現代鑄鐵技術

前言

第1章 鑄鐵發展簡史1
1.1鑄造技術發展簡史1
1.2鑄造技術及其發展趨勢5
1.3灰鑄鐵6
1.4球墨鑄鐵7
1.5鑄鐵熔煉7
1.6現代鑄鐵技術展望8

第2章 鑄鐵件及其生產方法10
2.1鑄件的含義10
2.2鑄件的分類10
2.3鑄造方法的選擇11
2.3.1優先採用砂型鑄造11
2.3.2鑄造方法應和生產批量
相適應12
2.3.3造型方法應適合工廠條件13
2.3.4要兼顧鑄件的精度要求和
成本13
2.3.5模具及工裝夾具的製造與
維護13
2.4造型工藝過程16
2.5制芯工藝過程20
2.5.1油砂芯工藝21
2.5.2殼芯工藝21
2.5.3熱芯盒工藝21
2.5.4冷芯盒工藝21
2.5.5樹脂自硬砂工藝21
2.63D列印砂型工藝過程22
2.6.13DP砂型工藝22
2.6.2SLS砂型工藝23
2.7熔煉工藝過程23
2.8鑄件澆注和落砂24
2.9鑄件清理方法24

第3章 鑄鐵冶金學25
3.1鑄鐵類型25
3.1.1鑄鐵分類25
3.1.2鑄鐵牌號25
3.1.3各主要工業標準的鑄鐵牌號
對照26
3.2鐵 碳 矽系27
3.2.1Fe C、Fe Fe3C雙重相圖28
3.2.2Fe C Si准二元相圖28
3.3鑄鐵凝固結晶過程28
3.3.1鑄鐵的初生結晶30
3.3.2鑄鐵的共晶凝固30
3.3.3鑄鐵的共析轉變32
3.4影響鑄鐵鑄態組織的因素33
3.4.1冷卻速度33
3.4.2溫度33
3.4.3化學成分34
3.5孕育處理37
3.6鑄鐵凝固及冷卻過程中的主要
缺陷形成原理及預防39
3.6.1鑄鐵的凝固冷卻過程的
變化39
3.6.2縮孔和縮松的形成機理及
防治42
3.6.3鑄造應力、變形的形成機理及
預防44
3.6.4非金屬夾雜物和組織不均勻性
及其防治46
3.6.5氣孔的形成及其防治50

第4章 鑄鐵件檢測和試驗53
4.1技術條件53
4.2鐵液品質檢測58
4.2.1鐵液溫度測量58
4.2.2鐵液成分檢測59
4.3鑄鐵金相組織檢測62
4.3.1鑄鐵中石墨的檢測62
4.3.2鑄鐵金屬基體組織檢測64
4.3.3鑄鐵中碳化物分類檢測67
4.3.4檢測鑄鐵中磷共晶分類67
4.3.5鑄鐵共晶團檢測68
4.4鑄鐵力學性能試驗68
4.4.1鑄鐵拉伸試驗69
4.4.2鑄鐵疲勞試驗71
4.5鑄件的檢驗72
4.5.1金屬材料性能73
4.5.2鑄件鑄造表面粗糙度73
4.5.3鑄件尺寸精度73
4.5.4鑄件健全性檢測73

第5章 灰鑄鐵79
5.1灰鑄鐵分級79
5.1.1簡介79
5.1.2金相組織分級79
5.2灰鑄鐵的性能84
5.2.1影響鑄鐵性能的因素85
5.2.2力學性能86
5.3灰鑄鐵的冶金品質指標90
5.4改善灰鑄鐵力學性能的途徑90
5.4.1化學成分90
5.4.2合金元素91
5.4.3微量元素的影響92
5.4.4孕育處理92
5.4.5生產工藝因素92

第6章 球墨鑄鐵94
6.1球墨鑄鐵牌號94
6.1.1球墨鑄鐵單鑄試塊性能94
6.1.2球墨鑄鐵附鑄試樣性能97
6.1.3鑄件本體試樣性能100
6.2固溶強化鐵素球墨鑄鐵牌號及
力學性能100
6.2.1固溶強化鐵素體球墨
鑄鐵100
6.2.2固溶強化鐵素體球墨鑄鐵
硬度分類102
6.2.3固溶強化鐵素體球墨鑄鐵
金相組織102
6.2.4固溶強化鐵素體球墨鑄鐵
化學成分102
6.3鑄鐵石墨分類102
6.3.1石墨形態103
6.3.2球化分級103
6.3.3石墨大小104
6.4球墨鑄鐵的性能105
6.4.1抗拉強度、屈服強度及
伸長率105
6.4.2彈性模量107
6.4.3疲勞強度108
6.4.4衝擊韌性109
6.4.5硬度111
6.4.6可加工性112
6.4.7滲漏性115
6.5球墨鑄鐵的化學成分115
6.5.1基本元素（碳、矽、錳、
磷、硫）115
6.5.2合金元素116
6.5.3微量元素117
6.6球化處理及孕育處理118
6.6.1嚴格控制118
6.6.2預處理120
6.6.3球墨鑄鐵球化處理工藝121
6.7球墨鑄鐵的熱處理122
6.7.1去應力熱處理122
6.7.2去碳化物退火(石墨化
退火)123
6.7.3硬化124
6.7.4調質處理（淬火和回火）128
6.7.5鐵素體化129
6.7.6軟化退火130
6.7.7正火（正常退火）131

