【正文】 鑄件各部分在同一時(shí)間凝固。如圖 99所示。 b）提高鑄型溫度 c）改善鑄型和型芯的退讓性 d）進(jìn)行去應(yīng)力退火 圖 99 同時(shí)凝固原則 （ 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。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(lái)抵消鑄件的變形，此種方法稱為反變形法。 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。 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設(shè)置工藝?yán)摺? （ 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(kāi)裂方式。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(guò)該溫度下合金的強(qiáng)度，即產(chǎn)生熱裂；而冷裂是鑄件處于彈性狀態(tài)時(shí)，鑄造應(yīng)力超過(guò)合金的強(qiáng)度極限而產(chǎn)生的。熱裂裂紋一般沿晶界產(chǎn)生和發(fā)展，其外形曲折短小，裂紋縫內(nèi)表面呈氧化色；冷裂裂紋常常是穿晶斷裂，裂紋細(xì)小，外形呈連續(xù)直線狀或圓滑曲線狀，裂紋縫內(nèi)干凈，有時(shí)呈輕微氧化色。 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(guò)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。 ? 2. 鑄件中的氣孔和合金的吸氣 （ 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，尺寸較大，呈橢圓形或梨形，孔壁光滑，表面有光澤或有輕微氧化色。 （ 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)。 （ 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，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 1mm2mm處，孔內(nèi)表面光滑，孔徑 1mm3mm。 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(guò)了在共晶溫度時(shí)能保留在奧氏體固溶體中的量。 （一） 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 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(jiàn)圖 910； ?圖 910 灰口鑄鐵 （ 2）蠕墨鑄鐵 石墨呈蠕蟲(chóng)狀，見(jiàn)圖 911； 圖 911 蠕墨鑄鐵 （ 3）可鍛鑄鐵 石墨呈團(tuán)絮狀，見(jiàn)圖 912； 圖 912 可鍛鑄鐵 （ 4）球墨鑄鐵 石墨呈球狀，見(jiàn)圖 913。 圖 913 球墨鑄鐵 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 灰鑄鐵的顯微組織由金屬基體（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 （ 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(lái)制造機(jī)床床身、機(jī)座等。 d) 耐磨性好 e) 缺口敏感性低 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、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?；诣T鐵的孕育處理見(jiàn)圖 9－ 14。 圖 914 灰口鑄鐵的孕育處理 （三）可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵是白口鑄鐵通過(guò)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?？慑戣T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。 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(guò)程沒(méi)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(guò)濾網(wǎng)。 （四）球墨鑄鐵 球墨鑄鐵是鐵液經(jīng)過(guò)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（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 ）明顯高于碳鋼（僅 ），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。 球墨鑄鐵的鑄造工藝特點(diǎn) 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(chóng)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。 （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金鑄鋼。 二 鑄鋼 （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(jiǎn)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