2014年铸造工程师考前培训参考大纲

第一门课程：

铸铁及其熔炼（教材《灰铸铁、球墨铸铁及其熔炼》）

要求掌握：

1.1 铸铁的凝固结晶与组织的形成（P5-28）

培训提纲 1.1.1 铁碳双重相图和铁碳硅准二元相图

1.铁、碳二元合金平衡相图：了解并掌握铁碳二元相图各临界点、线、区域的温度、成分的范围、组成和含义；掌握相图稳定系和介稳定系的差异、特点、结晶条件及其对铸铁的影响；掌握铸铁典型成分的分析方法。

2.铁-碳-硅准二元相图：

主要掌握硅在铸铁中的作用： 1.1.2 灰铸铁的一次结晶

灰铸铁的一次结晶阶段是在共晶及其上温度的结晶过程。 1.结晶组织

2.灰铸铁的形核和孕育：

形核——非均质核心；孕育――加入能形成大量非均质核心的物质；对非均质核心的要求；孕育剂的作用原理。

3.铸铁的凝固方法：灰口、白口、麻口 1.1.3灰铸铁的固态相变

1.1.4 合金元素对铸铁结晶过程的影响

1.合金元素对铸铁结晶的影响：

促进灰口或白口结晶：Si、Al、Co、Ni、Cu Mn、Mo、Cr、V、Sb、Te；对共晶

促进石墨化（灰口） 阻碍石墨化（白口）

温度范围△TE的影响。

2.在一次结晶过程中，影响结晶相的形核过程和晶体生长方式：特点；举例 3.促使二次石墨或二次碳化物的形成

4.共析转变中奥氏体稳定性的影响：促进白口凝固的元素→按介稳定系进行共析转变；促进灰口凝固元素→在共析转变时有不同表现。

5.对共晶含碳量和共析含碳量的影响：例如：Si、P、S → 促使共晶点左移；Mn、Mg → 促使共晶点右移。

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共晶点实际含碳量应为 稳定系C共晶=4.26-0.31Si-0.33P-0.40S+0.027Mn-0.07Ni-0.05Cr

??1亚共晶C实?共晶度 稳定系Sc???1共晶

C共晶???1过共晶11?C?Si 碳当量 稳定系 CE?C?（Si?P）33思考题：（其中*为重点题目，下同）

1. 为什么有双重相图的存在?双重相图的存在对铸铁件生产有何实际意义? 2*.硅对相图的影响如何?

3*.根据铁碳双重相图，分析亚共晶成分铸铁在什么条件下形成灰口铸铁或白口铸铁或麻口铸铁？

4*.灰铸铁的孕育对孕育剂有什么要求? 5. 合金元素对铸铁结晶有什么影响?

6*.灰铸铁的“碳当量”和“共晶度”在生产中有什么实际应用意义?

1.2 灰铸铁（P29-100）

培训提纲

灰铸铁的理论与实践的研究和探讨是所有种类的铸铁的基础。影响灰铸铁组织和性能的一些因素不仅与灰铸铁有关，而且也深刻影响了其他铸铁。因此，本章的学习内容是铸铁合金的重要部分。

1.2.1 灰铸铁的金相组织及其对性能的影响

1.金相组织：

2.金相组织对性能的影响：

石墨的影响 使力学性能大大降低：①缩减作用：②切割作用；降低弹性模量E；缺口敏感性低——由于大量石墨“空洞”存在；良好的减震性——割裂基体，阻止震动传播；良好的导热性；减摩性能好；加工切削性能好。

基体的影响 球光体(P)：ζb =800~850N/mm2 ， δ=20~25%，HB=160~260；铁素体(F)：

2

ζb=250～300N/mm，δ= 40～50％，HB=80～100。需要特别指出的是，由于片状石墨割裂并缩减了基体，故灰铸铁的ζb只及纯珠光体的l/5～1/3，而δ≈0％。

共晶团的影响 细化共晶团能明显提高灰铸铁的强度性能。 非金属夹杂物的影响 主要指硫化物和磷共晶。 1.2.2 灰铸铁的性能

灰铸铁的性能一般可分为力学性能、物理性能、使用性能和工艺性能四类。 1.2.3 对灰铸铁组织和性能的影响因素

1.化学成分：基本成分：C、Si、Mn、P、S，主要为C、Si；合金成分：Cu、Cr、Mo、Ni、V等。

介绍铸铁化学成分中各种元素的作用

对于灰铸铁各种成分的作用：一般而言：C: 2.7~3.8% Si: 1.4~2.4％ CE=3.2~4.3 %

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Sc=0.75～1.00

说明： C、Si是促进石墨化元素；Mn：共晶阻碍石墨化，共析促进珠光体形成，中和硫的有害作用；量大易出白口，粗化晶粒、偏析。一般要求0.5～1.2％；S：形成低熔点硫化物共晶，降低性能，要求0.05~0.12％；P： 形成二元、三元磷共晶，降低性能、提高脆性，要求<0.10~0.15％。

