1、熱加工基礎(chǔ) ——張虎,《熱加工基礎(chǔ)》第一章 鑄造生產(chǎn),三院制造系,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,第一章 鑄 造,第一節(jié)合金的鑄造性能 第二節(jié)常用合金鑄件的生產(chǎn) 第三節(jié)砂型鑄造 第四節(jié)特種鑄造 第五節(jié)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,鑄造概念,,引言,1、何為鑄造？熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定形狀和性能鑄件的成形方法，稱為鑄造。,圖1 砂型鑄造,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,2、鑄造優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 1）

2、可以生產(chǎn)出形狀復(fù)雜，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件毛坯，如各種箱體、床身、機(jī)架等。2）鑄造生產(chǎn)的適應(yīng)性廣，工藝靈活性大。工業(yè)上常用的金屬材料均可用來進(jìn)行鑄造，鑄件的重量可由幾克到幾百噸，壁厚可由0.5mm到1m左右。3）鑄造用原材料大都來源廣泛，價(jià)格低廉，并可直接利用廢機(jī)件，故鑄件成本較低。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,缺點(diǎn)： 1）鑄造組織疏松、晶粒粗大，內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔等缺陷，因此，鑄件的力學(xué)性能，特別是沖擊韌度低于同

3、種材料的鍛件。2）鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,鑄造產(chǎn)品,,圖2 鑄造產(chǎn)品,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,鑄造技術(shù)的應(yīng)用,我國鑄造生產(chǎn)有著悠久的歷史。早在三千多年前，青銅鑄器已有應(yīng)用，二千五百年前，鑄鐵工具已經(jīng)相當(dāng)普遍。例如，始建于公元856年的河北正定隆興寺內(nèi)的銅佛菩薩，高22m余，42臂，重120t，是我國古代最大的佛像，且造型生動(dòng)逼真，是一尊難得的佛教藝術(shù)珍品；,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,再如制造于公元953年的河北滄州鐵

4、獅子，身高5. 4m,長6. 5m,寬3m,重40t,頸下及體外鑄有“獅子”“大周廣順二年鑄”等字樣，腹內(nèi)還鑄有金剛經(jīng)文，雄偉壯觀，具有極高的藝術(shù)價(jià)值，充分體現(xiàn)了我國古代勞動(dòng)人民精湛的鑄造技藝。大量歷史文物顯示出我國古代勞動(dòng)人民在世界鑄造史上作出的卓越貢獻(xiàn)，如泥型、金屬型、失蠟型三大鑄造技術(shù)就是我國的創(chuàng)造。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,第一節(jié)合金的鑄造性能,鑄造性能是合金在鑄造生產(chǎn)中所表現(xiàn)出來的工藝性能，它是合金的流動(dòng)性、收縮性、偏析和吸氣

5、性等性能的綜合體現(xiàn)。其中流動(dòng)性和收縮性對(duì)鑄件的質(zhì)量影響最大。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,鑄造性能內(nèi)容包括:,1、流動(dòng)性和充型能力2、合金的凝固與收縮3、鑄造合金的偏析和吸氣性,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,（一）合金的流動(dòng)性,1、流動(dòng)性 流動(dòng)性是指熔融金屬的流動(dòng)能力。它是影響熔融金屬充型能力的因素之一,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,流動(dòng)性對(duì)鑄件質(zhì)量的影響,流動(dòng)性好的合金，易于充滿薄而復(fù)雜的鑄型型腔，便于澆注出輪廓清晰的鑄件，減少澆不到、冷隔等缺

6、陷；有利于液體金屬中氣體和非金屬夾雜物的上浮與排出，減少氣孔、夾雜缺陷的產(chǎn)生；有利于對(duì)合金冷凝過程中所產(chǎn)生的收縮進(jìn)行補(bǔ)縮，從而減少鑄件中諸如縮孔、縮松及凝固后期所產(chǎn)生的熱裂紋等鑄造缺陷。因此，在鑄件設(shè)計(jì)、選擇合金和制定鑄造工藝時(shí)，常常需要考慮合金的流動(dòng)性。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,流動(dòng)性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：,合金流動(dòng)性的好壞，通常以“螺旋形流動(dòng)性試樣”的長度來衡量，將金屬液體澆入螺旋形試樣鑄型中，在相同的澆注條件下，合金的流動(dòng)性愈好，所澆出

7、的試樣愈長。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,流動(dòng)性螺旋形式樣,,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,流動(dòng)性的影響因素,流動(dòng)性是合金本身的屬性，其影響因素很多，主要包括合金的種類、成分、結(jié)晶特征及其它物理性能。1）合金的種類  不同種類的合金，具有不同的螺旋線長度，即具有不同的流動(dòng)性。其中灰鑄鐵的流動(dòng)性最好，硅黃銅、鋁硅合金次之，而鑄鋼的流動(dòng)性最差。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,常用合金流動(dòng)性,,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,2）化學(xué)成分和結(jié)晶特征,純金屬和共

8、晶成分的合金，凝固是由鑄件壁表面向中心逐漸推進(jìn)，凝固后的表面比較光滑，對(duì)未凝固液體的流動(dòng)阻力較小，所以流動(dòng)性好，見圖3a。,圖3 不同結(jié)晶特征的合金的流動(dòng)性,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,在一定凝固溫度范圍內(nèi)結(jié)晶的亞共晶合金，凝固時(shí)鑄件內(nèi)存在一個(gè)較寬的既有液體又有樹枝狀晶體的兩相區(qū)。凝固溫度范圍越寬，則枝狀晶越發(fā)達(dá)，對(duì)金屬流動(dòng)的阻力越大，金屬的流動(dòng)性就越差，見圖3b。,,圖3 不同結(jié)晶特征的合金的流動(dòng)性,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,鐵碳合金的流動(dòng)

9、性與相圖的關(guān)系見圖4。圖中表明，純鐵和共晶鑄鐵的流動(dòng)性最好，亞共晶鑄鐵和碳素鋼隨凝固溫度范圍的增加，其流動(dòng)性變差。,圖4 鐵碳合金的流動(dòng)性與相圖的關(guān)系,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,合金液的粘度、結(jié)晶潛熱、熱導(dǎo)率等物理性能對(duì)流動(dòng)性都有影響如高鉻耐熱鋼鋼液因含較多的Cr2O3，使粘度顯著增大，流動(dòng)性很差。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,鐵碳合金相圖,,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,（二）合金的充型能力1. 充型能力 考慮鑄型及工藝因素影響的熔融金屬流動(dòng)

