工程材料第04章 钢铁材料

1、第四章第四章 铁碳合金铁碳合金铁碳合金系相图铁碳合金系相图铁碳合金平衡冷却过程分析铁碳合金平衡冷却过程分析碳对铁碳合金的影响碳对铁碳合金的影响碳钢碳钢铸铁铸铁第一节第一节 铁碳合金系相图铁碳合金系相图一、组元的特性一、组元的特性 1.1.纯铁纯铁纯铁的同素异晶转变纯铁的同素异晶转变铁素体的磁性转变温度为铁素体的磁性转变温度为770(居居里点里点)，曾经把，曾经把770912无磁性无磁性(顺磁性顺磁性)的铁称为的铁称为Fe。 工业纯铁的力学性能特点是强度、硬度工业纯铁的力学性能特点是强度、硬度低，塑性、韧性好。低，塑性、韧性好。抗拉强度抗拉强度 b b180180230Mpa230Mpa延伸率延

2、伸率 30305050断面收缩率断面收缩率70708080冲击韧性冲击韧性 a ak k160160200J/cm200J/cm2 2硬度硬度 50506060HB HB 一、组元的特性一、组元的特性第一节第一节 铁碳合金系相图铁碳合金系相图2.2.碳碳 游离的碳有石墨和金刚石两游离的碳有石墨和金刚石两种晶体结构，在铁碳合金中的游种晶体结构，在铁碳合金中的游离态是石墨。石墨离态是石墨。石墨(Graphite)(Graphite)具具有简单六方晶格。同一晶面上碳有简单六方晶格。同一晶面上碳原子以共价键结合原子以共价键结合, ,间距间距0.142nm0.142nm结合力较强，两层晶面的间距为结合力

3、较强，两层晶面的间距为0.34nm0.34nm，结合力弱。，结合力弱。 石墨晶体长大时，沿层面的长大速度较快，即层面的扩大石墨晶体长大时，沿层面的长大速度较快，即层面的扩大快而层的加厚慢，导致其结晶形态通常发展成片状快而层的加厚慢，导致其结晶形态通常发展成片状。 石墨的性能特点为耐高温，可导电，有一定的润滑性，但石墨的性能特点为耐高温，可导电，有一定的润滑性，但其强度、硬度、塑性和韧性都极低。其强度、硬度、塑性和韧性都极低。 二、铁碳合金中的基本相二、铁碳合金中的基本相第一节第一节 铁碳合金系相图铁碳合金系相图相相 C C在在-Fe-Fe中的间隙固溶体，晶体结构为中的间隙固溶体，晶体结构为bc

4、cbcc，仅由，仅由相相形成的组织称为形成的组织称为铁素体铁素体，记为，记为 F F(Ferrite)(Ferrite)。 相相 C C在在-Fe-Fe中的间隙固溶体，晶体结构为中的间隙固溶体，晶体结构为fccfcc，仅由，仅由相相形成的组织称为形成的组织称为奥氏体奥氏体，记为，记为 A A(Austenite)(Austenite)。 相相 C C在在-Fe-Fe中的间隙固溶体，晶体结构也为中的间隙固溶体，晶体结构也为bccbcc，相出相出现的温度较高，组织形貌一般不观察，也有称高温铁素体。现的温度较高，组织形貌一般不观察，也有称高温铁素体。 FeFe3 3C C相相 铁和碳生成的间隙化合物

5、，其中碳的重量百分比为铁和碳生成的间隙化合物，其中碳的重量百分比为6.69%6.69%，晶体结构是复杂正交晶系，仅由，晶体结构是复杂正交晶系，仅由FeFe3 3C C相构成的组织称相构成的组织称为为渗碳体渗碳体，依然记为，依然记为FeFe3 3C C，也有写为，也有写为Cm(Cementite)Cm(Cementite)。 石墨石墨 在铁碳合金中的游离状态下存在的碳为石墨，组织记在铁碳合金中的游离状态下存在的碳为石墨，组织记G G(Graphite)(Graphite)。 L L相相 碳在高温下熔入液体，相图中标记碳在高温下熔入液体，相图中标记 L L(Liquid)(Liquid)。 三、铁

