§ 2.2 铸造合金1 § 2.2 常 用 铸 造 合 金一铸造合金的分类
§ 2.2 铸造合金2 1 合金的流动性二合金的铸造性能
① 定义,浇注时液态金属充填铸型的能力，其好坏通常以“螺旋形式样”的长度来衡量。
§ 2.2 铸造合金3 1 合金的流动性二合金的铸造性能
② 合金化学成分的影响
● 在常用合金中,灰口铸铁和硅黄铜的流动性＞铸造铝合金＞铸钢；
● 在同一类合金中,纯金属和共晶成分的合金流动性最好；
● 合金的结晶温度范围越宽,则其流动性越差 。
§ 2.2 铸造合金4 1 合金的流动性二合金的铸造性能例如,二元共晶合金的成分对流动性的影响
§ 2.2 铸造合金5 1 合金的流动性二合金的铸造性能
③ 铸造工艺条件的影响
a) 浇注温度
b) 充型压力
c) 铸型的蓄热力
d) 铸型温度
e) 铸型的气体
f) 铸件的结构
§ 2.2 铸造合金6 2 合金的收缩二合金的铸造性能
① 分 类
§ 2.2 铸造合金7 2 合金的收缩二合金的铸造性能
② 影响因素
a) 合金的化学成分
b) 浇注温度的高低
c) 铸件的结构
d) 铸型条件
§ 2.2 铸造合金8 2 合金的收缩二合金的铸造性能
③ 铸造内应力的形成过程
τ 0～ τ 1 τ 1～ τ 2 τ 2～ τ 3
Ⅰ (厚壁 ) 收缩小,塑性变形 收缩大,塑性变形 收缩较大 (受阻碍 ),弹性变形
Ⅱ (薄壁 ) 收缩大,塑性变形 收缩小,弹性变形 收缩较小,弹性变形应力情况 不应力产生 不应力产生 Ⅰ 产生拉应力,Ⅱ 产生压应力
§ 2.2 铸造合金9 2 合金的收缩二合金的铸造性能
Ⅰ,厚壁 →拉应力 →“压缩”变形
Ⅱ,薄壁 →压应力 →“膨胀”变形最后变形的结果如图虚线所示。
§ 2.2 铸造合金10 2 合金的收缩二合金的铸造性能
④ 收缩类缺陷的形成及其预防方法
§ 2.2 铸造合金11 2 合金的收缩二合金的铸造性能名 称 预 防 措 施 成因缩孔缩松
① 选用合适的铸造合金 ; ② 合理设置冒口；
③ 合理设置冷铁； ④ 合理设置浇注位置 。
(实现顺序凝固 )
合金的收缩变形
① 在浇注时采用同时凝固原则； ② 提高铸型,
型芯的容让性； ③ 对长而易变形铸件,采用
,反变形,法； ④ 用时效方法消除铸件中的应力 ; ⑤ 铸件壁厚应均匀,形状对称 。
收缩受阻,生产铸造应力热裂冷裂
① 选择合适的铸造合金； ② 减少或消除铸造内应力； ③ 提高铸型,型芯的容让性； ④ 控制钢水,铁水中的硫和磷及杂质含量； ⑤ 合理设计铸件的结构 。
铸造内应力大于合金的强度
§ 2.2 铸造合金12 2 合金的收缩二合金的铸造性能顺序凝固
§ 2.2 铸造合金13 2 合金的收缩二合金的铸造性能同时凝固
§ 2.2 铸造合金14 1 铸铁的分类和组织及性能三铸铁及其工艺性能铸铁,含碳大于 2.11%的铁碳合金,其成分除了
Fe,C外,还有 Si,Mn,P,S等。
(1)
铸铁的分类
§ 2.2 铸造合金15 1 铸铁的分类和组织及性能三铸铁及其工艺性能铸铁的组织可概括为：
钢的基体组织 + 石墨
(2)
铸铁的组织
§ 2.2 铸造合金16 1 铸铁的分类和组织及性能三铸铁及其工艺性能
(3) 铸铁的金相组织照片灰口铸铁
§ 2.2 铸造合金17 1 铸铁的分类和组织及性能三铸铁及其工艺性能
(3) 铸铁的金相组织照片可锻铸铁
