铸件材料及其熔炼

铸件材料及其熔炼

1铸造碳钢

我国多年来沿用的是以钢的含碳量作为分级的标准。表1列出铸造碳钢的国家标准中，关于钢的牌号，化学成份和机械性能的要求，牌号中的“ZG"表示铸钢，其后的数字表示钢中碳的重量分数的公称值，以万分之几表示。铸造碳钢依其杂质元素磷和硫含量的高低而分为三级，磷和硫单项质量分数各低于0.04%的特质(Ⅰ级)钢;低于0.05%的优质(Ⅱ级)钢.低于0.06%的为普通（Ⅲ级）钢。

表1 铸造碳钢的牌号、化学成分及机械性能

化学成分 机械性能

5J/m2)钢号 W

c×100 W Mn×100 W Si×100σb/MPaσs/MPaσb/MPaΨX100a K(CVN)/( 10

ZG15 0.12-0.22 0.35-0.65 0.20-0.45400 200 25 40 6.0

ZG25 0.22-0.32 0.50-0.80 0.20-0.45450 240 20 32 4.5

ZG35 0.32-0.42 0.50-0.80 0.20-0.45500 280 16 25 3.5

ZG45 0.42-0.52 0.50-0.80 0.20-0.45580 320 12 20 3.0

ZG55 0.52-0.62 0.50-0.80 0.20-0.45650 350 10 18 2.0

一般工程用铸造碳钢的标准（GB5676-85）将铸造碳钢按照室温下的机械性能分为5个牌号，即ZG200-400、ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570和ZG340-640。对钢中的基本化学成分只规定其质量分数的上限，对钢中残余合金元素的限制比较宽。

2铸造低合金钢

2.1 通用铸造低合金钢系列钢种

在机械制造中，通用的铸造低合金钢主要包括锰系、铬系和镍系三个系列。这些系列钢种是在铸造碳钢的成分基础上进行合金化，并通过相就的热处理，以获得比铸造钢更高的常温机械性能的。

1）锰系低合金钢

以锰作为主要合金化元素，而以硅、钼等作为辅助强化元素，构成锰钢、锰硅钢、锰硅铬钢和锰钼钢。

2）铬系低合金钢

以铬作为主要合金化元素，而以钼、镍等作辅助强化元素，构成铬钢，铬镍钢。

3）镍系低合金钢

以镍作为主要合金化元素，而以铬或与作辅化元素构成镍钢、镍铬钢、镍铬钼系钢种。

2.2 具有特殊性能和用途的低合金钢种

根据对铸件提出的特殊使用性能要求，进行钢的合金设计，即是有专门用途的铸造低合金钢种，其中包括用于厚大截面而又不允许淬火处理的析出强化型低合金钢，耐热用低合金钢，低温用低合金钢以及抗磨用低合金钢等。

3 铸造高合金钢

在铸造高合金钢中，加入有合金元素总量在10%（质量分数）以上，加入的合金元素可以是一种，两种，或更多种。钢中含有大量合金元素后，组织发生了根本的变化。使得钢具有特殊的使用性能，例如ωMn=13%的奥氏体高锰钢，具有很高的抗冲击磨损的性能，又如ωcr=18%、ωNi=的奥氏体不锈钢，具有很好的耐腐性能等，因此，高合金铸钢实际上是特种铸钢。

与特种铸铁相比，高合金铸钢具有更高的性能，特别是机械性能，如高铬抗磨白口铸铁，虽有很高的抗磨性，但其韧性则较差，不适于在高冲击力的作用下工作，而高锰钢则既有很高的抗磨性，又有很高的冲击韧性，能经受高冲击磨损。又如高硅铸铁在酸类公质中有强而蚀性，但其强度很低，极易脆裂。而奥氏体不锈钢则既具有而蚀性，又有较高的强度和很高的冲击韧性，适用于经受冲击或震动条件下的耐蚀铸件，如而酸泵的旰轮等。再如高铬铸铁虽有很高的耐热性，但也是低强度、高脆性的材料，而高铬镍钢和铬锰氮钢则具有很高的强度和韧性。因此，高合金铸钢比特种铸铁更适合于在重载荷、冲击和震动条件下工作的机器零件，比特种铸铁具有更大的可靠性和安全性。

由于高合金钢中含有大量合金元素，故在铸造性能、焊接性能以及切削加工性能方面均比碳钢和低合金钢差。在铸造性能方面，每种高合金钢均有其特点，生产上需要根据其铸造性能特点来制定相应的铸造工艺。在焊接方面，一般需要使用特定的合金焊条。有些钢种焊接时还需要采取惰性气体保护，必在时还需要在焊前进行铸件预热和在焊后进行的改善焊接部位组织以及消除焊接应力的热处理等。在切削加工方面，由于高合金钢种硬度很高，有的钢种韧性很强，以至于用加工一般碳钢及低合金所用的刀具和切削工具，不能进行加工，而必须采用特定的刀具切削工艺。

3.1 铸造抗磨钢（高锰钢）

在铸造抗磨钢中，高锰钢是最通用的一种。高锰钢中锰的公称含量为13%（质量分数），牌号为ZGMn13，钢经过热处理后具有单一奥氏体组织，韧性很好，但硬度并不高，但这种奥氏体有加工硬性，铸件在工作中经受强烈的冲击或挤压时，其表面层组织发生加工硬化，硬度大为提高，因而具有很高的抗磨性。

3.2 铸造耐蚀钢（不锈钢）

铸造耐蚀钢的钢种很多，但基本上都以铬作为耐蚀的主要合金元素。依照化学成分和组织可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两类。

1）铬不锈钢

铬不锈钢的公称含量为13%，是不锈钢钢种当中含铬量最低的一种。Cr13型钢是一个系列，按照钢含量不同而分为五种钢号，即0Cr13，1Cr13，2Cr13，3Cr13和4Cr13。作为铸造不锈钢使用的是耐蚀性较好的ZG 0Cr13和ZG1Cr13两种。

2）铬镍不锈钢

铬镍不锈钢中铬的公称含量ωcr=18%，其耐蚀性能优于Cr13钢。

3.3 抗磨耐蚀合金钢（不锈钢）

由于水力发电和其它工业的需要，近年来国内外发展了抗磨耐蚀合金钢，其中典型的是用于制造水轮机转子和单浆叶片所用的铬镍钼马氏体不锈钢和析出硬化型铸造不锈钢。抗磨耐蚀不锈钢也是以铬为主要耐蚀合金元素的，为了使钢具有高硬度，应使钢具有马氏体组织。为此在钢中添加镍和钼，以便在铬镍的联合作用下，使钢具仍很高的淬透性，从而使大型厚壁铸件能在油淬或空泠条件下，得到沿全断面厚度的马氏体组织。在析出硬化型不锈钢中，由于有弥散硬化相在马氏体基体上析出，因而更进一步提高了钢的硬度和抗磨性。为了保证有良好的耐蚀性和焊接性，这类钢中碳的质量分数比较低，一般在0.1%以下。

3.4 铸造耐热钢

耐热用低于合金钢在400℃以下的温度具有抗氧化性，并能保持其强度，但在更高的温度下具有耐热性，就需要用高合金钢。

钢的高温性能包括抗氧化性及热强性两个方面，抗氧化性是钢在高温下具有对气体介质的氧化腐蚀的稳定性，热强性则是钢在高温下能长期保持承受机械负荷的能力。高温下使用的钢种即按照这两种性能而分为两类。

1）耐热不起皮钢（抗氧化钢），这是在高温下具有良好的抗氧化性的钢，但对钢的高温强度无严格要求。

2）热强钢，这是在高温下既具有良好的抗氧化性，又能长期保持高强度的钢。

生产上所用的耐热温度在800℃以上的钢有铬耐热钢、铬镍耐热钢、铬锰氮耐热钢和铝锰耐热钢等四大类。

3.5 铸造热强钢

1）钢在高温下的强度及热强性

钢在高温下受力时，发生两种现象，即软化和蠕变。软化的表现是强度降低，而塑性升高。蠕变的表现是钢在高温下受力时，在应力不变的条件下，其变形量不断增长，直至最后断裂。

2） 低体热强钢

热强钢通常按其金相组织而分为珠光体型、马氏体型和奥氏体型。前两种含的强化元素较少，热强性较差，一般用于600℃以下的温度。奥氏体能固溶大量合金元素，有利于提高钢的热强性。因此，在600。C以上的温度使用的热强钢，基本上都是奥氏体型 在更高温度（800℃以上）使用的热强性材料已不是钢（铁基合金），而是镍基合金或钴基合金了。

4铸钢的熔炼

4.1 炼钢的目的和要求

炼钢的目的和要求包括以下四个方面：

1） 将炉料熔化成钢液，并提高其过热温度，保证浇注的需要。

2） 将钢液中的硅，锰和碳（治炼合金钢时，还包括有合金元素）的含量，控制在规则范围以内。

3） 降低钢液中的有害元素硫和磷，使共含量降低到规定限度以下。

4） 清除钢液中的非金属夹杂物和气体，使钢液纯净。

4.2 炼钢的方法，特点和应用

1）电弧炉炼钢

电弧炉的基本构造如图1所示。利用电弧产生的热量来熔化炉料和提高钢液过热温度。由于电弧炉不用燃料燃烧的方法加热，故容易控制炉气的性质。可按照冶炼的要求，使之成为氧化性或还原性。电弧炉成为在铸钢方面应用最普遍的炼钢炉。

2）感应电炉炼钢

炼钢采用无芯感应电炉，其工作原理和构造铸铁的电炉相同。炉体结构与外观如图2所示，主要包括感应器和坩埚两部分。但由于炼钢需要消耗更多的热量，故在输入功率方面比同样容量的熔炼铸铁用炉大。炼钢用的感应电炉依炉子容量（坩埚直径）的不同而采用不同的频率，容量在10kg左右的用高频（10000Hz以上），容量从100~500kg的用中频（1000~3000Hz），而容量在500kg以上的感应电炉采用工业用电频率（50Hz）。 3）平炉炼钢

平炉的构造如图2所示。用煤气或重油作燃料，与预热送风相混合，进行燃烧，产生的火焰直接喷射在炉料上，进行加热和熔化，由于是靠火焰加热，故炉气呈氧化性，炼钢过程中元素烧损较电炉重，平炉的容量大，一般自几十吨至数百吨，适用于浇注重型铸件。

4）钢包精炼炉

用电弧炉熔化炉料，然后将钢液倾入钢包精炼炉中（图3），用氩气进行吹炼，能有效地清除钢液中的气体和夹杂物，提高钢液的质量。在钢包精炼炉基础上发展起来的氩氧脱碳（AOD）法和真空氩氧脱碳（VOD）法是冶炼高纯净度钢液，特别是低碳的高纯净度钢液的先进方法，特别适用于生产高强度钢、超高强度钢等钢种。