6、碳合金三相平衡转变三、铁碳合金三相平衡转变第一节第一节 铁碳合金系相图铁碳合金系相图这是一包晶反应，发生在高温，这是一包晶反应，发生在高温，并且在随后的冷却过程中组织还并且在随后的冷却过程中组织还会发生变化，不作讨论。会发生变化，不作讨论。 共晶反应，产物共晶体组织称为共晶反应，产物共晶体组织称为莱氏体莱氏体，记录，记录LdLd(Ledeburite) (Ledeburite) 共析反应，产物为两相层片交替共析反应，产物为两相层片交替分布的共析体组织称为分布的共析体组织称为珠光体珠光体，记录记录P P(Pearlite) (Pearlite) 四、四、FeFeFeFe3 3C C合金相图合金相

7、图第一节第一节 铁碳合金系相图铁碳合金系相图图1、相图形式、相图形式四、四、FeFeFeFe3 3C C合金相图合金相图第一节第一节 铁碳合金系相图铁碳合金系相图2、相图中各点的参数及含义、相图中各点的参数及含义四、四、FeFeFeFe3 3C C合金相图合金相图第一节第一节 铁碳合金系相图铁碳合金系相图3、相图中相区、相图中相区五个单相区：液相区五个单相区：液相区 L 高温固溶体高温固溶体 奥氏体奥氏体 (A) 铁素体铁素体 (F)渗碳体渗碳体 Fe3C七个双相区：七个双相区：L L L Fe3C Fe3C Fe3C三个三相区：三个三相区：HJB线线 L ECK线线 L Fe3CPSK线线

8、Fe3C第二节第二节 铁碳合金平衡冷却分析铁碳合金平衡冷却分析铁碳合金按组织、性能、应用特点分为以下类型：铁碳合金按组织、性能、应用特点分为以下类型： 工业纯铁工业纯铁 ( (C%0.02%)C%0.02%) 钢钢 (C%2.11%) (C%2.11%) (C%2.11%) 亚共晶、共晶、过共晶白口铸铁亚共晶、共晶、过共晶白口铸铁 灰口铸铁灰口铸铁 亚共晶、共晶、过共晶灰口铸铁亚共晶、共晶、过共晶灰口铸铁 一、工业纯铁一、工业纯铁( (C%0.02%) C%0.02%) 含碳量大于含碳量大于Q Q点点(0.008%)(0.008%)时，理论上将从时，理论上将从FeFe中析出的中析出的FeFe3

9、 3C C称为三次渗碳体，但这个转变大多被抑制，形成微量的过称为三次渗碳体，但这个转变大多被抑制，形成微量的过饱和状态。饱和状态。 通常的组织为单一铁素体。通常的组织为单一铁素体。二、共析钢二、共析钢( (C%C%0.77%) 0.77%) 第二节第二节 铁碳合金平衡冷却分析铁碳合金平衡冷却分析相转变过程相转变过程组织转变过程组织转变过程 L L+A PL L+A P 二、共析钢二、共析钢( (C%C%0.77%) 0.77%) 第二节第二节 铁碳合金平衡冷却分析铁碳合金平衡冷却分析 共析转变全部生成共析组织，两相一般为层片状分布，组共析转变全部生成共析组织，两相一般为层片状分布，组织为单一的

10、珠光体。两相的重量比织为单一的珠光体。两相的重量比两相的厚度比两相的厚度比8:18:1 三、亚共析钢三、亚共析钢( (C%=0.020.77%) C%=0.020.77%) 第二节第二节 铁碳合金平衡冷却分析铁碳合金平衡冷却分析组织转变组织转变 L L A F+A F+PA F+A F+P 三、亚共析钢三、亚共析钢( (C%=0.020.77%) C%=0.020.77%) 第二节第二节 铁碳合金平衡冷却分析铁碳合金平衡冷却分析组织相对数量计算：组织相对数量计算：四、过共析钢四、过共析钢( (C%=0.772.11%) C%=0.772.11%) 第二节第二节 铁碳合金平衡冷却分析铁碳合金平衡