2.冷却速度：影响冷却速度的因素：铸件壁厚；铸型条件；浇注温度。 3.炉料遗传性：

生铁中的石墨：生铁中含碳量一般在3.6~4.4％范围内波动。若C↑，则G↑。

铁料中的微量元素：包括Cr、Ni、Mo、V、Cu、Pb、Ti、Sb、Bi、Te、Sn、As、Zn、Al等。要求微量元素在生铁中的总量小于0.10％，则称为优质生铁。

4.铁水过热与静置：

铁水出炉温度临界值：1500~1550℃。铁水温度在其下，则石墨、基体细化，有大量非均质晶核，渣易上浮；温度在其上，则成核能力下降，石墨形状恶化，可能出现碳化物。

5.孕育：加入大量非均质晶核，以细化晶粒，改善铸态组织，消除碳化物，提高性能。 6.气体： 一般而言，在铁水中若气体量增大，则容易导致：(1)气孔增加；(2)阻碍石墨化；(3)稳定碳化物；(4)石墨形态恶化。 1.2.4 灰铸铁的标准及合理选用原则

1.灰铸铁的力学性能标准 灰铸铁共有HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350六个牌号。具体国家标准见P59表3-1和表3-2。

2.性能和铸件壁厚的关系 3.合理选用灰铸铁的原则 1.2.5 灰铸铁冶金质量的指标

1.强度、硬度与共晶度的关系： 2.灰铸铁的质量指标：

1.2.6 提高灰铸铁性能的主要途径

1.合理选择化学成分

2.适当改变炉料组成 在炉料中适当增加废钢和减少生铁的比例，可降低铁水中P、S。 3.采用孕育处理工艺 孕育处理的目的

·原铁水化学成分和温度：要求原铁水的碳、硅含量处于由白口向灰口过渡（但仍为白口）的临界状态。铁水出炉温度大于1430~1450℃。

·孕育处理工艺

·“孕育衰退”现象：一般要求浇注时间小于15分钟。 ·孕育剂和孕育处理方法

4.提高铁水温度 一般控制铁水出炉温度1450~1470℃以上。 5.灰铸铁低合金化 低合金化的目的：提高强度和硬度。一般加入量小于3.0％；种类。 1.2.7 灰铸铁件生产中炉前质量控制

1.炉前试样质量控制 三角试样；园柱试样 2.热分析仪

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1.2.8 主要缺陷及防止

1.料硬、白口及反白口 2.缩孔和缩松

3.铸造应力、变形和开裂 4.非金属夹杂物 5.气孔

1.2.9 灰铸铁的热处理

常用的热处理工艺 去除应力处理；改善切削加工（消除局部白口）处理

思考题

1.*灰铸铁的金相组织及性能的特点是什么？

2.*石墨的形状、大小和数量是如何影响灰铸铁力学性能的？

3. 灰铸铁的铸造性能有什么特点？对流动性的主要影响因素是什么？ 4.*冷却速度是如何对灰铸铁组织发生影响的？

5.*碳当量（以及碳、硅含量）高低是如何对铸铁组织发生影响的？ 6. 常用合金元素及微量元素是如何对铸铁组织发生影响的？ 7. 铁液过热和静置，以及炉料的组成是怎样影响灰铸铁性能的？ 8.*为什么强调对铸件本体性能的测定，并把它作为铸件验收的依据？

9.*如何衡量灰铸铁的冶金质量？说明成熟度、硬化度和品质系数的正确概念。 10.*提高灰铸铁性能的主要途径有哪些？

11.*高牌号灰铸铁的铁液为什么必须进行孕育处理？如何理解孕育衰退现象？ 12. 生产中较常用的孕育方法有哪些？

13.*如何用三角白口控制炉前的铁液质量，以及进行化学成分的调整？ 14*常用的灰铸铁热处理工艺有哪些？

1.3 球墨铸铁（P103-107）

培训提纲

1.3.1 概述

1.球墨铸铁的特点

2.球铁的主要种类和应用

3.球铁的牌号与性能：国家标准共有八个牌号，见P249表14-6。 1.3.2 球墨铸铁的凝固 1.球状石墨的形成

2.球墨铸铁的凝固特性 呈粥样凝固；奥氏体枝晶发达 3.球墨铸铁的组织 石墨；基体组织 1.3.3 球墨铸铁的化学成分

基本成分：C、Si、Mn、P、S、Mg、RE；合金成分：Mo、Cu、Ni、Sn、Sb等。 球铁的化学成分范围为：

C Si Mn P S Mg′ RE′ 3.4~3.9 2.0~3.0 0.1~0.7 <0.08 <0.02 0.03～0.05 0.02~0.04

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