铸造合金（用于生产铸件的金属材料）

简介

铸造合金(包括铸铁、铸钢和铸造非铁合金)是重要的工程材料，在工农业生产、国防建设及人民日常生活中都占有相当重要的地位，特别是在机器制造业中占的比例就更大。

现代铸造合金种类及熔炼技术的飞速发展主要是在20世纪50年代以后，如孕育铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁退火周期的大幅度缩短、电炉熔炼铸铁技术的发展等。随着人们对各种铸造合金、铸造工艺方法及铸造合金熔炼用炉的广泛深入研究，许多新技术、新成果被不断地应用到生产中，特别是计算机在铸造生产中的应用，取得了令人满意的成果。

常用类别

灰铸铁的含碳量接近共晶成分，结晶温度间隔小、熔点低，结晶时有石墨析出，体积膨胀，可抵消部分铸件的收缩，故总的收缩小，流动性好。如灰铸铁的浇注温度在1200～1280℃时，表示流动性好坏的螺旋线长度为600～1200mm，总体积收缩率在6.9%～7.8%之间。

常用于制造机器零件的铸钢含碳量为0.25%～0.45%。铸钢的浇注温度高(约在1500℃，流动性差，螺旋线长度为100mm，收缩大，总体积收缩率达12.4%，在熔炼过程中易吸气和氧化，因此铸钢的铸造性能差，易产生粘砂、浇不足、冷隔、缩孔、裂纹、气孔等缺陷。

铜合金熔点低，流动性好。锡青铜浇注温度为1040℃，螺旋线长度为420mm，硅黄铜浇注温度为1100℃，螺旋线长度为1000mm。铜合金熔炼时易氧化，某些铜合金(如铅青铜)还易产生密度偏析，熔炼时要注意防止合金氧化、烧损、偏析。

铝合金的浇注温度更低，一般在680℃螺旋线长度为700～800mm。铝合金在高温下易吸气和氧化，影响其力学性能，故熔炼时要注意隔绝合金液体与炉气的接触，并采用一些净化措施。

性能

合金在铸造生产中，所呈现的工艺性能称为铸造性能。它是保证铸件质量的重要因素。合金的铸造性能主要有流动性、收缩性、偏析倾向等。

1.流动性：熔融金属的流动能力称为流动性。流动性好的金属液，充填铸型能力强，易于获得外形完整、尺寸准确、轮廓清晰或壁薄而复杂的铸件。

影响金属流动性的因素很多，如浇注温度高，可使金属在液态下保持较长的时间，但过高的浇注温度反而会导致金属总收缩量增加和吸收气体过多，造成缩孔和气孔等缺陷。总之，浇注温度不宜过高和过低。合金成分对流动性也有较大影响，如共晶合金的熔点低，流动性好。

2.收缩性：金属在冷却时体积缩小的性能称为收缩性。金属的收缩可分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩三部分。其中，液态收缩是在高温状态产生的，只造成铸型冒口部分金属液面的降低；凝固收缩会造成缩松、缩孔等现象；固态收缩受到阻碍时，则产生铸造内应力。为防止缩松或缩孔，应扩大内浇道，利用浇道直接补缩，或在壁厚处设置冒口，由冒口中的金属液补充壁厚处的凝固收缩。

3.偏析倾向：金属或合金在凝固过程中形成的化学成分不均匀现象称为偏析。它与合金的液相线和固相线温度间隔有关，凝固温度区间越大，则偏析越显著。另外，灰铸铁中含硫、磷和碳量较高时，容易产生偏析。浇注温度高和冷却速度慢也能造成偏析。铸件偏析不太严重时，可以通过退火处理来消除偏析现象。

工艺

冲天炉（合金铸造）

常用的铸造合金有铸铁、铸钢、铸造铝和铜合金等．其中铸铁应用最多。

熔炼铸铁的设备有冲天炉和感应电炉等，熔炼铸钢的设备有电弧炉及感应电炉等，铸造铝、铜合金的熔炼设备主要是坩埚炉及感应电炉等。

把熔融金属浇入铸型的操作过程称为浇注。浇注工艺不当会使铸件产生气孔、缩孔、冷隔、浇不足、夹渣、裂纹、跑火、粘砂等缺陷。浇注工作组织不当时，还可能发生安全事故。

1.浇注前的准备工作

1)准备浇注包。浇注包是将熔炼炉流出的熔融金属盛装，再将金属液浇入铸型的容器。浇注包按容量大小可分为端包、抬包和吊包。浇注包的选择应按铸件的大小而定。

2)清理通道。浇注时行走的通道不应有杂物挡道，更不能有积水。

3)烘干用具。烘干用具可避免浇注包、挡渣勾等用具因潮湿而引起金属液的飞溅及降温。

2.浇注时应注意的事项

1)浇注温度。浇注温度过低，金属液的流动性差，铸件易产生气孔、冷隔、浇不足等缺陷；浇注温度过高，铸件易产生缩孔、裂纹、跑火、粘砂等缺陷。通常情况下，灰铸铁的浇注温度为1230℃～1380℃，铸钢的浇注温度为1520℃～1620℃，铝合金的浇注温度为680℃～780℃；复杂薄壁件取上限。

2)浇注速度。浇注速度太慢，金属液降温过多，铸件易产生夹渣、冷隔、浇不足等缺陷；浇注速度太快，铸件易产生气孔、冲砂、抬箱、跑火等缺陷。

3)浇注技术。浇注时应注意扒渣、挡渣和引火。

4)估计好金属液重量。铸型应一次浇满，浇注过程中不能断流，并应始终保持浇口杯处于充满状态。

用途

适于熔融状态下充填铸型获得一定形状和尺寸铸件毛坯的合金。

按基本元素分类有镍基的、钴基的和铁基的。铸造高温合金主要用作燃气涡轮机的涡轮叶片。

有色金属