§ 2.2 铸造合金18 1 铸铁的分类和组织及性能三铸铁及其工艺性能
(3) 铸铁的金相组织照片球墨铸铁
§ 2.2 铸造合金19 1 铸铁的分类和组织及性能三铸铁及其工艺性能
(4) 铸铁的性能及其应用铸铁有良好的铸造性,耐磨性,减震性,可加工性和低的缺口敏感性等 。
另外,生产简便,成本低廉,应用广泛 。
如内燃机的汽缸体,汽缸盖,汽缸套,活塞环,汽车和拖拉机的变速箱,前后桥,油缸,阀体等等,
铸铁的力学性能较铸钢差,这与其中的石墨形态,大小,数量和分布有关 。
§ 2.2 铸造合金20 2 铸铁的石墨化三铸铁及其工艺性能
① 化学成分的影响铸铁中 C↑,Si↑,析出的石墨量 ↑,力学性能下降 (碳当量 =C% + 1/3·Si% )；
铸铁中 C和 Si的含量影响着铸铁的组织 (见图 )；
铸铁中的 P,S是有害元素，应尽量减少其含量。
§ 2.2 铸造合金21 2 铸铁的石墨化三铸铁及其工艺性能
② 冷却速度的影响铸件壁厚对组织的影响 (见图 )
§ 2.2 铸造合金22 2 铸铁的石墨化三铸铁及其工艺性能
② 冷却速度的影响冷却速度对组织的影响 (见图 )
§ 2.2 铸造合金23 3 常 用 铸 铁三铸铁及其工艺性能
① 普通铸铁名 称 灰 铸 铁 可 煅 铸 铁 球 墨 铸 铁牌 号 HT250 KTH330-08,KTZ550-04 QT600-2
G形态 片 状 团 絮 状 球 状强 度 发挥 30～ 50% 基体强度 发挥 50～ 70%基体强度 发挥 70～ 90% 基体强度铁水成分 (%)
C2.8～ 3.9; Si1.0～ 2.5 ;
Mn0.6～ 1.2 ; P＜ 0.3;
S＜ 0.15
C2.4～ 2.7； Si1.4～ 1.8；
Mn0..3～ 0.7； P＜ 0.1； S
＜ 0.25
C3.7～ 3.9； Si1.0～ 1.8；
Mn0.5～ 0.9； P＜ 0.1；
S＜ 0.07
特性工艺处理孕育处理,目的是消除白口组织，改善石墨大小、形状和分布，提高性能。
石墨化退火,目的是使白口铸铁中的自由 Fe3C
分解得到团絮状石墨。
① 孕育处理 ；② 球化处理,使石墨球化；
③ 热处理,改善性能。
性 能特 点工艺性能良好；力学性能低。耐磨性及消震性好；
强度较高，
韧性较好。
强度高，韧性较好；
耐热、耐磨性好；但消震性较低。
应 用有广泛的应用，如机床导轨、发电机缸体、缸盖、活塞等。
形状复杂、耐震、耐蚀的薄壁铸件。
,以铁代钢,，如用
QT600-2代替 20CrMnTi
钢制造曲轴。
§ 2.2 铸造合金24 3 常 用 铸 铁三铸铁及其工艺性能
② 合金铸铁 (即特殊性能铸铁 )
a) 耐磨铸铁 (又分为减磨铸铁和抗磨铸铁 )
又分为高磷减磨铸铁,白口抗磨铸铁和中锰抗磨铸铁等,
b) 耐热铸铁通过在铁水中加入 Si,Al,Cr等合金元素,提高高温下的抗氧化性能,耐热铸铁以球墨铸铁为主 ;
主要有硅系耐热铸铁,铝系耐热铸铁,硅铝系耐热铸铁和铬系耐热铸铁等,
c) 耐蚀铸铁在铁水中加入 Si,Al,Cr,Mo,Cu,Ni,P等合金元素,提高铸铁在酸性和碱性条件下的耐蚀性能,
(通过形成钝化膜和提高电极电位达到耐蚀目的 )
§ 2.2 铸造合金25 1 铸钢及其工艺性能四其它铸造合金
a) 牌号,如 ZG200-400)
