---铸造合金及其熔炼第2 章灰铸铁

1、第二章第二章 灰铸铁灰铸铁n第一节第一节 金相组织和力学性能特点金相组织和力学性能特点n第二节第二节 影响铸铁铸态组织的因素影响铸铁铸态组织的因素n第三节第三节 灰铸铁件的生产灰铸铁件的生产n第四节第四节 灰铸铁的铸造性能灰铸铁的铸造性能n第五节第五节 灰铸铁的热处理灰铸铁的热处理第一节第一节 金相组织和力学性能特点金相组织和力学性能特点n一、灰铸铁的金相组织一、灰铸铁的金相组织nF、P、F+P： 铸铁中基体组织的强度、硬度比钢中高铸铁中基体组织的强度、硬度比钢中高 (固溶硅多固溶硅多)n片状片状G ：（：（A、B、C、D、E、F） (A最好最好 ) n非金属夹杂物非金属夹杂物 ： 硫化物、磷

2、化物硫化物、磷化物二、灰铸铁性能特点二、灰铸铁性能特点n1、强度性能较差、强度性能较差n与与G，F、P形状、大小、数量、分布有关，但形状、大小、数量、分布有关，但G占主占主导位置导位置-石墨的缩减作用和石墨的缩减作用和缺口作用（切割作用）缺口作用（切割作用）n2、优良特殊性能、优良特殊性能n低的缺口敏感性低的缺口敏感性n良好的减震性良好的减震性n良好的减摩性良好的减摩性n良好的铸造性良好的铸造性n良好的切削加工性良好的切削加工性第二节影响铸铁铸态组织的因素第二节影响铸铁铸态组织的因素n冷却速度冷却速度n化学成分化学成分n孕育处理孕育处理n气体气体n炉料特征和铁液纯净度炉料特征和铁液纯净度一、冷

3、却速度一、冷却速度1. 冷却速度对铸铁的影响冷却速度对铸铁的影响n冷却速度增加，曲线变陡，过冷度增大，共晶反应平台靠近莱氏体共冷却速度增加，曲线变陡，过冷度增大，共晶反应平台靠近莱氏体共晶线，白口倾向增大；晶线，白口倾向增大；n碳化物形成元素易形成晶间偏析，提高共晶温度，产生碳化物碳化物形成元素易形成晶间偏析，提高共晶温度，产生碳化物2. 对冷却速度的影响对冷却速度的影响n壁厚壁厚-铸件模数铸件模数 M=V/A n浇铸温度浇铸温度n铸型条件铸型条件二、化学成分二、化学成分n1、各种元素存在状态、各种元素存在状态n2、各种元素对共晶的影响、各种元素对共晶的影响n3、化学成分对石墨的影响、化学成分

4、对石墨的影响n4、元素对基体的影响、元素对基体的影响n5、常用合金元素的具体作用、常用合金元素的具体作用n6、常见微量元素的作用、常见微量元素的作用n见见表表2-6 三、铁液过热三、铁液过热 & 高温静置高温静置n可使可使 石墨及石墨及 基体基体 组织细化组织细化n温度太高温度太高 时间太长时间太长 起反作用起反作用n临界温度临界温度 1500-1550四、孕育处理四、孕育处理n定义：铁液浇注以前，在一定的条件下，向铁液中加入孕定义：铁液浇注以前，在一定的条件下，向铁液中加入孕育剂去影响铁液的凝固过程，改善铸态组织，从而达到提育剂去影响铁液的凝固过程，改善铸态组织，从而达到提高性能的处

5、理方法。高性能的处理方法。n作用：降低铁液过冷倾向，促使铁液按稳定系共晶凝固，作用：降低铁液过冷倾向，促使铁液按稳定系共晶凝固，改善石墨形态。改善石墨形态。最终目标：细化晶粒最终目标：细化晶粒五、气体的影响五、气体的影响n1、存在形式：、存在形式： 溶解方式、化合物形式溶解方式、化合物形式n2、作用、作用nH：阻碍石墨化：阻碍石墨化 力学性能恶化，易产生氢气孔缺陷力学性能恶化，易产生氢气孔缺陷nN：阻碍石墨化：阻碍石墨化 形成形成D型型G、蠕虫状、蠕虫状G，稳定，稳定P，提高性能，易产生，提高性能，易产生氮气孔缺陷氮气孔缺陷nO：阻碍石墨化：阻碍石墨化 ，断面敏感性增加，易产生气孔（皮下气孔）

6、，增加，断面敏感性增加，易产生气孔（皮下气孔），增加孕育剂变质剂的消耗孕育剂变质剂的消耗六、炉料的影响六、炉料的影响 炉料有遗传性炉料有遗传性：更换同样成分的炉料，铁液主要化学成分：更换同样成分的炉料，铁液主要化学成分不变，但铸铁微观组织却发生变化。不变，但铸铁微观组织却发生变化。第三节第三节 灰铸铁件的生产灰铸铁件的生产n一、灰铁标准一、灰铁标准n国标：灰铸铁的牌号按单铸国标：灰铸铁的牌号按单铸30mm试棒的抗拉强试棒的抗拉强度值划分为六级，如表表度值划分为六级，如表表2-7，表，表2-9n外贸出口件注意：外贸出口件注意：国外是按铸件本体性能指标作国外是按铸件本体性能指标作为验收标准，所以一