10、性叫合金的充型能力。即液態(tài)合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的能力。合金的流動(dòng)性是金屬本身的屬性，不隨外界條件的改變而變化，而合金的充型能力不僅和金屬的流動(dòng)性相關(guān)，而且也受外界因素的影響。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,若充型能力不足產(chǎn)生的缺陷：,若充型能力不足，已形成的晶?？赡軐⒔饘倭鲃?dòng)的通道堵塞，產(chǎn)生澆不到、冷隔等類缺陷，造成廢品。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,2. 充型能力的影響因素,合金的流動(dòng)性對(duì)充型能力的影響最大，此外，鑄型和

11、工藝條件也會(huì)改變合金的充型能力。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,1）鑄型填充條件,鑄型的阻力將阻礙合金液的流動(dòng)鑄型與合金液之間的熱交換又將影響合金保持流動(dòng)的時(shí)間故鑄型對(duì)充型能力有顯著影響,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,a）鑄型的蓄熱能力 即鑄型從金屬液中吸收和儲(chǔ)存熱量的能力。鑄型的熱導(dǎo)率和質(zhì)量熱容越大，對(duì)液態(tài)合金的激冷作用越強(qiáng)，合金的充型能力就越差。如金屬型鑄造較砂型鑄造容易產(chǎn)生澆不到等缺陷。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,b）鑄型溫度 

12、 提高鑄型溫度，可以降低鑄型和金屬液之間的溫差，進(jìn)而減緩了冷卻速度，可提高合金液的充型能力。c）鑄型中的氣體 鑄型中氣體越多，合金的充型能力就越差。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,2）澆注條件,a)澆注溫度澆注溫度對(duì)合金的充型能力有著決定性的影響。在一定范圍內(nèi)，隨著澆注溫度的提高，合金液的粘度下降，且在鑄型中保持流動(dòng)的時(shí)間增長，充型能力增加。對(duì)薄壁鑄件或流動(dòng)性較差的合金，為防止?jié)膊坏胶屠涓舻热毕莸漠a(chǎn)生，可適當(dāng)提高澆注溫度。,熱加工基礎(chǔ)

13、 ——張虎,,澆注溫度過高的缺陷：澆注溫度過高，液態(tài)合金的收縮增大，吸氣量增加，氧化嚴(yán)重，容易導(dǎo)致產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔、粘砂、粗晶等缺陷，故在保證充型能力足夠的前提下，盡量降低澆注溫度。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,常用金屬澆鑄溫度：灰鑄鐵的澆注溫度為1230°C -13800°C，鑄鋼為1520°C-1620°C鋁合金為680℃-780°C。復(fù)雜薄壁件取上限，厚大件取下限。,熱

14、加工基礎(chǔ) ——張虎,,b）充型壓力液態(tài)合金在流動(dòng)方向上所受的壓力越大，其充型能力越好。砂型鑄造時(shí)，充型壓力是由直澆道所產(chǎn)生的靜壓力取得的，故增加直澆道的高度可有效地提高充型能力。特種鑄造中（壓力鑄造、低壓鑄造和離心鑄造等），是用人為加壓的方法使充型壓力增大，充型能力提高。澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流動(dòng)阻力越大，充型能力就越低。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,3）鑄件結(jié)構(gòu)鑄件的結(jié)構(gòu)對(duì)充型能力也有相當(dāng)?shù)挠绊?。鑄件壁厚過小，壁厚急劇變化，結(jié)構(gòu)復(fù)

15、雜，有大的水平面時(shí)，都將會(huì)影響合金的充型能力。充型能力低。 改善充型能力的措施: 選用流動(dòng)性好的合金，提高澆注溫度和壓頭、合理設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)和改進(jìn)鑄件結(jié)構(gòu)。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,二 合金的凝固與收縮,澆入鑄型的金屬液在其后的冷卻凝固過程中，體積將會(huì)縮減。如果這種收縮得不到及時(shí)地補(bǔ)足，將在鑄件中產(chǎn)生縮孔或縮松缺陷。常見缺陷：鑄件縮孔或縮松、熱裂、析出性氣孔、偏析、非金屬夾雜等缺陷,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,（一）鑄件的凝固方式及影

16、響因素,1. 鑄件的凝固方式鑄造合金大都在一定溫度范圍內(nèi)（狀態(tài)圖中的液相線到固相線之間）結(jié)晶凝固。凝固過程中的三區(qū)域：液相區(qū)、固相區(qū)和液固兩相區(qū)（又稱凝固區(qū)）凝固區(qū)對(duì)鑄件質(zhì)量的影響最顯著根據(jù)液固兩相區(qū)的寬窄將鑄件的凝固方式分為：逐層凝固方式、糊狀凝固方式和中間凝固方式。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,（1）逐層凝固方式合金在凝固過程中，其鑄件斷面上的凝固區(qū)域?qū)挾融呌诹?，其斷面上固相和液相由一條界線清楚地分開，這種凝固方式稱為逐層凝固

17、。常見合金如灰鑄鐵、低碳鋼、工業(yè)純銅、工業(yè)純鋁、共晶鋁硅合金及某些黃銅都屬于逐層凝固的合金。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,逐層凝固方式的優(yōu)點(diǎn),呈逐層凝固方式的合金，其凝固前沿與液態(tài)金屬接觸（或凝固區(qū)域很窄），凝固階段發(fā)生的收縮能及時(shí)得到液體的補(bǔ)足，故易獲得組織致密的鑄件；如果凝固層因收縮受阻而產(chǎn)生了晶間裂紋，也很容易得到未凝固金屬液的填補(bǔ)而彌合起來，從而大大減少了鑄件的熱裂缺陷；呈逐層凝固方式的合金，具有良好的流動(dòng)性，便于澆注出輪廓清晰

18、的鑄i件。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,鑄件凝固方式,,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,（2）糊狀凝固方式 條件：如果合金的凝固溫度范圍很寬，或鑄件斷面溫度曲線較平坦，則其凝固區(qū)很寬，甚至在鑄件凝固的某段時(shí)間內(nèi)，液固并存的凝固區(qū)貫穿整個(gè)鑄件斷面。合金在凝固過程中先呈糊狀而后凝固，這種凝固方式稱為糊狀凝固。球墨鑄鐵、高碳鋼、錫青銅和某些黃銅等都是糊狀凝固的合金。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,糊狀凝固方式缺陷,呈糊狀凝固的鑄件在鑄件中留下了許多分散的小孔

