表2.1-15抗磨白口鑄鐵牌號及化學(xué)成分(摘自GB/T8263-1999)

表2.1-16抗磨白口鑄鐵力學(xué)性能及應(yīng)用舉例(摘自GB/T8263-1999)

注：

1.牌號中的"DT"和" GT"，分別為“低碳”和“高碳”的拼音字母的字母，表示含碳全的高低。

2.鑄鐵的熱處理規(guī)范和金相組織，參見GB/T8263-1999。

3.鑄件在清理鑄件或處理鑄件缺陷過程中，不能采用火焰切割、電弧切割、電焊切割和補(bǔ)焊。

鑄鋼件在生產(chǎn)過程中經(jīng)常會發(fā)生各種不同的鑄造缺陷,如何這些缺陷,一直是鑄件生產(chǎn)廠家關(guān)注的問題。本文主要介紹了筆者在這方面的一些認(rèn)識和實踐經(jīng)驗。 1砂眼 砂眼缺陷處內(nèi)部或表面有充塞著型（芯）砂的小孔，砂眼是一種常見的鑄造缺陷，往往導(dǎo)致鑄件報廢。砂眼是由于金屬液從砂型型腔表面沖下來的砂粒（塊），或者在造型，合箱操作中落人型腔中的砂粒（塊）來不及浮入澆冒系統(tǒng)，留在鑄件內(nèi)部或表面而造成的。 砂眼的措施： （1）嚴(yán)格控制型砂性能，提高砂型芯的表面強(qiáng)度和緊實度，減少毛刺和銳角，減少沖砂。 （2）合箱前把型腔和砂芯表面的浮砂處理干凈，平穩(wěn)合箱，如果是明冒口或貫通出氣眼，應(yīng)避免散砂從中掉人型腔，合箱后要盡快澆注。 （3）設(shè)置正確合理的澆冒系統(tǒng)，避免金屬液對型壁和砂芯的沖刷力過大。 （4）澆口杯.澆口磚管內(nèi)壁表面要光滑，不能有浮砂和其他附著物。 2粘砂 在鑄件表面上，全部或部分覆蓋著一層金屬(或金屬氧化物)與砂（或涂料）的混（化）合物或一層燒結(jié)構(gòu)的型砂，致使鑄件表面粗糙，難于清理。粘砂多發(fā)生在型、芯表面受熱作用強(qiáng)烈的部位，分機(jī)械粘砂和化學(xué)粘砂兩種。機(jī)械粘砂是由金屬液滲入鑄型表面的微孔中形成的，當(dāng)滲入深度小于砂粒半徑時，鑄件不形成粘砂，只是表面粗糙，當(dāng)滲入深度大于砂粒半徑時，就形成機(jī)械粘砂，化學(xué)粘砂是金屬氧化物和造型材料（如粘土質(zhì)澆口杯.澆口磚管內(nèi)壁氧化鐵）相互進(jìn)行化學(xué)作用的產(chǎn)物，與鑄件牢固地結(jié)合在一起而形成的。 粘砂的措施： （1）選用耐火度高的砂，以提高型砂，芯砂的耐火度，原砂的SiO2含量在96%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）以上，而且砂粒應(yīng)對粗些。鑄鋼件的澆注溫度越高，壁厚越厚，對原砂中SiO2含量的要求越高。 （2）適當(dāng)降低澆注溫度和提高澆注速度，減輕金屬液對砂型的熱力學(xué)和物理化學(xué)作用。 （3）砂型緊實度要高（通常大于85）且均勻，減少砂粒間隙；型、芯修補(bǔ)到位，不能有局部疏松。 （4）采用在高溫下不開裂、不燒結(jié)成熔洞的涂料。（5）選用材質(zhì)較好的澆口磚管，如高鋁質(zhì)，淘汰內(nèi)壁帶黑點(diǎn)狀氧化鐵雜質(zhì)粘土耐火制品。 3氣孔 在鑄件內(nèi)部，表面或近于表面處，有大小不等的光滑孔眼，形狀有圓的，長的及不規(guī)則的，有單個的，也有聚集成片的。顏色有白色的或帶一層暗色，有時覆有一層氧化皮。由于氣體的來源和形成原因不同，氣孔的表現(xiàn)形式也各不相同，有侵入性氣孔、析出性氣孔和反應(yīng)性氣孔。 侵入性氣孔體積較大，形狀近似梨形，常出現(xiàn)在鑄件上部靠近型芯壁或澆注位置處，主要是由于砂型芯中產(chǎn)生的氣體侵入金屬中未能逸出造成的，梨形氣孔小端位置表明氣體由該處進(jìn)入鑄人件。 析出性氣孔多而分散，一般位于鑄件表面，往往同一爐鑄件幾乎都會出現(xiàn)，主要是由于金屬在熔煉過程中吸收的氣體在凝固前未能全部析出，就在鑄件中形成許多分散的小氣孔。 反應(yīng)性氣孔是由于金屬一鑄型界面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的氣孔，因其分布均勻且往往在鑄件表皮以下1-3è處（有時在一層氧化皮下面）出現(xiàn)，所以又稱為皮下氣孔。又由于這種氣孔多呈細(xì)長形針孔狀，其長軸與鑄件表面垂直，又可將其稱為針孔。 氣孔的措施： （1）采用潔凈干燥的爐料，限制含氣量較多的爐料的使用，降低熔煉時金屬的吸氣量；澆包要烘干燙包；可以適當(dāng)提高澆注溫度以利于氣體擴(kuò)散。 （2）澆注時控制好壓頭和速度，鋼水平穩(wěn)充填砂型型腔，避免產(chǎn)生紊流，防止卷入氣體。 （3）減少發(fā)氣量，控制型（芯）砂水分及發(fā)氣原料的含量，減少砂型在澆注過程中的發(fā)氣量，不使用受潮，生銹或有油污的冷鐵和芯撐等。 （4）改善砂型的透氣性，選擇合適的砂型緊實度，提高砂型和型芯的透氣性；合理安排出氣眼，使型（芯）內(nèi)氣體能順利排出。 （5）提高氣體進(jìn)入金屬液的阻力.合理設(shè)計澆注系統(tǒng),避免澆注時卷入氣體,在型（芯）表面涂刷涂料以減少少金屬一鑄型的界面作用。（6）選用具有一定透氣性的澆口磚管，顯氣孔率大于30%。4縮孔、縮松 在鑄件厚斷面內(nèi)部,熱節(jié)處或軸心等凝固的地方,形成不規(guī)則的表面粗糙的孔洞,該處晶粒粗大,往往帶有樹枝晶.孔洞大而集中的為縮孔,孔眼小而分散的稱為縮松.主要是由于鑄件在冷卻凝固時所產(chǎn)生的液態(tài)收縮和凝固收縮遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于固態(tài)收縮,且在鑄件凝固的地方得不到金屬液的補(bǔ)充造成的。