b) 铸钢的熔炼温度高 (＞ 1550℃ ～ 1600℃ ),浇注温度也高,容易吸气和氧化,收缩大、流动性差，极易产生各种铸造缺陷,
c) 为获得合格铸件,常采用以下措施：
① 选用高耐火度的原砂,铸型表面用耐火涂料,防止粘砂 ;
② 采用干砂型或水玻璃自硬砂,减少发气量,防止气孔 ;
③ 在型砂中加入木屑,提高退让性,防止裂纹 ;
④ 采用设置冒口和冷铁等工艺手段实现定向凝固,
防止缩孔,缩松,冷隔,浇不足等缺陷 。
§ 2.2 铸造合金26 2 铸铜及其工艺性能四其它铸造合金铸 造 黄 铜 铸 造 青 铜化学成分 以 Cu,Zn为主除 Cu外，加入 Pb,Sn、
Al,Be,Si,Mn等作为主要合金元素。
物化性能具有良好的导电、导热性能，耐磨性好，耐蚀性优良，力学性能视加入的合金元素及其含量而定。
工艺性能 铸造性能好 铸造性能好应 用阀体,蜗轮,螺旋桨,水泵,叶轮,轴承和轴套等 。
泵壳、蜗轮、弹簧及弹性零件、轴瓦、轴承，高强度和耐磨、
耐蚀件等。
§ 2.2 铸造合金27 3 铸造铝合金四其它铸造合金物 理、化 学 性 能 工 艺 性 能铸造铝硅合金 (ZL1**)
① 好的导电性,导热性；
② 耐磨蚀性良； ③ 密度小熔点低； ④ 气密性好；
⑤ 力学性能较好 。
①流动性好；
②收缩小,热裂倾向小；
③浇注温度低 ;
④在熔炼和浇注过程中特别要注意防止合金液吸气和氧化。
铸造铝铜合金 (ZL2**)
①② 同上； ③ 密度较大,
熔点较； ④ 强度最高 。
铸造铝镁合金 (ZL3**)
①② 同上； ③ 密度最小；
④ 比强度最高 。
铸造铝锌合金 (ZL4**)
①② 同上； ③ 密度较高；
④ 气密性好 ;⑤ 强度较高,
§ 2.2 铸造合金2 1 合金的流动性二合金的铸造性能
① 定义,浇注时液态金属充填铸型的能力，其好坏通常以“螺旋形式样”的长度来衡量。
§ 2.2 铸造合金3 1 合金的流动性二合金的铸造性能
② 合金化学成分的影响
● 在常用合金中,灰口铸铁和硅黄铜的流动性＞铸造铝合金＞铸钢；
● 在同一类合金中,纯金属和共晶成分的合金流动性最好；
● 合金的结晶温度范围越宽,则其流动性越差 。
§ 2.2 铸造合金4 1 合金的流动性二合金的铸造性能例如,二元共晶合金的成分对流动性的影响
§ 2.2 铸造合金5 1 合金的流动性二合金的铸造性能
③ 铸造工艺条件的影响
a) 浇注温度
b) 充型压力
c) 铸型的蓄热力
d) 铸型温度
e) 铸型的气体
f) 铸件的结构
§ 2.2 铸造合金6 2 合金的收缩二合金的铸造性能
① 分 类
§ 2.2 铸造合金7 2 合金的收缩二合金的铸造性能
② 影响因素
a) 合金的化学成分
b) 浇注温度的高低
c) 铸件的结构
d) 铸型条件
§ 2.2 铸造合金8 2 合金的收缩二合金的铸造性能
③ 铸造内应力的形成过程
τ 0～ τ 1 τ 1～ τ 2 τ 2～ τ 3
Ⅰ (厚壁 ) 收缩小,塑性变形 收缩大,塑性变形 收缩较大 (受阻碍 ),弹性变形
Ⅱ (薄壁 ) 收缩大,塑性变形 收缩小,弹性变形 收缩较小,弹性变形应力情况 不应力产生 不应力产生 Ⅰ 产生拉应力,Ⅱ 产生压应力
§ 2.2 铸造合金9 2 合金的收缩二合金的铸造性能
Ⅰ,厚壁 →拉应力 →“压缩”变形
Ⅱ,薄壁 →压应力 →“膨胀”变形最后变形的结果如图虚线所示。