图1 炼钢电弧炉结构示意图

1-倾炉液压缸 2-倾炉摇架 3-炉门 4-熔池 5-炉盖

6-电极 7-电极夹紧器 8-炉体 9-电弧 10-出钢槽

图2 感应电炉炉体结构和外观

1-水泥石棉盖板 2-坩埚 3-感应线圈 4-水泥石棉防护板 5-耐火砖底座 6-铝制边框

图3 钢包精炼炉示意图

1－氩气瓶 2－减压阀 3－耐压橡皮管 4－活接头 5－透气塞 6－盛钢筒支架

铸铁是含碳量大于2.11或者组织中具有共晶组织的铁碳合金。工业上所用的铸铁，实际上都不是简单的铁一碳二元合金，而是以铁、碳、硅为主要元素的多元合金。铸铁的成分范围大致为：C2.4-4.0%,Si0.6-3.0%,Mn0.2-1.2%,P 0.1-1.2%,S 0.08-0.15%。有时还加入各种合金元素，以便获得具有各种性能的合金铸铁。

根据碳在铸铁中存在的形态不同，通常可将铸铁分为白口铸铁、灰口铸铁及麻口铸铁。而灰铸铁中又可根据石墨的形态不同而分为普通灰铸铁，蠕虫状石黑铸铁，球黑铸铁以及可锻铸铁。

5 灰铸铁

灰铸铁通常是指具有片状石墨的灰口铸铁，这中铸铁具有一定的机械性能、良好的铸造性能以及其它多方面的优良性能，因而在机械制造中业获得最广泛的应用。

表2为灰铸铁的新的国家标准。该标准是以灰铸铁的抗拉强度作为分级依据的。由于灰铸铁对冷却速率的敏感性（壁厚效应），同一种牌号铸铁在不同铸件壁厚条件下的实际强度有很大的差别（薄壁与厚壁之间在强度上的差别达50-80MPa）。

表2 灰铸铁分级

牌号 抗拉强度 MPa (kg/mm2)

HT 100≥100 (10.2)

HT 150≥150 (15.3)

HT 200≥200 (20.4)

HT 250≥250 (25.5)

HT 300≥300 (30.6)

HT 350≥350 (35.7)

6 球墨铸铁及蠕墨铸铁

球墨铸铁和蠕墨铸铁一般是用稀土镁合金对铁液进行处理，以改善石墨形态，从而得到比灰铸铁有更高机械性能的铸铁。

球墨铸铁依照其基体和性能特点而分为六种：即铁素体（高韧性）球墨铸铁，珠光体（高强度）球墨铸铁，贝氏体（耐磨）球墨铸铁，奥氏体一贝氏体（耐磨）球墨铸铁，马氏体一奥氏体（抗磨）球墨铸铁及奥氏体（耐热、耐蚀）球墨铸铁。

蠕墨铸铁具有不同比例的珠光体—铁素体基体组织。铸铁性能与其石墨的蠕化程度（蠕化率）及基体有关。在石墨蠕化良好条件下，珠光体蠕墨铸铁的强度和硬度较高，耐磨性强。适于制造耐磨零件，如汽车的刹车鼓等。而铁素体蠕墨铸铁的导热性较好，在高

温作用下，不存在珠光体分解问题，组织较稳定，适用于制造在高温下工作、需要有良好的抗热疲劳能力、导热性的零件，如内燃机汽缸盖、进排气岐管等。

7 可锻铸铁

可锻铸铁是将白口铸铁通过固态石墨化热处理（包括有或无脱碳过程）得到的具有团絮状石墨的铁碳合金。采用不同的热处理方法，可以得到具有不同组织和性能的可锻铸铁，即黑心可锻铸铁、珠光体可锻铸铁和白心可锻铸铁。

当将白口铸铁毛坯件在密封的退火炉中进行热处理，即在中性炉气条件下退火时，得到的铸铁组织中有呈团絮状的石墨（退火碳）存在。这种石墨虽不很圆整和紧密，但它对基体的割裂作用则比灰铸铁中的片状石墨要小得多，因此它能使铸铁得到较高的强度及良好的韧性。铸铁的基体可以通过热处理来加以控制。使之成为铁素体或珠光体。用这种方法得到的铁素体基体可锻铸铁因组织中有石墨存在，因而铸铁的断面呈暗灰色，而在表层经常有薄的脱碳层呈浅灰色，故通称为黑心可锻铸铁。而珠光体可锻铸铁则是以其基体命名的。

当将白口铸铁毛坯件在氧化性质的炉气条件下进行退火时，铸件断面上从外层到心部，发生强烈的氧化和脱碳。在完全脱碳层中无石墨存在，铸铁的组织为铸素体。实际上，在小断面尺寸条件下，铸铁的组织基本上为单一的铁素体和退火碳。而在大断面尺寸条件下，表层为铁素体，中间区域为珠光体和铁素体及退火碳，而心部区域则为珠光体及退火碳（间或有少量铁素体）。这种铸铁断面由于其心部区域有发亮的光泽，而表层色泽较暗，故通称为白心可锻铸铁。

8 特种铸铁

特种铸铁是指具有特殊使用性能的铸铁材料，主要包括抗磨铸铁、耐热铸铁和耐腐蚀铸铁。为了使铸铁具有这些特殊使用性能，需要使铸铁有一定的组织。特种铸铁中既有非合金铸铁（例如普通白口抗磨铸铁），也有低合金铸铁、中合金铸铁和高合金铸铁（如中锰抗磨用球墨铸铁及高铬抗磨用白口铸铁等）。

对任何一种特种铸铁而言，首先是要求具备一定的使用性能，如抗磨、耐热等。但由于是用来制造机器零件，就需要保证有一定的机械性能，主要是强度和塑性，为此需要在铸铁的化学成分设计上，考虑同时满足特定的使用性能和一定的机械性能这两方面的要求。

由于特种铸铁中含有大量合金元素，使得其在熔炼和铸造性能方面，与非合金化的铸铁有显著的差别。大多数合金元素降低铸铁的铸造性能，而含有大量合金元素的特种铸铁的铸造性能通常是很差的，在铸造过程中容易产生多种铸造缺陷，因此需要针对各种铸铁在熔炼和铸造方面的特性，采取适当的工艺措施，防止缺陷的发生，以保证铸件的质量。

9 铸铁的熔炼

9.1 熔炼对保证铸件质量的重要性

熔炼铁液是生产铸铁件的重要环节。铸件质量包括内在质量、外观质量以及是否形成缺陷等，这些都与铁液方面因素有直接的关系。如铁液的流动性、薄壁和结构复杂铸件的成型性以及冷隔缺陷等受铁液温度的影响，而熔炼的铁液化学成分是否符合要求，则对铸件的机械性能有直接的影响。铁液中的气体和非金属夹杂物含量不仅影响铸铁的强度和铸件的致密度，而且还与铸件形成气孔、裂纹等缺陷有关。随着机械制造科学的发展，对铸铁提出薄壁、高强度的要求，铸件的最小壁厚由过去4~6mm减小至2~3mm，这要求相应提高铁液浇注温度。铁液温度还对铸铁件的内在质量有重要的影响，如灰铸铁件的质量指标（GZ），即与铁液温度有显明的关系。在球墨铸铁生产方面，熔炼出铁液的温度及原始含硫量成为球化及孕育处理有否成功的先决条件。

9.2 对铁液质量的基本要求

1．出炉温度

不同牌号灰铸铁件的浇注温度范围大致为1330-14100C。在一般情况下，铁液的出炉温度至少比浇注温度提高500C，故根据铸铁牌号（自HT100至HT350）和铸件结构条件的具体情况，铁液出炉温度应不低于1380-14600C。当需要浇注特薄（2-4mm）铸件时，出炉温度还应提高20-300C。为了满足浇注铸件的需要，不同牌号可锻铸铁的出炉温度应不低于1460-14800C。对球墨铸铁及其它变质处理的铸铁，在其球化一孕育处理过程中铁液的温度会有显著的下降，为了补偿铁液的温度损失，需相应提高铁液的出炉温度。2．化学成分

熔炼得到的铁液化学成分需要满足铸件的规格要求。

用冲天炉熔炼时，配料计算是保证铁水化学成分合乎要求的首要环节。即根据铁水化学成分的要求，考虑冲天炉在熔炼过程中元素的变化和炉料的实际情况，计算出各种金属炉料的配合比例。

各种牌号铸铁要求的化学成分随铸件壁厚和铸造方法而异。例如，HT20-40铸铁的化学成分范围为：C3.3-3.5%、Si1.5-2.0%、Mn0.5-0.8%、S<0.12%、P<0.25%。用于配置HT20-40的金属料平均成分如表3。

表3 配置HT20-40的金属料平均成分

炉料名称

化学成分 %

C Si Mn P S

Z15生铁 4.19 1.56 0.76 0.04 0.036

回炉料 3.28 1.88 0.66 0.07 0.098

废钢 0.15 0.35 0.50 0.05 0.05

所用铁合金为含硅45%硅铁，含锰75%的锰铁。

熔炼过程中元素的变化为：Si –15%、Mn –20%、S +50%。

其配料计算如下：

（1）计算炉料中各元素的变化

a) 炉料含碳量: C铁水% = 1.8% + 0.5 C炉料%

已知铁水所需的平均含碳量为3.4%，按上式算得 C炉料%=3.2%；

b) 炉料含硅量: 已知铁水所需的平均含硅量1.75%，硅的熔炼烧损为15%，则

Si炉料=1.75/（1-0.15）=2.06%；

c) 炉料含锰量 已知Mn铁水=0.65%，熔炼烧损20%，故Mn炉料=0.65/（1-0.20）=0.81%；

d) 炉料含硫量 已知S铁水=0.12%，增硫50%，则：S炉料=0.12/（1+0.5）=0.08%；

e) 炉料含磷量 磷在熔炼过程中变化不大，P炉料=P铁水<0.25%

综合上列计算结果，所需配置的炉料平均化学成分为：

C炉料3.2%、Si炉料2.06%、Mn炉料0.81%、S炉料<0.08%、P炉料<0.25%

（2）初步确定炉料配比

a) 回炉料的配比:主要取决于废品率和成品率，它随具体生产情况而变化。此处取20%。

b) 新生铁和废钢配比:设新生铁为χ%，则废钢为80%-χ%。按炉料所需含碳量为

3.2%，新生铁、废钢、

回炉料的含碳量各为4.19%、0.15%、3.28%，可列出下式：

4.19χ+0.15（80-χ）+3.28′20=3.2′100

得出χ=60.0%。故铁料配比为：Z15生铁60%、废钢20%、回炉料20%。

（3）然后按上述配比及各种炉料的成分，计算配合后的炉料成分如表4。

表4 炉料成分

炉料名称 配比% C% Si% Mn% S% P%

成分 数量 成分 数量 成分 数量 成分

数量 成分 数量 Z15生铁

60 4.19 2.51 1.56

0.94 0.76 0.46 0.036

0.022 0.04 0.024 回炉料

20 3.28 0.66 1.88

0.38 0.66 0.13 0.098

0.020 0.07 0.014 废钢

20 0.15 0.03 0.35

0.07 0.50 0.10 0.050

0.010 0.05 0.010 合计

100 3.20

1.39 0.69

0.052 0.048 要求成分

3.20

2.06 0.81

<0.08 <0.25 差额

0.00

0.67 0.12

合格 合格

（4）计算铁合金加入量

a) 硅铁加入量 今缺硅量0.67%，亦即每100公斤炉料需加硅0.67公斤。所用硅铁含硅量为45%，故每100公斤炉料需加硅铁量为0.67/0.45=1.5公斤

b) 锰铁加入量 同上法计算，每100公斤炉料需加入含锰75%的锰铁为：

0.12/0.75=0.16公斤。

（5）制定配料单

根据配比和层铁量，确定每批炉料中各种炉料的重量，写出配料单。设已知层铁500公斤，可算得每批铁料的组成为：生铁 ：500′60%=300公斤、废钢：500′20%=100公斤、回炉料：500′20%=100公斤、45%硅铁：500′1.5%=7.5公斤、75%锰铁：500′0.16%=0.8公斤。

