制造工程基础砂型铸造特点：优点：生产率高，成本低，灵活性大，适应面广，技术成熟。缺点：铸件的内部质量、尺寸精度、表面粗糙度较差；不易实现
机械化、自动化。如何克服这些缺点？特种铸造工艺方法第四章金属的铸造成形第二节特种铸造工艺方法第四章金属的铸造成形常
见的特种铸造工艺金属型铸造熔模精密铸造压力铸造（压铸）低压铸造离心铸造第四章金属的铸造成形§4-2-1金属型铸造
金属铸型结构铸造工艺特点与应用第四章金属的铸造成形§4-2-1金属型铸造金属铸型结构铸造工艺特点与应用水平分型式整体式垂直
分型式复合分型式3.铸件出型及抽芯时间：中小铸件10s－60s。4.金属型涂料：粉状耐火材料＋粘结剂＋溶剂＋特殊附加物，涂层厚度0
.1mm－0.5mm。特殊附加物示例：硅铁粉：防止灰铸铁出现白口硼酸：防止镁合金氧化通气槽
通气塞第四章金属的铸造成形§4-2-1金属型铸造金属铸型结构铸造工艺特点与应用金属型预热及
温度控制：稳定工作温度120℃－350℃加强金属型的排气第四章金属的铸造成形§4-2-1金属型铸造金属铸型结构铸造工艺特
点与应用优点：缺点：应用：铸件尺寸精度和表面质量优于砂型铸造；铸件具有较高的力学性能；工序简化，节约造型材料和生产场地，易于
实现机械化和自动化。金属型制造成本高，加工周期长；金属型不透气，而且无退让性，易造成铸件浇不足、开裂或铸铁件白口等缺陷;金属型铸造
时，铸型的工作温度、合金的浇注温度和浇注速度，铸件在铸型中停留的时间，以及所用的涂料等，对铸件的质量的影响甚为敏感，需要严格控制。
金属型制造成本高，不适合单件、小批生产；不适宜薄壁复杂及大型铸件；主要用于铝、铜、镁等非铁合金中小型铸件的大批量生产。第四章金
属的铸造成形§4-2-2熔模精密铸造熔模铸造工艺过程特点与应用第四章金属的铸造成形§4-2-2熔模精密铸造熔模铸造工艺
过程特点与应用1.熔模制造制造熔模的专用模具（压型）的制造★机械加工★易熔合金直接浇入母模★石膏、塑料、硅橡胶压型
浇注模料，制造单个熔模制模材料：蜡基模料、树脂基模料，常用的材料有石蜡、硬脂酸、松香、川蜡、地蜡、褐煤蜡、聚乙烯等模料回收熔
模的制造：采用压力把糊状模料压入压型的方法制造熔模：柱塞加压法、气压法和活塞加压法。压制前需在压型表面涂薄层分型剂，以便从压型中取
出熔模。压制蜡基模料时，分型剂可为机油、松节油等；压制树脂基模料时，常用麻油和酒精的混合液或硅油作分型剂。分型剂层越薄越好，使熔模
能更好地复制压型的表面，提高熔模的表面光洁度。形成熔模组:把形成铸件的熔模和形成浇冒口系统的熔模组合在一起:焊接法和机械组装法2.