11、冷却分析组织转变：组织转变：L LL LA A AA A AFeFe3 3C CIIII P PFeFe3 3C CIIII四、过共析钢四、过共析钢( (C%=0.772.11%) C%=0.772.11%) 第二节第二节 铁碳合金平衡冷却分析铁碳合金平衡冷却分析说明：脆性的渗碳体以网分隔了材料，所以材料的性能特点很说明：脆性的渗碳体以网分隔了材料，所以材料的性能特点很脆，工程中使用并不希望出现这种组织。脆，工程中使用并不希望出现这种组织。五、共晶白口铁五、共晶白口铁( (C%C%44.3%) .3%) 第二节第二节 铁碳合金平衡冷却分析铁碳合金平衡冷却分析组织转变组织转变 L (LL (LL

12、d) Ld) Ld Ld Ld Ld五、共晶白口铁五、共晶白口铁( (C%C%44.3%) .3%) 第二节第二节 铁碳合金平衡冷却分析铁碳合金平衡冷却分析六、亚共晶白口铁六、亚共晶白口铁( (C%=2.114.3%) C%=2.114.3%) 第二节第二节 铁碳合金平衡冷却分析铁碳合金平衡冷却分析组织转变组织转变 L LL LA AA ALd ALd AFeFe3 3C CIIIILd PLd PFeFe3 3C CIIIILdLd 六、亚共晶白口铁六、亚共晶白口铁( (C%=2.114.3%) C%=2.114.3%) 第二节第二节 铁碳合金平衡冷却分析铁碳合金平衡冷却分析七、过共晶白口铁

13、七、过共晶白口铁( (C%=4.36.69%) C%=4.36.69%) 第二节第二节 铁碳合金平衡冷却分析铁碳合金平衡冷却分析组织转变组织转变 L L+FeL L+Fe3 3C CI I Fe Fe3 3C CI I+Ld +Ld FeFe3 3C CI I+Ld+Ld 七、过共晶白口铁七、过共晶白口铁( (C%=4.36.69%) C%=4.36.69%) 第二节第二节 铁碳合金平衡冷却分析铁碳合金平衡冷却分析FeFe3 3C C的形式的形式 一次渗碳体一次渗碳体FeFe3 3C CI I 二次渗碳体二次渗碳体FeFe3 3C CIIII 三次渗碳体三次渗碳体FeFe3 3C CIIIII

14、I( (共析共析) )珠光体中珠光体中 ( (共晶共晶) )莱氏体中莱氏体中第三节第三节 碳对铁碳合金的影响碳对铁碳合金的影响一、碳对室温平衡组织的影响一、碳对室温平衡组织的影响 一、碳对室温平衡组织的影响一、碳对室温平衡组织的影响第三节第三节 碳对铁碳合金的影响碳对铁碳合金的影响一、碳对室温平衡组织的影响一、碳对室温平衡组织的影响第三节第三节 碳对铁碳合金的影响碳对铁碳合金的影响二、碳对力学性能的影响二、碳对力学性能的影响 第三节第三节 碳对铁碳合金的影响碳对铁碳合金的影响第四节第四节 碳钢碳钢一、碳钢中的常存元素一、碳钢中的常存元素 碳钢中的常存元素是指除碳钢中的常存元素是指除FeFe、C