3．有害成分

铸铁熔炼过程中，必须将有害的元素成分（磷、硫以及其它干扰铸铁正常结晶和组织控制的微量元素等），控制在限量以下。

1）脱硫 冲天炉熔炼中铁液中硫的来源，一是炉料中固有的硫，二是从焦碳中吸收的硫。酸性冲天炉不具有脱硫能力，碱性冲天炉能在一定程度上起到脱硫的作用。

炉渣碱度在一定范围内提高时，有利于降低铁液含硫量；温度提高时，铁液在熔炼过程中增硫量减少；炉气氧化性强时，渣中FeO含量增高，不利于脱硫反应的进行。适当提高焦铁比，减小送风强度，有利于脱硫。但当生产球墨铸铁件时，除了用热风冲天炉进行炉内脱硫外，还常采用炉外脱硫的措施。炉外脱硫的基本要点是尽量扩大脱硫剂与铁液之间的接触面积，以加强脱硫效果。常用方法有：利用电石脱硫的摇动包脱硫法、喷射脱硫法、机械脱硫法、机械搅拌脱硫法和多空塞脱硫法等。

2）脱磷 磷对铸铁的机械性能，特别是对球墨铸铁和可锻铸铁的韧性有害，因此要严格控制铸铁的含磷量。冲天炉熔炼的脱磷能力很弱。因此对铁液的含磷量只能通过配料来控制。应采用一定比例的低磷生铁和废钢进行配料。

4．铁液纯净，含有的渣、气体、夹杂物量少。

为了将冲天炉熔炼中形成的夹杂物从铁液中去除，常在熔炼过程中按照炉料重量，加入一定量的石灰石CaCO3 作为溶剂。石灰石在高温下分解，与泥沙、灰分等化合形成低熔点的复杂化合物——熔渣。熔渣易于与铁液分离便于去除。当熔渣粘度高时，可加入一些萤石（CaF2），以降低炉渣熔点。

9.3 铸铁的熔炼方法及其特点

熔炼铸铁的方法依照所用的熔炉设备而分为冲天炉熔炼，感应电炉熔炼，电孤炉熔炼，反射炉熔炼，以及由某些方法的联合，如冲天炉一电孤炉、冲天炉一感应电炉双联法等。1．冲天炉熔炼法

（1）冲天炉构造 冲天炉的基本构造示如图4。炉身、风箱及烟道等用钢板焊成。炉身内部通常砌以耐火砖层，以便抵御焦碳燃烧产生的高温作用。为了储存铁液，多数冲天炉都配有前炉。

（2）冲天炉熔炼原理 在熔炼过程中，炉身的下部装满焦碳，称为底焦。在底焦的上面交替装有一批批的铁料（生铁、废钢、回炉料、铁合金等）、焦碳及熔剂（石灰石、萤石等）。通过鼓风，使底焦强烈燃烧，产生的高温炉气沿炉身高度方向上升，使其上面一层铁料熔化。

（3）冲天炉熔炼的优缺点及其应用 冲天炉是最普遍应用的铸铁熔炼设备。它用焦炭作燃料，焦炭燃烧产生的热量直接用来熔化炉料和提高铁液温度，在能量消耗方面比电孤炉和其它熔炉节省。而且设备比较简单，大小工厂皆可采用。但冲天炉也存在一定的缺点，主要是由于铁液直接与焦炭接触，故在熔炼过程中会发生铁液增碳和增硫的过程。采用了冲天炉一电孤炉双联熔炼法或冲天炉一感应电炉双联熔炼法，以充分利用冲天炉熔化效率较高、电孤炉和感应电炉对铁液过热能力强及化学成分控制容易的优点。

图4 冲天炉结构简图

2．感应电炉熔炼

（1）感应电炉构造及工作原理 感应电炉是利用电流感应产生热量来加热和熔化铁料的熔炉。炉子的构造分为有芯式（图5）和无芯式两种，在无芯式感应电炉中，坩埚内的铁料在交变磁场的作用下产生感应电流，并因此产生热量，而将其自身熔化和使铁液过程热。在有芯式感应电炉中，需要加入用其它熔炉（如冲天炉）熔化的铁液，在环形铁芯内产生的交变磁场使沟槽内的铁液过程，并利用沟槽中铁液与其上面熔池中的铁液循环作用而加热全部铁液。无芯式感应电炉具有熔化固体炉料的能力，而有芯感应电炉只能过热已熔化的铁液，但在过热铁液的电能消耗方面，则以有芯感应电炉更为节省。

图5 有芯感应电炉炉体部分构造图（容量20t）

1—感应线圈 2—轭铁 3—耐火材料 4—铁液 5—熔渣

（2）感应电炉熔炼的优缺点及其应用 与冲天炉熔炼相比，感应电炉熔炼的优点是熔炼过程中不会有增碳和增硫现象，而且熔炼过程可以造渣覆盖铁液，在一定程度上能防止铁液中硅、锰及合金元素的氧化，并减少铁液从炉气中吸收气体，从而使铁液比较纯净。这种熔炼方法的缺点是电能耗费大。

感应电炉适用于熔炼高质量灰铸铁、合金铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁等。无芯感应电炉能够直接熔化固体炉料，而且开炉及停炉比较方便，适合于间断性生产条件。有芯感应电炉开炉及停炉不便，适合于连续性生产。这种炉子熔化固体炉料的热效率低，而对过热铁液的热效率高，故适于与冲天炉配合使用。目前这两种形式的感应电炉在铸铁生产上都得到应用。

3．电弧炉熔炼

（1）电弧炉构造及工作原理 电弧炉熔炼是利用石墨电极与铁料（铁液）之间产生电弧所发生的热量来熔化铁料和使铁液进行过热的。生产上普遍使用的是三相电弧炉，其炉体部分的构造示于图6。在电弧炉熔炼过程中，当铁料熔清后，进一步地提高温度及调整化学成分的冶炼操作是在熔渣覆盖铁液的条件下进行。电弧炉依照炉渣和炉衬耐火材料的性质而分为酸性和碱性两种。碱性电弧炉具有脱硫和脱磷的能力。

（2）弧炉熔炼的优缺点及其应用 电弧炉熔炼的优点是熔化固体炉料的能力强，而且铁液是在熔渣覆盖条件下进行过热和调整化学成分的，故在一定程度上能避免铁液吸气和元素的氧化。这为熔炼低碳铸铁和合金铸铁创造了良好的条件。电弧炉的缺点是耗电能多，从熔化的角度看不如冲天炉经济，故铸铁生产上常采用冲天一电弧炉双联法熔炼。

由于碱性电弧炉衬耐急冷急热性差，在间歇式熔炼条件下，炉衬寿命短，导致熔炼成本高，故多采用酸性电弧炉与冲天炉相配合。

图6 三相电弧炉体剖面简图

10 铸造铝合金

10.1 铝合金的性能及应用

铸造铝合金的密度比铸铁和铸钢小，而比强度则较高。因此在承受同样载荷条件下采用铝合金铸件，可以减轻结构的重量，故在航空工业及动力机械和运输机械制造中，铝合金铸件得到广泛的应用。

铝合金有良好的表面光泽，在大气及淡水中具有良好的耐腐蚀性，故在民用器皿制造中，具有广泛的用途。纯铝在硝酸及醋酸等氧化性酸类介质中具有良好的耐蚀性，因而铝铸件在化学工业中也有一定的用途。纯铝及铝合金有良好的导热性能，放在化工生产中使用的热交换装置，以及动力机械上要求具有良好导热性能的零件，如内燃机的汽缸盖和活塞等，也适于用铝合金来制造。

铝合金具有良好的铸造性能。由于熔点较低（纯铝熔点为660.230C，铝合金的浇注温度一般约在730～750oC左右），故能广泛采用金属型及压力铸造等铸造方法，以提高铸件的内在质量，尺寸精度和表面光洁程度以及生产效率。铝合金由于凝固潜热大，在重量相同条件下，铝液的凝固过程时间延续比铸钢和铸铁长得多，放流动性良好，有利于铸造薄壁和结构复杂的铸件。

10.2 铸法铝合会的分类、牌号

铝合金按照加工方法的不同分为两大类，即压力加工铝合金和铸造铝合金（分别以YL 和ZL表示）。在铸造铝合金中又依主要加入的合金元素的不同而分为四个系列，即铸造铝硅合金、造铝铜合金、铸造铝镁合金和铸造铅锌合金（分别以 ZL1X X，ZL2 X X，ZL3 X X和ZL4 X X表示），在每个系列中又按照化学成分及性能的不同而分为若干牌号。表3中列出了铸造铝合金国家标准所包括的几种铝合金的牌号。

表3铸造铝合金的牌号

序号 合金牌号 合金代

号

序

号

合金牌号 合金代

号

序

号

合金牌号 合金代

号

1 ZALSi7Mg ZL101 10 ZALSi12

Cu1Mg1Ni1

ZL109 19 ZALCu5MnCdA ZL204A

2 ZALSi7MgA ZL101A 11 ZALSi9Cu2Mg ZL111 20 ZALCu5MnCdVA ZL205A

3 ZALSi12 ZL102 12 ZALSi7Mg1A ZL114A 21 ZALR5Cu3Si2 ZL207

4 ZALSi9Mg ZL104 13 ZALSi5Zn1Mg ZL11

5 22 ZALMg10 ZL301

5 ZALSi5Cu1Mg ZL105 14 ZALSi8MgBe ZL11

6 23 ZALMg5Si1 ZL303

6 ZALSi5Cu1MgA ZL105A 15 ZALCu5Mn ZL201 24 ZALMg8Zn1 ZL305

7 ZALSi8Cu1Mg ZL106 16 ZALCu5MnA ZL201A 25 ZALZn11Si7 ZL401

8 ZALSi7Cu4 ZL107 17 ZALCu10 ZL202 26 ZALZn6Mg ZL402

9 ZALSi12Cu2Mg ZL108 18 ZALCu4 ZL203

11 铸造铜合金

铸造铜合金是工业上广泛应用的一种铸造合金材料。铜基合金因具有良好的对淡水、海水及某些化学溶液的耐蚀性能而大量用于造船及化学工业。铜基合金又由于具有良好的导热性及耐磨性，故也常用于制造各种机器上承受重负荷及高速运转轴的滑动轴瓦轴套等。

铸造铜合金分为两大类，即黄铜与青铜。黄铜是以锌为主加合金元素的铜合金。在铸造黄铜中又因加入其它合金元素而形成锰黄铜、铝黄铜、硅黄铜、铅黄铜等。在铜合金中不以锌为主加元素的统称为青铜，如锡青铜、铝青铜、铅青铜、铍青铜等。在国家标准中规定铸造铜合金共有9种，计29个牌号。

