工程材料教学课件(机制用)6

1、第6章 铸铁 根据碳的存在形式分 白口铸铁 Fe3C 断口为白色，硬而脆，难以切削 加工。主要用作炼钢原料，高耐磨零件（如 轧辊、犁铧等）。灰口铸铁 石墨 断口为灰黑色，铸造性能最好，应 用最广泛的铸铁材料。麻口铸铁 石墨+渗碳体，断口为黑白色。脆性大，很少 使用灰口铸铁根据石墨形态分普通灰口铸铁 片状可锻铸铁 团絮状球墨铸铁 球状普通铸铁 根据化学成分合金铸铁蠕墨铸铁 蠕虫状6.1 铸铁的分类（b=20MPa 0 HB3 似裂纹、孔洞:减少实际受力面积，片尖易引起应力集中。）金 属 基 体片状石墨P P+FF一、灰口铸铁1、组织6.2 常用铸铁 切削加工性好 不可锻、焊接性较差2、性能0 k

2、0 铸造性能好 具有良好的减振性、耐磨性和低的缺口敏感性。 抗拉强度低，塑性、韧性差（石墨片的缩减、割裂作用）b120250 MPa 灰口铸铁的抗压强度与钢相近，因此普通灰铸铁广泛用于作承受压力载荷的零件和结构，如机座、机床床身、轴承等。叶轮叶轮 发动机飞轮发动机飞轮 箱体箱体启动阀启动阀Fe-Fe3C相图和FeG相图（双重相图）3、影响铸铁组织与性能的因素（石墨化）碳以石墨形式析出的过程称为石墨化第二阶段（中间）石墨化1154 738冷却过程中从A中析出的石墨:，A GFe3C3 Fe+G 第一阶段（高温）石墨化从液相中直接结晶出石墨： L G通过共晶反应形成的石墨： 在1154， Lc A

3、E+ G共晶Fe3C3 Fe+G 低温石墨化阶段在738通过共析反应形成的石墨， As Fp + G共析Fe3C3 Fe+G 化学成分碳是形成石墨的元素硅是强烈促进石墨化的元素锰本身是阻碍石墨化的元素但锰能去硫起着间接的促进作用白口铸铁区，其组织为： Ld+Fe3C+P麻口铸铁区，其组织为： Ld+Fe3C+P+G珠光体灰口铸铁区，其组织为：P+G珠光体-铁素体灰口铸铁区，其组织为：P+F+G铁素体灰口铸铁区，其组织为：F+G 冷却速度 铸型材料V金属型V砂型 V湿型 V干型 铸件壁厚硫是强烈阻碍石墨化的元素磷对石墨化影响不大4、孕育处理孕育处理是指在浇注前，向铁水中冲入孕育剂（75%Si的硅

4、铁合金）进行孕育处理，然后浇注，获得细晶粒的珠光体基体和细片状石墨的方法，用这种方法得到的铸铁称为孕育铸铁（高强度铸铁）。灰 铁bmin，MPa 时效消除内应力 软化退火消除白口6、热处理H T 5、牌号及应用 机械性能HB170270 冷却速度对组织性能的影响很小b250400 Mpa 表面淬火提高表面硬度、耐磨性和疲劳强度。 FP二、可锻铸铁1、组织金属基体团絮状石墨2、性能b300400 MPa bmax700 MPa12 k30Jcm2 强度较高，塑性韧性较好，但仍不可锻 铸造性能差(石墨呈团絮状,对基体的割裂和 应力集中较小,提高了铸铁的b、和k，)。处理时间很长 4070h3、制取

5、方法 浇制白口铸件 进行高温石墨化退火温度900930Fe3CA+石墨PF+石墨720600700空冷F+石墨空冷P+石墨时间t 770 AF+石墨 可铁黑min，%bmin，MPaK T H 4、 牌号及应用如：KTH350-10(汽车后桥、低压阀、管接头)K T Z 可 铁珠min，%bmin，MPa主要用于制造形状复杂、承受冲击的薄壁铸件及在潮湿环境中工作的零件 。如弯管、管件、车轮壳、活塞环、万向接头和农机件等零件。如：KTZ650-02(柴油机曲轴) 1、组织三、球墨铸铁 (应力集中基本消除,同样体积的石墨，球形的表面积最小,石墨孤立存在于基体中，基体不再被割裂成不连续状，b可以发挥

6、8090)金属基体球状石墨P P+F F0.2b 45钢b400600 MPa=2、性能 机械性能比其他铸铁高。（具有与钢相近的力学性能， 可代替钢和合金钢使用）（1.510） 经热处理后（2025） 热处理性能好。 铸造性能有优于铸钢。 仍具有灰口铸铁的许多优点如：减振、耐磨、缺口敏感性小、切削加工性好。k815 Jcm2 3、制取方法 选择化学成分（高碳、低S、P） 球化处理和孕育处理a球化剂稀土硅铁镁合金b孕育剂75Si的硅铁c冲入法4、热处理 铸铁的热处理只能改变基体组织，而不能改变石墨的形态、大小及其分布。球墨铸铁的石墨呈球状后，对金属基体割裂作用很小，故其力学性能主要取决于金属基体

7、。通过热处理改变金属基体组织，可以显著提高球墨铸铁的力学性能。 调质获得良好的综合机械性能 正火获得珠光体球铁 退火获得铁素体球铁QT 同可铁 5、牌号及应用如：QT450-10(柴油机曲轴) QT600-02(汽车后桥壳) 用于制造承受较大载荷、受冲击和耐磨损的零件，如汽车和拖拉机中的传动齿轮、主轴、曲轴、凸轮轴、缸体、缸套、转向节等。球墨铸铁管道接口 四、蠕墨铸铁1、组织2、性能介于基体相同的灰铸铁和球墨铸铁之间。 金属基体蠕虫状石墨（石墨形态有介于片状和球状之间 ，其石墨片长厚比较小，端部较钝） 突出优点是导热性优于球铁，而抗生长和抗氧化性较其它铸铁均高。同时，其断面敏感性较灰铸铁小，故厚大截面上的性能较为均匀。此外，蠕墨铸铁的耐磨性优于孕育铸铁及高磷耐磨铸铁。3、制取方法 蠕化剂一般采用稀土镁钛、稀土镁钙合金或镁钛合金，加入量为铁水重量的1%2% 在一定成分的铁水中加入适量的蠕化剂炼成的，制取方法与球墨铸铁基本相同。4、牌号及应用最低抗拉强度，MPaRuT蠕墨铸铁如： RuT400最低抗拉强度为400MPa的蠕墨铸铁。 由于蠕墨铸铁力学性能高，导热性和耐热性优良，因而适于制造工作温度较高或具有较高温度梯度的零件，如大型柴油机气缸盖、制动盘、钢锭模、金属模等。由于其断面敏感性小、铸造性能好，故可用于制造形状