铸铁铸件
一、 铸铁铸件的四大分类
根据石墨形态的不同,铸铁主要分为以下四类,应用场景截然不同:
1. 灰铸铁 (Gray Cast Iron, HT)
- 石墨形态:片状。
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特性:
- 减震性极好(吸震能力是钢的 10 倍)。
- 切削加工性好(断屑容易)。
- 抗压强度高,但抗拉强度和塑性低(脆性大)。
- 典型应用:机床床身、发动机缸体、泵壳、普通阀门。
- 常见牌号:HT200, HT250。
2. 球墨铸铁 (Ductile Iron, QT)
- 石墨形态:球状(通过球化剂处理获得)。
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特性:
- 强度高:抗拉强度接近甚至超过铸钢。
- 韧性好:具有良好的塑性和冲击韧性。
- 典型应用:曲轴、凸轮轴、印染机导布辊、核电减摩板基体、汽车轮毂。
- 常见牌号:QT500-7, QT600-3, QT400-18。
3. 蠕墨铸铁 (Compacted Graphite Iron, RuT)
- 石墨形态:蠕虫状(介于片状和球状之间)。
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特性:
- 导热性接近灰铸铁,强度接近球墨铸铁。
- 耐高温疲劳性能极佳。
- 典型应用:大型柴油机缸盖、排气歧管、制动盘。
- 常见牌号:RuT300, RuT400。
4. 可锻铸铁 (Malleable Cast Iron, KTH)
- 石墨形态:团絮状(需经长时间退火处理)。
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特性:
- 具有一定的塑性,耐冲击。
- 主要用于薄壁小件。
- 典型应用:管接头、低压阀门、扳手。
- 常见牌号:KTH300-06。
二、 铸铁的特殊性能(为什么选它?)
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优良的铸造性能:
- 碳当量高,熔点低(1150-1200℃),流动性好,能铸出形状极复杂的零件(如带内腔的泵体)。
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良好的耐磨性:
- 石墨本身就是良好的润滑剂。在气缸套、轧辊中,石墨脱落留下的微孔可以储油,形成油膜。
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减震性(消震性):
- 片状石墨(灰铸铁)能阻止震动的传播。这就是为什么机床床身和发动机缸体必须用灰铸铁,而不能用钢。
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切削加工性:
- 石墨容易断屑,且硬度适中,保护刀具。
三、 常用铸造工艺
根据铸件的大小、精度和批量,选择不同的工艺:
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砂型铸造 (Sand Casting):
- 适用:绝大多数铸铁件,特别是形状复杂、单件或小批量生产的(如机床床身)。
- 优点:成本低,模具制造快。
- 缺点:表面粗糙,尺寸精度低。
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离心铸造 (Centrifugal Casting):
- 适用:空心圆柱体,如气缸套、印染辊、造纸烘缸。
- 优点:组织致密,无缩孔,无需型芯。
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消失模铸造 (Lost Foam Casting, LFC):
- 适用:结构非常复杂、传统砂型难以起模的铸件。
- 优点:无分型面,尺寸精度高,设计自由度大。
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金属型铸造 (Permanent Mold Casting):
- 适用:大批量生产的薄壁件(如汽车活塞、刹车盘)。
- 优点:晶粒细化,力学性能好,表面光洁。
四、 常见缺陷及对策(QC 重点)
| 缺陷名称 | 现象 | 主要原因 | 解决对策 |
|---|---|---|---|
| 气孔 (Blowholes) | 表面或内部光滑圆孔 | 型砂水分高、透气性差、浇注温度低 | 烘干型砂、增加排气孔、提高浇注温度 |
| 缩孔 / 缩松 (Shrinkage) | 厚大处的凹坑或海绵状孔隙 | 补缩不足、浇注温度过高 | 设置冒口(Riser)、使用冷铁、降低浇注温度 |
| 粘砂 (Scab) | 表面粗糙,有砂粒嵌入 | 浇注温度太高、涂料耐火度不够 | 刷高质量涂料、降低浇注温度 |
| 夹渣 (Slag Inclusion) | 内部有熔渣 | 挡渣不良、铁水扒渣不干净 | 使用过滤网、优化浇注系统(撇渣) |
| 白口 (Chill) | 表面极硬,无法加工 | 冷却太快、孕育不足 | 加强孕育处理(加硅铁)、使用保温冒口 |
| 裂纹 (Cracks) | 冷热裂纹 | 壁厚不均、型砂退让性差、开箱太早 | 改进结构设计、使用树脂砂、控制开箱时间 |
五、 总结
铸铁铸件虽然看起来 “低端”,但实际上是材料科学与工艺控制的结合体。
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