型壳制造型壳制造工艺过程模组的除油和脱脂在模组上涂挂涂料和撒砂型壳干燥和硬化自型壳中熔失熔模焙烧型壳型壳型壳种类：实
体型和多层型壳，目前普遍采用的是多层型壳。型壳工艺要求：在熔失熔模时，型壳会受到体积正在增大的熔融模料的压力；在焙烧和注时，型壳各
部分会产生相互牵制而又不均的膨胀的收缩，金属还可能与型壳材料发生高温化学反应。要求型壳有小的膨胀率和收缩率；高的机械强度、抗热震性
、而火度和高温下的化学稳定性；型壳还应有一定的透气性，以便浇注时型壳内的气体能顺利外逸。两类型壳用材料：用来直接形成型壳的，如耐火
材料、粘结剂等；为了获得优质的型壳，简化操作、改善工艺用的材料，如熔剂、硬化剂、表面活性剂等。1）耐火材料：主要为石英和刚玉，以
及硅酸铝耐火材料2）粘结剂:用得最普遍的粘结剂是硅酸胶体溶液3.熔模铸件的浇注和清理熔模铸件的浇注热型重力浇注方法型壳从焙烧炉
中取出后，在高温下进行浇注。此时金属在型壳中冷却较慢，能在流动性较高的情况下充填铸型，故铸件能很好复制型腔的形状，提高了铸件的精度
。但铸件在热型中的缓慢冷却会使晶粒粗大，这就降低了铸件的机械性能。在浇注碳钢铸件时，冷却较慢的铸件表面还易氧化和脱碳，从而降低了铸
件的表面硬度、光洁度和尺寸精度。真空吸气浇注将型壳放在真空浇注箱中，通过型壳中的微小孔隙吸走型腔中的气体，使液态金属能更好地充填
型腔，复制型腔的形状，提高铸件精度，防止气孔、浇不足的缺陷。压力下结晶将型壳放在压力罐内进行浇注，结束后，立即封闭压力罐，向罐内
通入高压空气或惰性气体，使铸件在压力下凝固，以增大铸件的致密度。在国外最大压力已达150atm。定向结晶（定向凝固）一些熔模铸件
如涡轮机叶片、磁钢等，如果它们的结晶组织是按一定方向排列的柱状晶，它们的工作性能便可提高很多，所以熔模铸造定向结晶技术正迅速地得到
发展。第四章金属的铸造成形§4-2-2熔模精密铸造熔模铸造工艺过程特点与应用优点：缺点：应用：铸件尺寸精度高、表面光
洁；可以铸出形状复杂的薄壁铸件；对铸造合金的种类、生产批量无限制。工序复杂，生产周期长；原材料价格及铸件成本高；铸件尺寸
及重量受限制。高熔点、难切削加工合金、小型精密铸件。第四章金属的铸造成形§4-2-3压力铸造（压铸）压铸工艺特点与应用第
四章金属的铸造成形§4-2-3压力铸造（压铸）压铸工艺特点与应用在高压（30MPa－100Mpa）、高速（0.5m/s－
80m/s）下充填铸型。根据压室的工作条件不同分为热压室压铸和冷压室压铸。热压室压铸适于压铸低熔点合金第四章金属的铸造成形§4
-2-3压力铸造（压铸）压铸工艺特点与应用在高压（30MPa－100Mpa）、高速（0.5m/s－80m/s）下充填铸型。根
据压室的工作条件不同分为热压室压铸和冷压室压铸。冷压室压铸适于压铸较高熔点合金第四章金属的铸造成形§4-2-3压力铸造（压
铸）压铸工艺特点与应用优点：缺点：应用：铸件可达到很高的尺寸精度和表面质量（Ra3.2－0.8）；压铸薄壁件，表层晶粒细小，
组织致密，铸件强度和表面硬度高。抗拉强度比砂型铸件提高25－30％；可以压铸形状复杂的薄壁铸件。铝合金铸件最小壁厚3mm－0.5
mm；可以实现嵌铸技术；易于实现机械化、自动化，生产率高。压铸件中存在高度弥散的气孔，不易进行切削加工、热处理或在高温下工作
；技术改进难于压铸高熔点金属（钢、铸铁等）；压铸型制造成本高。低熔点有色金属精密复杂铸件的大批量生产。第四章金属的铸造成
形压铸工艺技术改进：半固态压铸技术降低了工作温度，减少了压铸件中的气孔和缩孔。第四章金属的铸造成形§4-2-4低压铸造低压
铸造工艺过程特点与应用第四章金属的铸造成形§4-2-4低压铸造低压铸造工艺过程特点与应用在低压下（0.02MPa－0.0
7MPa）将液态金属注入型腔，并在压力下凝固成形。第四章金属的铸造成形§4-2-4低压铸造低压铸造工艺过程特点与应用优点：
缺点：应用：液流平稳，避免了金属液对铸型壁及型芯的冲刷，并便于排气；充型能力强，铸件轮廓清晰，表面光洁；补缩效果较好，铸件组
