共晶合金铸造性能好

合金的铸造性能 缺陷等的总结

机械制造基础理论：

材料成形理论简介；合金的铸造性能；砂型铸造与特种铸造；金属的塑性变形；金属塑性加

工方法；[自由锻；模锻；胎模锻；板料成形/冲压；辊轧、拉拔等]

● 合金的铸造性能

合金的铸造性能--指在一定的铸造工艺条件下某种合金获得优质铸件的能力，即在铸造

生产中表现出来的工艺性能，如充型能力、收缩性、偏析倾向性、氧化性和吸气性等等。

研究之必要--合金铸造性能的好坏，对铸造工艺过程、铸件质量以及铸件结构设计都有

显著的影响。因此，在选择铸造零件的材料时，应在保证使用性能的前提下，尽可能选用铸

造性能良好的材料。但是，实际生产中为了保证使用性能，常常要使用一些铸造性能差的合

金。此时，则应更加注意铸件结构的设计，并提供适当的铸造工艺条件，以获得质量良好的

铸件。因此，充分认识合金的铸造性能是十分必要的。

合金的铸造性能包括：

1.充型能力 2.凝固与收缩 3.偏析 4.吸气

● 合金的铸造性能——合金的充型能力

1 合金的充型能力定义

定义--液态合金充满铸型，获得尺寸正确、轮廓清晰的铸件的能力，称为液态合金的充型

能力。

液态合金充型过程是铸件形成的第一个阶段。其间存在着液态合金的流动及其与铸型之间

的热交换等一系列物理、化学变化，并伴随着

汽车工艺与材料

文章编号：122345516782219124228142:

过共晶铝硅合金的研究及应用

赖华清，范宏训，徐

（湖北汽车工业学院，湖北

祥

十堰$$!""!）

摘要：综述了铝硅合金的化学成分、金相组织及性能特点，介绍了该合金变质工艺的研究应用概况及其机理。

关键词：过共晶铝硅合金；活塞；性能特点；变质工艺中图分类号：!"#"$%&&$%$’"

文献标识码：(

1前言

迄今曾经使用较多的铝活塞材料大致有四类：

在合金中形成()%&!、./!0,及%&!()./等强化相，

进一步提高合金的常温、高温性能。铜和镁的总量应控制在!6左右，铜量过高会使合金的线膨胀系数增加、密度增大、耐蚀性降低。镍加入合金中形成%&;+,及%&4+,<=等难溶相，能提高合金的高温强度和热稳定性。但镍在国内属于稀缺资源，价格昂贵。我国稀土资源丰富，加入稀土能生成%&3()$(=、还能细化组织，起到取代镍%&!$()3(=;.>等热强相，的作用，稀土加入量一般在#?@6以内。为进一步改善合金性能，有时还在合金中加入微量的钛、铬、钴和锰等合金元素。国内外常用的过共晶铝硅合金的化学成分见表#。

非晶合金（自学）

非晶合金的制备技术和原理

指导老师：马麟 姓 名：李玉卿 学 号：07090227

2010/11

非晶合金的制备技术和原理

摘要:

综述了非晶合金尤其是大块非晶合金的性能、制备方法及应用，介绍了目前国内外研究和应用各种用于制备非晶合金的方法（包括快速凝固、铜模铸造法、熔体水淬法、抑制形核法、粉末冶金技术、自蔓延反应合成法和定向凝固铸造法）和原理。

1. 前言

非晶合金具有长程无序、短程有序的结构，与晶态合金相比，具备许多特有的性能，如高硬度、高强度、高电阻、耐蚀及耐磨等，为材料科研工作者开发高性能的功能材料和结构材料提供了巨大的潜力。自1960年Duwez用快速凝固技术制备出了Au2Si非晶合金以来，非晶合金的制备与大块非晶材料的研制吸引了材料界越来越多的关注。40 多年来，随着技术的发展与进步，越来越多的非晶系列被开发，有的已进入或接近实用阶段，取得了丰富的研究成果。 2. 非晶合金的制备方法 （1）快速凝固

熔体急冷和深过冷是实现快速凝固的两条途径，前者以快速冷却为特征，而后者则可以是慢速冷却过程。

1熔

1、铸铁的基本元素有哪些?各自的作用如何—对组织性能的影响?

