墨铸铁及蠕墨铸铁17–球铁的成分、性能、组织球墨铸铁的成分、组织和性能特点1、成分特点珠光体球墨铸铁：3.6~3.8%C，2.0~2.8%Si，0.62~0.8%Mn，0.03~0.05%Mg，0.02~0.04%REa、碳当量高C%+1/3Si%=4.3~4.6%≈共晶成分b、含硫量较低S≤0.07%(P≤0.1%)硫与球化剂有很强的亲和力，消耗球化剂，造成球化不良。2、性能特点既有良好的机械性能，又有良好的铸造性、减摩性、切削加工性，低的缺口（裂纹）敏感性。疲劳强度与中碳钢相近，耐磨性（润滑、储油）优于表面淬火钢。18–球铁的成分、性能、组织19–球铁的成分、性能、组织铁素体球墨铸铁珠光体球墨铸铁•缺点：凝固收缩率较大，对原铁水成分要求严格，减震性不如灰口铸铁。•球墨铸铁的牌号表示方法•QT400—18球墨铸铁延伸率抗拉强度20–球铁的成分、性能、组织•球墨铸铁的性能特点：•力学性能球墨铸铁的力学性能远超过灰铸铁，也比同基体的可锻铸铁好。在抗拉强度方面，铁素体球墨铸铁和退火25钢相近，珠光体球墨铸铁与正火45钢相当，且耐磨性较好。而贝氏体球墨铸铁则超过18CrMnTi低合金钢，但塑性、韧性和疲劳强度比钢差。•高温和低温力学性能和其他钢铁材料一样，球墨铸铁的常温力学性能随温度的升高而下降，伸长率则相反。珠光体球墨铸铁的持久强度高于铁素体球墨铸铁，而铁素体球墨铸铁的脆性转变温度大大低于珠光体球墨铸铁约在（-50。C左右），因此，低温下承受冲击载荷的零件多用铁素体球墨铸铁。21–球铁的成分、性能、组织•使用性能：•耐磨性能球墨铸铁是良好的减摩耐磨材料，耐磨性能优于同样基体的灰铸铁、碳钢甚至低合金钢。•耐蚀性能球墨铸铁的耐蚀性能优于钢，与灰铸铁和可锻铸铁相近。•耐热性能由于石墨球不像石墨片那样互相联在一起，因此球墨铸铁的抗氧化性和抗生长性能优于灰铸铁和可锻铸铁，而铁素体基体的又优于珠光体的。•减震性能球墨铸铁的减震性能优于钢而低于灰铸铁，且球化率越高，减震性越差。22–球铁的成分、性能、组织•工艺性能：•切削性能由于石墨铸铁含有较多的石墨，可以在切削的时候起润滑油的作用，使切削阻力减小，切削速度较高。但球墨铸铁切削产生塑性变形使刀具温度升高，珠光体增多，使切削性能下降，贝氏体球墨铸铁的切削性能较差。•焊补性能当球墨铸铁需要焊补时，在焊缝及近缝区，若镁和稀土含量较高时易产生白口或马氏体，形成内应力和裂纹；若镁和稀土不足时焊缝呈现灰铁组织，使力学性能降低。23–球铁的成分、性能、组织24合金元素的影响常见元素的影响常见五大元素C、Si、Mn、P、S25合金元素的影响碳和硅的影响1、碳和硅：碳是形成石墨的元素，也是促进石墨化的元素。碳含量越高，析出的石墨就越多，球径小，圆球度好；碳高石墨化膨胀大，在铸型刚度较大的情况下，可以减轻或消除缩孔和缩松，得到致密铸件。但这种可能性还取决于硅的含量，其实就是看碳当量。硅也是强烈促进石墨化的元素。当碳量选定后，一般采取高碳低硅加强孕育即可。26合金元素的影响硫和锰的影响2、硫和锰：硫是强烈阻碍石墨化元素，硫含量高易促使铸铁形成白口组织。此外硫还使铸铁铸造性能恶化（降低流动性，增大收缩率）因此要严格控制其含量，锰是弱阻碍石墨化元素，具有稳定珠光体，起着提高铸铁强度和硬度的作用。锰在球墨铸铁中主要起合金化作用。因经球化处理后的铁液含硫量都很低，不需要锰去中和硫，因此通常把含锰量控制的比较低。锰也是阻碍石墨化的元素，可稳定和细化珠光体，但锰在球墨铸铁中易产生偏析，降低铸铁的塑性和韧性，特别是铸态铁素体球墨铸铁件和厚大断面球铁件更是如此。27合金元素的影响磷的影响3、磷：磷含量过高会使铸铁的耐磨性提高，但同时铸件会很脆，因此我们多限制在0.15%以下。并且高磷铸铁的流动性很好。但在球墨铸铁中。磷极易发生偏析，在晶界上形成磷共晶组织，严重降低球墨铸铁件的塑性和韧性。因此，对熔炼原材料的要求较高。28冷却速度的影响相同化学成分的铸铁，若冷却速度不同，其组织和性能也不同。减小冷却速度可以促进石墨化，易得到粗大石墨片和铁素体基体；增大冷却速度则阻碍石墨化，这时只有部分碳以细石墨片析出，而另一部分碳以渗碳体析出，获得珠光体基体。合金元素的影响29合金元素的影响影响冷却速度的因素A铸型材料：不同铸型材料的导热能力不同。如金属型比砂型导热快，冷却速度大，使石墨化受到严重阻碍，易获得白口组织B铸件壁厚：铸件壁越厚，冷却速度越慢，则石墨化倾向越大，易得到粗大石墨片和铁素体基体；反之则易得到细小石墨和珠光体基体各国材料的表示方法项目执行标准灰铁球铁中国GBHTQT德国DINEN-GJLEN-GJS日本JISFCFCD30中国材料的表示方法1.灰铁：HT2502.球铁：单注试样：QT400-18LQT400-18R附注试样：QT400-18ALQT400-18AR31德国材料的表示方法1.灰铁：EN-GJL-2502.球铁：单注试样：EN-GJS-400-18LTEN-GJS-400-18RT附注试样：EN-GJS-400-18U-LTEN-GJS-400-18U-RT32日本材料的表示方法1.灰铁：FC2502.球铁：单注试样：FCD400-18FCD400-18L附注试样：FCD400-18AFCD400-18AL33END谢谢大家！34