织致密，性能优异。拉伸强度比重力铸造提高10％；简化浇注系统结构；易于实现机械化和自动化。升液管使用寿命短，生产率低于压力铸
造。质量要求高、形状复杂的薄壁铸件，如汽缸体、气缸盖、活塞。第四章金属的铸造成形§4-2-5离心铸造离心铸造工艺铸型转速
选择特点与应用第四章金属的铸造成形§4-2-5离心铸造离心铸造工艺铸型转速选择特点与应用将液体金属浇入高速旋转（250r
pm－1500rpm）的铸型中，使其在离心力作用下充填铸型和凝固形成铸件。按铸型旋转轴线的方向分为立式离心铸造和卧式离心铸造。立式
离心铸造铸件沿高度方向壁厚不均匀，适用于高度小于直径的圆盘、环类铸件。第四章金属的铸造成形§4-2-5离心铸造离心铸造工
艺铸型转速选择特点与应用将液体金属浇入高速旋转（250rpm－1500rpm）的铸型中，使其在离心力作用下充填铸型和凝固形成铸件
。按铸型旋转轴线的方向分为立式离心铸造和卧式离心铸造。卧式离心铸造铸件壁厚均匀，适于长度较大的套筒及管类铸件。第四章金属的铸
造成形§4-2-5离心铸造离心铸造工艺铸型转速选择特点与应用转速太小，起不到消除铸件夹渣、气孔、缩孔、缩松的作用。要求：离心
铸件内表面上液体金属的等效重度转速太高，外层金属壳可能产生裂纹，液体金属离心力对铸型壁压力太大。第四章金属的铸造成形§4-2
-5离心铸造离心铸造工艺铸型转速选择特点与应用优点：缺点：应用：省去型芯、浇注系统及冒口；铸件组织致密，力学性能高；方便
实现双金属轴套和轴瓦类铸件生产。铸件内表面质量差，尺寸不易控制；离心力作用加剧合金的比重偏析倾向。大批量生产管、筒、套类等空
心旋转体铸件。最大重量达几公斤到十多吨离心铸件最大直径可达3米，最大长度8米第四章金属的铸造成形第三节铸造合金种类及相
应的铸造特点第四章金属铸造成形概述铸造合金的种类铸造铁碳合金(铁碳平衡图)铸造非铁合金铸铁：接近共晶成分，通常含碳2.5
%－4.0%，含硅1.0%－2.5%。铸钢：一般含碳0.25%－0.45%，结晶温度区间小。铸造铝合金铸造铜合金铸造特点铸
造合金的熔炼铸造工艺特点铸件的热处理§4.3.1铸铁——碳在铸铁中的存在形式铸铁是一系列主要由铁、碳（2.5%－4.0%）和
硅（1.0%－2.5%）组成的接近共晶成分的合金总称。铸铁的组织由基体（铁素体、珠光体、铁素体＋珠光体）和石墨组成。铸铁铸造性能良
好，加工性能好，减摩性能好，成本低廉；与钢相比，强度与韧性较低。碳在铸铁中的存在形式：固溶于金属固体，碳在高温奥氏体中的最大溶解度
为2.1%，在铁素体和珠光体中的最大溶解度为0.2%和0.76%化合态渗碳体Fe3C游离态石墨G§4.3.1铸铁——铸铁的石墨化
过程§4.3.1铸铁——铸铁的分类金相图分类碳的形式特点牌号示例
应用渗碳体Fe3C片状石墨粗大片状石墨细小片状石墨团絮状石墨球状石墨蠕虫状石墨硬而脆，难以切削加工KmTBHT250KTz45
0-06QT450-10RuT380高耐磨性机件或工具（轧辊、犁铧）静载下的承压件及滑动副零件（箱体、导轨）承受冲击和振动载荷的零
件（减速器壳体、曲轴）可改善、调整强度与韧性的组合，应用广泛。高温及高温度梯度下工作零件（气缸盖）白口铸铁灰口铸铁普通灰铁孕育
铸铁可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁良好的减震性、减磨性及低的缺口敏感性，易于铸造和切削加工。片状石墨的夹角易引起应力集中，对机体有割裂作
用。割裂作用减轻，具有较高韧性割裂作用大大减轻，力学性能更为提高性能介于灰铁与球铁之间，屈强比值高。第四章金属的铸造成形铸铁中
碳存在的形态白口铸铁灰口铸铁可锻铸铁球墨铸铁返回§4.3.1铸铁——铸铁石墨化过程控制3.铸铁石墨化过程的控制（1）影响铸铁
石墨化过程的主要因素化学成分碳和硅：硅是强烈促进石墨化元素。不同碳硅配比，得到不同组织和性能的铸铁：白口（麻口）铸铁，铁素体
