封面1摘要本文綜合分析了采用鑄造工藝生產(chǎn)汽車發(fā)動機箱體的方法，從鑄造設(shè)備、鑄造模具設(shè)計、生產(chǎn)工藝、鑄造生產(chǎn)中常見的問題及對策等多個角度，對鑄造工藝的技術(shù)動向以及今后的研究課題提出了自己的見解。對國內(nèi)外發(fā)動機箱體鑄造生產(chǎn)進行了總結(jié),其材質(zhì)主要以C(質(zhì)量分數(shù),下同):3.15%3.3%,CE:3.95%4.05%,Si/C:0.6%0.7%的灰鑄鐵為主。一般選擇沖天爐-有芯工頻電爐進行熔煉,孕育劑仍普遍采用75SiFe,立澆底注式澆注系統(tǒng)和保溫冒口有利于獲得優(yōu)質(zhì)箱體,冷芯制芯工藝已逐漸取代熱芯工藝。通過提高澆注溫度、型砂緊實率等措施可減少箱體常見缺陷滲漏的出現(xiàn)。鑄造過程中合金配比工藝研究當箱體中含Cr量從0308上升到0343并不能明顯增加珠光體數(shù)量和片間距的等級，但是可使鑄件各部位的硬度總體呈上升趨勢。鑄件抗拉強度值上升幅度很大。一般可上升2030MPa在箱體中加入 Sn可以明顯提高鑄件的布氏硬度和組織中的珠光體含量，但對于提高珠光體的 片間距等級和減少滲碳體量則效果不明顯。關(guān)鍵詞：鑄造工藝；灰鑄鐵；模具設(shè)計3ABSTRACTThis paper analyzes the use of the casting process to produce automobile engine box approach from many angles common foundry equipment, casting mold design, manufacturing process, casting production problems and countermeasures on the casting process technology trends and future research put forward their own views.For domestic and engine block, cylinder head casting a summary, the material mainly C (mass fraction): 3.15% 3.3%, CE: 3.95% 4.05%, Si / C: 0.6% 0.7 % of gray cast iron main. Generally choose cupola - a core-frequency electric furnace smelting, inoculant is still widely used 75SiFe, Li pouring bottom gating and riser system is conducive to quality block, cylinder heads, cold-core making process has been gradually replaced by heat core processes. By increasing the pouring temperature, sand compaction rate and other measures to reduce the block, cylinder heads common defect leakage occurs.Alloy Casting process, when the ratio of the cylinder Cr content increased from 0.308% to 0.343% did not significantly increase the number and spacing of pearlite grade, but can cast various parts of hardness overall upward trend. Casting a great tensile strength values rise. Generally rise 20 30MPa. Adding Sn in the cylinder can significantly improve the casting Brinell hardness of pearlite content and organization, but for improving the pearlite spacing levels and reduce the amount of cementite is ineffective.Keywords: casting; gray iron; mold design摘要2ABSTRACT31 前言611課題背景612箱體鑄件國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢6121國外發(fā)動機箱體鑄造技術(shù)生產(chǎn)狀況7122我國發(fā)動機箱體鑄件的生產(chǎn)狀況713灰鑄鐵箱體材料的發(fā)展8131箱體材料要求8132灰鑄鐵箱體材料8133灰鑄鐵的組織和幾種合金元素的影響9134國內(nèi)外箱體生產(chǎn)中灰鑄鐵材質(zhì)的選擇1314本課題研究的內(nèi)容182 低合金灰鑄鐵箱體工藝簡介1921生產(chǎn)設(shè)備及原材料19211生產(chǎn)設(shè)備1922結(jié)構(gòu)簡介1923材質(zhì)要求2024造型及澆注系統(tǒng)設(shè)計21241造型工藝21242澆注系統(tǒng)2225制芯及組芯工藝方案設(shè)計23251制芯23252組芯2326孕育劑的加八方法25261孕育機理及目的25262生產(chǎn)孕育鑄鐵鑄件的條件25271原材料263 合金元素對發(fā)動機箱體性能的影響2731引言2732試驗裝置及試驗方法28321試驗裝置28322原材料28323制樣2833鉻對箱體力學性能和金相組織的影響29331試驗目的及內(nèi)容29332試驗結(jié)果2934錫對箱體力學性能和金相組織的影響22341試驗目的及內(nèi)容33342實驗結(jié)果334 結(jié)論42致 謝43參考文獻4451 前言11課題背景發(fā)動機箱體的鑄件是發(fā)動機生產(chǎn)中難度最大、最重要的一環(huán),其質(zhì)量對發(fā)動機的功率、油耗等性能起著決定性的作用。