3.1.2.1 铸铁
铸铁的流动性好,体收缩和线收缩较小,容易获得形状复杂的铸件,在铸造时加入少量合金元素,可提高产品的耐磨性能。此外,铸铁的内摩擦大,阻尼作用大,故动态刚性好。铸铁内存在游离态石墨,具有良好的减磨性和切削加工性,价格便宜,易于大量生产。但铸件的壁厚超过临界值时,生产出的产品力学性能明显下降,故不宜设计成很厚大的铸件。常用铸铁又分为灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和可锻铸铁。
灰铸铁的铸造性能优良,便于制出薄而复杂的铸件,价格低廉,是最常用的机器结构铸件材料;球墨铸铁含碳量高,力学性能优于灰铸铁,石墨呈球状,接近于碳钢,但铸造工艺性能比钢好得多,用于制造各种受力复杂、强度、韧性和耐磨性能要求较高的零件;蠕墨铸铁是一种高强度铸铁,石墨呈蠕虫状,蠕墨铸铁保留了灰铸铁工艺性能优良和球墨铸铁力学性能优良的特点,其力学性能介于相同基体组织的灰铸铁与球墨铸铁之间,有一定的塑性,具有良好的导热率和耐热性,不易产生冷裂纹。蠕墨铸铁可浇注复杂铸件及薄壁铸件,可锻铸铁的碳、硅含量低,凝固时没有石墨析出,凝固收缩大,熔点比灰铸铁高,流动性差,易产生浇不足、缩孔、冷隔、缩松和裂纹等。其主要用于制造形状复杂和承受冲击载荷的薄壁小铸件。
3.1.2.2 铸造碳钢
铸钢的熔点高,收缩率比较大,吸震性低于铸铁,流动性差,弹性模量较大。铸钢的综合力学性能高于各类铸铁,强度较高,具有优良的塑性和韧性。铸钢的焊接性好,制造重型零件,可使用铸焊联合。铸钢件组织不均,而且晶粒粗大,加工后常存在残余内应力,致使铸件的强度降低,特别是塑性和韧性不够高。因此,铸件必须进行正火或退火的热处理。如高压阀门的外壳和轧钢机的机架所使用的材料都是铸钢。铸钢主要用于一些形状复杂、用其他方法难以制造、要求有较高力学性能的零件。
3.1.2.3 铝合金
纯铝的强度低、硬度小,因此,制造产品外观构件常采用铝合金材料。铝与一些元素形成的铸铝合金密度小,且大多数可从通过热处理进行强化,使其具有足够高的强度、较好的塑性、良好的低温韧性和耐热性、良好的机械加工性能,非常适合制作各种产品外观构件,如汽车发动机、计算机硬盘外壳等。常用铸造铝合金有铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金和铝锌合金(图3-2)。(www.daowen.com)
图3-2 铝合金材料
铝硅合金具有良好的力学性能,是应用最广泛的铸造铝合金,耐腐蚀性和铸造性能较强。适于制造形状复杂、承受中等负荷的零件。如仪器零件、水泵壳、发动机的缸体、油泵外观构件和汽化器等。
铝铜合金具有较高的强度和耐热性,但铸造性能较差,相对密度大,有热裂和疏松倾向,耐蚀性较差。用于在较高强度和较高温度下工作的零件。适于中等负荷、形状简单、要求切削加工性能良好的零件,如曲轴箱和支架。
铝镁合金强度较高,而且耐蚀性好,相对密度小,但铸造性能较差,耐热性比较低。主要用于制造能承受冲击载荷、可在腐蚀介质中工作、外形不复杂和便于铸造的零件。
铝锌合金价格便宜,铸造性能优良,经过变质处理和时效处理后强度较高,但热裂倾向大、耐蚀性差,常用于制造汽车、拖拉机的发动机零件、仪器仪表零件及日用品等。
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