基体灰铸铁，珠光体（或珠光体＋铁素体）基体灰铸铁。硫：硫是强烈的反石墨化元素；导致热脆性。含量要限制在0.1%－0.15%以下。
锰：锰阻碍珠光体中的碳石墨化，提高强度和硬度；具有脱硫作用（生成MnS）。含量0.6%－1.2%。磷：对石墨化影响不大；增强耐
磨性；增强冷脆性。含量0.5%以下。§4.3.1铸铁——铸铁石墨化过程控制3.铸铁石墨化过程的控制（1）影响铸铁石墨化过程的
主要因素冷却速度冷却速度慢，则碳原子析出充分；冷却速度快，则易形成白口组织。§4.3.1铸铁——铸铁石墨化过程控制3.铸铁
石墨化过程的控制（2）灰铸铁的孕育处理a)熔炼出相当于白口或麻口组织的低碳、硅含量的高温铁水。b)向铁水中冲入少量（0.25%
－0.6%）细小颗粒状和粉末状孕育剂。含75％Si的硅铁。得到的孕育铸铁的强度、硬度显著提高，但塑性、韧性依然很低。普通灰铸铁
sb=100Mpa－200Mpa孕育铸铁sb=250Mpa－350Mpa§4.3.1铸铁——铸铁石墨化过程控制孕育铸铁性能
对冷却速度的依赖程度降低，铸件性能均匀性提高。§4.3.1铸铁——铸铁石墨化过程控制3.铸铁石墨化过程的控制（3）可锻铸铁的
石墨化退火工艺a)铸出全白口的铸铁毛坯（2.4%－2.8%C，0.4%－1.4%Si）；b)在退火炉中缓慢加热至920℃－98
0℃，保温10h－20h；c)以一定速度冷却至室温。得到的可锻铸铁具有较高的强度，并有很好的塑性和韧性。sb：700Mpa
，d：12％；ak：30J/cm2可锻铸铁根据退火工艺和基体组织分类：黑心可锻铸铁（KTH）：铁素体基体珠光体可锻铸铁（KT
z）：珠光体基体白心可锻铸铁（KTB）：表层铁素体，心部珠光体§4.3.1铸铁——铸铁石墨化过程控制3.铸铁石墨化过程的控
制（4）石墨的球化处理a)熔炼出高温、低硫磷和杂质含量的优质铁水（S含量≤0.07%，P含量≤0.1%，C含量3.6%－4.0
%）；b)向铁水中冲入少量细小颗粒状和粉末状的球化剂和孕育剂。球化元素：镁Mg、铈Ce、钇Y得到的球墨铸铁的力学性能比灰铸铁有很
大提高。球墨铸铁根据基体组织分类：铁素体球铁珠光体球铁混合基体球铁奥氏体－贝氏体球铁§4.3.1铸铁——铸铁石墨化过程控
制3.铸铁石墨化过程的控制（4）石墨的蠕化处理a)熔炼出高温、低硫磷和杂质含量的优质铁水（S含量≤0.07%，P含量≤0.1
%，C含量3.6%－4.0%）；b)向铁水中冲入少量细小颗粒状和粉末状的蠕化剂和孕育剂。蠕化剂：稀土镁钛、镁钙得到的蠕墨铸铁
性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间，具有很高的屈强比，良好的导热性、耐热性。§4.3.1铸铁——铸铁铸造性能与热处理4.铸铁的铸造
性能及热处理总的来说，铸铁具有良好的铸造性能，适于铸造形状复杂的铸件。灰铸铁：流动性好；石墨化膨胀补缩，不易产生缩孔、缩松、浇不足
、热裂、气孔等缺陷。一般不需要冒口补缩，也较少采用冷铁。注意：一般不采用热处理改善灰铸铁性能！球墨铸铁：球状石墨析出时膨胀力大，
易产生缩孔和缩松；残留的Mg或MgS与水反应生成气体，易产生气孔。安放冒口、冷铁，减少型砂水分。热处理：可通过热处理（退火、回火、
低温淬火）改善基体组织，从而改善球铁性能！白口铸铁和可锻铸铁：流动性差，收缩大，铸造性能较差。§4.3.1铸铁——铸铁铸造性能与
热处理5.铸铁的熔炼铸铁熔炼目的：获得化学成分及温度满足要求的铁水，所用的设备有冲天炉、反射炉、电弧炉、中频感应电炉等熔炼过程
加入燃料（焦炭）、金属料（生铁、废钢、硅铁或锰铁等铁合金、以及浇冒口和废铸件等回炉料，及熔剂（石灰石、萤石）等组成的炉料焦炭燃烧，
发出大量热生成铁水和炉渣燃料补充返回§4.3.2铸钢——铸钢的分类1.铸钢的分类（按化学成分）分类化学成分
性能特点牌号示例应用含碳0.25%－0.45%的中碳钢加入总量不超过5％的合金元素加入总量超过1
0％的合金元素综合力学性能高于铸铁，优良的塑性和韧性；较好的焊接性能。提高碳钢的力学性能和淬透性耐磨、耐蚀、耐热等特殊性能ZG35