19、洞（縮松）。呈糊狀凝固方式的合金難以獲得組織致密的鑄件糊狀凝固的合金樹枝晶較發(fā)達(dá)，且過早地連成骨架，并開始線收縮，鑄件易產(chǎn)生熱裂液體中較發(fā)達(dá)的枝晶增大了流動(dòng)阻力，使合金的流動(dòng)性降低。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,凝固方式,,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,（3）中間凝固方式 大多數(shù)合金的凝固介于逐層凝固和糊狀凝固之間，稱為中間凝固方式。中碳鋼、高錳鋼、白口鑄鐵等具有中間凝固方式。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,圖5 鑄件的凝固方式,凝固方式,熱加工基

20、礎(chǔ) ——張虎,2. 凝固方式的影響因素,影響鑄件凝固方式的主要因素是合金的凝固溫度范圍和鑄件結(jié)晶時(shí)的溫度梯度。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,（1）合金凝固溫度范圍的影響 合金的液相線和固相交叉在一起，或間距很小，則金屬趨于逐層凝固；如兩條相線之間的距離很大，則趨于糊狀凝固；如兩條相線間距離較小，則趨于中間凝固方式。凝固區(qū)域的寬度取決于合金的凝固溫度范圍鑄件的溫度梯度由合金的化學(xué)成分確定純金屬或共晶成分合金為逐層凝固,熱加工基礎(chǔ) ——

21、張虎,,溫度梯度是凝固方式的重要調(diào)節(jié)因素逐層凝固措施：加大鑄型的蓄熱能力和激冷能力以及降低金屬液的澆注溫度，都可以增大鑄件斷面的溫度梯度。 結(jié)論：傾向于逐層凝固的合金便于鑄造，容易生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)鑄件，故應(yīng)盡量選用；當(dāng)必須選用傾向于糊狀凝固的合金時(shí)，則可考慮采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，提高鑄件斷面的溫度梯度，以減小其凝固區(qū)域。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,（二） 鑄造合金的收縮,鑄造合金從液態(tài)冷卻到室溫的過程中，其體積和尺寸縮減的現(xiàn)象稱為收縮。

22、收縮是鑄造合金的物理性能，是多種鑄造缺陷（縮孔、縮松、殘余內(nèi)應(yīng)力、變形、裂紋）產(chǎn)生的基本原因。合金的收縮量通常用體收縮率或線收縮率來表示,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,冷卻收縮經(jīng)歷如下三個(gè)階段：1.液態(tài)收縮 金屬在液態(tài)時(shí)由于溫度降低而發(fā)生的體積收縮。鑄造合金的澆注溫度一般控制在高于液相線50℃-150℃。2.凝固收縮 熔融金屬在凝固階段的體積收縮。液態(tài)收縮和凝固收縮是鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松的基本原因。3

23、.固態(tài)收縮 金屬在固態(tài)時(shí)由于溫度降低而發(fā)生的體積收縮。固態(tài)收縮對(duì)鑄件的形狀和尺寸精度影響很大，是鑄造應(yīng)力、變形和裂紋等缺陷產(chǎn)生的基本原因。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,（三） 影響合金收縮的因素合金的總體積收縮為液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮之和主要影響因素有合金的化學(xué)成分、澆注溫度、鑄型結(jié)構(gòu)和鑄型條件等。1. 化學(xué)成分 不同成分的合金其收縮率一般也不相同。石墨質(zhì)量體積大，使鑄鐵體積膨脹在常用鑄造合金中鑄剛的收縮最大，灰鑄鐵最小

24、,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,鐵碳合金的體積收縮率,,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,2. 澆注溫度 合金澆注溫度越高，過熱度越大，液體收縮越大。3. 鑄件結(jié)構(gòu)與鑄型條件 鑄件冷卻收縮時(shí)，因其形狀、尺寸的不同，各部分的冷卻速度不同，導(dǎo)致收縮不一致，且互相阻礙，又加之鑄型和型芯對(duì)鑄件收縮的阻力，故鑄件的實(shí)際收縮率總是小于其自由收縮率。這種阻力越大，鑄件的實(shí)際收縮率就越小。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,（四）收縮對(duì)鑄件質(zhì)量的影響1. 縮孔和縮松 鑄

25、件凝固過程中，其液態(tài)收縮和凝固收縮所減少的體積如果得不到及時(shí)的補(bǔ)充，則在鑄件最后凝固的部位形成一些孔洞。大而集中的孔洞叫縮孔，細(xì)小而分散的孔洞叫縮松影響：縮孔和縮松降低鑄件的力學(xué)性能和氣密性，嚴(yán)重時(shí)可能使鑄件成為廢品。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,（1）縮孔的形成 縮孔總是出現(xiàn)在鑄件上部或最后凝固的部位，其外形特征是：內(nèi)表面粗糙，形狀不規(guī)則，多近于倒圓錐形。通?？s孔隱藏于鑄件的內(nèi)部，有時(shí)經(jīng)切削加工才能暴露出來?？s孔形成的主要原因是

26、液態(tài)收縮和凝固收縮?？s孔形成過程見圖6?？s孔形成的主要原因是液態(tài)收縮和凝固收縮。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,圖6 縮孔形成過程示意圖,縮孔形成過程示意圖,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,純金屬和接近共晶成分的金屬易形成縮孔，現(xiàn)以圓柱形鑄件為例說明縮孔的形成過程，見圖1-6 液態(tài)金屬充滿鑄型型腔，降溫時(shí)發(fā)生液態(tài)收縮，其減小的體積可以從澆注系統(tǒng)中得到補(bǔ)嘗，見圖1-6a由于鑄型的吸熱，靠近型腔表面的金屬率先凝固結(jié)殼，此時(shí)內(nèi)澆道被凍結(jié)，見圖1-6b,

27、熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,體系向外界散失熱量，凝固層加厚，但封閉于硬殼內(nèi)的液體金屬因液態(tài)收縮和補(bǔ)充凝固層的凝固收縮，體積減小，液面下降，硬殼內(nèi)出現(xiàn)空隙，見圖1-6c 鑄件凝固依次進(jìn)行，硬殼層逐漸加厚，液面不斷下降。此時(shí)若下降的液面得不到液體金屬的補(bǔ)足，當(dāng)鑄件全部凝固后，在其上部形成了一個(gè)倒圓錐形的孔洞—縮孔，見圖1-6d.,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,已形成縮孔的鑄件繼續(xù)冷卻到室溫時(shí)，由于固態(tài)收縮，鑄件的外形輪廓有所減小，縮孔的體積亦有所減