第7章 鑄鐵熔煉132
7.1熔煉工藝132
7.2沖天爐熔煉132
7.3感應電爐熔煉開始134
7.4電弧爐熔煉135
7.5爐料135
7.5.1生鐵136
7.5.2廢鋼136
7.5.3回爐鐵137
7.5.4鐵合金137
7.5.5爐料遺傳性影響137
7.6鑄鐵熔煉程式138
7.6.1氧在鐵液中的作用及其對
鑄鐵品質的影響138
7.6.2鑄鐵孕育理論139
7.6.3鑄鐵感應爐熔煉制度140
7.7灰鑄鐵熔煉程式141
7.7.1灰鑄鐵熔煉配料工藝141
7.7.2電爐熔煉裝料149
7.7.3電爐熔煉程序控制工藝149
7.8球墨鑄鐵熔煉程式153
7.8.1冶金預處理153
7.8.2球墨鑄鐵熔煉程式154
7.8.3脫硫處理154
7.8.4球化處理156
7.8.5孕育161
7.8.6球墨鑄鐵熔煉程式165

第8章 鑄件及鑄造工藝設計167
8.1引言167
8.2鑄件設計168
8.2.1鑄件使用功能設計168
8.2.2鑄件結構設計172
8.2.3鑄鐵件功能設計176
8.2.4鑄鐵件工藝設計177
8.2.5避免鑄造缺陷的設計179
8.2.6鑄鐵件經濟性設計179
8.3鑄造工藝設計181
8.3.1鑄造工藝虛擬設計系統
簡介181
8.3.2澆注位置和分型面設定
原則182
8.3.3鑄造工藝設計相關原則184
8.3.4鑄造工藝參數188
8.3.5鑄鐵件澆注系統設計
規範191
8.3.6陶瓷篩檢程式澆注系統
設計200
8.3.7冒口設計規範202
8.3.8冷鐵設計及應用規範207
8.4鑄造工藝設計案例213
8.4.1某燃氣輪機進氣缸工藝案例213
8.4.2某蝸殼壓縮機產品工藝
案例216
8.4.3某中速柴油機氣缸蓋鑄件
生產工藝案例218
8.4.4某機床床身鑄件工

我與該書的作者彭凡是老相識了，他1983年大學畢業，學鑄造，幹鑄造，紮根鑄造事業35年，在鑄鐵、鑄鋼領域帶領共用集團團隊打造了具有全球競爭力的共用裝備、共用鑄鋼兩家著名企業。近年來，在鑄造3D列印產業化應用、鑄造數位化、網路化、智慧化等方面成績顯著，探索並實踐了鑄造行業“3D列印、機器人等創新技術+綠色智慧工廠 ”的轉型升級路徑，已建成三座數位化鑄造示範工廠，其中萬噸級鑄造3D列印成形智慧示範工廠為世界首創。

彭凡立志於引領和推進行業轉型升級，推進我國從“鑄造大國”邁向“鑄造強國”。2016年成立的國家智慧鑄造產業創新中心，旨在培育綠色智慧製造（鑄造）軟硬體孵化器、提供綠色智慧製造（鑄造）系統解決方案、搭建了面向鑄造行業的工業互聯網平臺——共用工業雲。

2016年2月2日，國務院總理李克強考察共用裝備公司，稱讚鑄造產業已從“傻大黑粗”變成“窈窕淑女”，“是鑄造業第一批在中國敢吃螃蟹的人”，展示了“中國製造2025+互聯網”的融合，是新舊動能轉換的生動體現。

該書是由彭凡帶領團隊將共用裝備50多年生產鑄鐵件的技術和經驗匯總而成，書中重點突出高端鑄鐵件的生產實踐和工藝方法。通過吸納國內外一些先進的鑄鐵理論和標準，結合共用裝備的實際工藝方法和案例，如第7章的灰鑄鐵熔煉程式和球墨鑄鐵熔煉程式，第8章的澆注系統設計、冒口設計、冷鐵設計和具體產品工藝設計案例等，詳細闡述了鑄鐵件生產技術和工藝的控制要點和方法，使得該書通俗易懂，實用性強，為生產高端鑄鐵件提供了有價值的參考。對鑄造專業技術人員、高校鑄造專業學生而言，該書是一本難得的實用書籍。

該書還特別融入了作者所在公司參與全球競爭中形成的一些新理念、新技術，如3D列印在鑄造生產中的應用，全流程虛擬製造技術、綠色智慧鑄造的一些實施要求及展望等。

通過共用優秀企業的技術和知識，促進行業共同提高鑄件的生產技術水準，這是非常好的開始，也希望有更多的優秀企業都能共用自己的技術和經驗，從而實現整個行業的共贏。

中國機械工業聯合會副會長