【正文】 組織 液態(tài)： Fe、 C 無限互溶 。1147℃ ,% HBS=170~220 三滲碳體 金屬化合物 Fe3C 復雜晶格 ,含碳 :%. 性能 :硬高 HB(sw)800,脆 ,作強化相 . 在一定條件下會分解成鐵和石墨 ,這對鑄造很有意義 . 四 珠光體 P F+Fe3C— 機械混合物 ,含碳 % 組織 :兩種物質相間組成 ,性能 :介于兩者之間 .強度較高 : 硬度 HBS=250 五 萊氏體 727℃ A+Fe3C— Ld 高溫萊氏體 727℃ P+Fe3C— Ld’低溫萊氏體 性能 : 與 Fe3C 相似 HBS700 塑性極差 . 167。 4 金屬零件選材的一般原則 產品的質量和生產成本如何 ,與材料選擇的是否恰當有直接關系 ,機械零件進行選材時 ,主要考慮零件的工作條件 ,材料的工藝性能和產品的成本 . 基本原則如下 : 1 滿足零件工作條件 : 受力狀態(tài) — 機械性能 ,基本 σ δ α k 等 工作溫度環(huán)境介質 — 使用環(huán)境 ,高溫 — 耐熱 ,抗腐蝕 — 不銹鋼 高硬度 — 工具鋼 2 材料的工藝性能 零件的生產方法不同 ,直接影響其質量和生產成本 . 如 :灰口鐵 ,鑄造性能 切削加工性很好 ,可鍛性差 . 3 經濟性 價值 =功能 /成本 如 : 耐腐蝕容器 : 1)普通碳素鋼 :5000 元 用一年 2)奧氏體不銹鋼 : 40000 元 用 10 年 3)鐵素體不銹鋼 : 15000 元 用 6 年 1):2):3) =1::2 第四章 鋼的熱處理 167。 l c）珠光體層片越薄，塑變抗力越大，強，硬越大。 共析鋼連續(xù)冷卻，只有珠光體轉變區(qū)和馬氏體轉變區(qū)。不斷 等溫淬火后如有殘余 A,需回火 , AF. 如沒有殘余 A,不需回火 缺點 :時間長 2 鋼的淬透性與淬硬性 淬透性 :鋼在淬火時具有獲得淬硬層深度的能力 . 淬硬性 :在淬火后獲得的馬氏體達到的硬度 ,它的大小取決于淬火時溶解在奧氏體 中的碳含量 . 四 回火 將淬火后的鋼加熱到 Ac1 以下某一溫度 ,保溫一定時間 ,后冷卻到室溫的熱處理工藝 . 目的 :消除淬火后因冷卻快而產生的內應力 ,降低脆性 ,使其具有韌性 ,防止變形 ,開裂 ,調整機械性能 . 1 低溫回火 :加熱溫度 150~250℃ 組織 : 回火馬氏體 — 過飽和度小的α 固溶體 ,片狀上分布細小ε 碳化物 目的 : 消除內應力 ,硬度不降 .HRC58~64 應用 : 量具 ,刃具 低碳鋼 : 高塑性 ,韌性 ,較高強度 配合 2 中溫回火 :加熱溫度 350~500℃ 組織 : 極細的球 (粒 )狀 Fe3C和 F機械混合物 . (回火屈氏體 ) 目的 :減少內應力 ,提高彈性 ,硬度略降 . 應用 :(~%)彈簧 ,模具 高強度結構鋼 3 高溫回火 :500~650℃ 組織 : 回火索氏體 — 較細的球 (粒 )狀 Fe3C和 F機械混合物 . 目的 : 消除內應力 ,較高韌性 ,硬度更低 . 應用 : 齒輪 ,曲軸 ,連桿等 (受交變載荷 ) 淬火 +高溫回火 調質 五 表面淬火 表面層淬透到一定深度而中心部仍保持原狀態(tài) . 應用 :既受摩擦 ,又受交變 ,沖擊載荷的件 . 目的 :提高表面的硬度 ,有利的殘余應力 . 提高表面耐磨性 ,疲勞強度 加熱方法 :1 火焰 : 單間小批局部 ,質量不穩(wěn) 2 感應加熱 : 質量不穩(wěn) 六 化學熱處理 工件放在某種化學介質中加熱 ,保溫 ,使化學元素滲入工件表面 ,改善工件表面性能 . 應用 : 受交變載荷 ,強烈磨損 ,或在腐蝕 ,高溫等條件下工作的工件 . 