灰铸铁HT200的铸造性能如何?
所谓 “铸造性能”,主要指金属液的流动性、收缩性、吸气性、偏析倾向等。对于 HT200 来说,它在这些方面都表现得非常优秀,具体分析如下:
1. 流动性 (Fluidity) —— 极好
这是 HT200 最大的优势之一。
- 表现:铁水在型腔中流动的能力很强。
- 原因:HT200 的碳当量(CE)通常控制在 4.0% - 4.3% 左右,接近共晶点(4.26%)。共晶成分的铁水熔点最低,且在凝固时是在恒温下进行的,糊状凝固区窄,因此流动性极好。
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应用优势:
- 能够铸造出形状极其复杂的零件(如带有复杂内腔的箱体)。
- 能够铸造出薄壁件(最小壁厚可达 3-5mm 左右)。
- 充型能力强,铸件轮廓清晰,很少出现 “浇不足” 或 “冷隔” 缺陷。
2. 收缩性 (Shrinkage) —— 很小(自补缩能力强)
HT200 的收缩率是所有铸造合金中最小的之一,这使得它不容易产生缩孔和缩松。
- 表现:线收缩率通常只有 0.8% - 1.0%(铸钢约为 2%,球墨铸铁约为 1.2%)。
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原因(体积效应):
- 灰铸铁在凝固过程中,会析出大量的片状石墨。
- 石墨的比容很大(密度小),它的析出会产生体积膨胀。
- 这个石墨化膨胀抵消了大部分的液态收缩和凝固收缩。
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应用优势:
- 冒口设计简单:不需要像铸钢或球铁那样巨大的冒口。
- 可以 “无冒口铸造”:对于很多壁厚均匀的中小型 HT200 铸件,可以利用其自身的石墨膨胀实现 “自补缩”,从而省去冒口,大大提高工艺出品率(即铸件重量 / 投料重量的比例)。
3. 吸气性与氧化性 (Gas Absorption) —— 较低
- 表现:HT200 铁水对气体(主要是氢气和氮气)的溶解度相对较低。
- 原因:碳和硅是强还原剂,能防止铁水过度氧化。
- 应用优势:相比于球墨铸铁(球化处理过程容易卷入气体),HT200 产生皮下气孔的概率较低。只要熔炼温度足够,型砂水分控制得当,很少出现气孔缺陷。
4. 铸造应力与裂纹敏感性 (Cracking Susceptibility) —— 低
- 表现:虽然灰铸铁抗拉强度低、脆性大,但在铸造过程中,它产生热裂或冷裂的倾向反而比球铁和铸钢小。
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原因:
- 低的收缩率减少了收缩阻力。
- 片状石墨相当于无数个微小的 “切口”,在应力集中时,石墨片可以释放应力(类似于泄压阀),防止裂纹扩展。
- 应用优势:适合铸造形状复杂、壁厚悬殊的零件,不易因冷却不均而开裂。
5. 耐磨性 (Wear Resistance) —— 优良
- 表现:虽然这属于使用性能,但对铸造工艺有影响。
- 原因:片状石墨在磨损过程中脱落,形成 “显微坑”,可以储存润滑油,起到自润滑作用。同时,坚硬的基体(珠光体)支撑表面。
- 应用优势:机床导轨、气缸套等耐磨件首选 HT200。
6. 切削加工性 (Machinability) —— 极好
- 表现:非常容易切削,刀具寿命长。
- 原因:石墨片割裂了基体,使得切屑容易脆断,且石墨本身有润滑作用,减少了刀具磨损。
- 应用优势:加工表面光洁,断屑容易,不需要昂贵的刀具。
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