通過對國內(nèi)外發(fā)動機箱體鑄造生產(chǎn)中的材質(zhì),熔煉工藝,及鑄造工藝進行討論,為提高我國發(fā)動機箱體的鑄造工藝水平積累一點有用的資料,為有關(guān)箱體鑄造生產(chǎn)廠在技術(shù)改造時提供一些有益的參考。1發(fā)動機箱體箱蓋的特點目前汽車發(fā)動機在設(shè)計上不僅要求降低單位功率質(zhì)量,減小噪音,還要控制燃油消耗,減少尾氣排放,而箱體的鑄造工藝水平對發(fā)動機的這些性能有著重要的影響。由此可見,發(fā)動機箱體鑄件具有以下幾個特點。1)質(zhì)量輕,強度高。當前發(fā)動機用材正由傳統(tǒng)的鑄鐵材料向輕型鋁鎂合金轉(zhuǎn)變,對箱體鑄件結(jié)構(gòu)的要求也不斷提高。2)結(jié)構(gòu)復雜。在箱體上,除有特殊形狀的配氣燃燒室外,有進氣道、排氣道,還有冷卻水套、潤滑油道等,內(nèi)腔形狀復雜多變,同時由于發(fā)動機裝配的需要,其外形結(jié)構(gòu)也十分復雜。3)形狀準確,尺寸精度高。發(fā)動機輸出功率的大小與燃燒室及進排氣道的形狀和大小關(guān)系大,鑄件超出設(shè)計狀態(tài)lmm,動力性能將降低10%左右1。但另一方面，鑄件的合金種類和結(jié)構(gòu)類型不同。生產(chǎn)工藝裝備和組織形式不同，其生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)難點也是各不相同的，更何況箱體箱蓋鑄件又屬于典型的薄壁、復雜、多芯且結(jié)構(gòu)鑄造工藝性很差的難制造鑄件。而且還都必須滿足高強度、高精度、不滲漏、易切削、抗熱疲勞等一系列很高的技術(shù)要求。在鑄造生產(chǎn)過程中極易產(chǎn)生10多種足以導致鑄件報廢的鑄造缺陷。因此，箱體鑄件也被稱為“鑄造之花”l。隨著中國的改革開放和加入WTO，國外大汽車公司紛紛在中國投資建廠，引進了多種汽車及發(fā)動機產(chǎn)品，在一定程度上促進了中國汽車工業(yè)的發(fā)展。設(shè)計生產(chǎn)的新型汽油機箱體為中國當前大力發(fā)展的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的汽車產(chǎn)業(yè)邁出重要的一步。12箱體鑄件國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢發(fā)動機類鑄件的生產(chǎn)屬大批量、專業(yè)化流水生產(chǎn)性質(zhì)，一般年生產(chǎn)綱領(lǐng)，少則上萬件，多則幾千萬件。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復雜，鑄造難度大，相應(yīng)生產(chǎn)工序多、工藝裝備的要求也高，如發(fā)動機箱體等鑄件，既有復雜的內(nèi)腔和外形結(jié)構(gòu)，又要求薄壁及高度精確的毛坯尺寸。產(chǎn)品的材質(zhì)性能要求嚴格，并且種類繁多，如排氣管要求良好的耐熱性能；缸套、活塞環(huán)等又要求嚴格的耐磨性能和熱穩(wěn)定性能等等。因此，人們普遍認為，發(fā)動機類鑄件的生產(chǎn)水平一定程度上代表了這個國家的鑄造生產(chǎn)水平，也反映出這個國家這類機械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。121國外發(fā)動機箱體鑄造技術(shù)生產(chǎn)狀況到目前為止，在材質(zhì)的選擇上，車用發(fā)動機箱體箱蓋的材質(zhì)主要有灰鑄鐵，鋁合金，蠕墨鑄鐵等。隨著發(fā)動機朝著大功率、環(huán)保方向的發(fā)展，灰鑄鐵的牌號越來越高，現(xiàn)在運用普遍的是HT250，而HT300也已應(yīng)用于箱體的生產(chǎn)，個別產(chǎn)品性能要求達到HT350。在鑄鐵的熔煉上，為確保鑄件獲得良好的金相組織、穩(wěn)定的力學性能和滿足壁薄(35mm)、結(jié)構(gòu)復雜鑄件的澆注要求，要求鐵液具有穩(wěn)定的化學成份，較高的出爐溫度和需要對氧化渣、氣體含量進行嚴格的控制。國外主要運用熱風沖天爐、沖天爐與感應(yīng)電爐雙聯(lián)熔煉，爐前配備快速金相和熱分析儀，同時還配備直讀光譜儀等設(shè)備。在孕育上普遍采用復合孕育，以提高鑄件的綜合性能。在造型上主要運用氣沖造型線(如GF線、BMD線)及靜壓造型線(如KW線、HWS線)、負壓加砂加壓實(如KW)造型線等等。從目前來看，發(fā)動機類鑄件的生產(chǎn)宜采用自動化程度高的氣沖線或靜壓線的較多。制芯方面，在歐美較多采用以冷芯盒為主(曲軸箱、端面芯等均為冷芯盒)，配以殼芯；而日本更多采用殼芯。以呋喃樹脂為粘結(jié)劑的熱芯盒砂芯，因芯砂流動性差、芯子表面疏松等原因，已逐漸被冷芯盒砂芯和殼芯所取代。為保證鑄件表面質(zhì)量和內(nèi)腔清潔度，要采用拋丸、機械磨削及手工清鏟等進行清理，采用高水壓(1012MPa)清潔箱體內(nèi)腔。