第1章鑄鐵1

1.1鑄鐵概述1

1.1.1鑄鐵的種類1

1.1.2鑄鐵的相與組織2

1.2鑄鐵的結晶與組織形成6

1.2.1Fe-C合金雙重狀態圖6

1.2.2白口鑄鐵的一次結晶9

1.2.3灰鑄鐵的一次結晶11

1.2.4球墨鑄鐵的一次結晶14

1.2.5鑄鐵的二次結晶19

1.2.6化學成分對鑄鐵組織的影響20

1.2.7主要工藝因素對鑄鐵組織的影響24

1.3灰鑄鐵26

1.3.1灰鑄鐵的組織和性能26

1.3.2灰鑄鐵的生產30

1.3.3灰鑄鐵的冶金質量指標32

1.3.4提高灰鑄鐵力學性能的途徑33

1.3.5灰鑄鐵的孕育36

1.3.6灰鑄鐵的鑄造性能40

1.3.7灰鑄鐵的熱處理41

1.4球墨鑄鐵42

1.4.1球墨鑄鐵的組織及性能42

1.4.2球墨鑄鐵的生產44

1.4.3球墨鑄鐵的鑄造性能及主要缺陷51

1.4.4球墨鑄鐵的熱處理56

1.4.5等溫淬火球墨鑄鐵58

1.4.6厚大斷面球墨鑄鐵件的生產60

1.4.7硅固溶強化鐵素體球墨鑄鐵61

1.5蠕墨鑄鐵62

1.5.1蠕墨鑄鐵的組織及性能62

1.5.2蠕墨鑄鐵的生產64

1.6特種鑄鐵69

1.6.1減磨鑄鐵69

1.6.2抗磨鑄鐵72

1.6.3耐熱鑄鐵75

1.6.4耐腐蝕鑄鐵79

思考題80



第2章鑄鋼82

2.1鑄造碳鋼82

2.1.1鑄造碳鋼的化學成分及性能82

2.1.2鑄造碳鋼的結晶及組織83

2.1.3鑄造碳鋼的對力學性能的影響88

2.1.4鑄造碳鋼的熱處理89

2.1.5碳鋼的鑄造性能91

2.1.6鑄造碳鋼的焊接性能93

2.2鑄造低合金鋼93

2.2.素在鋼中的作用94

2.2.2普通鑄造低合金鋼96

2.2.3低合金高強度鑄鋼100

2.2.4微合金化鑄鋼101

2.2.5特殊低合金鋼103

2.2.6鑄造低合金鋼的熱處理104

2.2.7低合金鋼的鑄造性能105

2.2.8低合金鑄鋼的焊接性能107

2.3鑄造高合金鋼107

2.3.1鑄造高錳鋼107

2.3.2鑄造不鏽鋼114

2.3.3鑄造耐熱鋼122

思考題124



第3章鑄造有色合金125

3.1鑄造鋁合金125

3.1.1鑄造鋁硅合金125

3.1.2鑄造鋁銅合金140

3.1.3鑄造鋁鎂合金145

3.1.4鑄造鋁鋅合金147

3.1.5鑄造鋁合金的熱處理149

3.2鑄造銅合金155

3.2.1鑄造銅合金的分類155

3.2.2鑄造錫青銅156

3.2.3鑄造鋁青銅161

3.2.4鑄造鉛青銅164

3.2.5鑄造黃銅166

3.3鑄造鎂合金169

3.3.1概述169

3.3.2鑄造鎂合金的種類及性能169

3.4鑄造鋅合金174

3.4.1概述174

3.4.2Zn-Al合金及其合金化175

3.4.3壓鑄用鋅基合金176

3.4.4高Al鋅合金176

思考題177



第4章鑄造合金的熔煉179

4.1鑄鐵和鑄鋼的感應電爐熔煉179

4.1.1感應電爐加熱及熔化原理179

4.1.2爐襯材料和燒結182

4.1.3鑄鐵的工頻感應電爐熔煉185

4.1.4鑄鋼的感應電爐熔煉188

4.2鑄鐵的衝天爐熔煉192

4.2.1衝天爐的燃燒過程原理192

4.2.2衝天爐的熱交換過程原理199

4.2.3衝天爐的冶金反應原理202

4.2.4衝天爐強化熔煉的主要措施207

4.2.5鑄鐵熔液的爐外脫硫210

4.3鑄鋼和鑄鐵的電弧爐熔煉214

4.3.1電弧爐煉鋼的特點214

4.3.2堿性電弧爐熔煉215

4.3.3堿性電弧爐吹氧返回法煉鋼220

4.3.4酸性電弧爐熔煉222

4.3.5低碳及超低碳鋼的爐外精煉224

4.4鋁合金熔煉227

4.4.1熔煉爐227

4.4.2鋁合金的熔煉特點230

4.4.3鋁合金熔液的精煉231

4.5銅合金熔煉238

4.5.1銅合金的熔煉特點238

4.5.2鑄造銅合金的脫氧241

4.5.3鑄造銅合金的除氫242

4.5.4鑄造銅合金用的熔劑242

4.6鎂合金熔煉243

4.6.1鎂合金熔煉設備243

4.6.2鎂合金熔煉的氧化與保護246

4.6.3鎂液除氣與精煉249

思考題252



參考文獻253

前言

本書自2010年出版以來，因內容全面，專業性和實用性強，深受廣大讀者的歡迎，但隨著專業教學改革和鑄造合金理論與技術的不斷發展，內容有待進一步更新與完善，特進行本次修訂。