答：铸铁的基本元素为：碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)五大元素。五大元素对铸铁组织性能的影响：(1)、碳本身就是构成石墨的元素，在铸铁中是促进石墨化元素。但碳量过高，力学性能降低。

(2)、硅是强烈促进石墨化元素，但硅量过高，易使石墨粗大，力学性能降低，若含硅量过低;则易出现麻口或白口组织。

(3)、硫在铸铁中是有害元素，它以FeS的形式完全溶解于铁液中，并能降低碳在铁中的溶解度。此外，硫在铸铁中还能恶化铸铁的铸造性能，当铁液中存在有大量硫化物时，就会降低铁液的流动性，补缩性能差，容易产生裂纹等缺陷。因此，在灰铸铁中一般将含硫量限制在0.1-0.12%以下。

(4)、锰在铸铁中首先表现出抵消硫的一些有害作用上，因此铸铁中含有适量的锰是有益的。通常锰的含量应控制在06-1.2%范围内。

(5)磷能增加铁水的流动性和提高铸铁的耐磨性，即铸铁的硬度随着含磷量的增加而增高，韧性则降低。因此，普通灰铸铁中一般将含磷量限制在0.3%以下。磷对铸铁的石墨化影响不大。

2、铸造碳钢的基本元素有哪些?各自的作用如何?

答：碳钢的基本元素有：碳(C)

铸造合金及其熔炼复习思考题

铸铁及其熔炼

1. 什么是Fe-C双重相图，那一个相图是热力学稳定的，如何用双重相图来解释同一化学

成分的铁水在不同的冷却速度下会得到灰口或白口，硅、铬对双重相图共晶临界点各有何影响？

2. 什么是碳当量、共晶度，有何意义。

3. 分析片状石墨、球状石墨、蠕虫状石墨与奥氏体的共晶结过程和形成条件。 4. 铸铁固态相变有那些，对铸铁最终组织有何影响？ 5. 冷却速度、化学成分（C、Si、Mn、 Cr、Cu等）对铸铁的一次结晶和二次结晶有何影响？ 6. 灰铸铁中石墨的分布形态有那几种，对铸铁的性能有何影响，从化学成分、冷却速度及

形核等方面说明其形成条件。

7. 灰铸铁的基体和非金属夹杂物有那些类型，对铸铁的性能有何影响？

8. 灰口铸铁的性能有何特点？与其组织有何关系？汽车上那些铸件采用灰口铁生产？ 9. 影响灰铸组织、性能的因素有那些，根据组织与性能的关系分析提高灰铸铁性能的途径

和措施。

10. 灰铸铁孕育处理的目的是什么，有那些作用，孕育铸铁化学成分的选择原则是什么，提

高孕育效果有那些途径和措施？

11. 说明球墨铸铁生产的工艺过程，其化学成分选择的原则是什么，与灰口铸铁有何不同？ 12. 球墨铸铁的球化剂和球化处理

铸造合金及其熔炼复习思考题

铸铁及其熔炼

1. 什么是Fe-C双重相图，那一个相图是热力学稳定的，如何用双重相图来解释同一化学

成分的铁水在不同的冷却速度下会得到灰口或白口，硅、铬对双重相图共晶临界点各有何影响？

2. 什么是碳当量、共晶度，有何意义。

3. 分析片状石墨、球状石墨、蠕虫状石墨与奥氏体的共晶结过程和形成条件。 4. 铸铁固态相变有那些，对铸铁最终组织有何影响？ 5. 冷却速度、化学成分（C、Si、Mn、 Cr、Cu等）对铸铁的一次结晶和二次结晶有何影响？ 6. 灰铸铁中石墨的分布形态有那几种，对铸铁的性能有何影响，从化学成分、冷却速度及

形核等方面说明其形成条件。

7. 灰铸铁的基体和非金属夹杂物有那些类型，对铸铁的性能有何影响？

8. 灰口铸铁的性能有何特点？与其组织有何关系？汽车上那些铸件采用灰口铁生产？ 9. 影响灰铸组织、性能的因素有那些，根据组织与性能的关系分析提高灰铸铁性能的途径

和措施。

10. 灰铸铁孕育处理的目的是什么，有那些作用，孕育铸铁化学成分的选择原则是什么，提

高孕育效果有那些途径和措施？

11. 说明球墨铸铁生产的工艺过程，其化学成分选择的原则是什么，与灰口铸铁有何不同？ 12. 球墨铸铁的球化剂和球化处理

北京科技大学毛卫民老师的课件,很实用。

铸造合金及制备工艺材料科学与工程学院材料成形与控制工程系毛卫民

北京科技大学毛卫民老师的课件,很实用。

3.2铸造合金钢合金钢：在碳钢的基础上，有意地加入一种或数种合金元素，使碳钢的工艺性能和使用性能得到提高和和改善，这种铁基合金叫做合金钢。

北京科技大学毛卫民老师的课件,很实用。

合金钢定义的解释

“在碳钢的基础上”发展合金钢，意味着可用碳钢的研究规律去研究合金钢；“有意地”是指不包括常存元素的常存含量，如Mn必须>0.8wt%、 Si必须>0.45wt%,才能算得上是含Mn或含Si的合金钢。