28、小，但縮孔體積與鑄件體積的比值保持不變，縮孔被保留下來，見圖1-6e,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,（2）縮松的形成 縮松是分散在鑄件某區(qū)域內(nèi)的細(xì)小孔洞，可分為宏觀縮松和顯微縮松兩種凝固范圍較寬的合金有一個(gè)較寬的液固兩相區(qū)，繼續(xù)凝固時(shí)，晶體不斷長大，直至互相接觸，此時(shí)互相接觸的固體將液相分割成許多封閉的小區(qū)，封閉區(qū)內(nèi)的金屬液凝固收縮時(shí)無法得到補(bǔ)充，故最后形成一個(gè)個(gè)微小的分散孔洞，即縮松。宏觀縮松多分布在鑄件最后凝固的部位，顯微縮松則是存

29、在于在晶粒之間的微小孔洞，形成縮松的主要原因也是液態(tài)收縮和凝固收縮所致?？s松形成過程見圖7。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,圖7 縮松形成過程示意圖,縮松形成過程示意圖,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,不同鑄造合金形成縮孔和縮松的傾向不同：純金屬和接近共晶成分的合金傾向于逐層凝固方式，容易產(chǎn)生集中的縮孔；凝固溫度范圍較寬的合金，如白口鑄鐵，則傾向于糊狀凝固方式，容易產(chǎn)生分散的縮松。在生產(chǎn)中可以采取一定的工藝措施，控制鑄件的凝固方式，使鑄件中的縮

30、孔和縮松在一定的范圍內(nèi)互相轉(zhuǎn)化。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,（3）縮孔、縮松的防止措施產(chǎn)生縮孔、縮松的主要原因是液、凝固態(tài)收縮a）采用定向凝固的原則 所謂定向凝固，是使鑄件按規(guī)定方向從一部分到另一部分逐漸凝固的過程。冒口和冷鐵的合理使用，可造成鑄件的定向凝固，有效地消除縮孔、縮松。定向凝固原則見圖8。冒口是指鑄型中儲(chǔ)存供補(bǔ)縮用熔融金屬的空腔，也指該空腔中充填的金屬,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,圖8 定向凝固原則,定向凝固原則,熱加工基

31、礎(chǔ) ——張虎,,冒口和冷鐵的合理使用，可消除鑄鋼、高強(qiáng)度鑄鐵和可鍛鑄鐵等澆鑄的索孔和縮松定向凝固的缺陷：使鑄件各部分的溫差加大，容易導(dǎo)致變形、裂紋等缺陷的產(chǎn)生。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,b）合理確定鑄件的澆注位置、內(nèi)澆道位置及澆注工藝 澆注位置的選擇應(yīng)服從定向凝固原則；內(nèi)澆道應(yīng)開設(shè)在鑄件的厚壁處或靠近冒口；要合理選擇澆注溫度和澆注速度，在不增加其它缺陷的前提下，應(yīng)盡量降低澆注溫度和澆注速度。以減少金屬的液態(tài)收縮量。,熱加工基礎(chǔ) ——

32、張虎,冒口、冷鐵的應(yīng)用,,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,2. 鑄造應(yīng)力、變形和裂紋 在鑄件的凝固以及以后的冷卻過程中，隨溫度的不斷降低，收縮不斷發(fā)生，如果這種收縮受到阻礙，就會(huì)在鑄件內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，引起變形或開裂，這種缺陷的產(chǎn)生，將嚴(yán)重影響鑄件的質(zhì)量。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,（1） 鑄造應(yīng)力的產(chǎn)生 鑄造應(yīng)力按其產(chǎn)生的原因可分為三種：a）熱應(yīng)力鑄件在凝固和冷卻過程中，不同部位由于不均衡的收縮而引起的應(yīng)力。鑄件的各部分壁厚不均勻，則各部分

33、的冷卻速度不同，在同一時(shí)期內(nèi)鑄件各部分的收縮不一致。但鑄件各部分彼此相連，相互制約，不能自由收縮，因而產(chǎn)生熱應(yīng)力。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,框形鑄件熱應(yīng)力的形成過程,,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,上圖中Tk是金屬彈、塑性轉(zhuǎn)變的臨界溫度（例如鋼和鑄鐵為620-650°C)，合金在此溫度之上處于塑性狀態(tài)，其下則處于彈性狀態(tài)①塑性階段(t0-t1）②彈、塑性階段(t1-t2）以上階段鑄件內(nèi)不殘留應(yīng)力③彈性階段(t2-t3) 殘留應(yīng)

34、力,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,結(jié)論：鑄件壁厚不均勻，凝固冷卻后其內(nèi)將產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力的性質(zhì)為：橫截面積較大的厚大部分受到拉伸，產(chǎn)生拉應(yīng)力；而橫截面積較小的細(xì)薄部分受到壓縮，產(chǎn)生壓應(yīng)力，鑄件的壁厚差別越大，合金的線收縮率越高，彈性模量越大，則鑄件內(nèi)產(chǎn)生的熱應(yīng)力就越大。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,b）固態(tài)相變應(yīng)力 鑄件由于固態(tài)相變，各部分體積發(fā)生不均衡變化而引起的應(yīng)力。鑄件在凝固以后的冷卻過程中如果有固態(tài)相變發(fā)生（例如鋼和鑄鐵的共析轉(zhuǎn)

35、變），則晶體的體積就會(huì)發(fā)生變化。若此時(shí)鑄件各部分溫度均勻一致，則相變同時(shí)發(fā)生，可能不產(chǎn)生應(yīng)力；若鑄件壁厚不均，冷卻過程中存在著溫度差，則各部分的相變不同時(shí)發(fā)生，其體積變化不均衡而導(dǎo)致產(chǎn)生相變應(yīng)力。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,c）收縮應(yīng)力 鑄件在固態(tài)收縮時(shí)，因受到鑄型、型芯、澆冒口、箱擋等外力的阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,收縮應(yīng)力一般為臨時(shí)應(yīng)力，隨著造成收縮應(yīng)力原因的解除，如鑄件落砂清理后，應(yīng)力自行消除。但如果收縮應(yīng)力大于