7、定要关键部位的壁厚为成分为验收标准，所以一定要关键部位的壁厚为成分调整的出发点。调整的出发点。二、衡量灰铁冶金质量的指标二、衡量灰铁冶金质量的指标n1、成熟度及相对强度、成熟度及相对强度n成熟度成熟度: RG=实测强度实测强度/（1000-800Sc） 一般：一般：0.51.5，要求：，要求：1.15-1.3n相对强度相对强度: RZ=实测强度实测强度/（2.27HBS-227） HBS测定的硬度测定的硬度 测定样品测定样品30直径直径n2、硬化度及相对硬度、硬化度及相对硬度n硬化度硬化度: HG=HBS测测/（530-344Sc）n相对硬度相对硬度: RH=HBS/（100+0.44强度测）

8、强度测） 一般一般RH：0.61.2 以以0.8-1.0为佳为佳n3、品质系数、品质系数nQ=RG/HGnQ介于介于0.71.5之间，希望之间，希望Q1三、提高灰铁性能的主要途径三、提高灰铁性能的主要途径n1、合理规定化学成分（、合理规定化学成分（C、Si、杂质）、杂质）n当当CE不变时，提高不变时，提高Si/C比：比：1) A增多、增多、G减少减少2) 强化强化F，固溶，固溶3) 粗化粗化P，提高共析转变温度，提高共析转变温度4) 降低白口倾向降低白口倾向 n2、孕育处理、孕育处理（1）目的：细化晶粒、促进）目的：细化晶粒、促进G、降低断面敏感性、提高性能、降低断面敏感性、提高性能（2）工艺

9、要求：）工艺要求：n合适的化学成分：合适的化学成分： C当当、Si/C。 Mn(细化细化P)可以提高可以提高n铁液过热度：铁液过热度： 孕育降温、细化孕育降温、细化 G、基体、基体n加入一定量孕育剂：加入一定量孕育剂： 铁液成分、铸件壁厚、孕育方法、孕育剂类型铁液成分、铸件壁厚、孕育方法、孕育剂类型 有关。有关。n孕育方法：包内孕育法孕育方法：包内孕育法 冲入、出铁槽冲入、出铁槽n 瞬时孕育法：瞬时孕育法： 孕育剂置于浇口杯、浮硅、包口孕育剂置于浇口杯、浮硅、包口n 型内孕育法：孕育剂置于浇铸系统型内孕育法：孕育剂置于浇铸系统（3）孕育效果的评价）孕育效果的评价n白口倾向的评定：评价石墨化，白

10、口数减小白口倾向的评定：评价石墨化，白口数减小n共晶团数的增加：评价成核数，在工艺条件相同时才用此共晶团数的增加：评价成核数，在工艺条件相同时才用此评价方法评价方法n测定共晶过冷度：评价形核能力，早形核，过冷度降低测定共晶过冷度：评价形核能力，早形核，过冷度降低（4）孕育铸铁的组织性能特点）孕育铸铁的组织性能特点n 组织：组织： 由于由于C、Si低低Mn高，基体组织是弥散度较高的珠高，基体组织是弥散度较高的珠光体或索氏体，共晶团数量较多，石墨片细小较厚，量适光体或索氏体，共晶团数量较多，石墨片细小较厚，量适中，分布均匀。中，分布均匀。n性能：均匀性好，敏感性小，齐一性好性能：均匀性好，敏感性小

11、，齐一性好-强度提高强度提高n3、低合金化、低合金化n作用：固溶强化作用：固溶强化n细化细化Gn减少减少F增加增加P且细化且细化第四节第四节 灰铸铁的铸造性能灰铸铁的铸造性能n一、流动性一、流动性定义：铁液充填铸型的能力，常用工艺试验法测定定义：铁液充填铸型的能力，常用工艺试验法测定主要影响因素：化学成份和浇注温度主要影响因素：化学成份和浇注温度n1、化学成分的影响、化学成分的影响 共晶成分，亚共晶比过共晶好，共晶成分，亚共晶比过共晶好，Mn降低，降低，S不影响，不影响，P提高提高n2、浇注温度的影响、浇注温度的影响 高好，但不是越高越好高好，但不是越高越好二、收缩性二、收缩性n液态收缩：受浇注温度和含碳量影响，温碳高，则液态收缩大液态收缩：受浇注温度和含碳量影响，温碳高，则液态收缩大n凝固收缩：凝固期间的收缩凝固收缩：凝固期间的收缩+G析出的膨胀析出的膨胀n固态收缩：共析转变时有二次膨胀固态收缩：共析转变时有二次膨胀 Gn灰铸铁的受阻线收缩约为（总收缩）：灰铸铁的受阻线收缩约为（总收缩）：0.8%1.2%（线收缩）（线收缩）与收缩有关的铸造缺陷：缩孔，缩松，热裂