15、 C外，因冶金必然带来的材料中外，因冶金必然带来的材料中存在，且对性能有一定影响其他元素，在碳钢中一般指：存在，且对性能有一定影响其他元素，在碳钢中一般指： SiSi、Mn Mn 冶金时自然存在对性能无不利影响而保留冶金时自然存在对性能无不利影响而保留 S S、P P 冶金时难以彻底清除而存在于钢中冶金时难以彻底清除而存在于钢中一般钢中大致含量：一般钢中大致含量：Si0.250.30%Mn0.250.50%S0.05%P=0.045二、钢的冶炼过程对性能的影响二、钢的冶炼过程对性能的影响第四节第四节 碳钢碳钢1.1.钢锭中的组织缺陷钢锭中的组织缺陷缩孔缩孔：大多材料凝固后体积收缩留下的：大多材

16、料凝固后体积收缩留下的空腔。力图让缩孔集中在冒口，可切去。空腔。力图让缩孔集中在冒口，可切去。 疏松疏松：微小分散的收缩孔，树枝间或晶粒：微小分散的收缩孔，树枝间或晶粒间凝固的封闭而得不到液体补充而留下得间凝固的封闭而得不到液体补充而留下得缺陷。轧制可减小或消除其部分不利的影缺陷。轧制可减小或消除其部分不利的影响。响。 气孔气孔：凝固中未排出在凝固体而形成的：凝固中未排出在凝固体而形成的缺陷。气体的来源析出和反应型。缺陷。气体的来源析出和反应型。 夹杂物夹杂物：与基体要求成分和组织都不相同多余颗粒，外来夹杂：与基体要求成分和组织都不相同多余颗粒，外来夹杂物有浇铸中冲入的其它固体物，如耐火材料、

17、破碎铸模物等。物有浇铸中冲入的其它固体物，如耐火材料、破碎铸模物等。 成分偏析成分偏析：成分不均匀叫做偏析。有宏观偏析和微观偏析：成分不均匀叫做偏析。有宏观偏析和微观偏析 二、钢的冶炼过程对性能的影响二、钢的冶炼过程对性能的影响第四节第四节 碳钢碳钢2.2.常存元素对性能的影响常存元素对性能的影响磷磷：P P可溶入铁素体，提高强度和硬度，但显著降低了塑性和韧可溶入铁素体，提高强度和硬度，但显著降低了塑性和韧性，特别是低温下会使性能恶化冷脆性。性，特别是低温下会使性能恶化冷脆性。硫硫：S S在钢中生成的在钢中生成的FeSFeS和和FeFe的共晶熔点仅的共晶熔点仅988988，在此温度以上，在此温

18、度以上工作和锻造时因晶界熔化而开列热脆。适量的工作和锻造时因晶界熔化而开列热脆。适量的S S可概述钢的可概述钢的切削性能。切削性能。硅硅：SiSi溶入铁素体，可提高强度和硬度。溶入铁素体，可提高强度和硬度。锰锰：MnMn与与S S、C C的结合力比的结合力比FeFe强，可生成强，可生成MnSMnS，塑性和熔点比，塑性和熔点比FeSFeS高，消除高，消除S S的不利影响，但的不利影响，但MnSMnS会降低疲劳强度和断裂韧性，所会降低疲劳强度和断裂韧性，所以依然要控制含硫量。以依然要控制含硫量。SiSi、MnMn含量以自然出现为原则，人为专门加入组成合金钢。含量以自然出现为原则，人为专门加入组成合

19、金钢。 三、碳钢的分类三、碳钢的分类第四节第四节 碳钢碳钢按含碳量分：低碳钢按含碳量分：低碳钢 W WC C 0.25 0.25中碳钢中碳钢 0.250.25 0.60.6按质量用途分：普碳钢按质量用途分：普碳钢 普通碳素结构钢普通碳素结构钢 碳结钢碳结钢 优质优质碳素结构钢碳素结构钢 碳工钢碳工钢 碳素工具钢碳素工具钢按质量分：普通碳素钢按质量分：普通碳素钢 W WP P 0.045 0.045 W WS S 0.055 0.055 优质碳素钢优质碳素钢 W WP P 0.040 0.040 W WS S 0.040 0.040 高级优质碳素钢高级优质碳素钢W WP P 0.035 0.03