36、相應(yīng)溫度下的強(qiáng)度極限時(shí)將會(huì)導(dǎo)致裂紋。鑄造應(yīng)力是熱應(yīng)力、固態(tài)相變應(yīng)力和收縮應(yīng)力的矢量和。根據(jù)不同情況，三種應(yīng)力有時(shí)互相抵消，有時(shí)互相疊加，有的是臨時(shí)性的，有的則殘留下來。鑄件鑄出后存在于鑄件不同部位的內(nèi)應(yīng)力稱為殘留應(yīng)力。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,（2）鑄造應(yīng)力的防止和消除措施鑄造應(yīng)力的危害：影響鑄件的精度和使用壽命，甚至導(dǎo)致鑄件的變形和開裂。減小和消除鑄造應(yīng)力的方法如下：a）采用同時(shí)凝固的原則 工藝措施：同時(shí)凝固是指通過設(shè)置

37、冷鐵、布置澆口位置等工藝措施，使鑄件溫差盡量變小，基本實(shí)現(xiàn)鑄件各部分在同一時(shí)間凝固。如圖9所示。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,圖9 同時(shí)凝固原則,同時(shí)凝固原則,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,采用同時(shí)凝優(yōu)點(diǎn)：有效地減小鑄造應(yīng)力，同時(shí)不用或少用冒口，工藝簡單，節(jié)省金屬。缺點(diǎn)：凝固往往使鑄件中心區(qū)域出現(xiàn)縮松，影響鑄件的致密性。應(yīng)用：同時(shí)凝固一般主要應(yīng)用于收縮較小的合金，如灰鑄鐵以及對(duì)氣密性要求不高的鑄件。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,b）提高鑄型溫度

38、c）改善鑄型和型芯的退讓性 d）進(jìn)行去應(yīng)力退火 把零件加溫到臨界溫度以上30－50℃,保溫一段時(shí)間,然后隨爐冷卻。目的：消除應(yīng)力;降低硬度;細(xì)化晶粒;均勻成分;為最終熱處理作好組織準(zhǔn)備。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,（3）鑄件的變形和防止鑄件的變形包括鑄件凝固后所發(fā)生的變形以及隨后的切削加工變形。１）鑄件的變形,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,鑄件變形,,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,２）切削加工變形,經(jīng)切削加工后產(chǎn)生的變形稱為切削加工變形。,熱

39、加工基礎(chǔ) ——張虎,,3)鑄件變形的防止消除鑄造應(yīng)力的工藝措施也是防止變形的根本方法防止鑄件變形有以下幾種方法：a) 采用反變形法 可在模樣上做出與鑄件變形量相等而方向相反的預(yù)變形量來抵消鑄件的變形，此種方法稱為反變形法。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,b) 進(jìn)行去應(yīng)力退火 鑄件機(jī)加工之前應(yīng)先進(jìn)行去應(yīng)力退火，以穩(wěn)定鑄件尺寸，降低切削加工變形程度。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,c) 設(shè)置工藝?yán)?為了防止鑄件的鑄態(tài)變形，可在容易變形的部位

40、設(shè)置工藝?yán)摺?熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,（4）鑄件的裂紋及防止a) 鑄件裂紋的分類及其形貌鑄件一般有熱裂和冷裂兩種開裂方式。熱裂紋是在凝固末期固相線附近的高溫下形成的，裂紋沿晶界產(chǎn)生和發(fā)展。當(dāng)固態(tài)合金的線收縮受到阻礙，產(chǎn)生的應(yīng)力若超過該溫度下合金的強(qiáng)度，即產(chǎn)生熱裂；,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,熱裂紋外形曲折短小，裂紋縫內(nèi)表面呈氧化色。熱裂紋一般分布在鑄件上易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位（內(nèi)尖角、斷面突變處）或鑄件熱節(jié)附近鑄鋼件、可鍛鑄鐵件以

41、及某些鑄造鋁合金件容易產(chǎn)生熱裂紋缺陷。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,冷裂冷裂是鑄件處于彈性狀態(tài)時(shí)，鑄造應(yīng)力超過合金的強(qiáng)度極限而產(chǎn)生的。冷裂紋常常是穿過晶體而不是沿晶界斷裂，裂紋細(xì)小，外形呈連續(xù)直線狀或圓滑曲線狀，且裂紋縫內(nèi)干凈，有時(shí)呈輕微氧化色。冷裂往往出現(xiàn)在鑄件受拉伸的部位，特別是在有應(yīng)力集中的地方。冷裂材質(zhì)：脆性大、塑性差的合金，如白口鑄鐵、高碳鋼及某些合金鋼最易產(chǎn)生裂紋，大型復(fù)雜鑄件也容易產(chǎn)生冷裂紋。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,

42、冷裂與應(yīng)力的關(guān)系：　鑄件產(chǎn)生冷裂的傾向與鑄件形成應(yīng)力的大小密切相關(guān)。影響冷裂的因素與影響鑄造應(yīng)力的因素基本是一致。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,輪形鑄件的冷裂,,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,b）鑄件裂紋的防止 為有效地防止鑄件裂紋的發(fā)生，應(yīng)盡可能采取措施減小鑄造應(yīng)力；同時(shí)金屬在熔煉過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制有可能擴(kuò)大金屬凝固溫度范圍元素的加入量及鋼鐵中的硫、磷含量。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,灰鑄鐵和球墨鑄鐵由于凝固收縮甚小，

43、故它們不易產(chǎn)生熱裂；而鑄鋼、白口鑄鐵，由于其凝固范圍較寬，故容易產(chǎn)生熱裂缺陷。鋼鐵中的硫、磷，因在鑄件中形成低熔點(diǎn)的共晶體，擴(kuò)大了凝固溫度范圍，故含量越多，熱裂傾向越大。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,三、鑄造合金的偏析和吸氣性,1.偏析鑄件中出現(xiàn)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為偏析。鑄件的偏析可分為晶內(nèi)偏析、區(qū)域偏析和體積質(zhì)量偏析三類。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,(1)晶內(nèi)偏析（又稱枝晶偏析）是指晶粒內(nèi)各部分化學(xué)成分不均勻的現(xiàn) 象，這種偏析出現(xiàn)在