12 其他有色合金

除了铸铝合金和铸铜合金以外，还有很多种铸造有色合金。其中比较常用的是铸造镁合金、铸造钛合金和铸造锌合金。镁合金和钛合金由于具有高的比强度，故多用于航空工业。其中钛合金还对多种腐蚀性介质具有很强的耐蚀性，故也用于制造石油化工设备上经受腐蚀作用的铸件。锌合金具有比较高的强度和优良的铸造性能，故广泛用于制造薄壁的和结构复杂的铸件。

在铸造方法上，铜合金及其它有色合金除了采用砂型铸造外，还广泛采用金属型铸造、离心铸造、低压铸造以及石墨型铸造等多种特种铸造方法。

在铜合金铸造中，采用金属型铸造方法，以加速合金的凝固，对提高铸件质量，减少铸造缺陷，具有重要的作用。金属型铸造可细分晶粒（特别对于铝青铜和锰黄铜），减少气孔，提高合金的机械性能和气密性（对锡青铜特别重要），在铅青铜等高含铅量铜合金中，采用金属型（以及水冷金属型）铸造，能防止铜成分的偏析。又由于铜合金铸件中，筒形零件（轴承、衬套）等较多，故采用离心铸造方法较多。此外，大型铸铜件（如大型船用螺旋桨）还可采用低压铸造方法，以提高合金的致密度，并减少铸件在浇注过程中产生的夹杂物。某些铜合金（如铅黄铜）还可采用压力铸造方法。

镁合金由于铸造性能较差，特别是容易产生热裂，故大部分镁合金铸件仍是采用砂型铸造，仅小部分形状简单的铸件，可用金属型铸造。压力铸造方法在镁合金铸造中用得很少。

锌合金具良好的铸造性能，充填铸型能力强，且不产生热裂，故特别适宜于采用金属型和压力铸造。在大量生产中常用压力铸造方法生产薄壁和结构复杂的锌合金铸件。

钛合金由于化学活泼性极强，在铸造过程中钛液与大多数铸型材料（包括各种型砂及钢铁）都发生相互作用，致使铸件被沾污，故只能用特殊的铸型材料（如氧化钍或石墨）来铸造。

13 铸造有色合金的熔炼

熔炼工艺对有色合金铸件的性能和缺陷有很大影响。多数有色合金易产生气孔和夹杂，尤其是钛合金、铝合金、镁合金和某些铜合金。一般的熔炼工艺流程是： 1）根据铸件技术要求所规定的合金牌号，可查出合金的化学成分范围，从中选定化学成分；

2）根据元素的烧损率和成分要求，进行配料计算，得出各种炉料的加入量，并选择炉料。若炉料受到污染，则需要进行处理，保证所有的炉料清洁、无锈，并在投料前进行预热；

3）检查和准备化用具，涂刷涂料，并预热，防止气体、夹杂物和有害元素的污染；

4）加料。一般加料顺序为：回炉料、中间合金和金属料，低熔点易氧化的金属料，如镁，在炉料熔化之后加入；

5）为了减少合金液的吸气和氧化的污染，应尽快熔化，防止过热，根据需要，有的合金液须加覆盖剂保护；

6）炉料熔化后，进行精炼处理，以净化合金液，并进行精炼效果的检验；

7）根据需要，进行变质处理和细分组织处理以提高性能，并检验处理效果；

8）调整温度，进行浇注。有的合金在浇注前要进行搅拌，以防发生比重偏析。

我国多年来沿用的是以钢的含碳量作为分级的标准。表1列出铸造碳钢的国家标准中，关于钢的牌号，化学成份和机械性能的要求，牌号中的“ZG"表示铸钢，其后的数字表示钢中碳的重量分数的公称值，以万分之几表示。铸造碳钢依其杂质元素磷和硫含量的高低而分为三级，磷和硫单项质量分数各低于0.04%的特质(Ⅰ级)钢;低于0.05%的优质(Ⅱ级)钢.低于0.06%的为普通（Ⅲ级）钢。

表1 铸造碳钢的牌号、化学成分及机械性能

个牌号，即ZG200-400、ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570和ZG340-640。对钢中的基本化学成分只规定其质量分数的上限，对钢中残余合金元素的限制比较宽。

2铸造低合金钢

2.1 通用铸造低合金钢系列钢种

在机械制造中，通用的铸造低合金钢主要包括锰系、铬系和镍系三个系列。这些系列钢种是在铸造碳钢的成分基础上进行合金化，并通过相就的热处理，以获得比铸造钢更高的常温机械性能的。

1）锰系低合金钢

以锰作为主要合金化元素，而以硅、钼等作为辅助强化元素，构成锰钢、锰硅钢、锰硅铬钢和锰钼钢。

2）铬系低合金钢

以铬作为主要合金化元素，而以钼、镍等作辅助强化元素，构成铬钢，铬镍钢。

3）镍系低合金钢

以镍作为主要合金化元素，而以铬或与作辅化元素构成镍钢、镍铬钢、镍铬钼系钢种。

2.2 具有特殊性能和用途的低合金钢种

根据对铸件提出的特殊使用性能要求，进行钢的合金设计，即是有专门用途的铸造低合金钢种，其中包括用于厚大截面而又不允许淬火处理的析出强化型低合金钢，耐热用低合金钢，低温用低合金钢以及抗磨用低合金钢等。

3 铸造高合金钢

在铸造高合金钢中，加入有合金元素总量在10%（质量分数）以上，加入的合金元素可以是一种，两种，或更多种。钢中含有大量合金元素后，组织发生了根本的变化。使得钢具有特殊的使用性能，例如ωMn=13%的奥氏体高锰钢，具有很高的抗冲击磨损的性能，又如ωcr=18%、ωNi=的奥氏体不锈钢，具有很好的耐腐性能等，因此，高合金铸钢实际上是特种铸钢。

与特种铸铁相比，高合金铸钢具有更高的性能，特别是机械性能，如高铬抗磨白口铸铁，虽有很高的抗磨性，但其韧性则较差，不适于在高冲击力的作用下工作，而高锰钢则既有很高的抗磨性，又有很高的冲击韧性，能经受高冲击磨损。又如高硅铸铁在酸类公质中有强而蚀性，但其强度很低，极易脆裂。而奥氏体不锈钢则既具有而蚀性，又有较高的强度和很高的冲击韧性，适用于经受冲击或震动条件下的耐蚀铸件，如而酸泵的旰轮等。再如高铬铸铁虽有很高的耐热性，但也是低强度、高脆性的材料，而高铬镍钢和铬锰氮钢则具有很高的强度和韧性。因此，高合金铸钢比特种铸铁更适合于在重载荷、冲击和震动条件下工作的机器零件，比特种铸铁具有更大的可靠性和安全性。

铸铁的熔炼安全方法及其特点(新编版)

( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 铸铁的熔炼安全方法及其特点 (新编版) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes

铸铁的熔炼安全方法及其特点(新编版) 熔炼铸铁的方法依照所用的熔炉设备而分为冲天炉熔炼，感应电炉熔炼，电孤炉熔炼，反射炉熔炼，以及由某些方法的联合，如冲天炉一电孤炉、冲天炉一感应电炉双联法等。 1．冲天炉熔炼法 （1）冲天炉构造 冲天炉的基本构造示如图1。炉身、风箱及烟道等用钢板焊成。炉身内部通常砌以耐火砖层，以便抵御焦碳燃烧产生的高温作用。为了储存铁液，多数冲天炉都配有前炉。 （2）冲天炉熔炼原理 在熔炼过程中，炉身的下部装满焦碳，称为底焦。在底焦的上面交替装有一批批的铁料（生铁、废钢、回炉料、铁合金等）、焦碳及熔剂（石灰石、萤石等）。通过鼓风，使底焦强烈燃烧，产生的高

温炉气沿炉身高度方向上升，使其上面一层铁料熔化。 （3）冲天炉熔炼的优缺点及其应用 冲天炉是最普遍应用的铸铁熔炼设备。它用焦炭作燃料，焦炭燃烧产生的热量直接用来熔化炉料和提高铁液温度，在能量消耗方面比电孤炉和其它熔炉节省。而且设备比较简单，大小工厂皆可采用。但冲天炉也存在一定的缺点，主要是由于铁液直接与焦炭接触，故在熔炼过程中会发生铁液增碳和增硫的过程。 采用了冲天炉一电孤炉双联熔炼法或冲天炉一感应电炉双联熔炼法，以充分利用冲天炉熔化效率较高、电孤炉和感应电炉对铁液过热能力强及化学成分控制容易的优点。 2．感应电炉熔炼 （1）感应电炉构造及工作原理 感应电炉是利用电流感应产生热量来加热和熔化铁料的熔炉。炉子的构造分为有芯式和无芯式两种，在无芯式感应电炉中，坩埚内的铁料在交变磁场的作用下产生感应电流，并因此产生热量，而将其自身熔化和使铁液过程热。在有芯式感应电炉中，需要加入用

给排水工程常用材料及配件

给排水工程常用材料及配件 (1)管材 给水排水、采暖工程常用管材种类很多。校制造材质分，可分为铸铁管、碳素钢管、有色 金属管和非金属管四种；按制造方法分，有入缝管和有缝管两种。 ①无缝钢管。通常使用在需要承受较大从力的管道广，一般给排水管道很少使用。无缝钢管的规格以外径乘以壁厚表示。如元缝钢管32×2．5、32×4．5，表示其外径都是32 mm，毕厚分别为2．5mm和4．5mm。ST代理商无缝钢管一般采用焊接和法兰连接，它的弯头有烃制 弯和压制弯两种，其作用相同。 ②有缝管。有缝管又称为焊接钢管，有镀钟钢管(白铁管)和非镀锌钢管(黑铁管)两种。镀锌钢管是在钢管的内外表回均涂上一层锌。可以防IL管道生锈腐蚀．并能延长其使用年限，常做主内给水管材。镀锌钢管和配件都是螺纹连接。黑铁管：一般用螺纹连接，但也可以 焊接。焊接钢管的连接配件有传箍、大小头、活接头、补心、外螺丝、弯头、异径三通四通、丝 堵等。非镀锌钢管规格如表5—3所示。 ③铸铁管。铸铁管是用灰n生铁浇铸顺风，只有抗腐蚀性较强、使用耐久、价格较低等优点，常用作埋人地下的给排水管道。 铸铁管按其用途和压力可分为结水铸铁管和诽水铸铁管，按共连接方式可分为承插式和法兰式管两种。铸铁管承插接口填料有育铅、石棉水泥、膨胀水泥等。 铸铁结水管的配件有异径管、＝承三通、三承四通、双承三通、双盘三遁、双承弯头、单承 弯头、套简、短管等。 铸铁排水管的配件有＝通、斜二迎、界径二通、弯头、大小头、四通、P宇弯、s弯、检查口 等，附件有清扫口、地漏等。 ④期料管。坯料管大部分是硬聚氯乙烯管，只有光滑、体轻、加工方便等优点，但有噪音 人、时间长易老化变质等缺点。其接口入式有焊接、承插连接和法兰连接等。它的零配件与铸铁下水管相向(坦材质为塑料)。