20、5 W WS S 0.030 0.030冶炼方法：沸腾钢冶炼方法：沸腾钢半镇定钢半镇定钢 镇定钢镇定钢 四、普通碳素结构钢四、普通碳素结构钢第四节第四节 碳钢碳钢牌号牌号早期牌号：早期牌号：A1A1、A2A2、A3A3、A7A7数字越大，强度越高，相应塑性就低一些。数字越大，强度越高，相应塑性就低一些。 近代推荐：近代推荐：Q195Q195、Q215Q215、Q235Q235、Q255Q255、Q275Q275Q Q的含义为的含义为“屈屈”，数字为钢的屈服强度，数字为钢的屈服强度 MPaMPa。 特点特点：检查标准为仅检查材料的力学性能，不考察其成分，：检查标准为仅检查材料的力学性能，不考察其

21、成分，大多为轧制的型材大多为轧制的型材(钢板、圆、扁、管、角钢板、圆、扁、管、角)。钢厂。钢厂出厂状态为热轧制后在空气中自然冷却出厂状态为热轧制后在空气中自然冷却(正火正火)。性能标准参阅性能标准参阅GB70088 教材有择录用途用途：合适的强度，一定的塑性和韧性，价格较低，大量用：合适的强度，一定的塑性和韧性，价格较低，大量用于普通简单结构零件。于普通简单结构零件。五、优质碳素结构钢五、优质碳素结构钢第四节第四节 碳钢碳钢牌号牌号0808、08F08F、1010、1515、2020、4545、5050、6565数字为钢中数字为钢中C C的含量的含量( (万分之几万分之几) )基本范围，基本范

22、围，0.050.05一档。对一档。对其中含其中含S S、P P较低的优质钢后加字母较低的优质钢后加字母 A A，如，如4545A A。 特点特点： 出厂检验要求保证化学成分为主，力学性能为辅助检出厂检验要求保证化学成分为主，力学性能为辅助检验项目。验项目。钢厂出厂时保证碳的含量，为达到相应的力学性钢厂出厂时保证碳的含量，为达到相应的力学性能指标，其他元素各厂有少量的差异能指标，其他元素各厂有少量的差异。 性能标准参阅性能标准参阅GB69988 教材有择录用途用途：优质碳素结构钢主要用来制造机器零件，一般都要热处：优质碳素结构钢主要用来制造机器零件，一般都要热处理以提高其力学性能。随着理以提高其

23、力学性能。随着C含量的增加，材料的强度和硬含量的增加，材料的强度和硬度愈高，塑性相应会降低。而以度愈高，塑性相应会降低。而以45钢附近的韧性较好。钢附近的韧性较好。 此外，铸钢的成分参照相同标准，牌号此外，铸钢的成分参照相同标准，牌号ZGxxxZGxxxxxxxxx，性能一，性能一般比钢厂标准略低，用于形状复杂性能要求较高的零件。般比钢厂标准略低，用于形状复杂性能要求较高的零件。六、碳素工具钢六、碳素工具钢第四节第四节 碳钢碳钢牌号牌号T8T8、(T9)(T9)、T10T10、T10AT10A、(T11)(T11)、T12T12、T12AT12A、T13T13T T的表示为的表示为“碳工钢碳工

24、钢”，数字为钢的含碳量，数字为钢的含碳量( (千分之几千分之几) )。后缀后缀A A为低杂质的优质钢为低杂质的优质钢 特点特点：钢厂出厂状态为热轧制后进行球化退火，组织为颗粒：钢厂出厂状态为热轧制后进行球化退火，组织为颗粒状的碳化物球化珠光体，可以直接进行机械加工。状的碳化物球化珠光体，可以直接进行机械加工。性能标准参阅性能标准参阅GB129886用途用途：碳素工具钢经过热处理：碳素工具钢经过热处理(淬火低温回火淬火低温回火)后具有高的后具有高的硬度，用来制造尺寸较小、简单量具，低速加工用的刃硬度，用来制造尺寸较小、简单量具，低速加工用的刃具和模具，如具锯、手工工具、木工工具、简单的冲压具和模