44、具有一定凝固溫度范圍的合金鑄件中。當(dāng)鑄件凝固時(shí)，往往初生晶軸上含熔點(diǎn)較高的組元多，在枝晶的邊緣上，含熔點(diǎn)較低的組元多，對(duì)于那些凝固范圍較大的形成固溶體的合金，其晶內(nèi)偏析尤為嚴(yán)重。為防止和減少晶內(nèi)偏析的產(chǎn)生，在生產(chǎn)中常采取緩慢冷卻或孕育處理的方 法。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,(2)區(qū)域偏析是指鑄件截面的整體上化學(xué)成分和組織的不均勻。鑄件在凝固時(shí)，與鑄型壁相接觸的外部先行凝固，于是靠近型壁的部分高熔點(diǎn)組元含量較多，而中心部分容易富集

45、低熔點(diǎn)的組元和雜質(zhì)。避免區(qū)域偏析的發(fā)生，主要應(yīng)該采取預(yù)防措施，如控制澆注溫度不要太高 ，采取快速冷卻使偏析來不及發(fā)生，或采取工藝措施造成鑄件斷面較低的溫度梯度，使表層和中心部分接近同時(shí)凝固。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,(3)比重偏析 鑄件上、下部分化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為比重偏析。 鑄件凝固過程中，如果液相和固相的體積質(zhì)量相差較大，那么體積質(zhì)量大的組元下沉，體積質(zhì)量小的組元上浮。為防止 比重偏析，在澆注時(shí)應(yīng)充分?jǐn)嚢杞饘僖?/p>

46、或加速合金液的冷卻， 使液相和固相來不及分離，凝固即告結(jié)束。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,實(shí)例：球墨鑄鐵的石墨飄浮、高鋁鑄鐵的鋁成分上浮以及鉛青銅的上面富銅而下面富鉛等現(xiàn)象都是由于體積質(zhì)量偏析的緣故,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,2. 鑄件中的氣孔和合金的吸氣按照氣體的來源，將氣孔分為三種類型，即侵人性氣孔、析出性氣孔和反應(yīng)性氣孔。（1）侵入性氣孔 侵入性氣孔是由于鑄型表面聚集的氣體侵入金屬液中而形成的孔洞。多位于鑄件的上表面附近，尺寸較

47、大，呈橢圓形或梨形，孔壁光滑，表面有光澤或有輕微氧化色。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,侵人鑄件中的氣體主要來源：造型材料中水分、有機(jī)粘結(jié)劑和各種附加物。當(dāng)高溫的金屬液澆人鑄型，水分急劇蒸發(fā)，加之造型材料中有機(jī)物的燃燒和揮發(fā)，形成了大量的氣體。如果鑄型的透氣性不良，則氣體將會(huì)侵人金屬液內(nèi)部。當(dāng)鑄件的表面已經(jīng)結(jié)成硬殼，侵人的氣 體尚未逸出，則氣體留在鑄件內(nèi)部，形成氣孔。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,預(yù)防措施：預(yù)防侵人性氣孔的基本途徑是降低造

48、型材料 的發(fā)氣量和增加鑄型的透氣性。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,（2）析出性氣孔 析出性氣孔是溶解在金屬液中的氣體，在凝固時(shí)由金屬液中析出而未能逸出鑄件所產(chǎn)生的氣孔。其特征是尺寸細(xì)小，多而分散，形狀多為圓形、橢圓形或針狀，往往分布于整個(gè)鑄件斷面內(nèi)。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,析出性氣孔的產(chǎn)生源于合金的吸氣，所謂合金的吸氣，是指熔融金屬和固態(tài)金屬溶解或結(jié)合氣體的過程。這類氣孔在鑄鐵件中很少發(fā)現(xiàn)，但在非鐵合金（主要是鋁合金中）和鑄鋼中則

49、經(jīng)常存在，約占這兩類合金鑄件氣孔缺陷總量的一半。3)反應(yīng)性氣孔澆人鑄型中,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,析出性氣孔產(chǎn)生的主要原因是因?yàn)榻饘僭谌蹮掃^程中吸氣過多。減少合金的吸氣措施：縮短熔煉時(shí)間；選用烘干過的爐料；在熔劑覆蓋層下或者在真空條件下熔煉金屬；對(duì)合金液進(jìn)行精煉除氣處理；提高鑄型和型芯的透氣性；降低造型材料中的含水量和對(duì)鑄型進(jìn)行烘干等。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,3）反應(yīng)性氣孔 澆入鑄型中的金屬液與鑄型材料、型芯撐、冷鐵或溶渣之間，

50、因化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體而形成的氣孔，統(tǒng)稱反應(yīng)性氣孔。這種氣孔經(jīng)常出現(xiàn)在鑄件表面層下1mm-2mm處，孔內(nèi)表面光滑，孔徑1mm-3mm。這種氣孔又稱為皮下氣孔，它常出現(xiàn)在鑄鋼件和球墨鑄鐵件上。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,鑄鋼件皮下氣孔常呈針狀，所以又稱針孔。其產(chǎn)生原因在于當(dāng)灼熱的鋼液與鑄型接觸時(shí)，發(fā)生如下反應(yīng) Fe＋H２O=FeO十2H生成的氫一部分通過鑄型逸出，另一部分則向鋼液中擴(kuò)散，使鋼液表層的氫濃度達(dá)

51、到飽和。另一方面，鋼液中的氧化鐵和碳發(fā)生如下反應(yīng) FeO＋C＝Fe+CO↑,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,防止針孔的措施：除了減少鋼液中的氣體含量外，還要控制鑄型中的水分含量和增加鑄型的透氣性，以及冷鐵、型芯撐表面不得有銹蝕、油污，并保持干燥。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,皮下氣孔是球墨鑄鐵的主要鑄造缺陷之一，其產(chǎn)生原因是鐵液中逸出的鎂和鐵液表面的硫化鎂，與鑄型中的水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成了氫和硫化氫等氣體，這些氣體侵入鑄件

52、表面措施：防止球墨鑄鐵件皮下氣孔，除了減少鐵液中的含氣量外，要嚴(yán)格控制型砂水分，在保證球化的前提下盡量減少鎂的加人量。提高澆注溫度；在鐵液表面覆蓋冰晶石粉等對(duì)防止皮下氣孔也有很好的效果。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,作業(yè)：書p71 ,1~10,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,第二節(jié)常用合金鑄件的生產(chǎn),,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,鑄鐵是一系列主要由鐵、碳和硅組成的合金的總稱。在這些合金中，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過了在共晶溫度時(shí)能保留在奧氏體固溶體中的量。 （一