熔炼工初级职业技能鉴定考试题库{大纲 试题 答案}

[熔炼工（初级）]考试考核大纲 本大纲依据《熔炼工职业标准》规定的基础理论知识部分和对初级工工作要求（技能要求、相关知识）部分制定。 一、考核内容 (一) 基础理论知识 1.职业道德：（1）诚实守信的基本内涵；（2）企业员工遵纪守法的具体要求。 2.质量管理：（1）全面质量管理的基本方法；（2）关键工序的管理。 3.合金材料：（1）汽车常用的金属材料种类（铸铁、铝合金）； （2）合金的牌号，性能与选用。 4.机械识图：（1）表面粗糙度；（2）位置公差的定义；（3）识图知识。 5.电工基本知识：(1)熔炼设备常用电器及电气传动知识； (2)安全用电知识。 （二）熔炼理论 1.铸铁及其熔炼：（1）影响铸铁铸态组织的因素；（2）铸铁的结晶及组字形成； （3）特种性能铸铁； （4）铸铁的熔炼。 2.铸钢及其熔炼:（1）铸钢分类；（2）铸钢熔炼。 3.铸造非铁特合金及其熔炼：（1）铸造铝合金；（2）铸造铝合金熔炼。 （三）熔炼操作技能 1.常用铸造合金材料的牌号及特性。 2.常用炉衬材料及保温知识。 （四）熔炼工艺 1.熔炼工具：（1）装配工具种类；（2）工具适用范围。 2.铝合金熔炼及精炼设备设备选择。 3.熔炼工艺参数选择。 4.精炼工艺参数选择。 二、考试题型及题量 1、理论（120分钟）： ①单项选择题（40题，共40分）； ②判断题（35题，共35分）； ③简答题（3题，15分）； ④计算题（2题，共10分）。 2、实作（100分）： 工具涂料配置、涂刷及密度当量分析（时间120分钟）。 三、推荐教材目录 1《铸造合金及其熔炼》机械工业出版社

职业技能鉴定理论考试复习题 熔炼工（初级） 一、单选题（100题）： 1．在市场经济条件下职业道德具有（ C ）的社会功能。 A鼓励人们自由择业 B遏制牟利最大化 C 促进人们的行为规范 D 最大限度地克服人们受到利益驱动 2．职业道德通过（ A ）起着增强企业凝聚的作用。 A 协调员工之间的关系 B 增加职工福利 C 为员工创造发展空间 D 调节企业与社会关系 3．为了促进企业的规范化发展，需要发挥企业文化的（ D ）功能。 A 娱乐 B 主导 C 决策 D 自律 4．文明礼貌的职业道德规范要求员工做到（ B ）。 A 忠于职守 B 待人热情 C 办事公道 D 讲究卫生 5．对待职业和岗位，（ D ）并不是爱岗敬业所要求的。 A 树立职业理想 B 干一行爱一行专一行 C 遵守企业规章制度 D 一职定终身 6．下列关于诚信的表述，不恰当的一项是（ B ）。 A 诚信是市场经济的基础 B商品交换的目的就是诚实守信 C 重合同就是守信用 D 诚信是职业道德的根本 7．下列选项中不是办事公道具体要求的一项是（ B ）。 A 热爱、坚持真理 B 服从上级 C 不谋私利 D 公平公正 8．下列选项中，（ C ）是团结互相道德规范要求的中心环节。 A 平等尊重 B 顾全大局 C 互相学习 D 加强协作 9．职工对企业诚实守信应该做到的是（ B ）

5 减速器部件材料的选择

5 减速器部件材料的选择 5.1 齿轮材料规定为铸钢或球铁，齿轮的材料选用ZG35CrMo 或QT700-2，齿轮调质硬度为 HB240～270。 5.2 齿轮轴材料为42CrMo或更高性能的材料，调质硬度为HB280～310，输出轴的材料为45 钢，调质硬度为HB217～255。 5.3 相互啮合的一对齿轮的硬度差应在HB30～50的范围内，同一轴左右两侧齿轮的硬度差在 HB10~20的范围内。 5.4 箱体材料选用HT200，材料性能不得低于GB/T 9439-2010 的要求。 Q/SYCQ 3455—2012 5 6 减速器部件制造工艺 6.1 铸件不应有影响减速器外观质量和降低零件强度的缺陷，铸造齿轮缘上的疏松、缩孔及成 型齿面上的任何缺陷不得焊补。 6.2 减速器的双圆弧齿轮精度按GB/T15753-1995 8-8-7级制造。 6.3 齿轮轴和轴按技术文件规定要求调质后，应进行内部探伤检查。 6.4 在齿轮与齿轮轴加工过程中，其左、右旋齿、齿尖的对称度误差小于等于0.2mm。6.5 主动轴、中间轴、从动轴配合及定位面粗糙度￡Ra1.6，齿轮工作面表面粗糙度￡Ra3.2，轴承孔表面粗糙度￡Ra3.2。 6.6 轴承孔尺寸公差带为H7，圆柱度不低于GB/T1184-1996中的7级，端面与轴承孔的垂直度 不低于GB/T1184-1996中的8级。 6.7 减速器主动轴窜动应符合表2。 表2 减速器主动轴窜动量表 6.8 对机械加工图样未注尺寸公差按GB/T1804-2000 IT12 等级加工，未说明形位公差执行 JB/T 8853-2001的规定。 6.9 材料的机械性能应符合GB/T9439-2010的规定。 6.10 铸件除毛坯进行人工时效处理外，粗加工后再进行一次时效处理。 6.11 减速器箱体、箱盖、胶带轮 6.11.1 箱体、箱盖合箱后，边缘应平齐，机体、机盖合箱后，机盖凸缘比机体凸缘宽不大于2mm。 总长不小于1200mm时，相互错位每边不得大于3mm，总长小于1200mm时，相互错位

机械零件材料的选用原则

机械零件材料的选用原则 及典型零件的选材与热处理 一、机械零件选材原则 ①使用性能原则 ②工艺性能原则 a.铸造性能 b.压力加工性能 c.焊接性能 d.切削加工性能 ③经济性原则 二、典型零件的选材及热处理 1、齿轮 齿轮的选材及工艺分析： ①机床齿轮 材料：调质钢如45、40Cr、40MnB等，合金钢的淬透性更好。 工艺路线：备料→锻造→正火→机械粗加工→调质→机械精加工→齿部高频表面淬火+低温回火→精磨该工艺路线中热处理工序的作用是： 正火：可消除锻造应力，使同批毛坯具有相同的硬度（便于切削加工），并使组织细化、均匀； 调质：提高齿轮心部的综合力学性能，以承受交变弯曲应力和冲击载荷，还可减少高频淬火变形； 齿部高频表面淬火：提高齿面硬度、耐磨性和抗疲劳点蚀的能力； 低温回火：消除淬火应力，提高抗冲击能力，并可防止产生磨削裂纹。 ②汽车、拖拉机齿轮 材料：一般用合金渗碳钢，如20Cr、20CrMnTi、20MnVB等。 工艺路线：下料→锻造→正火→机械粗加工→渗碳+淬火+低温回火→磨削加工 该工艺路线中热处理工序的作用是： 正火：细化均匀组织，消除锻造应力，改善切削加工性； 渗碳：提高齿轮表面含碳量（0.8%～1.05%）； 淬火：获得一定深度的淬硬层（0.8～1.3mm），提高齿面耐磨性和接触疲劳强度； 低温回火：消除淬火应力，防止磨削裂纹，提高冲击抗力。 2、轴类零件 ①机床主轴 材料：载荷和转速不高时选45钢；承受较大载荷的车床主轴选40Cr；等。 工艺路线：备料→锻造→正火→机械粗加工→调质→机械精加工→轴颈部位表面淬火+低温回火→磨削该工艺路线中热处理工序的作用是： 正火：消除锻造应力，调整硬度便于切削加工，改善锻造组织，为调质做准备。 调质：获得高的综合力学性能，提高疲劳强度和抗冲击能力。 轴颈部位表面淬火+低温回火：使轴颈部位获得高硬度和高耐磨性。

铸铁熔炼基本知识

铸铁熔炼基本知识(目录) 1.熔解的目的 2.灰铁与球铁主要的性能特征及成因 a)灰铁的性能特点及成因 b)球铁的性能特点及成因 c)灰铁与球铁的本质区别 3.影响铸件性能的主要因素 a)合金元素对铸件性能的影响 b)铁水中气体对铸件性能的影响 c)铁水温度对铸件性能的影响 d)炉料的影响 4.合金的熔炼方式 a)冲天炉熔炼 b)感应电炉熔炼 c)冲天炉、感应电炉双联熔炼 5.铁水的处理 a)球化处理 b)孕育处理

铸铁熔炼基本知识(内容) 一、熔解的目的 获得一定成分和一定温度的铁水 二、球铁和灰铁的主要性能特点及原因 灰铸铁中的立体片状石墨球墨铸铁中的石墨球 1.灰铁的性能特点及原因 a)强度性能差 ●石墨的缩减作用——灰铸铁组织中存在大量的石墨，石墨强度很低可 近似认为无强度，这就使得材料的实际承载面积总比材料的实际面积 要小 ●石墨的缺口（切割）作用——灰铸铁组织中的石墨大多以片状形式存 在，在石墨片的尖端有应力集中现象易导致基体过载失效 b)硬度不稳定——因受石墨的影响大硬度稳定性差 c)缺口敏感性低——灰铸铁组织中存在大量的石墨，石墨的缩减作用与石墨的缺 口作用使得灰铸铁缺口敏感性低，石墨片越粗大缺口敏感性越低 d)良好的减震性——大量的石墨阻止了振动的传播，将能量转化成热能而散发 e)良好的减摩性 ●石墨本身具有润滑作用 ●石墨脱落处可存储润滑油以保证油膜完整从而提高润滑效果 2.球铁的性能特点 a)强度和硬度高 b)具有一定的韧性

c)优良的屈/强比 d)较低的缺口敏感性 原因：石墨呈球状对基体割裂作用弱，基体连续 3.球铁、灰铁性能差异的根本原因 球铁、灰铁性能差异的根本原因在于石墨形状的不同。 球墨铸铁金相灰铸铁金相三、影响铸件性能的主要因素 1.常见合金元素对铸件性能的影响 a)C、Si（CE）的影响 ●碳当w(CE)%= w (C)%+ w (Si+P) % 3 ●对球铁的影响 ●CE值过高会产生石墨漂浮现象，使夹杂物增多铸铁性能下降；CE值 过低易产生缩松、裂纹等缺陷，CE值在4.6-4.7%左右时易形成组织致密的铸件（实际生产球铁时，如对性能成分无特殊要求，则原汤调质目标为C——3.85% Si——1.85%，球化处理后的成分约为C——3.65% Si——2.80%，w(CE)%= w (C)%+ w (Si+P) % 3 =3.65%+ 2.80%+0.06% 3 =4.60%,成分的选取恰恰有利于得到致密铸件） 石墨漂浮显微缩松