縮孔、縮松的措施： （1）盡量降低注溫度和澆注速度,澆注后期的補(bǔ)澆要充分到位。 （2）合理設(shè)計澆冒系統(tǒng),壁厚小且均勻的鑄件要采用同時凝固,壁厚大且不均勻的鑄件采用由薄向厚的順序凝固,使鑄件得到充分補(bǔ)縮。 （3）在鑄件厚斷面部位,合理放置內(nèi),外冷鐵。 （4）盡量減少鑄件的熱節(jié)部位。 5夾砂、結(jié)疤 夾砂是指在鑄件表面上,有一層金屬瘤狀物或片狀物,在金屬瘤片和鑄件之間夾有一層型砂或涂料,結(jié)疤是由于金屬液在鑄型表面局部沖去了一塊砂的地方或在發(fā)生攪拌或沸騰現(xiàn)象的地方出現(xiàn)了一塊 凸出的,脫落的砂夾在疤塊中或鑄件的其他部位中。在澆注時,濕型型腔表面的水分因受到鋼液的高溫烘烤而向砂型內(nèi)部發(fā)生遷移,形成強(qiáng)度較低的水分凝聚區(qū),易使型腔表面脫層而造成鑄鋼件結(jié)疤 夾砂等缺陷 夾砂、結(jié)疤的措施： （1）嚴(yán)格控制型砂、芯砂性能。 （2）澆注時間盡量短；澆注系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)使金屬液進(jìn)入型腔時平穩(wěn)而沖擊力不大,內(nèi)澆口的布置要適當(dāng)分散以避免鑄型局部過熱,同時盡快地覆蓋住下型面。 （3）大平面的板狀鑄件可采用傾斜澆注； （4）鑄型上扎氣眼以利于水水蒸氣及其他氣體的排除,使水分凝聚區(qū)后移和降低其中的水分,減少氣體壓力對型腔表面的拱托作用。 （5）修型時避免用壓勺來回壓大平面,防止分層。 6裂紋 裂紋分為熱裂和冷裂。熱裂主要由S引起，多為不規(guī)則形狀,裂口處金屬表皮氧化;冷裂主要由P引起,裂口較直,開裂處有金屬光澤,有時出現(xiàn)輕微氧化色。部分鑄件采用水爆清砂工藝，亦可導(dǎo)致裂紋。 裂紋的措施： （1）提高砂型和砂芯的退讓性。 （2）嚴(yán)格控制爐料及鋼水中的S、P含量。 （3）鑄件壁厚盡量材料的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。鑄件的精度和全部生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)效果，主要取決于這道工序。在很多現(xiàn)代化的鑄造車間里，造型造芯都實現(xiàn)了機(jī)械化或自動化。常用的砂型造型造芯設(shè)備有高、中、低壓造型機(jī)、拋砂機(jī)、無箱射壓造型機(jī)、射芯機(jī)、冷和熱芯盒機(jī)等。