122我國發(fā)動機箱體鑄件的生產(chǎn)狀況近年來，我國鑄造行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)及裝備水平有了長足的進步，產(chǎn)品品種及產(chǎn)量基本上已能滿足國民經(jīng)濟各個行業(yè)發(fā)展的需求，鑄件出口量也不斷增長。鑄件的材質(zhì)大多為HT250。為得到較好的金相組織和力學性能、防滲漏性能以及加工性能，合金成分設(shè)計上，多采用高碳當量(CE=39"-'405)，低合金化的原則。為獲得連續(xù)穩(wěn)定的高質(zhì)量鐵液，多采用沖天爐與感應(yīng)電爐雙聯(lián)熔煉工藝，澆注溫度一般在1400"-1450。C。采用爐前和隨流二次孕育的孕育方法對鑄件性能的穩(wěn)定也起到重要的作用。以氣沖、靜壓造型線為代表的各類高壓造型的自動化造型線已在發(fā)動機生產(chǎn)企業(yè)里得到廣泛的應(yīng)用，此外，垂直和水平分型的高壓、射壓、擠壓等先進的造型工藝和裝備的應(yīng)用也大大提高了我國內(nèi)燃機箱體等薄壁高強度鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量。在制芯方面，冷芯盒法制芯發(fā)展速度加快，其優(yōu)點凸顯，高強度、低膨脹、高潰散性覆膜砂受到更多的關(guān)注并開始大量生產(chǎn)與使用。在清理方面，由于箱體鑄件內(nèi)腔復雜，難以清理，壁厚也容易變化，故采用機械手程序控制拋丸角度和時間取得了較好的效果，受到了更多的認同。此外國內(nèi)自行開發(fā)的無余量精鑄技術(shù)、新型的澆注系統(tǒng)過濾網(wǎng)技術(shù)等等也均有效地提高了鑄件的內(nèi)、外質(zhì)量和生產(chǎn)效率。高科技的測試技術(shù)和計算機輔助設(shè)計、計算機輔助管理以及計算機自動控制等技術(shù)的推廣應(yīng)用使鑄造行業(yè)技術(shù)上了一個新臺階。近幾年來，行業(yè)內(nèi)直讀光譜儀、熱分析儀、三坐標測量儀已得到了普遍的應(yīng)用，大大提高了測試分析的精度；計算機輔助的鑄件設(shè)計、澆注系統(tǒng)設(shè)計、鑄造生產(chǎn)管理和生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)自動處理等等提高了工作效率和管理水平；由PC機控制的各類機械手或機器人在熱、臟、累的工序里解放了一部分鑄造工人的繁重體力勞動。13灰鑄鐵箱體材料的發(fā)展131箱體材料要求發(fā)動機是汽車的心臟，而箱體是發(fā)動機的骨架和外殼。在箱體內(nèi)外安裝著發(fā)動機主要零部件，其尺寸較大，結(jié)構(gòu)復雜，壁厚較薄又很不均勻(最薄處僅為3mm'-"5ram)。箱體在工作中承受氣壓力的拉伸和氣壓力與慣性力聯(lián)合作用下的傾覆力矩的扭轉(zhuǎn)和彎曲以及螺栓預緊力的綜合作用。在這些大小、方向變化的力和力矩作用下、使機體產(chǎn)生橫向和縱向的變形，變形超過許用值時將影響與機座相聯(lián)零部件的可靠性和工作能力，尤其是活塞、連桿等零件的工作可靠性和耐磨性會受到嚴重影響，并導致發(fā)動機不能正常工作。因此，要求氣箱體材料具有良好的綜合性能，即應(yīng)具有良好的強韌性、導熱性、耐磨性、耐蝕性、加工工藝性能和經(jīng)濟性。另外，對材料的再循環(huán)應(yīng)用性及減少對環(huán)境的影響也是需要考慮的重要方面21。箱體常用的材料有灰鐵和鋁合金兩種。鋁合金的密度小，重量輕，但剛度差、強度低及價格貴。所以除了某些發(fā)動機為了減輕重量而采用外，一般用灰鑄鐵作為箱體材料。132灰鑄鐵箱體材料目前，世界鑄鐵件的生產(chǎn)狀況和趨勢是：灰鑄鐵件的比例明顯下降，但仍占優(yōu)勢；球墨鑄鐵件的產(chǎn)量持續(xù)增長，而蠕墨鑄鐵和特種鑄鐵也有了較大的發(fā)展34。盡管在目前汽車輕量化發(fā)展趨勢下，鑄鐵件受到鋁合金鑄件等強有力的挑戰(zhàn)，但是，由于鑄鐵的缺口敏感性、減震性及耐磨性等優(yōu)良性能是其他材料不可取代的，而且生產(chǎn)方便，價格便宜，因此在工業(yè)領(lǐng)域中依然具有十分明顯的優(yōu)勢，是制造復雜形狀零件的首選材料。灰鑄鐵由于具有良好的鑄造工藝性能和機械性能，優(yōu)越的耐磨性、減震性和導熱性，而且生產(chǎn)方便，價格便宜，在很多工業(yè)領(lǐng)域的鐵系零件中被選定為復雜形狀零件的首選材料，特別是交通運輸行業(yè)用作制造發(fā)動機的材料。鑄鐵鑄件一般占各類鑄件總產(chǎn)量的75以上；而灰鑄鐵件產(chǎn)量又占鑄鐵件總產(chǎn)量的75以上。由于市場的激烈競爭，對鑄鐵材質(zhì)的要求越來越高，隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的進步和對節(jié)能要求的提高，于是能提高性能、減輕重量、降低能耗及降低成本的高強度薄壁灰鑄鐵件就成為國內(nèi)外研究者們進行研究的一項重要內(nèi)容，并在汽車發(fā)動機等薄壁復雜件生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用15。133灰鑄鐵的組織和幾種合金元素的影響過去半個世紀中，灰鑄鐵的熔煉和孕育處理有了很大的進步，對于鑄鐵的合金化、生核和凝固以及固態(tài)的相變都作了不少研究。在材料科學日新月異的今天，灰鑄鐵仍能做為一種結(jié)構(gòu)材料而具有相當?shù)母偁幠芰?，是與這些研究工作分不開的。