含碳量0.35%ZG35MnSiZGMn13C:0.9-1.5%Mn:11-14%承受大能量冲击负载的复杂铸件（如火车车轮）；铸、
焊联合结构大型铸件。需要热处理强化的合金结构钢铸件特殊性能要求铸件铸造碳钢铸造低合金钢铸造高合金钢第四章金属的铸造成形2.铸
钢的熔炼适于中小企业的感应炉熔炼第四章金属的铸造成形3.铸钢的铸造特点与热处理铸造特点工艺措施热处理熔点及浇注温度高（>1
500℃），易吸气和氧化；流动性差；凝固收缩大。易产生缩孔、缩松、热裂、粘砂、变形等铸造缺陷。提高铸型的性能，包括耐火性：
涂覆石英粉或锆砂粉涂料；透气性：采用大颗粒型砂；退让性：加糖浆、糊精、锯木屑等；低发气性：采用干型、水玻璃快干型。合理设计
铸型结构：壁厚均匀，平滑过渡，防止热节。合理设计浇注系统：快速平稳充填铸型，采用冒口和冷铁。返回通过正火、退火改善铸钢件组织、细
化晶粒、消除残余应力。第四章金属的铸造成形§4-3-3铸造非铁合金1.铸造非铁合金分类（按合金成分）分类
合金成分（牌号示例）特点应用铝硅合金铝铜合金铝镁合金铝锌合金锰黄铜铝黄铜硅黄铜铅
黄铜锡青铜铝青铜铅青铜铍青铜ZAlSi7MgZAlCu5MnZAlMg10ZAlZn11Si7ZCuZn40Mn
3Fe1ZCuZn38ZCuSn10P1ZCuPb10Sn10密度小，比强度高，熔炼、浇注温度较低，溶化潜热大，流动性好。较
高的力学性能、耐磨性能，很高的导热、导电性和抗腐蚀性能。航空航天零件，汽车零件。船舰、化工机械、电工仪表零件及换热器铸造铝合金铸造
铜合金第四章金属的铸造成形2.铸造铝、铜合金的熔炼特点：措施：易氧化（产生Cu2O，Al2O3）和吸气（H2），形成氧化夹杂
物和气孔。采用坩埚炉间接加热。用溶剂覆盖金属液隔绝空气，防止氧化。脱氧、去气精练（通过吸附或化学作用）加少量添加剂（NaF
、AlSr合金），使铝合金晶粒细化。铸铝时，吹入氮气，吸附夹杂物和氧气；铸铜时，加入磷铜脱氧：5Cu2O＋2P＝10Cu＋P2O5
↑第四章金属的铸造成形2.铸造铝、铜合金的铸造特点平稳快浇，避免飞溅，防止再度氧化和吸气；快速凝固，减小吸气，细化晶
粒。多采用金属型铸造；细粒砂型铸造时，控制水分；铜、铝合金的凝固收缩率大，易出现缩孔、缩松、热裂、变形等铸造缺陷。使用冒口、冷铁
实现顺序凝固，利于补缩。返回金属型铸造又称硬模铸造，它是将液体金属浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造方法。铸型是用金属制成，可以反
复使用多次（几百次到几千次）。金属到铸造与砂型铸造比较：在技术上与经济上有许多优点。（1）金属型生产的铸件，其机械性能比砂型铸件高。同样合金，其抗拉强度平均可提高约25％，屈服强度平均提高约20％，其抗蚀性能和硬度亦显著提高；（2）铸件的精度和表面光洁度比砂型铸件高，而且质量和尺寸稳定;（3）铸件的工艺收得率高，液体金属耗量减少，一般可节约15～30％；（4）不用砂或者少用砂，一般可节约造型材料80～100％；此外，金属型铸造的生产效率高；使铸件产生缺陷的原因减少；工序简单，易实现机械化和自动化。金属型铸造虽有很多优点，但也有不足之处。如：?1)金属型制造成本高；?2)金属型不透气，而且无退让性，易造成铸件洗不足、开裂或铸铁件白日等缺陷;?3)金属型铸造时，铸型的工作温度、合金的浇注温度和浇注速度，铸件在铸型中停留的时间，以及所用的涂料等，对铸件的质量的影响甚为敏感，需要严格控制。金属型铸造目前所能生产的铸件，在重量和形状方面还有一定的限制，如对黑色金属只能是形状简单的铸件；铸件的重量不可太大；壁厚也有限制，较小的铸件壁厚无法铸出。因此，在决定采用金属型铸造时，必须综合考虑下列各因素：铸件形状和重量大小必须合适；要有足够的批量；完成生产任务的期限许可。 |
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