滲 C: 表面 成高碳鋼 ,細針狀高碳馬氏體 (~%),心部又有高韌性的受力較大的齒輪 ,軸類件 固體滲碳 , 液體滲碳 ,氣體滲碳 (常用 :滲碳劑如甲醇 +丙酮 900~930℃ ) 如 : 低碳鋼 ,表層 :P+Fe3CⅡ 內部 :P+F 熱處理 :淬火 +低溫回火 得到回火 M(細小片狀 )+ Fe3CⅡ 表面含 C: ~% 若表面含 C低 ,得到低含 C的回火 M,硬度低 含 C高 ,網(wǎng)狀或大量塊狀滲C體 ,脆性↑ 滲 N: 表面硬度 ,耐磨性 ,耐蝕性 ,疲勞強度↑ 溫度 : 500~570℃ 最后工序 . 為保證內部性能 ,氮化前調質 優(yōu)點 : 氮化后不淬火 ,硬度高 (HV850),氮化層殘余壓應力 ,疲勞強度↑ 氮化物抗腐蝕 . 溫度低 ,變形小 . 碳氮共滲 : 硬度高 ,滲層較深 ,硬度變化平緩 ,具有良好的耐磨性 ,較小的表面脆性 . 第二篇 鑄 造 概述 一 什么是鑄造 ? 將液體金屬澆鑄到與零件形狀相適應的鑄造空腔中 ,待其冷卻凝固后 ,以獲得零件或毛坯的方法 . 二 特點 1 優(yōu)點 : 1) 可以生產形狀復雜的零件 ,尤其復雜內腔的毛坯 (如暖氣 ) 2) 適應性廣 ,工業(yè)常用的金屬材料均可鑄造 . 幾克 ~幾百噸 . 3) 原材料來源廣泛 .價格低廉 . 廢鋼 ,廢件 ,切屑 4) 鑄件的形狀尺寸與零件非常接近 ,減少切削量 ,屬少無切削加工 . ∴ 應用廣泛 : 農業(yè)機械 40~70% 機床 :70~80%重量鑄件 2 缺點 : 1) 機械性能不如鍛件 (組織粗大 ,缺陷多等 ) 2) 砂性鑄造中 ,單件 ,小批 ,工人勞動強度大 . 3) 鑄件質量不 穩(wěn)定 ,工序多 ,影響因素復雜 ,易產生許多缺陷 . 鑄造的缺陷對鑄件質量有著重要的影響 ,因此 ,我們從鑄件的質量入手 ,結合鑄件主要缺陷的形成與防止 ,為選擇鑄造合金和鑄造方法打好基礎 . 第一章 鑄造工藝基礎 167。 2 機械應力 合金的線收縮受到鑄型或型芯機械阻礙而形成的內應力。 4 鑄件中的氣體 常見缺陷 , 廢品 1/3. 氣體在鑄件中形成孔洞 . 一 氣孔對鑄件質量的影響 1 破壞金屬連續(xù)性 2 較少承載有效面積 3 氣孔附近易引起應力集中 ,機械性能↓ α k σ 1 ↓ 4 彌散孔 ,氣密性↓ 二 分類 (按氣體來源 ) 1 侵入氣孔 : 砂型材料表面聚集的氣體侵入金屬液體中而形成 . 氣體來源 : 造型材料中水分 , 粘結劑 ,各種附加物 . 特征 : 多位于表面附近 ,尺寸較大 ,呈橢圓形或梨形孔的內表面被氧化 . 形成過程 : 澆注 水汽 (一部分由分型面 ,通氣孔排出 ,另一部分在表面聚集呈高壓中心點 )— 氣壓升高 .溶入金屬 一部分從金屬液中逸出 — 澆口 , 其余在鑄件內部 ,形成氣孔 . 預防 : 降低型砂 (型芯砂 )的發(fā)起量 ,增加鑄型排氣能力 . 2 析出氣孔 : 溶于金屬液中的氣體在冷凝過程中 ,因氣體溶解度下降而析出 , 使鑄件形成氣孔 . 原因 : 金屬熔化和澆注中與氣體接觸 (H2 O2 NO CO 等 ) 特征 : 分布廣 ,氣孔尺寸甚小 , 影響氣密性 3 反應氣孔 : 金屬液與鑄型材料 ,型芯撐 ,冷鐵或溶渣之間 ,因化學反應生成的氣體而形成的氣孔 . 如 : 冷鐵有銹 Fe3O4 + C – Fe + CO↑ ∴冷鐵附近生成氣孔 防止 : 冷鐵 型芯撐表面不得有銹蝕 ,油污 ,要干燥 . 167。 