25、具，如具锯、手工工具、木工工具、简单的冲压模具等。模具等。第五节第五节 铸铁铸铁引言引言 从铁碳平衡相图已知，含从铁碳平衡相图已知，含碳量大于碳量大于2.112.11的铁碳合金称的铁碳合金称为铸铁。工业上常用的铸铁成为铸铁。工业上常用的铸铁成分范围通常为：分范围通常为：C:2.54.0% C:2.54.0% Si:1.03.0% MnSi:1.03.0% Mn:0:0. .51.4% 51.4% S:0.020.20% P:0.010.50%S:0.020.20% P:0.010.50%。有时为了改善其性能，加入一有时为了改善其性能，加入一定量的合金元素定量的合金元素CrCr、MoMo、V V

26、、CuCu、AlAl等，总的来说与钢相比，等，总的来说与钢相比，含碳和硅的量较大，杂质元素含碳和硅的量较大，杂质元素比钢也多。比钢也多。 碳以石墨碳以石墨G G的形式存在，可的形式存在，可以与以与FeFe构成平衡状态。构成平衡状态。一、一、 铁碳合金的石墨化铁碳合金的石墨化第五节第五节 铸铁铸铁1.1.热力学原理热力学原理 从热力学可知，碳以石墨状存在比在渗碳体中处在更低从热力学可知，碳以石墨状存在比在渗碳体中处在更低的能量状态。的能量状态。 FeFe3 3C Fe(C)C Fe(C)G G 转变是自发过程，尽管在转变是自发过程，尽管在许多情况下，铁碳合金中的碳以渗碳体出现，这仅仅是动力许多情

27、况下，铁碳合金中的碳以渗碳体出现，这仅仅是动力学原因导致，在条件适合时生成渗碳体的转变过程中碳将析学原因导致，在条件适合时生成渗碳体的转变过程中碳将析出生成石墨，有时已经生成的渗碳体会分解而生成石墨。出生成石墨，有时已经生成的渗碳体会分解而生成石墨。 石墨化石墨化是指铸铁在冷却的过程中，当碳处于过饱和时，是指铸铁在冷却的过程中，当碳处于过饱和时，碳原子析出形成石墨的过程。碳原子析出形成石墨的过程。 2.2.石墨化过程石墨化过程 在共晶温度在共晶温度11541154以上温度发生的石墨化。仅在过共晶材以上温度发生的石墨化。仅在过共晶材料中，从液体相中过饱和碳析出的石墨将漂浮在液体之上，不料中，从液

28、体相中过饱和碳析出的石墨将漂浮在液体之上，不会进入铸铁材料的组织中。并且工程中不应用过共晶铸铁，所会进入铸铁材料的组织中。并且工程中不应用过共晶铸铁，所以通常讨论的石墨化有以下三各阶段。以通常讨论的石墨化有以下三各阶段。 一、一、 铁碳合金的石墨化铁碳合金的石墨化第五节第五节 铸铁铸铁第一阶段第一阶段 高温石墨化，发生在高温石墨化，发生在11541154 共晶转变时石墨的形成，共晶转变时石墨的形成，L LC C A AEEG G。得到的组织为得到的组织为( (奥氏体石墨奥氏体石墨) )的共晶体，这个石墨也称为共晶石墨。的共晶体，这个石墨也称为共晶石墨。 第二阶段第二阶段 中间石墨化，发生在中间