熔炼工初级职业技能鉴定考试题库{大纲+试题+答案}

［熔炼工（初级）］考试考核大纲 本大纲依据《熔炼工职业标准》规定的基础理论知识部分和对初级工工作要求（技能要求、相关知识）部分制定。 一、考核内容 （一）基础理论知识 1. 职业道德：（1）诚实守信的基本内涵；（2）企业员工遵纪守法的具体要求。 2. 质量管理：（1）全面质量管理的基本方法；（2）关键工序的管理。 3. 合金材料：（1）汽车常用的金属材料种类（铸铁、铝合金）； （2）合金的牌号，性能与选用。 4. 机械识图：（1）表面粗糙度；（2）位置公差的定义；（3）识图知识。 5. 电工基本知识：（1）熔炼设备常用电器及电气传动知识； （2）安全用电知识。 （二）熔炼理论 1. 铸铁及其熔炼：（1）影响铸铁铸态组织的因素；（2）铸铁的结晶及组字形成； （3）特种性能铸铁； （4）铸铁的熔炼。 2. 铸钢及其熔炼：（1）铸钢分类；（2）铸钢熔炼。 3. 铸造非铁特合金及其熔炼：（1）铸造铝合金；（2）铸造铝合金熔炼。 （三）熔炼操作技能 1. 常用铸造合金材料的牌号及特性。 2. 常用炉衬材料及保温知识。 （四）熔炼工艺 1. 熔炼工具：（1）装配工具种类；（2 ）工具适用范围。 2. 铝合金熔炼及精炼设备设备选择。 3. 熔炼工艺参数选择。 4. 精炼工艺参数选择。 二、考试题型及题量 1、理论（120分钟）： ①单项选择题（40题，共40 分）； ②判断题（35题，共35分）； ③简答题（3题，15分）； ④计算题（2题，共10分）。 2、实作（100分）： 工具涂料配置、涂刷及密度当量分析（时间120分钟）。 三、推荐教材目录 1《铸造合金及其熔炼》机械工业出版社

零件材料的选用

1 调质钢 含碳量0.30%～0.50%的中碳结构钢与中碳低合金结构钢经调质后具有良好的综合机械性能，即具有较高的抗拉强度，σ b ＝700～1100 MPa，又具有较高的塑韧性(伸长率)δ＝8%～10%，不收缩率ψ＝ 45%～55%，冲击值α k ＝60～100 J/cm2。调质是指中碳(低合金)结构钢先进行淬火得马氏体组织(或马氏体为主体的组织)，尔后再550～650 ℃高温回火得回火索氏体组织。同一轴径选用不同钢材的工件采用不同调质工艺处理至同一硬度，得到的机械性能产生差异；不同轴径选用同一钢材的工件采用相同的调质工艺处理，各自的机械性能也产生差异，这一现象的产生是钢材淬透性这一特性造成的。 通俗地讲，淬透性是钢材能够被淬透的能力接受淬火成马氏体的能力。淬透性与工件截面厚度有一定关系，即所谓尺寸效应，截面尺寸增大，淬透层深度减小。合金结构钢较碳素结构钢的淬透性高。40Cr、35CrMo等合金结构钢较40、45碳素钢的淬透层的截面相应增大。如全淬透截面尺寸：45钢水淬12～18 mm，油淬5～8 mm，淬透已不易；40Cr钢油淬18～32 mm；35CrMo钢油淬25～40 mm。而40Cr钢50 mm料油淬工件表面15～8 mm淬硬已较难，60～70 mm工件油淬则几乎无淬硬层。 调质效果与淬透性有着密切关系，淬得越透，心部得到的马氏体量越多，调质处理后的综合机械性 能也越好，若零件尺寸超出全淬透尺寸，调质后其屈服强度σ s 、伸长率δ、不数缩率ψ、冲击值α k 等都要降低，其降低程度随淬透层深度的减小而增大，乃至调质性能接近正火状态，调质就失去其提高性能的意义了。 设计零件选用调质材料时，必须考虑钢件淬透性与调质零件坯料尺寸的协调关系，保证工件调质热处理后达到要求的机械性能，对钻机关键部件尤应如此。要注意的是一些机械设计手册上有关钢材调质 机械性能数据σ s 、α k 等大多是在完全淬透(标有标准试样尺寸)的条件下得到的，工件实际能达到的机 械性能往往要比此值低，乃至相差甚远。 根据零件工作条件，分析受力情况，确定正常运行所要求的机械性能是选材的主要依据。 紧固螺栓、连杠等杠类零件，主要工作于拉(压)应力状态，整个截面受到较均匀的拉(压)应力，为此，其整个截面必须淬透，保证性能达到一致。如在动态下工作，且受力较大的拉杠与六角螺栓(12～18 mm)用淬透性好的40Cr钢进行调质，而不采用45钢，避免了不能完全保证心部淬透而造成对性能的不良影响。对25～30 mm柴油机连杠不采用40Cr钢，而用淬透性更好的42CrMo钢进行调质，也是基于上述截面性能一致的理由。 曲轴、主轴等轴类工件工作于弯曲、扭转应力状态，最大复合应力发生在轴外缘，而心部很小，为此，表面强度要求高些，调质轴表面3R/4～R/2淬硬即可，不必全截面淬透。如钻机中16～22 mm轴径，不直接传动负荷的光轴。用45钢调质至HB241～286，局部要求耐磨再进行高频表面淬火，完全可满足使用的性能要求，而没必要采用价格高的40Cr钢，乃至35CrMo钢进行同样的热处理。对负荷较大的轴必须保证轴径3R/4～R/2表层部分淬硬，如钻机中的输出轴，轴径≤42 mm，采用40Cr钢调质硬度HB217～255或HB241～286(有的在花键部分高频表面淬火)，使用情况良好。而48～60 mm的40Cr钢输出轴，经同样热处理至表面相同硬度，但使用中易发生塑性扭曲变形而过早失效。原因在于后者不能做到截面3R/4以上表层淬硬，乃至有时(因钢材成分波动等原因)表面也难淬硬(HRC＜45)，随着淬透层 的减少，调质后屈强比σ s /σ b 显著下降，弯曲强度σ b 也降低，达不到要求的强度设计值。至于屈服强 度σ s 为轴类零件主要设计指标，且尺寸和质量大小又有所限制时，应选淬透性好的材料，以保证性能要求。48～60 mm负荷较重的输出轴，应采用淬透性好的35CrMo钢取代40Cr钢进行调质。 齿轮类工件主要工作于交变压应力与弯曲应力状态，要求齿部有较多的接触疲劳强度与弯曲疲劳强度，而调质件的疲劳极限随淬火马氏体量的增多而提高，为此要做到全齿部位截面淬透，保证达到调质齿轮要求的机械性能。鉴于不完全淬透对机械性能的影响，对负荷较轻、模数m≤4的低速从动齿轮采用45钢调质；而对负荷相对较重，有一定冲击的齿轮采用40Cr钢调质；转速提高，要求一定耐磨性时则进行齿廓部位高频淬火。钻机中有些齿宽B≥40 mm，模数m＝4～5的齿轮，特别是轴齿轮，采用40Cr 钢调质再高频表面淬火，使用中常发生断齿、齿扭曲变形等过早失效现象。齿轮要求强度的同时，还得有一定塑韧性配合，对此，用淬透性好的35CrMo、40CrNi等钢取代40Cr钢调质会改变效果(高频淬火

常用塑料模具零部件材料解析

６.4 常用塑料模具零部件材料 塑料注射模具结构比较复杂,一套完整的模具有各种各样的零件，各个零件在模具中所处的位置、作用不同,对材料的性能要求就有所不同。合理选择模具零件的材料,是生产高质量模具、提高效率、降低成本的基础。 ６.4.１塑料注射模具对材料的基本要求 对于塑料注射模具,模具零件材料的基本要求如下。 1. 具有良好的机械加工性能 塑料注射模具零件的生产，大部分由机械加工完成。良好的机械加工性能是实现高速加工的必要条件。良好的机械加工性能能够延长加工刀具的寿命,提高切削性能，减小表面粗糙度值，以获得高精度的模具零件。 2.具有足够的表面硬度和耐磨性 塑料制品的表面粗糙度和尺寸精度、模具的使用寿命等,都与模具表面的粗糙度、硬度和耐磨性有直接的关系。因此，要求塑料注射模具的成型表面有足够的硬度，其淬火硬度应不低于55 ＨRC,以便获得较高的耐磨性,延长模具的使用寿命。 ３. 具有足够的强度和韧性 由于塑料注射模具在成型过程中反复受到压应力（注射机的锁模力)和拉应力（注射模型腔的注射压力)的作用,特别是大中型和结构形状复杂的注射模具,要求其模具零件材料必须有高的强度和良好的韧性,以满足使用要求。 4. 具有良好的抛光性能 为了获得高光洁表面的塑料制品,要求模具成型零件表面的粗糙度值小，因而要求对成型零件表面进行抛光以减小其表面粗糙度值。为保证抛光效果，模具材料不应有气孔、杂质等缺陷。 5.具有良好的热处理工艺性 模具材料经常依靠热处理来达到必要的硬度,这就要求材料具有较好的淬硬性和淬透性。塑料注射模具的零件往往形状较复杂，淬火后进行加工较为困难，甚至根本无法加工，因此模具零件应尽量选择热处理变形小的材料，以减少热处理后的加工量。 6.具有良好的耐腐蚀性

铸铁熔炼操作规程

QMS工作文件文件编号XECG—2010A/0-11 生效日期年月日 文件名称中频炉（铸铁）熔炼操作规程编制审核批准 页码第1 页共4 页 1：目的 加强现场技术管理，规范中频炉熔炼操作。 2；范围 适用于中频炉熔炼铸铁的操作。 3：职责 3.1原材料准备 ⑾原生铁、回炉料、增碳剂、废钢、硅铁、锰铁、铜、球化剂、孕育剂的质量标准应符合公司铸造材料标准。 ⑿每批外购的生铁、废钢、废机铁、硅铁、锰铁应该分类堆放，不可混杂（生铁、硅铁、锰铁、球化剂、孕育剂应附有对方或本公司的检测报告） ⑶炉料应进行破碎，用电子吸盘直接加料尺寸应符合表1，注：用手工加料的不受此限制。表1 炉料尺寸要求单位：mm 炉料回炉铁废钢硅铁锰铁 块度（8t）≤360 ≤360 80-120 60-100 块度（5t）≤280 ≤280 70-100 50-80 ⑷用于球铁的废钢应为低碳钢边角料，清洁无油、去锈。不得混有表面有油漆或镀层的材料， 不得混有合金钢废料。 ⒂新生铁回炉料、浇冒口表面粘附的泥砂应清除。 ⒃铁屑应按材质种类分类堆放，不得混有油污泥砂和抹布等杂物。 ⒄根据浇注铁水总量和配料比例，开炉前要备足各种炉料，并且分好类。 3.2修炉 ⑴每开炉之前，应将炉壁上附着的釉渣进行清理，并检查炉衬的尺寸大小是否符合技术要求。 ⑵应仔细对炉衬各部分特别是炉底进行检查，发现有严重侵蚀及裂纹等情况，应用修补炉衬材料进行修补。 ⑶将炉领上附着的釉渣进行清理，并按工艺要求进行修整，保证出铁时，铁液不溢出炉外。 3.3 开炉前检查 3.3.1每次开炉前一小时，要全面检查以下方面，发现问题要及时排除才能开炉熔化： A)炉体、炉衬、炉领、中频电源漏炉报警装置，内循环和外循环冷却水系统液压倾炉机构等是否正常。 B)炉体各紧固件有无松动和移位； C)水管有无破损漏水等。 3.3.2 炉前地坑和炉体周围不得有积水，地坑内可铺一层干砂。 3.4加料熔化 3.4.1 第一炉冷料启动时，其加料量一般为1.5~2.5吨，最好在炉体的中间加入一件重量为150~300公斤的起熔块，两边再用生铁锭或小块废钢填实，装料时禁止站在炉台上往炉丢入铁块，以免将炉体坩埚砸坏。 3.4.2第一炉熔化先用300～500KW左右的小功率送电半小时，使生料逐渐变红，观察炉衬，当生料和炉衬从底部到顶部都变得明亮时，保温半小时，然后进入正常熔化。 3.4.3 加入到电炉内的各种原材料严格按工艺员出具的配料单要求，用电磁吸铁盘或手工分批吊入，计量要求准确，加入顺序为：废钢加入炉底部，然后加入生铁锭和回炉料，并做好记