§ 2.2 铸造合金10 2 合金的收缩二合金的铸造性能
④ 收缩类缺陷的形成及其预防方法
§ 2.2 铸造合金11 2 合金的收缩二合金的铸造性能名 称 预 防 措 施 成因缩孔缩松
① 选用合适的铸造合金 ; ② 合理设置冒口；
③ 合理设置冷铁； ④ 合理设置浇注位置 。
(实现顺序凝固 )
合金的收缩变形
① 在浇注时采用同时凝固原则； ② 提高铸型,
型芯的容让性； ③ 对长而易变形铸件,采用
,反变形,法； ④ 用时效方法消除铸件中的应力 ; ⑤ 铸件壁厚应均匀,形状对称 。
收缩受阻,生产铸造应力热裂冷裂
① 选择合适的铸造合金； ② 减少或消除铸造内应力； ③ 提高铸型,型芯的容让性； ④ 控制钢水,铁水中的硫和磷及杂质含量； ⑤ 合理设计铸件的结构 。
铸造内应力大于合金的强度
§ 2.2 铸造合金12 2 合金的收缩二合金的铸造性能顺序凝固
§ 2.2 铸造合金13 2 合金的收缩二合金的铸造性能同时凝固
§ 2.2 铸造合金14 1 铸铁的分类和组织及性能三铸铁及其工艺性能铸铁,含碳大于 2.11%的铁碳合金,其成分除了
Fe,C外,还有 Si,Mn,P,S等。
(1)
铸铁的分类
§ 2.2 铸造合金15 1 铸铁的分类和组织及性能三铸铁及其工艺性能铸铁的组织可概括为：
钢的基体组织 + 石墨
(2)
铸铁的组织
§ 2.2 铸造合金16 1 铸铁的分类和组织及性能三铸铁及其工艺性能
(3) 铸铁的金相组织照片灰口铸铁
§ 2.2 铸造合金17 1 铸铁的分类和组织及性能三铸铁及其工艺性能
(3) 铸铁的金相组织照片可锻铸铁
§ 2.2 铸造合金18 1 铸铁的分类和组织及性能三铸铁及其工艺性能
(3) 铸铁的金相组织照片球墨铸铁
§ 2.2 铸造合金19 1 铸铁的分类和组织及性能三铸铁及其工艺性能
(4) 铸铁的性能及其应用铸铁有良好的铸造性,耐磨性,减震性,可加工性和低的缺口敏感性等 。
另外,生产简便,成本低廉,应用广泛 。
如内燃机的汽缸体,汽缸盖,汽缸套,活塞环,汽车和拖拉机的变速箱,前后桥,油缸,阀体等等,
铸铁的力学性能较铸钢差,这与其中的石墨形态,大小,数量和分布有关 。
§ 2.2 铸造合金20 2 铸铁的石墨化三铸铁及其工艺性能
① 化学成分的影响铸铁中 C↑,Si↑,析出的石墨量 ↑,力学性能下降 (碳当量 =C% + 1/3·Si% )；
铸铁中 C和 Si的含量影响着铸铁的组织 (见图 )；
铸铁中的 P,S是有害元素，应尽量减少其含量。
§ 2.2 铸造合金21 2 铸铁的石墨化三铸铁及其工艺性能
② 冷却速度的影响铸件壁厚对组织的影响 (见图 )
§ 2.2 铸造合金22 2 铸铁的石墨化三铸铁及其工艺性能
② 冷却速度的影响冷却速度对组织的影响 (见图 )
§ 2.2 铸造合金23 3 常 用 铸 铁三铸铁及其工艺性能
① 普通铸铁名 称 灰 铸 铁 可 煅 铸 铁 球 墨 铸 铁牌 号 HT250 KTH330-08,KTZ550-04 QT600-2
G形态 片 状 团 絮 状 球 状强 度 发挥 30～ 50% 基体强度 发挥 50～ 70%基体强度 发挥 70～ 90% 基体强度铁水成分 (%)
C2.8～ 3.9; Si1.0～ 2.5 ;
Mn0.6～ 1.2 ; P＜ 0.3;
S＜ 0.15
