工程材料学-何福善-第四章 灰铸铁的生产与控制.ppt

铸铁预期力学性能 二、化学成分的合理选配 Mn、S Mn：↑P，促进Cm，↑σb； 中和S的有害作用 S：尽量↓（0.02～0.15％），且S↑→Mn耗↑ 二、化学成分的合理选配 P 使共晶点左移，作用类Si 低熔点磷共晶， ↑流动性和减摩性 一般﹤0.2%，可到0.3~1.5%（耐磨，流动性），有密封要求则﹤ 0.06% 三、生产工艺的确定——优质低耗 炉料的组成 铁液的过热 孕育处理 合金化 冶金质量检测 热处理 1、炉料的组成 回炉料 工艺出品率＋废品率 生铁 元素烧损率 废钢 牌号相关 合成铸铁=废钢+增碳剂+硅铁（硅钢片） 合金 2、铁水的过热温度 铸件质量 1300℃~1460 ℃ σb↗，HB↗ 1460 ℃~1500 ℃ σb↗，HB ? 1500 ℃~1600 ℃ σb↗，HB↘ 熔炼设备 感应炉，冲天炉…… 一般～1500℃ 除杂； ﹥ 1450℃后O% ↓↓ 3、孕育处理 对象 HT250以上 目的 条件 CE低，T过热高，孕育剂好，方法妥当 孕育剂的使用 0.2～0.7％，5～10mm 4、合金化 目的 提高力学性能、使用性能，节省材料 （合金元素对铸铁性能和铁素体硬度的影响） 合金元素对铸铁性能的影响 合金元素对铁素体硬度的影响 4、合金化 目的 提高力学性能、使用性能，节省材料 （合金元素对铸铁性能和铁素体硬度的影响） 原则 以目的为准，混合使用（3%） （合金元素对抗拉强度的影响系数及加入量和回收率） 常用合金加入量及回收率 合金元素对抗拉强度的影响系数 σb合金=σb普通·f1 · f2 ·……·fn （fn为影响系数） 5、冶金质量检测 分光仪 取样激冷，白口 热分析仪 冷却曲线→成分→性能 三角试样 试样标准，断口分析 A H L 备 注 １） 12 30 100 薄壁 小件 ２） 15 35 100 ３） 20 40 120 中小件 ４） 25 45 120 大中件 ５） 30 50 150 厚大件 注：主要根据工厂自身实践规律 三角试样标准 材　质 白　口　宽　度 孕育前 孕育后 HT200 2～4 1～2 HT250 4～10 2～6 HT300 8～18 4～9 HT350 12～14 5～10 三角试样的断口分析 5、冶金质量检测 分光仪 取样激冷，白口 热分析仪 冷却曲线→成分→性能 三角试样 试样标准，断口分析 棒状试样 断口形貌，表面凸/陷 铁水表面花纹和溅花 6、热处理 目的 ↓硬度， ↓应力， ↓白口 方法 去应力（振动时效，低温退火） 石墨化退火 表面热处理 四、应用举例 TND607231数控车床，床身σb≥ 250MPa，轮廓尺寸为1903mm ×392mm×420mm，最大壁厚为80mm，最小壁厚为10mm，净重540kg，导轨要求表面淬火处理。请根据上述要求进行床身铸造生产设计。 设计步骤： 工况分析（初定牌号） 重型车床床身，高强韧性，减震性，导轨耐磨性——HT； σb≥250MPa，10mm~80mm，取均值45mm——HT300 设计步骤： 校核力学性能 白口！ 设计步骤： 确定化学成分 选HT250，通过合金化提高强度 设计步骤： 确定化学成分 选HT250，通过合金化提高强度 设计步骤： 确定化学成分 合金化——Cu0.6%，Cr0.5%，Mo0.2% σb=σb普通·f1 · f2 ·……·fn =185×1.05 × 1.2 × 1.1=256.4﹥250 设计步骤 配料 废钢+生铁+（回炉料）+合金元素+孕育剂 熔炼（孕育） 质检 热处理 本章小结 灰铁铸造性能 灰铁件化学成分的选择（壁厚敏感性） 生产工艺控制 第 四 章　灰铸铁的生产与控制 主要内容 铸造性能 冶金质量指标 生产和控制 第一节　铸造性能 流动性 过热度 过热度↑→流动性↑ 第一节　铸造性能 流动性 过热度 过热度↑→流动性↑ 碳当量 相同浇温下近共晶流动性好（碳当量+过热度） 碳当量对流动性的影响 浇注温度1400℃时，不同成分铸铁的过热度 第一节　铸造性能 流动性 过热度 过热度↑→流动性↑ 碳当量 相同浇温下近共晶流动性好（碳当量+过热度） 其它元素 锰：适当时↑，但过多形成高熔点MnS→↓ 磷：↓凝固温度，形成低熔点共晶→↑ 磷对流动性的影响 第一节　铸造性能 流动性 过热度 过热度↑→流动性↑ 碳当量 相同浇温下近共晶流动性好（碳当量+过热度） 其它元素 锰：适当↑，但过多形成高熔点MnS→↓ 磷：↓凝固温度，形成低熔点共晶→↑ 铬：表面易成氧化膜→↓ 收缩特性及伴生现象 收缩性 ε缩=ε液 + ε凝