目前，許多重要的機器零件，如機床床身、內(nèi)燃機箱體、殼體、壓縮機箱體和液壓閥等，都是灰鑄鐵制成的。當然，對灰鑄鐵性能的要求也越來越高了。既要保證強度高，又要有良好的加工性能和厚、薄截面組織的一致性；還要求鑄鐵的剛度高，鑄件尺寸穩(wěn)定671。1331高牌號灰鑄鐵的目標金相顯微組織灰鑄鐵的強度和綜合質(zhì)量，決定于其最終的顯微組織，生產(chǎn)高牌號灰鑄鐵件，控制其顯微組織的目標，大致有以下幾方面8：(1)有較多的初生奧氏體枝狀晶；(2)無游離滲碳體和晶間滲碳體；(3)石墨細小而且是A型；(4)珠光體細?。?5)基體組織95以上為珠光體，游離鐵素體不多于5。1332灰鑄鐵中片狀石墨的分類由于凝固條件不同(指化學成分、冷卻速度、形核能力等)，灰鑄鐵中的片狀石墨可出現(xiàn)不同的分布及尺寸。GB721687把灰鑄鐵的石墨分為6種，各型石墨的分類原則及形成條件見表11。表1-1各型石墨的分類原則及形成條件91333灰鑄鐵中常用的合金元素灰鑄鐵中所加的合金元素一般分為珠光體穩(wěn)定元素，石墨化元素，滲碳體穩(wěn)定元素和細化珠光體的元素?；诣T鐵中加入合金元素來提高強度的主要機理表現(xiàn)在：增加并細化珠光體；細化石墨和共晶團；提高滲碳體的熱穩(wěn)定性，防止珠光體在高溫下分解，提高鑄鐵的熱穩(wěn)定性；生成碳化物等硬度相。各元素的具體作用見表12。一般說來，硫是有害元素。但對灰鑄鐵來講，含少量硫?qū)τ谑纳撕凸簿F的細化都有非常重要的作用。所以，灰鑄鐵中的含硫量不宜低于006，最好保持在006008之間。含硫量太高(>018)，則各種有害作用都會顯現(xiàn)，損害鑄件的質(zhì)量。硫是化學活性強的元素，在鑄鐵中含錳量很低時，硫與鐵生成化合物FeS(熔點193)，也與鐵和碳形成低熔點的共晶體(含碳017，硫317，其余為鐵，熔點975)。Fe可以完全溶解于鐵液中。鐵液凝固時，硫或FeS在奧氏體和滲碳體的固溶度很小，逐漸富集于剩余的液相中，最后以硫化物的形式析出，鑄鐵中含硫量為002時，即可出現(xiàn)獨立的硫化物。在灰鑄鐵中，硫與錳的親和力比其與鐵的親和力大得多，下式表述的反應(yīng)中，Mn+FeS=MnS+Fe，MnS的形成是占優(yōu)勢的。MnS的熔點為l620"12，在灰鑄鐵中，MnS是細小而無害的藍灰色夾雜物，散亂的分布在金屬基體中，而且有助于改善鑄鐵的加工性能、提高工具的壽命。硫以FeS或三元共晶存在時，在鑄鐵凝固過程中，偏析于共晶團界面的液相中，阻礙共晶團的成長，偏析于共晶團邊界上的FeS或三元共晶，又會使鑄鐵力學性能低下，脆性大。這就是硫的有害作用。如果鑄鐵中加有足夠量的錳以抑制FeS的產(chǎn)生，并形成細小而分散的硫化物夾雜，硫就會在石墨的生核和成長中起積極而有益的作用。為使石墨片的形態(tài)令人滿意，灰鑄鐵中硫的最低含量應(yīng)是006。含硫量低于此值，鑄鐵中石墨片的分布狀況就不好1l。表12各合金元素在鑄鐵中的具體作用1334合金元素細化珠光體的作用合金元素最重要的影響，是其對奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w、貝氏體和馬氏體的動力過程的影響，從熱處理的角度來看，就是合金元素對可淬硬度的影響。連續(xù)冷卻時，可淬硬性增強表現(xiàn)為將奧氏體轉(zhuǎn)變的起始點推遲到較低的溫度。在較低的溫度下形成的珠光體較細，強度和硬度也都較高。合金元素的具體影響見表1-3。表13灰鑄鐵中合金元素對金相組織的影響作用12134國內(nèi)外箱體生產(chǎn)中灰鑄鐵材質(zhì)的選擇1341化學成分的選擇根據(jù)鑄鐵牌號要求即機械性能的高低，應(yīng)使鑄件具有相應(yīng)的金相組織。金相組織取決于石墨的結(jié)晶過程，而共晶和共析轉(zhuǎn)變過程的石墨化又和鑄鐵的化學成分及冷卻速度等工藝因素有關(guān)?；诣T鐵中除C，Si，Mn，S，P五種常規(guī)元素外，還有隨爐料或熔煉過程進入的微量元素和其它夾雜，為了獲取“高強、薄壁"的鑄件，生產(chǎn)廠家加入了一些合金元素如Ni，Cr，Cu，Sn，VMo等。所有這些元素對鑄鐵的結(jié)晶、組織及性能都有一定的影響和作用。(1)基本化學成分的選擇碳含量與CE的選擇：采用高的碳當量，可減小白口傾向及鑄件縮松、滲漏等缺陷，但同時會降低鑄件的力學性能。而對于發(fā)動機箱體這樣薄壁復雜的鑄件，從鑄造性能考慮，一般都選擇較高的碳當量13。為使箱體具有良好的鑄造性能與力學性能，一般選擇C=31533，CE=395405。硅與SiC值國內(nèi)對箱體生產(chǎn)中SiC的控制問題爭論較大。陸文華9認為在CE=4O42，SiC值由O50增至O90時，碳當量對值影響變化不大。劉佑平14認為碳當量對灰鑄鐵抗拉強度的影響比SiC值大得多，試驗證明隨著SiC值由O44增至079，在同一范圍的碳當量下，06值變化不大。提高碳當量，氣箱體的縮孔廢品會明顯減少；降低碳當量，使用鑄造焦與增加廢鋼加入量，灰鐵的抗拉強度會明顯地提高。過高的SiC比會導致石墨粗化，珠光體片間距增大，鐵素體含量也增加。當SiC>055，氣箱體縮孔廢品會增加，特別在低碳當量的情況下，縮孔廢品增加得更多。對于采用較高碳當量鐵液的箱體鑄件，采用高SiC并不能提高力學性能，而且還可能由于高CE和高的SiC雙重影響而使石墨粗大和珠光體量下降，從而使抗拉強度下降，其SIC應(yīng)以06"07較為合適15。錳對灰鑄鐵抗拉強度的影響錳是可以穩(wěn)定灰鑄鐵中滲碳體，促進珠光體化的元素，但它會與硫形成MnS，促使鑄鐵石墨化。對于CE為395"-415的灰鑄鐵，其嘰值隨錳量的增加而有所提高，因為碳當量高，鑄鐵自身的石墨數(shù)多且粗，珠光體數(shù)量少，增加錳含量，石墨形貌變化不大，此時錳促使灰鑄鐵珠光體化的作用表現(xiàn)較強，故吼有所提高。