鑄件自澆注冷卻的鑄型中取出后，有澆口、冒口、金屬毛刺、披鋒和合模線，砂型鑄造的鑄件還粘附著砂子，因此必須經(jīng)過清理工序。進(jìn)行這種工作的設(shè)備有磨光機(jī)、拋丸機(jī)、澆冒口切割機(jī)等。砂型鑄件落砂清理是勞動條件較差的一道工序，所以在選擇造型方法時，應(yīng)盡量考慮到為落砂清理創(chuàng)造方便條件。有些鑄件因特殊要求，還要經(jīng)鑄件后處理，如熱處理 防銹處理、粗加工等。
行業(yè)特點(diǎn)
鑄造是比較經(jīng)濟(jì)的毛坯成形方法，對于形狀復(fù)雜的零件更能顯示出它的經(jīng)濟(jì)性。如汽車發(fā)動機(jī)的缸體和缸蓋，船舶螺旋槳以及精致的藝術(shù)品等。有些難以切削的零件 ，如燃汽輪機(jī)的鎳基合金零件不用鑄造方法無法成形。
另外，鑄造的零件尺寸和重量的適應(yīng)范圍很寬，金屬種類幾乎不受限制；零件在具有一般機(jī)械性能的同時，還具有耐磨、耐腐蝕、吸震等綜合性能，是其他金屬成形方法如鍛、軋、焊、沖等所做不到的。因此在機(jī)器制造業(yè)中用鑄造方法生產(chǎn)的毛坯零件，在數(shù)量和噸位上迄今仍是最多的。
鑄造生產(chǎn)經(jīng)常要用的材料有各種金屬、焦炭、木材、塑料、氣體和液體燃料、造型材料等。所需設(shè)備有冶煉金屬用的各種爐子，有混砂用的各種混砂機(jī)，有造型造芯用的各種造型機(jī)、造芯機(jī)，有清理鑄件用的落砂機(jī)、拋丸機(jī)等。還有供特種鑄造用的機(jī)器和設(shè)備以及許多運(yùn)輸和物料處理的設(shè)備。

鑄造生產(chǎn)有與其他工藝不同的特點(diǎn)，主要是適應(yīng)性廣、需用材料和設(shè)備多、污染環(huán)境。鑄造生產(chǎn)會產(chǎn)生粉塵、有害氣體和噪聲對環(huán)境的污染，比起其他機(jī)械制造工藝來更為嚴(yán)重，需要采取措施進(jìn)行控制。
對于鑄造工程師以及機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師而言，熱處理是一項非常有意義，而具甚高價值用以改進(jìn)材料品質(zhì)的方法，借熱處理可以改變或影響鑄鐵的組織及性質(zhì)，同時可以獲得更高的強(qiáng)度、硬度，而改善其磨耗抵抗能力等等。
由于目的不同，熱處理的種類非常多，基本主要可分成兩大類，類是組織構(gòu)造不會經(jīng)由熱處理而發(fā)生變化或者也不應(yīng)該發(fā)生改變的，第二則是基本的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化者。熱處理程序，主要用於內(nèi)應(yīng)力，而此內(nèi)應(yīng)力系在鑄造過程中由於冷卻狀況及條件不同而引起。組織、強(qiáng)度及其他機(jī)械性質(zhì)等，不因熱處理而發(fā)生明顯變化。對於第二類熱處理而言，基地組織發(fā)生了明顯的改變，可大致分為五類：