切削性能好 (因石墨 ,崩碎切屑 ) 3) 減振性 : ↑ ∵石墨有緩沖作用 ,阻止振動能量傳播 ,適于機床床身等 4) 耐磨性 : ↑∵ 1 石墨是潤滑劑 ,脫落在磨擦面上 . 2 灰口鐵摩擦面上形成大量顯微凹坑 ,能起儲存潤滑油的作用 ,是摩擦面上保持油膜連續(xù) . ∴ 適于 導軌 襯套 活塞環(huán)等 5) 缺口敏感性 : ↓ ∵石墨已在鐵素體基體上形成大量的缺口 .所以 ,外來缺口 (鍵槽 ,刀痕 )對灰口鐵的疲勞強度影響甚微 ,提高了零件工作的可靠性 2 影響鑄鐵組織和性能的因素 * 鑄鐵中的碳 可能以化合狀態(tài) (Fe3C)或自由狀態(tài) (石墨 )存在 . 灰鐵中 , 一方面分析 : C 化合 =%時 ,為珠光體灰鐵 ,石墨片細 小 ,分布均勻 ,強 硬度高 ,可制造較重要的零件 . C化合 %時 ,珠光體 +鐵素體灰口鐵 強度低 ,適于一般機件 ,其鑄造性能 ,切削加工性和減振性均優(yōu)于前者 . C 化合 =0 時鐵素體灰口鐵 強 硬低 塑 韌 ↓ 很少用 另一方面分析 : 鑄鐵的組織和性能與石墨化程度有關 . * 影響石墨化的主要因素 : 1)化學成分 : C↑ 石墨化↑ Si↑石墨化↑ (Si 與 Fe 結合力比與 C強 ,能增大鐵水和固態(tài)鑄鐵中碳原子的游離擴散能力 ) ∵ (1) C ,Si 過高 ,形成鐵素體灰鐵 ,強↓↓ 過低 ,易形成硬脆的白口組織 ,并給熔化和鑄造增加困難 . ∴合理含量 : ~%C,~%Si ∵ (2) S ↑ 石墨化↓ FeS— 熱脆 易形成白口 ∴ 一般 % 以下 . (3)Mn↑ 石墨化↓ 合理含量 : ~% 少量 :Mn+S— MnS, Mn+ FeS— Fe+MnS, MnS 比重小 ,進入溶渣 .Mn溶于 F,提高基體強度 . 過多 : 阻止石墨化 . (4)P 促進石墨化 ,但不明顯 ,多 — 冷脆 ∴ 合理量 % 以下 2)冷卻速度 : 冷卻速度增加 阻礙石墨化 灰口 — 麻口 — 白口 3 灰口鐵的孕育處理 為了提高灰口鐵的強度 ,硬度 ,盡量使石墨片細化 ,對其進行孕育處理 .即加入許多外來質點 ,增加石墨結晶核心 ,得到珠光體灰鐵 ,受冷卻速度影響小 孕育鑄鐵 (又叫變質鑄鐵 ),適于較高強度 ,高耐磨性 ,氣密性鑄件 常用孕育劑 :令 Si 75%的硅鐵 ,加入量為鐵水的 ~%.沖入孕育劑 . 與 Si對石墨化影響一致 4 灰口鑄鐵的生產特點 1) 沖天爐熔煉 : ∵ Si Mn 易氧化 .∴ 配料時增加含量 . 為降低含 S量 ,選優(yōu)質鐵料和焦炭 ,減少從焦炭中吸 ,加廢鋼以控制含 C 量 .(如孕育鑄鐵 ,原鐵水含 C,Si 低 ,防止加入孕育劑后石墨粗 ) 2) 鑄造性能優(yōu)良 ,便于鑄出薄而復雜的鑄件 ,(流動性好 ,收縮↓ ) 3) 一般不需冒口 ,冷鐵 ,使工藝簡化 . 4) 一般不用熱處理 ,或僅需時效 . 。 1 鑄鐵 鑄鐵通常占機器設備總重量的 50%以上 .(~%C) 一 分類 1 按 C 在鑄鐵中存在形式不同 ,可分三類 : 1) 白口鑄鐵 : C 微量溶于 F外 ,全部以 Fe3C形式存在 , 斷面銀白 ,硬 ,脆 ,難機械加工 ,很少用于制造零件 . 僅用于不沖擊 ,耐磨件 . 如軋輥 主要用途 : 煉鋼原料 . 也可處理成可鍛鑄鐵 . 2) 灰口鑄鐵 : C微量溶于鐵素體外 ,全部或大部以石墨形式存在 ,斷口灰色 ,應用最廣 . 3) 麻口鑄鐵 : 有石墨 ,萊氏體 .屬于白口鐵和灰口鐵之間的過渡組織 ,斷口黑白相間 ,麻點 .硬 ,脆 ,難加工 2 根據(jù)石墨形態(tài)的不同 ,灰口鐵又分為 : 1) 普通灰口鑄鐵 : 石墨 片狀 2) 可鍛鑄鐵 :