所以，范曉明l6等認為當灰鑄鐵CE>395時，Mn含量應(yīng)在06-一08為宜。磷含量的選擇灰鑄鐵件的含磷量一般小于O20。當P020，隨著磷含量的增加，在鑄鐵中可以與Fe形成心P，灰鑄鐵的抗拉強度變化不大，而硬度會明顯提高而韌性顯著降低?；诣T鐵中磷含量過高，不僅鑄件切削加工困難，而且易產(chǎn)生縮松與開裂缺陷14。含硫量及錳硫比對灰鑄鐵抗拉強度的影響硫在鑄鐵中有雙重作用，一方面它是強烈穩(wěn)定鑄鐵滲碳體元素，另一方面S與Mn形成MnS，會促使鑄鐵石墨化。在不同CE的情況下，以值均隨含硫量的增加而明顯提高，但當含硫量超過某一臨界值時強度開始降低。對于CE為395的灰鑄鐵，其臨界硫含量為014。如采用電爐熔煉時，鐵水中的含硫量一般較低，高溫使大量石墨結(jié)晶核心燒損17，為確保常用孕育劑的孕育效果，灰鑄鐵中含硫量一般為005-一006。根據(jù)上述情況，灰鑄鐵的硫含量可為006'-'015。由于錳與硫在鑄鐵中有相互制約的作用，所以在選擇錳含量與硫含量時必須考慮MnS值。生產(chǎn)實踐表明，當灰鑄鐵CE為396,-,405時，MnS=57，抗拉強度較佳。國內(nèi)部分廠家箱體基本化學成分的選擇胡家聰15推薦HT250氣箱體化學成分為()：C=315335，Si=1822，Mn=06"-08，PO15，S=006015與CE=395405。北京吉普汽車有限公司18推薦選取C=315360，Si=1824，Mn=035090，SO15，P012。哈爾濱東安發(fā)動機制造公司19選擇成分：C=3O35，Si=1825，Mn=0609，S<015，P<015。(2)合金化元素隨著汽油機向高轉(zhuǎn)速大功率方向發(fā)展，箱體的工作情況惡化，機械負荷加大，因此采用低合金灰鑄鐵制造，以提高箱體鑄件的機械性能與熱疲勞性能。常用的合金元素為促進灰鑄鐵珠光體化元素，這些合金元素對灰鑄鐵石墨化能力、抗拉強度和硬度的影響見圖11，l一2所示。圖11合金元素對灰鑄鐵石墨化的影響圖12合金元素對灰鑄鐵硬度和的影響由圖12知，當合金元素加入量在10以下時，提高灰鑄鐵抗拉強度的能力，由弱至強的順序排列：Ni，Cu，Cr,Mo，V。釩提高灰鑄鐵06的能力很大，但它能阻礙鑄鐵中C的石墨化，白口傾向很大，所以箱體用灰鑄鐵中一般不加入V。鉬與鎳的價格昂貴，考慮到成本，一般很少使用。一般用銅代替鎳，普遍加入鉻與銅生產(chǎn)灰鑄鐵箱體。錫、銅與鉻是強烈穩(wěn)定珠光體的元素，但對細化珠光體的作用很小。只有當銅含量大于05時灰鑄鐵的抗拉強度才有明顯的提高1141。加入02"-03鉻后，鑄鐵強度提高幅度較大，有利于增加珠光體量和改善石墨形態(tài)。當含鉻量大于035時，會使鑄件滲漏傾向明顯增加；含鉻量大于05時，鑄件中易出現(xiàn)初生碳化物，影響機加工性能，故加鉻量以不超過035為宜。實踐表明，當鉻含量大于035時，氣箱蓋螺孔搭子處會產(chǎn)生縮松，產(chǎn)生漏氣l5。兩種以上合金元素配合使用的效果要比用一種合金元素的效果好，如Cu能中和Cr、Mo的白口傾向?；诣T鐵中加入Cr,Cu與Mo等少量合金元素，鑄件的強度與熱疲勞性能有所提高，鑄件的壁厚敏感性有所減小，但鑄件的縮孔與縮松傾向增大，因此應(yīng)適當提高碳含量與碳當量。國內(nèi)發(fā)動機箱體用灰鑄鐵的化學成分實例見表1-4。表1-4國內(nèi)發(fā)動機箱體用灰鑄鐵141719(3)微量有害元素的控制在熔煉時，回爐料和生鐵中的廢鋼有時會含有Pb，Ti等元素，這些元素的存在會使鑄件中石墨惡化及產(chǎn)生縮松滲漏缺陷。有資料稱20，含Pb量達00008，即可造成縮松滲漏，須注意使用的爐料中是否鍍有Pb材料，有須先行除去鍍層。此外，少量的Pb可在灰鑄鐵中出現(xiàn)魏氏組織石墨，嚴重降低強度。潘亮星等l8在4100QB生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)微量元素WTi>00435時，出現(xiàn)縮松的箱蓋占生產(chǎn)縮松箱蓋總數(shù)的75左右，由此判斷Ti對縮松有較為直接的影響，并推薦使用WTi<008的生鐵。此外影響縮松滲漏的微量元素還有Al，v等，它們都會增加鐵液的收縮傾向，要嚴格控制。1342孕育處理在高碳當量鐵液條件下，為提高灰鑄鐵的性能，控制鐵液質(zhì)量，進行合理的孕育處理是必要的措施之一。有資料表明21，在高碳當量條件下，尤其是生產(chǎn)薄壁高強灰鑄鐵件，使用復合型孕育劑是十分重要的。復合孕育劑含有相應(yīng)的石墨化元素如Re，A1，Ca，Ti等，以改善石墨形態(tài)、消除白口，增加并細化奧氏體枝晶。經(jīng)試驗表明，在復合添加Cr等合金元素的同時添加RE(稀土類元素)，既能獲得相當于蠕墨鑄鐵的抗拉強度，又能抑制激冷的發(fā)生，且也適合批量生產(chǎn)2。孕育也有副作用23。細化共晶團的結(jié)果常常導致縮松的增加，由于孕育劑中含有鋁，孕育量過高也會目鐵水中含鋁量增加而產(chǎn)生針孔缺陷。孕育提高鑄鐵的成核程度，增加共晶團的數(shù)目，導致凝固過程中作用在鑄型上的膨脹力增大，其結(jié)果可能使鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松，因此在箱體生產(chǎn)中特別要注意控制孕育量。吳志忠等24試驗比較了75SiFe，SiCa和SiCaBa系孕育劑對灰鑄鐵顯微組織均勻性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，改善斷面敏感性主要在于解決薄斷面(如壁厚5ram)的石墨化問題。含Ca，Ba的孕育劑有良好石墨化能力，可改善斷面敏感性和顯微組織的均勻性。