53、） 鑄鐵的分類 1. 根據(jù)碳在鑄鐵中的存在形式分類 （1）白口鑄鐵 指碳主要以游離碳化鐵形式出現(xiàn)的鑄鐵，斷口呈銀白色。 （2）灰鑄鐵 指碳主要以片狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵，斷口呈灰色。它是工業(yè)中應(yīng)用最廣的鑄鐵。 （3）麻口鑄鐵 指碳部分以游離碳化鐵形式出現(xiàn)，部分以石墨形式出現(xiàn)，斷口灰白相間。,第二節(jié) 常用鑄造合金一、鑄鐵,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,2. 根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài)分類 （1）普通灰鑄鐵 石墨呈片狀，見圖10；,圖1-10

54、灰口鑄鐵,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,（2）蠕墨鑄鐵 石墨呈蠕蟲狀，見圖11；,圖11 蠕墨鑄鐵,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,（3）可鍛鑄鐵 石墨呈團(tuán)絮狀，見圖12；,圖12 可鍛鑄鐵,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,（4）球墨鑄鐵 石墨呈球狀，見圖13。,圖13 球墨鑄鐵,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,3. 根據(jù)鑄鐵的化學(xué)成分分類 （1）普通鑄鐵 （2） 合金鑄鐵,（二） 灰鑄鐵 1.灰鑄鐵的顯微組織及其性能 （1）灰鑄鐵的顯微組織 灰鑄鐵的顯微

55、組織由金屬基體（鐵素體和珠光體）與片狀石墨組成。,灰口鑄鐵的組織：鐵素體+片狀石墨鐵素體．珠光體+片狀石墨珠光體+片狀石墨,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,（2）灰鑄鐵的性能 a) 力學(xué)性能 由于石墨的存在，一方面使得基體承載的有效面積減少，另一方面在基體中容易造成應(yīng)力集中現(xiàn)象，最終導(dǎo)致灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度和彈性模量均比鋼低得多，斷裂強(qiáng)度通常為120～250Mpa；塑性和沖擊韌性近于0，屬于脆性材料。 b) 工藝性能 灰鑄鐵屬于脆性材料，不

56、能進(jìn)行沖壓 ；同時(shí)，其焊接性能也很差。但灰鑄鐵的切削加工性能較好。 c) 減振性 灰鑄鐵具有良好的減振性，其減震能力約為鋼的5～10倍。工業(yè)上常用它來制造機(jī)床床身、機(jī)座等。 d) 耐磨性好 e) 缺口敏感性低,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,2.灰鑄鐵的孕育處理 孕育是以少量材料加入熔融金屬，促進(jìn)成核，以改善其組織和性能的方法。加入的材料稱為孕育劑。常用的孕育劑是FeSi75，熔點(diǎn)為1300℃，經(jīng)孕育處理后的鑄鐵稱孕育鑄鐵。孕育鑄鐵的強(qiáng)度

57、、硬度比普通灰鑄鐵有顯著提高。孕育鑄鐵適用于對(duì)強(qiáng)度、硬度和耐磨性要求較高的重要鑄件，尤其是厚大鑄件，如床身、凸輪、凸輪軸、氣缸體和氣缸套等。灰鑄鐵的孕育處理見圖14。,圖14 灰口鑄鐵的孕育處理,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,（三）可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵是白口鑄鐵通過石墨化或氧化脫碳可鍛化處理，改變其金相組織或成分而獲得的有較高韌性的鑄鐵。可鍛鑄鐵實(shí)際上并非可以鍛造，這個(gè)名子只表示它具有一定的塑性和韌性。 1.可鍛鑄鐵件的微觀組織及其性能特

58、點(diǎn) （1）可鍛鑄鐵的顯微組織 可鍛鑄鐵的顯微組織由金屬基體（鐵素體和珠光體）與團(tuán)絮狀石墨組成。 （2）可鍛鑄鐵的性能 可鍛鑄鐵的強(qiáng)度一般為300～400Mpa，最高可達(dá)700 Mpa，同時(shí)，可鍛鑄鐵具有一定的塑性和較高的沖擊韌度。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,可鍛鑄鐵的鑄造性能 可鍛鑄鐵的碳、硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，熔點(diǎn)比灰鑄鐵高，凝固溫度范圍大，故鐵液的流動(dòng)性差，必須適當(dāng)提高鐵液的出爐溫度，以防產(chǎn)生冷隔、澆不到等缺陷。同時(shí)，可鍛鑄鐵的凝固過

59、程沒有石墨化膨脹階段，體積收縮和線收縮較大，易形成縮孔和裂紋等缺陷。在設(shè)計(jì)鑄件時(shí)除應(yīng)考慮合理的結(jié)構(gòu)形狀外，在鑄造工藝上應(yīng)采用定向凝固的原則設(shè)置冒口和冷鐵，適當(dāng)提高型砂的耐火度，退讓性和透氣，為擋住熔渣，在澆注系統(tǒng)中應(yīng)安放過濾網(wǎng)。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,（四）球墨鑄鐵 球墨鑄鐵是鐵液經(jīng)過球化處理后使石墨大部分或全部呈球狀，有時(shí)少量為團(tuán)絮狀的鑄鐵。 1. 球墨鑄鐵的組織與性能 （1）球墨鑄鐵的顯微組織 球墨鑄鐵的顯微組織由金屬基體（

60、鐵素體和珠光體）與球狀石墨組成。 （2）球墨鑄鐵的性能 球墨鑄鐵不僅強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于灰鑄鐵，優(yōu)于可鍛等鐵，甚至可與鋼媲美，尤其屈強(qiáng)比（一般大于0.7）明顯高于碳鋼（僅0.6左右），疲勞強(qiáng)度與中碳鋼接近，而且其耐磨性遠(yuǎn)高于45鋼表面淬火。球墨鑄鐵還具有優(yōu)良的熱處理性能，球墨鑄鐵的鑄造性能、減振性、切削加工性及缺口敏感性較灰鑄鐵差，但仍優(yōu)于鑄鋼。其塑性和韌性雖低于鋼，但仍能滿足一般零件的要求。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,,球墨鑄鐵的鑄造工藝特點(diǎn)

