常用铸造金属及其铸造性能

2.1.2　常用铸造金属及其铸造性能

1．金属的铸造性能

金属在铸造生产中，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。金属的铸造性能主要有流动性和收缩性。

（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、尺寸准确或壁薄而复杂的铸件。影响金属流动性的主要因素有：

1）不同成分的金属具有不同的流动性。常用铸造合金中，灰铸铁的流动性最好，铝硅合金、硅黄铜次之，铸钢最差。

2）浇注温度。适当提高浇注温度，可使金属黏度降低。但过高的浇注温度，又会导致金属总收缩量增加和吸收气体过多，造成缩孔等缺陷。因此，浇铸温度不宜过高或过低。

（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，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。

2．常用金属的铸造性能

常用的铸造金属有铸铁、铸钢、铜合金、铝合金等。各种铸造金属由于化学成分不同，在铸造工艺中表现出不同的特性。

（1）铸铁的铸造性能。铸铁具有良好的铸造性。它熔点较低，对砂型的耐火度要求不高；流动性良好，可浇注形状复杂的薄壁铸件；由于熔点低和良好的流动性，可以减少气孔、砂眼、冷隔和浇不足等缺陷。

1）灰铸铁。在常用的各种铸铁中，灰铸铁的铸造性能最好，几乎集中了上述全部优点。因而灰铸铁件的铸型对型砂要求不高，很少设置冒口（只要出气冒口即可）。除大型铸件外一般都可用湿型浇注，设备简单，操作方便，生产率很高。

2）可锻铸铁。它是由白口铸铁经石墨化退火而成。由于白口铸铁中碳、硅含量较低，熔点高（约1300℃），流动性差，收缩大，易产生冷隔、浇不足、缩孔、缩松及裂纹等缺陷，对形状复杂的薄壁铸件，应采用高温浇注、定向凝固、增设冒口和提高砂型的退让性等措施。

3）球墨铸铁。由于通过球化处理后，铁液温度下降，流动性也有所降低。球墨铸铁的液态收缩和凝固收缩较大，容易形成缩孔和缩松，因而在铸造工艺上应采用快速浇注、定向凝固、加大内浇道和增设冒口等措施。由于金属液中硫化镁（MgS）与砂型中的水分作用生成硫化氢（H₂S）气体，易产生气孔，因此，必须严格控制含硫量及型砂中的水分。

（2）铸钢的铸造性能。铸钢的流动性差，为防止浇不足等缺陷，铸钢件壁厚不能小于8mm，并采用较大的浇注系统的断面。铸型常采用干砂型或热型。铸钢的熔点较高，浇注温度相应也提高，一般为1520～1600℃；它的收缩率也比较大，因而极易产生黏砂、缩孔、裂纹等缺陷。为此，铸钢的型砂需采用耐火度较高的硅砂，铸件的壁厚要均匀，要提高砂型和型芯的退让性，并在厚壁处多设冒口以利于补缩等。

（3）铸造铜合金的铸造性能。铸造铜合金常在电热炉或坩埚炉中熔化。铜合金的熔点一般在1200℃上下；流动性好，可浇注最小壁厚约3mm的复杂铸件；浇注温度低，对型砂和芯砂的耐火度要求不高，因此可采用细砂造型，以提高铸件表面质量，并可减少机械加工余量。铜合金易氧化，常用玻璃、食盐、氟石和硼砂等做熔剂，使氧化物和非金属夹杂物浮于金属液表面。铜合金收缩较大，易形成集中缩孔，需在壁厚部位设置冒口进行补缩。

（4）铸造铝合金的铸造性能。铸造铝合金也在电热炉或坩埚炉内熔化。铝合金熔点低，一般在660℃上下；流动性好，可浇注最小壁厚2.5mm的铸件；铝合金在高温下的氧化吸气能力很强，为避免氧化和吸气，熔炼时应采用NaCl、KCl等为熔剂覆盖在液面上，使金属与炉气隔绝。浇注系统应在横浇道上多设内浇道，以使金属液平稳并较快地充满型腔，以防止氧化吸气和浇不足等缺陷。