范曉明等25試驗得經(jīng)稀土復合孕育劑RCC處理的鐵液(CE=400"-'-420，SiC075，Cr=04和Mo=O4)，可穩(wěn)定獲得HT250以上牌號的灰鑄鐵，且斷面均勻性好，白口傾向低。姜金文26以6075SiFe+40ReCaBa復合孕育、低合金化、CE=39-41的試驗鑄鐵，獲得了良好的顯微組織。萬仁芳認為對于CE=4042的高碳當量鐵水，Cr，Mo復合低合金化加入，用75FeSi孕育，可以獲得HT250鑄鐵，若用復合孕育劑孕育，可使鐵水穩(wěn)定獲得HT250牌號，且斷面均勻性好，熱沖擊、熱疲勞性能相應(yīng)提高；采用CE=4142的鐵水，以Mn代替部分Cr，Mo合金化，并用復合孕育劑孕育，同樣可以獲得HT250牌號鑄鐵。在實際應(yīng)用中，北京農(nóng)業(yè)工程大學和北京內(nèi)燃機總廠采用ReBaCa孕育處理，第一汽車制造廠和沈陽鑄造所采用crSrSiFe復合孕育處理，均取得良好效果。1343優(yōu)質(zhì)鐵液的獲得保證高強度灰鑄鐵材質(zhì)性能的前提條件是獲得高溫優(yōu)質(zhì)鐵液27。建議使用沖天爐和工頻電爐雙聯(lián)熔煉，以獲得理想的鐵液質(zhì)量28。我國沖天爐很少有廠家采取高溫熱風、富氧送風等措施，對焦炭質(zhì)量不夠重視，灰分大，強度低，很少使用鑄造焦炭，只注重節(jié)焦，忽略熔煉溫度，較好的沖天爐鐵水出爐溫度只有1450左右，鐵水成分波動范圍大。由于熔煉溫度低，很難消除生鐵中粗大石墨的遺傳性29。當熔煉溫度在1450"-"1500時，Si02+2C斗Si+2CO個反應(yīng)才能進行?？纱偈硅F水中非金屬夾雜物排出，鐵水得到凈化，含氧量降低，使孕育劑中的活性元素鈣、鋁等充分發(fā)揮成核作用。同時高溫澆注雖然能夠延緩鑄件凝固，促進石墨化，并使型腔中的氣體和雜質(zhì)在凝固前上浮，但高溫促使石墨長粗，粗大石墨加劇對基體切割作用而使性能降低。此外鐵水收縮增加，促使鑄件內(nèi)部產(chǎn)生縮孔與縮松。因此出爐溫度應(yīng)在1480以上。BCIRA23J認為，對大多數(shù)箱體來說，最適宜的澆注溫度為1390"-"1420。此外爐料配比對鐵水的冶金特性也具有一定的影響。對合成鑄鐵的研究表明，合成鑄鐵由于提高了廢鋼的加入量，鐵水的冶金特性改善，從而能更好地發(fā)揮孕育處理的效果30。但是，文獻3l則認為，提高爐料中生鐵的加入量，可以顯著地降低材料的硬度和收縮，從而避免縮孔等缺陷，改善切削加工性能。認為爐料配比沒影響的觀點也有。如有報導32認為，在電爐保溫條件下，廢鋼加入量對抗拉強度的影響不明顯，抗拉強度僅取決于CE的變化，而且爐料配比對灰鑄鐵的組織也沒有什么影響。14本課題研究的內(nèi)容確定合理的鑄造工藝參數(shù)和材質(zhì)的選擇就十分重要。本課題研究的主要內(nèi)容為：(1)設(shè)計合理的鑄造工藝。確定制芯，組芯，造型，材質(zhì)，熔煉，孕育，澆注的工藝方案，使之與現(xiàn)有的設(shè)備相匹配。(2)在鐵水成分和其它條件向近的情況下，分別改變鐵水中Cr，Sn，Cu的含量，研究三種元素的含量對箱體機械性能和金相組織的影響。2 低合金灰鑄鐵箱體工藝簡介21生產(chǎn)設(shè)備及原材料211生產(chǎn)設(shè)備(1) DFMAAD型KW水平靜壓造型線：由士造型機，翻箱機、銑澆口機、鉆氣眼機、移箱機、臺箱機、鑄工小車、液壓站等組成；全線采用自動化控制；采用氣流預緊實加高壓多觸頭壓實造型。生產(chǎn)率為105型小時，壓實力1485KN，砂箱尺寸為1100x900x350ram。(2)中頻感應(yīng)保溫電爐：生產(chǎn)效率10th。(3)外水冷長爐齡大排距沖天爐：生產(chǎn)效率7th，曲線爐膛。(4)Q384D1雙行程吊鏈式拋丸清理竄。(5)瑞士SLS自動澆注機。212原材料(1)生鐵，回爐料，廢鋼，鑄造焦，石灰石等。(2)75硅鐵孕育劑，粒度510mm。(3)鉻鐵、錫、銅。22結(jié)構(gòu)簡介本設(shè)計介紹的24L汽油機箱體為橫置自然吸氣，經(jīng)過近一年的試制，目前已經(jīng)滿足使用要求。臺架試驗結(jié)果顯示，功率達到了100KW，扭矩為193Nm，機體的變形滿足使用要求。箱體毛坯：557Kg，單件箱體澆冒口重：186Kg。材質(zhì)為HT250，屬于典型的高強度薄壁復雜鑄件。其剖面圖及各個方向視圖如圖21，2-2所示。圖21灰鑄鐵箱體的剖面圖(a、b)a 上視圖b 下視圖c 左視圖d 右視圖圖2.2灰鑄鐵箱體個方向的視圖a、b、c、d23材質(zhì)要求采用沖天爐一電爐雙聯(lián)熔煉，在保溫電爐中調(diào)整溫度和化學成分。采用75FeSi孕育，每包澆注起始溫度為14101430。(1)箱體化學成分要求(見表21)：表21箱體化學成分要求表22箱體機械性能和金相組織要求(見表22、表23)：表23箱體金相組織要求24造型及澆注系統(tǒng)設(shè)計241造型工藝采用德國KW公司生產(chǎn)的水平靜壓造型線。砂箱的尺寸為1lOOmm×900mmx350mm。生產(chǎn)線主要由主造型機，翻箱機、銑澆口機、鉆氣眼機、移箱機、合箱機、鑄工小車、液壓站等組成；全線采用自動化控制，PLC為西門于s7400。主要原理是采用氣流預緊實加高壓多觸頭壓實造型。生產(chǎn)率為105型d,時，壓實力1485KN。根據(jù)箱體的形狀及砂箱的尺寸，設(shè)計采用一箱兩件生產(chǎn)。箱體模樣在砂箱內(nèi)放置位置如圖2-3所示。圖2-3一箱兩件方案箱體模樣在砂箱中的位置242澆注系統(tǒng)根據(jù)鑄造工藝理論331及鑄件的結(jié)構(gòu)特點，對于箱體類薄壁復雜鑄件，必須合理的設(shè)計澆注系統(tǒng)，以確保鐵水快速、平穩(wěn)的充型，可以有效地減少砂眼、氣孔、冷隔等鑄造缺陷。