北京科技大学毛卫民老师的课件,很实用。

为什么发展合金钢？碳钢具有以下弱点过冷γ的稳定性低、淬透性差，大型铸件或厚壁铸件无法采用调质处理(淬火+回火)来强化铸件。举例：40#碳钢，φ10~12mm的试样水淬时，心部可得全马氏体；φ20mm的试样水淬时，心部只能得到50%的马氏体；φ100mm的试样水淬时，心部无马氏体。

北京科技大学毛卫民老师的课件,很实用。

碳钢的综合力学性能低。如要求40#碳钢达到σb=1000MPa时，ψ仅有45~50%,ak仅有44~49 J/cm2;如要求35Ni3Mo达到σb=1000MPa

“铸造合金及其熔炼”

实验指导书

赵忠兴 王连琪 张学萍

材料科学与工程学院 ２００６、８

实验一：

灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻

铸铁金相组织观察及分析

一、实验目的

1． 观察灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁的金相组织。

2． 观察不同牌号灰铸铁的金相组织，分析石墨大小、数量对灰铸铁力学性能的影响。

3． 观察不同形状石墨铸铁的金相组织，分析石墨形状对灰铸铁力学性能的影响。

4． 观察不同基体铸铁的金相组织，分析基体组织对灰铸铁力学性能的影响。

5． 了解石墨和基体组织的生成条件。

二、实验内容

1． 画出HT100、HT150、HT200的金相组织示意图，并指出各相的名称。

2． 画出球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁的金相组织示意图，并指出各相的名称。

三、实验原理及方法

1． 实验原理

铸铁的力学性能来源于基体，取决于石墨的大小、数量、形状。石墨以片状形态存在，对基体割裂作用较大，降低基体的有

1

效承载面积；同时在石墨的尖端产生较大的应力集中，从而使铸铁的力学性能降低。石墨以球状形态存在，对基体割裂作用最小，对于灰铸铁，片状石墨数量越多、越大，铸铁的

“铸造合金及其熔炼”

实验指导书

赵忠兴 王连琪 张学萍

材料科学与工程学院 ２００６、８

实验一：

灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻

铸铁金相组织观察及分析

一、实验目的

1． 观察灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁的金相组织。

2． 观察不同牌号灰铸铁的金相组织，分析石墨大小、数量对灰铸铁力学性能的影响。

3． 观察不同形状石墨铸铁的金相组织，分析石墨形状对灰铸铁力学性能的影响。

4． 观察不同基体铸铁的金相组织，分析基体组织对灰铸铁力学性能的影响。

5． 了解石墨和基体组织的生成条件。

二、实验内容

1． 画出HT100、HT150、HT200的金相组织示意图，并指出各相的名称。

2． 画出球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁的金相组织示意图，并指出各相的名称。

三、实验原理及方法

1． 实验原理

铸铁的力学性能来源于基体，取决于石墨的大小、数量、形状。石墨以片状形态存在，对基体割裂作用较大，降低基体的有

1

效承载面积；同时在石墨的尖端产生较大的应力集中，从而使铸铁的力学性能降低。石墨以球状形态存在，对基体割裂作用最小，对于灰铸铁，片状石墨数量越多、越大，铸铁的

前苏联GB YB HB ГOCT ASTM UNS ANSI AA SAE

ZL101

ZL11HZL101AЛ9，AЛ9B A03560A13560356.0A356.0323ZL102ZL7HZL102AЛ2A14130A413.0305

ZL104ZL14—AЛ3，AЛ3B ———

ZL104ZL10HZL104AЛ4，AЛ4B A03600A13600360.0A360.0309ZL105ZL13HZL105AЛ5A03550C33550355.0C355.0322ZL106

——AЛ14B A03280A03281328.0 328.1

331ZL107——AЛ-6 AЛ-7B A03190A03191319

326

ZL108ZL8———ZL109ZL9—AЛ30A03360A03361336．0336．1

—ZL110ZL3—AЛ10B ——ZL111

—

—

AЛ4м

A03541A03540

354—

前苏联GB YB HB ГOCT ASTM UNS ANSI AA SAE ZL201

＿HZL-201AЛ9＿＿＿＿＿HZL-202高纯AЛ9＿＿＿

ZL202ZL1＿AЛ12A03600A360.0309ZL203ZL2HZL-203AЛ7A0295029