本書的修訂內容主要為：各類鑄造合金的牌號和技術參數均采用了的國家標準。在第1章中，增加了灰鑄鐵的冶金質量指標、等溫淬火球墨鑄鐵、厚大斷面球墨鑄鐵的生產、硅固溶強化鐵素體球墨鑄鐵，以及球化處理和蠕化處理新技術等內容。第2章中，增加了低合金高強度鑄鋼、微合金化鑄鋼，並重新編寫素在鋼中的作用、高錳鋼的加工硬化機理和馬氏體不鏽鋼等內容。第3章中，將原“3.1.5 其他鑄造鋁合金”中的鑄造鋁銅合金、鑄造鋁鎂合金和鑄造鋁鋅合金等改編為與“3.1.1鑄造鋁硅合金”並列的3個小節，同時，將原“3.3 鑄造鎂合金和鋅合金”改編為“3.3 鑄造鎂合金”和“3.4 鑄造鋅合金”。考慮到目前普遍采用感應電爐熔煉鑄鐵和鑄鋼，而且，鑄造鎂合金的產量逐年增加，第4章中，將原“4.3 感應電爐熔煉”改編為“4.1 鑄鐵和鑄鋼的感應電爐熔煉”，並新增“4.6 鎂合金熔煉”一節。其他部分知識在原書基礎上作了局部的改動與調整，基本保持了原書的結構與風格。

此外，書中許多地方更新和補充了的技術發展，適當增加了學術前沿的內容。在修訂過程中，我們參考了國內外的有關書籍、教材以及期刊學術論文，引用了其中一些材料和數據，在此，謹向各書的編者、論文作者和出版者表示深切的謝意。

本書可作為普通高等學校材料成型及控制工程專業、材料加工工程專業和機械類專業本科生教材，也可作為相關技術人員的參考用書，或企業繼續教育的培訓教材。

由於編者的水平有限，書中難免有錯誤和不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。



編者

2020年3月









第1版前言

鑄造合金是重要的工程材料，廣泛應用於各工業部門，在國計民生中占有重要的地位。我國是一個鑄造大國，鑄件產量自2000年起連續幾年遙居世界首位，2008年鑄件產量已達3350萬噸。但是，所生產的鑄件材質性能普遍較國外低1～2級，少數高檔鑄件仍需進口。任何一個高性能鑄件的獲得，必須掌握鑄造合金的化學成分、熔煉、熱處理等工藝因素、金相組織和性能之間的關繫。在上述背景下編寫了這本書，本書的目的是使讀者在掌握鑄造合金的基本理論的同時，又能觸及學科前沿的技術成果。

全書共分4章，第1章為鑄鐵合金，介紹了鑄鐵的結晶與組織的形成、灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵和特種鑄鐵。重點是鑄鐵的凝固及組織形成與控制的基本理論。第2章為鑄鋼，闡述了鑄造碳鋼、鑄造低合金鋼和鑄造高合金鋼的化學成分、組織與性能以及鑄鋼的熱處理。第3章為鑄造有色合金，闡述了鑄造鋁合金、鑄造銅合金、鑄造鎂合金、鑄造鋅合金的合金牌號、化學成分、組織與性能控制等。第4章為鑄造合金的熔煉，主要介紹了衝天爐熔煉、電弧爐煉鋼、感應電爐熔煉的原理以及鑄鐵、鑄鋼熔液的爐外精煉和鑄造有色合金的精煉。

本書是在總結作者多年來從事《鑄造合金原理及熔煉》教學和科研實踐經驗的基礎上，同時吸取國內同仁多年的教學改革成果而編寫的。全書繫統論述了有關鑄造合金原理及其熔煉技術的知識，力求加強基礎理論、闡明基本概念與基本問題，盡可能介紹學科前沿的研究成果，並提供了豐富的生產和實驗數據，加強了實用性，突出了先進性。

本書可作為大專院校材料成形及控制工程專業鑄造方向或鑄造專業的教材，也適合從事鑄造合金的研究與生產的科技人員參考。

本書第1章和第2章由蔡啟舟編寫，第3章和第4章由吳樹森編寫。

由於編者的水平有限，在內容和學術觀點方面，可能有失偏頗，存在不少的錯漏，敬請廣大讀者指正。



編者

2009年8月