根據(jù)相關(guān)的資料研究35q8l，在箱體澆注系統(tǒng)的設(shè)計方案時，可以借鑒以下一些經(jīng)驗。1澆注系統(tǒng)按半開放半封閉原則設(shè)計為宜，必須具備一定的擋渣功能。這樣鐵液在充型時較平穩(wěn)，不會沖擊鑄型、產(chǎn)生飛濺或卷入氣體。內(nèi)澆道位置盡量避免直接沖擊型芯和型壁。2盡量使鐵液流經(jīng)的整個通道在砂芯內(nèi)生成，而直澆道難免設(shè)置在外模的粘土砂中通過這時可在直澆道與橫澆道相交處設(shè)置過濾器(一般用泡沫陶瓷質(zhì))。這樣可以過濾鐵液在直澆道內(nèi)可能沖刷下來的散砂，減少砂眼和渣眼。3要有合理的澆注速度。澆注太慢，鐵液上升太慢，上型受高溫時間長，容易開裂。澆注太快，型腔受沖擊力大，還易形成紊流。一般澆注系統(tǒng)截面810Kgs為宜。根據(jù)以上的經(jīng)驗研究和生產(chǎn)實際，設(shè)計的澆注系統(tǒng)如圖2-4所示。設(shè)計為封閉一開放式澆注系統(tǒng)，最小截面在直澆道下端，前半部為封閉式，使金屬液在澆杯及直澆道、集渣倉內(nèi)起擋渣作用。其后為開放式，使充型平穩(wěn)，故兼有封閉式及開放式兩者的優(yōu)點。澆注機是從瑞士SLS進口的自動澆注機，澆注時間控制在1416s。圖2-4箱體澆注系統(tǒng)25制芯及組芯工藝方案設(shè)計251制芯根據(jù)汽油機箱體一箱二件的造型工藝，確定鑄造一個箱體需要10個砂芯，分別為4個缸筒芯，2個水套芯，2個邊芯，2個蓋帽芯。采用從西班牙進口的的Rolamendi冷芯機制芯。其工藝流程如圖2-5所示：圖2-5胺法冷芯盒制芯工藝流程圖樹脂砂工藝的硬化原理為：酚醛樹脂(液態(tài)組分I)+聚乙氰酸酯(液態(tài)組分II)蘭堡墮±L尿烷(固態(tài)粘接劑)其固化機理可用下式表示39：圖2.5 制芯工藝流程圖三乙胺法制芯工藝過程是：首先在定量原砂中按工藝配比加入組分I一酚醛樹脂和組分一聚乙氰酸脂4U的雙組分粘結(jié)劑，在混均勻后得到冷芯砂，然后利用射芯機緊實到芯盒中，再借助氣體發(fā)生器，以干燥的壓縮空氣或者氮氣等為載體將定量的霧化或汽化的三乙胺吹入芯盒，將雙組分粘結(jié)劑中的羥基和異氰酸催化變成尿烷而硬化，繼而靠載體氣體清出芯砂中殘余的三乙胺，得到具有一定強度、滿足工藝要求的砂芯14。冷芯的制芯工藝參數(shù)如表24所示：表24冷芯的制芯工藝參數(shù)252組芯采用先進的“Keycore”組芯工藝，在制芯工部就將所有砂芯組裝在一起，整體上涂料、烘干，再運到造型工部用下芯夾具下芯。顯然，這種形式最能保證鑄件尺寸精度，減少披縫，提高生產(chǎn)率。下芯夾具應(yīng)設(shè)計為兩級定位，即先由長銷子與砂箱上的銷套定位，以確定下芯夾具的定位，然后再平穩(wěn)下芯，這樣可防止擦砂，保證尺寸精度。箱體砂芯一般都要上涂料，以保證內(nèi)腔清潔度，不粘砂。涂料絕大多數(shù)為水基，浸涂、噴涂均可，但應(yīng)注意芯頭處及排氣口不得上涂料，以免堵塞排氣通道。若有可能的話，也可在上涂料后再在砂芯上鉆排氣孔。排氣孔周圍應(yīng)放置耐火石棉墊圈，以防止?jié)沧r鐵液鉆入排氣孔中。砂芯上涂料后要徹底烘干，選用的烘干爐應(yīng)能將爐內(nèi)濕空氣及時排出，以保證烘干效果。制好的砂芯應(yīng)及時使用，避免吸潮導致砂芯變形、強度降低并給鑄件帶來氣孔陷。砂芯的組芯順序及方案是：先對4個缸筒芯進行定位，然后是2個水套芯分別放在缸筒芯頭夾具上，然后裝上2個邊芯，最后對2個蓋帽芯定位。各砂芯在組芯夾具上的位置如圖26所示。然后利用組芯夾具進行組芯，再用螺釘將砂芯固定。砂芯在組芯后如圖27所示。圖2-6組芯圖27組芯后26孕育劑的加八方法261孕育機理及目的在生產(chǎn)高強度灰鑄鐵時，往往要求鐵液過熱，但是伴隨而來的問題是鐵液成核能力的降低。因此，往往會在鑄態(tài)組織中出現(xiàn)過冷的石墨，同時形成過多的鐵素體，有時會出現(xiàn)一定量的自由滲碳體。而在鐵液澆注前，向鐵液中加入一定量的孕育劑，以改變鐵液的凝固過程。孕育處理能降低鐵液的過冷傾向，促使鐵液按穩(wěn)定系共晶進行凝固，同時也可改善石墨的形態(tài)。目的在于：促進石墨化，降低白口傾向；降低箱體鑄件的斷面敏感性，控制石墨形態(tài)，同時消除過冷石墨；孕育還可以適當增高共晶團數(shù)，促進細片狀珠光體的形成，從而達到改善鑄鐵的強度性能及其它性能(如致密性、耐磨性及切削性能等)。目的在于：促進石墨化，降低白口傾向；降低箱體鑄件的斷面敏感性，控制石墨形態(tài)，同時消除過冷石墨；孕育還可以適當增高共晶團數(shù)，促進細片狀珠光體的形成，從而達到改善鑄鐵的強度性能及其它性能(如致密性、耐磨性及切削性能等)。262生產(chǎn)孕育鑄鐵鑄件的條件(1)選擇合適的化學成分。根據(jù)鑄件的要求，選擇合理的化學成分一cE、SiC，是否加入合金元素等。(2)鐵液要一定的過熱溫度。溫度、純凈度、化學成分是鐵液的三項冶金指標。然而鐵液的溫度的高低又影響鐵液的成分及純凈度。對于孕育鑄鐵來說，過熱鐵液的要求目的是純化鐵液，提高過冷，以期在孕育情況下加入大量的人工核心，迫使鑄鐵進行共晶凝固。一般鐵液的過熱溫度在1480"-1500。263孕育的方法孕育劑采用以75SiFe為主體的，含3稀土的復合孕育劑。加入量一般根據(jù)鑄鐵的牌號以及孕育劑的效果而定。本設(shè)計生產(chǎn)的箱體鑄件中孕育劑的加入量為04。孕育效果良好。孕育劑一般隨鐵液緩慢進入。通過鐵液的沖刷、攪拌，力求均勻。本設(shè)采用二次孕育方法。一次孕育一般在爐前，當鐵水(1420-"1500)從鋼包中倒入工頻電爐，待鐵液倒入約20時，開始加入孕育劑，至80時加完。