零件材料及选用

常用材料及热处理或表面处理的选用 1.AL6061 (国产以镁和硅为主要合金元素的铝合金) 大约动态价格(目前采购价-下同): 55-65元/kg 中等强度(бb≮270Mpa),抗腐蚀性和机加工性好,质轻. 基础件、支承件和结构件等一般零件的材料均可选用AL6061. AL6061可以视情况作以下表面处理: (Ⅰ). 沉镍: 可提高表面硬度(热处理前为HV400-440即相当于HRC42-55)和光洁度.也就提高了耐磨性和抗腐蚀性. 沉镍 厚度一般在4-8μ. 表面沉镍可以是光亮的、半光亮的和无光泽的. (Ⅱ). 阳极氧化:也可提高表面硬度(达HV400-440即相当于HRC42-55) 和抗腐蚀性.黑色阳极氧化还有装饰效果.但表 面的色泽一致性和导电性较沉镍差. 阳极氧化又有以下四种供选择: 1). 阳极本色氧化(简称“氧化白”) 厚度一般在8-15μ 2). 阳极黑色氧化(简称“氧化黑”) 厚度一般在20-30μ 3). 硬质阳极氧化(简称“发硬白”) 厚度一般在12-20μ 4). 硬质阳极氧化黑(简称“发硬黑”) 厚度一般在20-30μ2.AL6063 (国产以镁和硅为主要合金元素的铝合金) 大约动态价格: 30元/kg; 除了强度(бb≮200Mpa)稍低外,其余性能和表面处理与

AL6061同,但由于其产量大而价格优势明显,一些不重要的零件在满足强度的条件下应优先选用AL6063来替代AL6061 . 3.AL7075 (国产以锌为主要合金元素的铝合金) 大约动态价格: 65元/kg 与AL6061相比,这是一种高强度铝合金(бb 为其的2倍),可淬火处理,但塑性较低. 其余性能和表面处理与AL6061同. 在强度方面要求比AL6061高的零件可选用. 4.Q235A (即老标准的A3钢, 国产普通碳素结构钢) 大约动态价格: 7元/kg 这是应用最广的普通碳素结构钢,特别是板材.质优价廉. 一般壳罩类零件(俗称“钣金件”) 的材料均可选用Q235A. 此种材料的壳罩类零件易生锈,一定要作表面处理.我公司在设计图纸上常简写成“烤漆颜色:电脑灰” .其实包括: 1)如果已生锈,要作除锈处理. 2)作漆前处理:一般要经过“脱脂”- “磷化”-(钝化)等处理. 3)喷底漆凉干,按色卡选择或调配“电脑灰”颜色的氨基醇酸 树脂或丙烯酸树脂烘漆(面漆),进行喷涂. 4)对已喷涂的工件进行烘烤,形成漆膜覆盖于工件表面. 除了“烤漆”外, 钣金件还可以进行“喷塑”处理. “喷塑”的厚度比“烤漆”的厚度(80-100μ)大得多(5-10倍).有里硬外软的感觉,但其与金属表面的附着力远比漆膜小.且均匀性亦较差. 5.SUS304 (日本牌号的不锈钢,我国相应牌号为0Cr18Ni9 )

常用材料零件--耐磨零件

耐磨零件材料概述 材料表面强化处理 农机具耐磨零件材料 球磨机磨球材料 耐磨材料概述 高锰钢的耐磨性 典型耐磨零件用钢 耐磨件--犁壁 耐磨件--泥浆泵缸套 耐磨件--锤式粉碎机锤片 耐磨件--风扇磨煤机护勾、护 耐磨件--稻麦收割机光滑刃动刀 片 耐磨件--耙片 耐磨件--锄铲 耐磨件--稻麦收割机光滑刃定刀

甲 耐磨件--旋耕机刀片 耐磨件--甘蔗粉碎机切片 耐磨件--剪羊毛机刀片 耐磨件--切草机刀片 耐磨件--旋耕机齿轮 耐磨件--联合收割机链轮片 耐磨件--泥浆活塞杆 耐磨件--推土机铲运机铲刀 耐磨件--凿岩机 耐磨件--钻探机械钻具 耐磨件--犁铧 耐磨件--覆带板 国外工程机械耐磨件用钢及热处理 德国挖掘机斗齿 日本挖掘机斗齿 日本推土机、装载机、行走机构日本推土机、装载机、工作装置美国挖掘机斗齿 材料表面强化处理 材料表面强化处理是提高耐磨性的重要措施之一。除了常用的化学热处理(渗碳、渗硼等)和表面淬火方法外，还有表面冶金强化(表面熔化、表面合金化、表面涂层)、气相反应沉积、离子注入等方法都能提高零件表面的耐磨性和疲劳强度等性能。耐磨堆焊是以提高耐磨性为主要目的的堆焊工艺。耐磨堆焊材料也就成为一类重要的金属耐磨材料。常用的耐磨堆焊材料有铁基合金、钴合金、镍合金等。耐磨堆焊材料的范围很广泛的。应该在耐磨性、对环境的适应能力和可焊性等几方面综合考虑正确选用堆焊材料。 耐磨材料概述 用于制造耐磨零件的金属耐磨材料包括钢、复合钢材和铸铁等。高锰钢是历史悠久的耐磨材料，在恶劣工况条件下，不容易产生塑性失稳，而具有相当好的耐磨性；但它只有在冲击载荷及单位压力较大的磨料磨损条件下，产生加工硬化效应，才显示出较其他材料具有更优良的耐磨性。对于冲击载荷不太大的易磨损零部件，目前较广泛选用成本较低的非合金钢（碳素钢）或中高碳合金钢，并采取一定的工艺措施以提高其耐磨性。选用表面硬化钢或复合钢材制作的零部件，在耐磨、耐冲击等性能方面都具有明显的优点，可提高使用寿命，但成本较高。耐磨铸铁的耐磨性好，成本低，包括冷硬铸铁、白口铸铁和中锰球墨铸铁，一般适用于不同工况条件下使用的耐磨零件。 耐磨钢目前尚没有系统的技术标准，但制造耐磨零件所选用的钢类及钢种较广，一部分结构钢、工具钢及合金铸铁均常用于制造各种耐磨零件。近年来还发展了一些耐磨专用钢。一般是根据工作条件、磨损类型以及材料破坏机理的不同，来合理选用钢种。

铸铁的熔炼安全方法及其特点

铸铁的熔炼安全方法及 其特点 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-

铸铁的熔炼安全方法及其特点熔炼铸铁的方法依照所用的熔炉设备而分为冲天炉熔炼，感应电炉熔炼，电孤炉熔炼，反射炉熔炼，以及由某些方法的联合，如冲天炉一电孤炉、冲天炉一感应电炉双联法等。 1．冲天炉熔炼法 （1）冲天炉构造 冲天炉的基本构造示如图1。炉身、风箱及烟道等用钢板焊成。炉身内部通常砌以耐火砖层，以便抵御焦碳燃烧产生的高温作用。为了储存铁液，多数冲天炉都配有前炉。 （2）冲天炉熔炼原理 在熔炼过程中，炉身的下部装满焦碳，称为底焦。在底焦的上面交替装有一批批的铁料（生铁、废钢、回炉料、铁合金等）、焦碳及熔剂（石灰石、萤石等）。通过鼓风，使底焦强烈燃烧，产生的高温炉气沿炉身高度方向上升，使其上面一层铁料熔化。 （3）冲天炉熔炼的优缺点及其应用

冲天炉是最普遍应用的铸铁熔炼设备。它用焦炭作燃料，焦炭燃烧产生的热量直接用来熔化炉料和提高铁液温度，在能量消耗方面比电孤炉和其它熔炉节省。而且设备比较简单，大小工厂皆可采用。但冲天炉也存在一定的缺点，主要是由于铁液直接与焦炭接触，故在熔炼过程中会发生铁液增碳和增硫的过程。 采用了冲天炉一电孤炉双联熔炼法或冲天炉一感应电炉双联熔炼法，以充分利用冲天炉熔化效率较高、电孤炉和感应电炉对铁液过热能力强及化学成分控制容易的优点。 2．感应电炉熔炼 （1）感应电炉构造及工作原理 感应电炉是利用电流感应产生热量来加热和熔化铁料的熔炉。炉子的构造分为有芯式和无芯式两种，在无芯式感应电炉中，坩埚内的铁料在交变磁场的作用下产生感应电流，并因此产生热量，而将其自身熔化和使铁液过程热。在有芯式感应电炉中，需要加入用其它熔炉（如冲天炉）熔化的铁液，在环形铁芯内产生的交变磁场使沟槽内的铁液过程，并利用沟槽中铁液与其上面熔池中的铁液循环作用而加热全部铁液。无芯式感应电炉具有熔化固体炉料的能力，而有芯感应电炉只能过热已熔

机械零件的常用材料及选用原则

機械零件的常用材料及選用原則一.機械零件常用材料: 機械零件常用材料主要有黑色金屬﹑有色金屬﹑非金屬材料和各種复合材料四大類.其中以黑色金屬中的鋼﹑鑄鐵,及有色金屬中的銅合金﹑鋁合金最為常用,其次是非金屬材料中的高分子材料﹑陶瓷材料和复合材料.有關知識在金屬工藝學及工程材料學等,分別介紹. 二.機械零件材料的選用原則: 在機械設計中合理地選擇材料是一個很重要的問題.選擇零件的材料主要應考慮三方面的問題,即使用要求﹑工藝要求和經濟性要求. 1.使用要求:滿足使用要求是選擇零件材料的最基本原則.使用要求一般包括:(1)零件的工作和受載情況,(2)對零件尺寸和重要的限制,(3)零件的重要程度. 在考慮使用要求時要抓住主要問題,兼顧一切.一般地講,減輕重量是機械設計的主要要求之一.若零件尺寸取決於強度,且尺寸和重量又受到某些限制時,應選用強度較高的材料.在滑動摩擦下工作的零件應選用減摩性能好的材料或耐磨材料.在高溫下工作的零件應選用耐熱材料,在腐蝕介質中工作的零件應選用耐蝕材料. 2.工藝要求:所謂工藝要求,是指所選用材料的冷﹑熱加工性能好.比如同是箱體零件采用鑄件還是焊接件,要看生產批量大小.大批量宜用鑄件,小批量宜用焊接件.如果是鑄造毛坯應選用流動性好的材料,若是焊接件應選用焊性好的材料. 選擇材料還必須考慮材料熱處理的工藝性.

