铸造性能最好的合金

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

铝合金的牌号、性能及用途 1、变形铝合金

⑴ 变形铝及铝合金牌号表示方法

根据国家标准GB/T 16474-1996规定，变形铝及铝合金可直接引用国际四位数字体系牌号。未命名为国际四位数字体系牌号的变形铝及铝合金，应采用四位字符牌号命名。两种编号方法如表8-1所示。

表8-1 变形铝及铝合金的编号方法（GB/T 16474-1996）

位数 第一位 第二位 最后两位 为阿拉伯数字，表示铝及铝合金的组别。1表示铝含量不小于99.00%纯铝；2~9表示铝合金，组别按下列主要合金元素划分：2—Cu；3—Mn；4—Si；5—Mg；6—Mg+Si；7—Zn；8—其他元素；9—备用组 为阿拉伯数字，表示合金元素为阿拉伯数字，表示为英文大写字母，表示原为英文大写字母，表示原或杂质极限含量控制情况。0改型情况。0表示为原始纯铝的改型情况。A表始合金的改型情况。A表表示其杂质极限含量无特殊始合金；2~9表示为改示为原始纯铝；B~Y（C、I、示为原始合金；B~Y（C、I、控制；2~9表示对一项或一项型合金 L、N、O、P、Q、Z除外）L、N、O、P、Q、Z除外）以上的单个杂质或合金元素表示为原始纯铝的改型，表示为原始合金的改型，极限含量有特殊控制 其元

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

铝合金铸件的金属型铸造

维普资讯

铝合金铸件的金属型铸造

维普资讯

3 6

湖南工业职业技术学院学报

第 3卷

属的压力和开合型力的作用，以，厚大小不仅影响到铸件所壁一

金属型的设计

凝固，且影响铸型的寿命和生产效率。型壁过厚，金属型而则

总的设计原则：力求结构简单，工方便，材合理，全加选安

笨重，劳动强度大；型壁过薄，刚度差，则易变形，因此需确定一

可靠。 i结构形式、金属型的结构由下列因素决定：铸件形状、尺寸大小、分型面数量、合金种类和生产批量等条件，据此采用整体式金属型较合适。

个最佳值。综合考虑涡轮铸件的壁厚、材质、外廓尺寸及金

属型材料等因素设计其金属型壁厚如图 2所示。

2材料选择、制造金属型的材料要满足：耐热性和导热性好，复受热反时不变形，不破坏；有一定的强度、具韧性、耐磨性；机械加工性能好。

灰口铸铁的加工性能好，廉，价一般工厂都能自制，且耐热，磨，一种较合适的金属型材料，耐是目前应用较广泛，因此，涡轮铸件可选用灰口铸铁作为制造金属型的材料。3主体设计、

主体设计应力求使型腔尺寸准确；于开设浇注系统和便

排气系统；铸件出型方便；有足够的强度和刚性。1型腔尺寸 )

型腔尺寸由以下经验公式决定：Ax (一 A士 A艺) (+￡士× 1 )

式中

A——零件

熔模铸造涂料工艺性能的控制

一、前言

“制壳”是熔模铸造生产中最重要的工序之一。精铸件的废品与返修品中有60-80%是因型壳质量不良而造成。型壳质量除受原辅材料（粘结剂、硬化剂及耐火砂粉料）、制壳生产环境（温度、湿度等）和操作者技术水平影响外，其主要的决定性因素是“涂料工艺性能”的优劣。上述诸多因素直接与型壳强度、高温抗变形能力、透气性、热膨胀率、热化学稳定性等有关。实践证明，精铸件上许多表面缺陷（毛刺、麻点、结疤、披锋、流纹、气孔分层夹砂等）和型壳的质量事故（穿钢、漏壳、变形、开裂等）常因上述因素产生，其中最重要又薄弱的环节是制壳生产中对涂料工艺性能检测和控制的缺失。目前国内无论是已有近60年生产生产历史的水玻璃型壳或从国外引进已20年的硅溶胶型壳的企业，生产中绝大多数仍只限于用一个“流杯粘度计”来控制涂料质量。虽然早在1985年，我国精铸业已颁布了“熔模铸造涂料试验方法”（JB4007-85）行业标准，但至今未能全面贯彻和执行，无疑这正是我国精铸件质量不稳定，返修率、废品率高，一次合格率低，质量事故频繁的重要原因之一。

国外精铸十分重视“涂料质量”的管理[1][2],日本、美国等早就对硅溶胶涂料工艺性能进行有效的管理和控制。我国精铸界同仁

“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