孕育劑的這種加入法能使鐵液孕育均勻。二次孕育在澆注時，采用隨流注入。當鐵水在工頻電爐保溫后，出鐵水(1450。C)。在澆注時加入的孕育劑為前復合孕育劑末，粒度較小。加入速度為O103s。澆注機是從瑞士SLS進口的自動澆注機，澆注時間控制在1416S27鐵水熔煉工藝熔煉設(shè)備選用：中頻感應(yīng)保溫電爐：生產(chǎn)效率10th，外水冷長爐齡大排距沖天爐：生產(chǎn)效率7th。271原材料原材料一般為回爐料，廢鋼和生鐵。回爐料是廠家的常備材料，在使用時必須注意其本身的干凈程度?；貭t料的加入量必須嚴格按一定比例，否則會導致鐵水的Si、S含量不易控制。本設(shè)計生產(chǎn)的箱體鑄件回爐料使用量一般不超過20左右。在本設(shè)計的箱體生產(chǎn)中，廢鋼的使用量超過50。這是由于生鐵本身含有粗大石墨，而石墨熔點較高，在2000以上，在熔煉中不能熔盡，使得結(jié)晶過程中石墨變得粗大。且新生鐵因產(chǎn)地原因也有不同的遺傳因素影響。且本設(shè)的廢鋼資源豐富(汽車邊角料)，因此應(yīng)該盡可能使用廢鋼。另外，廢鋼的使用量直接與鑄件的強度有關(guān)。有廠家應(yīng)用證明，在CE值相同時，多加40的廢鋼，強度高出70MPa，硬度下降9HBt42J。生鐵是鑄鐵的主要原料之一。加入時要考慮生鐵中微量元素含量是否超標。我們選擇的是合肥產(chǎn)的Z18，含量一般在30以下。272熔煉工藝熔煉工藝采用沖天爐工頻電爐雙聯(lián)技術(shù)，選用高溫熔煉廢鋼增碳工藝2343。配料采用廢鋼和回爐料為主，加上一定比例的生鐵，采用爐內(nèi)增碳加石墨粉。廢鋼應(yīng)該盡量無銹蝕。當在沖天爐中溫度達到1500時，除去熔渣，加孕育劑，合金元素，在放入工頻電爐中保溫至14504C出爐。3 合金元素對發(fā)動機箱體性能的影響31引言發(fā)動機箱體是汽車的“心臟”，壁厚差別大，且在工作中受到熱沖擊和熱疲勞的作用，因而既要求具有良好的鑄造性能，又要求具有良好的力學性能。因此，從鑄造性能考慮，一般選擇較高的碳當量。高的碳當量可使鐵液具有良好的流動性能，充型完好，且可以減小白口傾向及鑄件縮松、滲漏等缺陷。因此，一般選擇C含量在325335，Si含量在195205。從發(fā)動機箱體的機械性能考慮，一般選擇低合金鑄鐵鑄造。在合成鑄鐵合金化中，一般采用的合金元素有Mo、Ni、V、Cu、Cr、Sn等，在實際生產(chǎn)中，考慮到生產(chǎn)成本，一般加入Cu、Cr、Sn。本章主要研究試驗加入的少量Cu、Cr、Sn等合金元素的配比對高碳當量灰鑄鐵的抗拉強度、硬度以及金相組織的影響。相關(guān)研究表明15，鉻的加入對箱體力學性能和金相組織的影響十分明顯。由于鉻在鑄鐵中使奧氏體中的溶解度增加，因而阻礙鐵素體生核成長44，是很強的珠光體促成元素。此外鉻還可以細化珠光體組織45，顯著提高灰鑄鐵的強度。但是，在鑄鐵凝固過程中，鉻促成滲碳體的作用很強，使鑄鐵的白口傾向增強。雖然在鑄鐵中加硅，進行孕育處理，對減輕鉻造成的白口傾向有效，但對于消除鉻所致的晶間滲碳體則效果欠佳。一般認為加入O2O3鉻以后，鑄鐵強度提高幅度很大，有利于增加珠光體量和改善石墨形態(tài)。含鉻>035時，會使鐵液的凝固溫度范圍擴大，從而增加鑄鐵的收縮傾向，容易產(chǎn)生滲漏。含鉻>05時，組織中會析出游離碳化物，影響鑄件的機加工性能。實際生產(chǎn)中一般選用加入0203Cr+Sn(或Cu)，減小由于鉻的加入而產(chǎn)生的白口傾向。而為了防止?jié)沧⒑罄鋮s時間長造成的晶粒和石墨片粗大的傾向，我們同時加入了Sn，因為Sn可以穩(wěn)定珠光體，使鑄件強度基本不變，硬度卻有所提高46。錫是強烈穩(wěn)定珠光體的元素。當錫的含量小幅度提高時，其硬度會得到一定的提升。錫是十分有效的促進珠光體化的元素之一。它可以富化在石墨近旁的奧氏體中，對碳的擴散起到一定的阻礙作用，因而促進珠光體化。然而隨著Sn含量的增加，碳化物的數(shù)量會上升，且超過1，說明Sn的加入會增加游離碳化物產(chǎn)生的傾向。而碳化物的超標將會導致硬度的上升，影響加工性能47。隨著Sn含量的增加，對其自口寬度也有增加的趨勢4。因此我們要嚴格控制Sn的加入量。相關(guān)研究表明，銅加入到鐵液中主要產(chǎn)生兩方面的作用。一方面銅也是一種穩(wěn)定珠光體的元素，因此銅的加入，可起到增加和穩(wěn)定基體中的珠光體組織的作用；另一方面，銅又是一種促進石墨化的元素，可抵消鉻元素的增大白傾向的不利影響，有利于保證鐵液的鑄造工藝性能。Cu能降低奧氏體臨界轉(zhuǎn)變溫度和強化鐵素體基體，并可細化珠光體和石墨片。在本章我們這種討論Cr+Cu+Sn的合金加入方式，以及在其它試驗條件不變的情況下，分別改變Cr、Cu、Sn合金元的含量，研究對箱體鑄件的機械性能和金相組織的影響。32試驗裝置及試驗方法321試驗裝置(1) GSl000直讀光譜儀。(2) HB3000型布氏硬度計，JCl0型讀數(shù)顯微鏡。(3) CMT5105電子萬能實驗機。(4) 光學金相顯微鏡。(5) 拋光機。(6) XJP6A金相顯微分析系統(tǒng)。(7) HCS140A紅外CS分析儀。322原材料(1) 生鐵，回爐料，廢鋼，鑄造焦，石灰石等。(2) 75硅鐵孕育劑，粒度510ram。(3) 鉻鐵、錫、銅。323制樣(1)熔煉：采用沖天爐一電爐雙聯(lián)熔煉。將生鐵、廢鋼、回爐料、焦炭、石灰石等按要求加入沖天爐中開始熔煉，鐵水出爐溫度為1500左右，后鐵水轉(zhuǎn)爐至中頻感應(yīng)電爐，進行化學成分調(diào)整，澆鑄三角試塊觀察白口寬度，并澆注激冷試塊鑄模，打磨激冷試塊的下表面，后將激冷試塊放在GS1000型直讀光譜儀上測出該爐鐵水的化學成分。澆注試棒，在試驗機