C2.4～ 2.7； Si1.4～ 1.8；
Mn0..3～ 0.7； P＜ 0.1； S
＜ 0.25
C3.7～ 3.9； Si1.0～ 1.8；
Mn0.5～ 0.9； P＜ 0.1；
S＜ 0.07
特性工艺处理孕育处理,目的是消除白口组织，改善石墨大小、形状和分布，提高性能。
石墨化退火,目的是使白口铸铁中的自由 Fe3C
分解得到团絮状石墨。
① 孕育处理 ；② 球化处理,使石墨球化；
③ 热处理,改善性能。
性 能特 点工艺性能良好；力学性能低。耐磨性及消震性好；
强度较高，
韧性较好。
强度高，韧性较好；
耐热、耐磨性好；但消震性较低。
应 用有广泛的应用，如机床导轨、发电机缸体、缸盖、活塞等。
形状复杂、耐震、耐蚀的薄壁铸件。
,以铁代钢,，如用
QT600-2代替 20CrMnTi
钢制造曲轴。
§ 2.2 铸造合金24 3 常 用 铸 铁三铸铁及其工艺性能
② 合金铸铁 (即特殊性能铸铁 )
a) 耐磨铸铁 (又分为减磨铸铁和抗磨铸铁 )
又分为高磷减磨铸铁,白口抗磨铸铁和中锰抗磨铸铁等,
b) 耐热铸铁通过在铁水中加入 Si,Al,Cr等合金元素,提高高温下的抗氧化性能,耐热铸铁以球墨铸铁为主 ;
主要有硅系耐热铸铁,铝系耐热铸铁,硅铝系耐热铸铁和铬系耐热铸铁等,
c) 耐蚀铸铁在铁水中加入 Si,Al,Cr,Mo,Cu,Ni,P等合金元素,提高铸铁在酸性和碱性条件下的耐蚀性能,
(通过形成钝化膜和提高电极电位达到耐蚀目的 )
§ 2.2 铸造合金25 1 铸钢及其工艺性能四其它铸造合金
a) 牌号,如 ZG200-400)
b) 铸钢的熔炼温度高 (＞ 1550℃ ～ 1600℃ ),浇注温度也高,容易吸气和氧化,收缩大、流动性差，极易产生各种铸造缺陷,
c) 为获得合格铸件,常采用以下措施：
① 选用高耐火度的原砂,铸型表面用耐火涂料,防止粘砂 ;
② 采用干砂型或水玻璃自硬砂,减少发气量,防止气孔 ;
③ 在型砂中加入木屑,提高退让性,防止裂纹 ;
④ 采用设置冒口和冷铁等工艺手段实现定向凝固,
防止缩孔,缩松,冷隔,浇不足等缺陷 。
§ 2.2 铸造合金26 2 铸铜及其工艺性能四其它铸造合金铸 造 黄 铜 铸 造 青 铜化学成分 以 Cu,Zn为主除 Cu外，加入 Pb,Sn、
Al,Be,Si,Mn等作为主要合金元素。
物化性能具有良好的导电、导热性能，耐磨性好，耐蚀性优良，力学性能视加入的合金元素及其含量而定。
工艺性能 铸造性能好 铸造性能好应 用阀体,蜗轮,螺旋桨,水泵,叶轮,轴承和轴套等 。
泵壳、蜗轮、弹簧及弹性零件、轴瓦、轴承，高强度和耐磨、
耐蚀件等。
§ 2.2 铸造合金27 3 铸造铝合金四其它铸造合金物 理、化 学 性 能 工 艺 性 能铸造铝硅合金 (ZL1**)
① 好的导电性,导热性；
② 耐磨蚀性良； ③ 密度小熔点低； ④ 气密性好；
⑤ 力学性能较好 。
①流动性好；
②收缩小,热裂倾向小；
③浇注温度低 ;
④在熔炼和浇注过程中特别要注意防止合金液吸气和氧化。
铸造铝铜合金 (ZL2**)
①② 同上； ③ 密度较大,
熔点较； ④ 强度最高 。
铸造铝镁合金 (ZL3**)
①② 同上； ③ 密度最小；
④ 比强度最高 。
铸造铝锌合金 (ZL4**)
①② 同上； ③ 密度较高；
④ 气密性好 ;⑤ 强度较高,