由於一般零件都必須經切削加工,所以選擇材料還要考慮其切削性能(易斷屑﹑表面光滑﹑刀具磨損小等) (3).經濟性要求:經濟性首先體現在材料的相對價格上,在滿足上述兩方面選材原則基礎上,應盡可能選擇價格低廉的材料.其次對經濟性不能只從材料價格上考慮,其加工製造費用,使用維護費用都應考慮在內.總之,經濟性要綜合考慮.

(完整版)泵常用材料

泵体（蜗壳）材料 泵体材料选择考虑因素：a 强度；b 耐腐蚀；c 耐磨粒磨损；d 铸造和机械加工性能；e 焊接修补性能；f成本。 1 铸铁 对于大多数输送液体应用来说，灰铸铁是制造泵壳体的较好材料。对于单级泵，通常灰铸铁有足够的强度抵抗所产生的压力。在中等压力和温度范围内，球墨铸铁被广泛应用。在灰铸铁和球墨铸铁不能达到足够耐腐蚀性能应用场合，耐蚀高镍铸铁常被用做泵体材料。近年来开发出一种新型的，具有良好焊接性能的耐蚀高镍铸铁材料（命名为D2W），含有少量铌元素，以改善其焊接性能。典型的奥氏体铸铁含镍15%~20%，在盐水中广泛应用。 灰口铸铁是最常用的一种铸铁，国标代号为HT。一般清水泵的泵体、叶轮、泵盖、悬架等均采用该材料，通常用到三种牌号：HT150、HT200、HT250。对于底座、垫板等非主要零件多采用HT150，泵体、泵盖、悬架等多采用HT200，而叶轮、口环、轴套等多采用HT250。各国对灰铁的表示方法有所不同，如日本的代号为FC，德国的代号为GG，美国为Class 4 球墨铸铁是一种综合性能较好的铸铁，国标代号为QT。由于其力学性能接近钢，同时其铸造性能、加工性能优于钢，因此通常把它作为铸钢的替代品。最常用到的牌号有：QT450-10、QT500-7、QT600-3。由于受铸造等原因的限制，目前水泵的叶轮采用该材料，尤其是切割式的开式叶轮性价比都优越的。DIN标准对球墨铸铁的表示方法为GGG，美国的表示方法为Ductile iron。 2 铸钢 对于腐蚀和有害的石油产品，或多级泵出口压力达13.8Mpa时，需要使用规定的铸钢或铸造不锈钢。在锅炉给水泵和许多烃类应用中，常选用马氏体不锈钢，马氏体不锈钢机械性能好，适用于高压的工况，但耐腐蚀性能不如其他类不锈钢。在化工应用和其他腐蚀性的环境下，奥氏体不锈钢（CF-8M，CF-3M等）常用来作泵壳体材料，另外，奥氏体不锈钢还能抵抗由于高速而产生的侵蚀，并且可以相对容易地进行现场焊接修补。高压浅海注水泵对耐腐蚀和机械性能有更高的要求，其泵壳体选双相不锈钢材料（50%铁素体+50%奥氏体）。 由于铸钢的强度转高，通常当压力＞1.6Mpa时，承压零件多采用铸钢，其国标代号为ZG，最常用的牌号为ZG23 0-450。日本和美国通常用CS表示铸钢。

铸铁的熔炼方法及其特点

铸铁的熔炼方法及其特点 熔炼铸铁的方法依照所用的熔炉设备而分为冲天炉熔炼，感应电炉熔炼，电孤炉熔炼，反射炉熔炼，以及由某些方法的联合，如冲天炉一电孤炉、冲天炉一感应电炉双联法等。 1．冲天炉熔炼法 （1）冲天炉构造冲天炉的基本构造示如图4。炉身、风箱及烟道等用钢板焊成。炉身内部通常砌以耐火砖层，以便抵御焦碳燃烧产生的高温作用。为了储存铁液，多数冲天炉都配有前炉。 （2）冲天炉熔炼原理在熔炼过程中，炉身的下部装满焦碳，称为底焦。在底焦的上面交替装有一批批的铁料（生铁、废钢、回炉料、铁合金等）、焦碳及熔剂（石灰石、萤石等）。通过鼓风，使底焦强烈燃烧，产生的高温炉气沿炉身高度方向上升，使其上面一层铁料熔化。 （3）冲天炉熔炼的优缺点及其应用冲天炉是最普遍应用的铸铁熔炼设备。它用焦炭作燃料，焦炭燃烧产生的热量直接用来熔化炉料和提高铁液温度，在能量消耗方面比电孤炉和其它熔炉节省。而且设备比较简单，大小工厂皆可采用。但冲天炉也存在一定的缺点，主要是由于铁液直接与焦炭接触，故在熔炼过程中会发生铁液增碳和增硫的过程。 采用了冲天炉一电孤炉双联熔炼法或冲天炉一感应电炉双联熔炼法，以充分利用冲天炉熔化效率较高、电孤炉和感应电炉对铁液过热能力强及化学成分控制容易的优点。 2．感应电炉熔炼 （1）感应电炉构造及工作原理感应电炉是利用电流感应产生热量来加热和熔化铁料的熔炉。炉子的构造分为有芯式和无芯式两种，在无芯式感应电炉中，坩埚内的铁料在交变磁场的作用下产生感应电流，并因此产生热量，而将其自身熔化和使铁液过程热。在有芯式感应电炉中，需要加入用其它熔炉（如冲天炉）熔化的铁液，在环形铁芯内产生的交变磁场使沟槽内的铁液过程，并利用沟槽中铁液与其上面熔池中的铁液循环作用而加热全部铁液。无芯式感应电炉具有熔化固体炉料的能力，而有芯感应电炉只能过热已熔化的铁液，但在过热铁液的电能消耗方面，则以有芯感应电炉更为节省。 1—感应线圈 2—轭铁 3—耐火材料 4—铁液 5—熔渣 （2）感应电炉熔炼的优缺点及其应用与冲天炉熔炼相比，感应电炉熔炼的优点是熔炼过程中不会有增碳和增硫现象，而且熔炼过程可以造渣覆盖铁液，在一定程度上能防止铁液中硅、锰及合金元素的氧化，并减少铁液从炉气中吸收气体，从而使铁液比较纯净。这种熔炼方法的缺点是电能耗费大。 感应电炉适用于熔炼高质量灰铸铁、合金铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁等。无芯感应电炉能够直接熔化固体炉料，而且开炉及停炉比较方便，适合于间断性生产条件。有芯感应电炉开炉及停炉不便，适合于连续性生产。这种炉子熔化固体炉料的热效率低，而对过热铁液的热效率高，故适于与冲天炉配合使用。目前这两种形式的感应电炉在铸铁生产上都得到应用。

机械零件的常用材料及其选择原则

机械零件的常用材料及其选择原则 1．铸铁与钢是以它们含碳量的高低来区分的，一般含碳量高于_______者为铸铁，低于此值为钢。（1）2% （2）2.5% （3）3%（4）3.5 2．灰铸铁和钢相比较，_______不能作为灰铸铁的优点。 （1）价格便宜（2）抗压强度较高（3）抗磨性和减磨性好 （4）承受冲击载荷能力强（5）铸造性较好（6）吸震性强 3.铸铁中的_______，起强度接近于45号钢，并有良好的耐磨性，现已广泛用来代替钢材，铸造发动机中的曲轴、铁轨、齿轮、蜗轮等零件。 （1）可锻铸铁（2）优质铸铁（3）球墨铸铁（4）耐热铸铁 4.灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、低碳钢、中碳钢这五种材料中，有_______可以进行铸造。 （1）一种（2）两种（3）三种（4）四种 5．下列材料牌号中，灰铸铁是_______。 （1）ZG25 （2）QT40-10 （3）HT20-40 （4）ZH62 （5）ZL102 6．金属材料的牌号为HT20-40，其中20表示材料的_______。 （1）抗弯（2）抗拉（3）抗压（4）屈服 7．金属材料的牌号为HT25-47，其中47表示该材料的_______。 （1）抗拉强度（2）屈服强度（3）抗弯强度（4）延伸率 8．普通碳钢及优质碳钢通常以_______的形式，供应用户制造机械零件。 （1）块状原料（2）型材（3）钢锭

9．碳素结构钢的含碳量在_______以上的，称为高碳钢。 （1）（0.25-0.5）% （2）（0.55-0.7）% （3）（0.8-0.95）% （4）0.95% 10．碳素结构钢中，中碳钢的含碳量通常为_______。 （1）（0.1-0.3）% （2）（0.3-0.5）% （3）（0.5-0.7）% （4）（0.7-0.9）% 11．碳素结构钢的含碳量低于_______时为低碳钢。 （1）0.25% （2）0.5% （3）0.6% （4）0.7% 12.碳素结构钢的含碳量越高，则_______。 （1）材料的强度越高，塑性越低（2）材料的强度越低，脆性越高 （3）材料的强度越高，塑性不变（4）材料的强度变化不大，而塑性越低 13.甲、乙两类普通碳钢的区别在于：_______。 （1）甲类只含有微量的磷、硫成分 （2）甲类能保证机械性能几化学成分 （3）甲类保证化学成分，不保证机械性能；乙类保证机械性能，不保证化学性能 （4）甲类保证机械性能，不保证化学性能。乙类保证化学成分，不保证机械性能 14.优质碳钢和普通碳钢相比，_______不符合事实。

机械零件设计中如何对材料进行选择

机械零件设计中如何对材料进行选择 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 在对机械零件进行设计与制造的过程中，材料是决定产品是否合格的基础，它会对机械零件的使用性能、使用寿命以及制造成本造成一定的影响。在现今的机械制造领域，对于零件材料的选择一般都是参考相同类型零件的用料方案。但是这种选择方法存在一定的不严谨性。那么，机械零件设计中如何对材料进行选择呢？ 1、机械零件材料的选择要满足的要求 （1）使用性能要求材料在使用的过程中需要满足根本要求，不同的零件，其要求使用的性能也不同，有的零件要求高强度，而有的则要求具有较高耐磨性，有的甚至没有严格的性能要求，仅要求有华丽的外观。因此，在选择材料的时候，首先应该了解的就是准确判断零件的基本要求。 （2）工艺性能要求材料的工艺性可以对材料本身的各种加工工艺要求进行反映。要求材料在加工制造时可以制造出成品来，并且能便于制造，并保证质量。

（3）经济性能要求零件材料的选择需要以最小的耗费取得最大的经济效益。在满足使用性能的前提下，选择材料还需要降低零件总成本。 材料价格：材料的价格需要占到总成本较大比重，一般在30%—70%之间。 提高材料利用率：可以用精铸、模锻、冷拉毛坯，可有效减少切削面加工材料浪费。 零件维修费：零件加工和维修的费用要尽量低。 2、机械零件材料的选择方法 （1）选对材料对于产品本身的寿命周期会有一定的影响，材料的选用会对产品寿命周期成本有很大额影响。在工程实践中，保证产品的合理功能前提下，虽然选用价格便宜的材料，可以降低寿命周期成本。但是如果选择了成本高性能好的材料，因为产品的自重比较轻、使用寿命长、维护费用低、能源浪费少等优势。从产品的寿命周期成本来看，经济性更好。 （2）制造方法的选择，也是材料选择中不得不考虑的一个因素。需要将结构设计、材料选择以及可用加工方法看做一个整体，在选材的时候不仅要考虑零件的单项加工工序成本，还需要综合对加工路线所涉及的全部加工工序进行全面考虑。内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数