61、球墨鑄鐵的鑄造性能介于灰鑄鐵與鑄鋼之間。其流動(dòng)性與灰鑄鐵相近，可生產(chǎn)壁厚3mm~4mm鑄件。球墨鑄鐵的結(jié)晶特點(diǎn)是在凝固收縮前有較大的膨脹，在鑄造工藝上應(yīng)采用定向凝固原則，用干型或水玻璃砂快干型提高鑄型的強(qiáng)度，并增設(shè)冒口以加強(qiáng)補(bǔ)縮。球墨鑄鐵凝固時(shí)有較大的內(nèi)應(yīng)力、變形和冷裂傾向，故對(duì)重要的球墨鑄鐵件要退火以消除應(yīng)力。,（五） 蠕墨鑄鐵 指大部分石墨為蠕蟲狀石墨的鑄鐵。蠕墨鑄鐵的力學(xué)性能介于基體相同的灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間。,熱加工基礎(chǔ) —

62、—張虎,（一）鑄鋼的種類與性能 鑄鋼按化學(xué)成分的不同，可分為以下兩大類： 1. 碳素鑄鋼 指以碳為主要合金元素并含有少量其他元素的鑄鋼。根據(jù)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的高低可分為低碳、中碳和高碳鑄鋼。鑄鋼的強(qiáng)度與球墨鑄鐵相近，但鑄鋼的沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度都高得多，另外，鑄鋼的焊接性能遠(yuǎn)比鑄鐵優(yōu)良。 2. 鑄造合金鋼 對(duì)于具有較高力學(xué)性能或某些特殊性能要求的零件或工具，可采用合金鑄鋼（即鑄造合金鋼）。合金鑄鋼按其合金質(zhì)量分?jǐn)?shù)可分為低合金鑄鋼和高合

63、金鑄鋼。,二 鑄鋼,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,（二）鑄鋼的鑄造工藝特點(diǎn) 1. 鋼液的流動(dòng)性差 其鑄件壁厚不能小于8mm，且澆注系統(tǒng)應(yīng)力求簡單、截面尺寸要比鑄鐵大、鑄型常用干型。此外，鑄鋼件晶粒粗大，熱裂、氣孔和粘砂等傾向大，故應(yīng)根據(jù)具體情況確定合適的澆注溫度。一般小件、薄壁及形狀復(fù)雜的鑄件，其澆注溫度比鋼的熔點(diǎn)高150℃左右；大件、厚壁鑄件的澆注溫度比鋼的熔點(diǎn)高100℃左右。 2. 鑄鋼的體積收縮率和線性縮率大 鑄鋼的體積收縮率為

64、10%-14%，線收縮率為1.8%-2.5%。 3. 易吸氣氧化和粘砂,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,（三）鑄鋼件的熱處理 為了細(xì)化組織，消除內(nèi)應(yīng)力，改善偏析，提高鑄件的力學(xué)性能，必須對(duì)鑄鋼件進(jìn)行正火或退火處理。正火的力學(xué)性能較退火高，且生產(chǎn)率高、成本低、應(yīng)盡量采用正火代替退火。但正火較退火的內(nèi)應(yīng)力大，因此形狀復(fù)雜、易產(chǎn)生裂紋、硬化的鑄鋼件，則需退火。對(duì)于小型中碳鋼鑄件，則常用調(diào)質(zhì)處理，以提高其綜合力學(xué)性能。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,（一）鋁

65、合金鑄造 1. 鑄造鋁合金的種類 按化學(xué)成分的不同，鑄造鋁合金可分為鑄造鋁硅合金、鋁銅合金、鋁鎂合金和鋁鋅合金。 2. 鋁合金的鑄造工藝特點(diǎn) （1）鑄造鋁合金熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好、對(duì)型砂耐火度要求不高，可用細(xì)砂造型，以減小鑄件表面粗糙度值，還可澆注薄壁復(fù)雜鑄件。 （2）為防止鋁液在澆注過程中的氧化和吸氣，通常采用開放式澆注系統(tǒng)及應(yīng)用，蛇形直澆道和縫隙內(nèi)澆道等。 （3）應(yīng)能造成合理的溫度分布，使鑄型進(jìn)行定向凝固，并在最后凝固部分設(shè)

66、置冒口進(jìn)行補(bǔ)縮，以消除縮孔和縮松。,三 有色金屬鑄造,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,（二）銅合金鑄件的生產(chǎn) 1. 銅合金種類 鑄造銅合金按其成分不同可分為黃銅和青銅。 2. 銅合金的鑄造工藝特點(diǎn) （1）鑄造黃銅熔點(diǎn)低、結(jié)晶溫度窄（30℃-70℃），流動(dòng)性好、對(duì)型砂耐火度要求不高，可用細(xì)砂造型，以減小鑄件表面粗糙度值、減小加工余量，并可澆注薄壁鑄件。但其收縮率大、容易產(chǎn)生集中縮孔，鑄造時(shí)應(yīng)配置較大的冒口。 （2）錫青銅在液態(tài)下易氧化，

67、在開設(shè)澆道時(shí)，應(yīng)盡力使金屬液流動(dòng)平穩(wěn)、防止飛濺，故常用開放式及底注式澆注系統(tǒng)。錫青銅的凝固溫度寬（150℃-200℃），凝固收縮和線收縮率小，雖不易產(chǎn)生大的集中縮孔，但常出現(xiàn)枝晶偏析與縮松，降低鑄件的致密度。這種縮松便于儲(chǔ)存潤滑油，適宜制造滑動(dòng)軸承。壁厚不大的錫青銅鑄件常采用同時(shí)凝固原則，錫青銅適合采用金屬型鑄造，利用快速冷卻與補(bǔ)縮，鑄件結(jié)晶細(xì)小致密。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,（3）鋁青銅的凝固溫度范圍小，有利于提高流動(dòng)性和鑄件組織致密度

68、，是青銅的代用材料，廣泛應(yīng)用于制造重要的齒輪、軸套、蝸桿和閥體等鑄件。但鋁青銅的收縮較大，易產(chǎn)生集中縮孔，為此需安置冒口、定向凝固。又因液態(tài)鋁青銅易氧化吸氣，故宜采用開放式及底注式澆注系統(tǒng)，且澆注時(shí)不能斷流。此外，澆注系統(tǒng)中還應(yīng)安放過濾網(wǎng)以除去浮渣。 （4）鉛青銅澆注時(shí)，因鉛體積質(zhì)量大會(huì)下沉，故需控制澆注溫度，且澆注前應(yīng)充分?jǐn)嚢?，并加快鑄件冷卻以減小偏析。,熱加工基礎(chǔ) ——張虎,用型砂緊實(shí)成型的鑄造方法稱為砂型鑄造。砂型鑄造是應(yīng)用最廣