29、石墨化，发生在11541154738738之间之间 奥氏体随温度在下降，对碳的溶解度也下降，这时过饱奥氏体随温度在下降，对碳的溶解度也下降，这时过饱和的碳以石墨的方式析出，奥氏体的成分沿和的碳以石墨的方式析出，奥氏体的成分沿ESES变化，析变化，析出的石墨也称为二次石墨出的石墨也称为二次石墨G GIIII。 第三阶段第三阶段 低温石墨化，发生在低温石墨化，发生在738738 共共析析转变时石墨的形成，转变时石墨的形成，A AS S P Pp pG G。得到的组织为得到的组织为( (铁素体铁素体石墨石墨) )，这时析出石墨难以形核，往往在前两阶段，这时析出石墨难以形核，往往在前两阶段出现的石墨基

30、础上长大出现的石墨基础上长大 。 工程实际中这三个阶段有时可能发生，有时只能发生工程实际中这三个阶段有时可能发生，有时只能发生部分转变。部分转变。2.2.石墨化过程石墨化过程一、一、 铁碳合金的石墨化铁碳合金的石墨化第五节第五节 铸铁铸铁3.3.影响石墨化的主要因素影响石墨化的主要因素 石墨化程度石墨化程度 1)1) 冷却速度越缓慢，石墨化的效果越强。而快速冷却时，冷却速度越缓慢，石墨化的效果越强。而快速冷却时，难聚集难聚集100%100%形形成成石墨石墨，聚集到，聚集到6.69%6.69%以以Fe3CFe3C方式析出。方式析出。 2)2) 在高温下，渗碳体易发生石墨化分解。温度越高，保温时间

31、越长，转在高温下，渗碳体易发生石墨化分解。温度越高，保温时间越长，转变就越强烈。变就越强烈。低于低于550550难以生成难以生成石墨石墨。3)3) 合金元素的作用，合金元素的作用，C C、SiSi、AlAl、CuCu、NiNi、CoCo将促进石墨的形成，将促进石墨的形成，CrCr、W W、MoMo、V V、MnMn能能和碳和碳形成碳化物，阻碍石墨化形成碳化物，阻碍石墨化。对形成石墨形状的影响对形成石墨形状的影响 1)1) 在一般的冷却条件下，从液体中析出长大的石墨为片状。冷却速度越在一般的冷却条件下，从液体中析出长大的石墨为片状。冷却速度越大，石墨片越细小。大，石墨片越细小。 2)2) 变质处

32、理，在浇铸前向铸铁中加少量的孕育剂，可以促进石墨的形核，变质处理，在浇铸前向铸铁中加少量的孕育剂，可以促进石墨的形核，对渗碳体的析出有阻碍作用，析出的石墨可细化。对渗碳体的析出有阻碍作用，析出的石墨可细化。3)3) 加入表面活性合金元素，如加入表面活性合金元素，如MgMg、ReRe元素可以改变元素可以改变石墨在液体中石墨在液体中表面张表面张力，力，的方向性，的方向性，促进石墨从片状而转成球状。促进石墨从片状而转成球状。4)4) 石墨化方式不同，析出的石墨的形态也有区别，从液体中析出的石墨石墨化方式不同，析出的石墨的形态也有区别，从液体中析出的石墨易成片状，而从固体下渗碳体分解产生的石墨为团絮状

33、。易成片状，而从固体下渗碳体分解产生的石墨为团絮状。 一、一、 铁碳合金的石墨化铁碳合金的石墨化第五节第五节 铸铁铸铁4.4.铸铁的组织铸铁的组织 铸铁的组织依石墨化的程度不同而呈现不同的状态。铸铁的组织依石墨化的程度不同而呈现不同的状态。 石墨的形状有片状、细片状、蠕虫状、絮状、球状之分。石墨的形状有片状、细片状、蠕虫状、絮状、球状之分。 二、二、灰口铸铁灰口铸铁 第五节第五节 铸铁铸铁1.1.牌号：牌号：HT10HT1026 HT1526 HT1533 HT2133 HT2142 42 其中其中HTHT表示灰口铸表示灰口铸铁，第一部分数字为抗拉强度，第二部分数字为抗弯强度。铁，第一部分数字

34、为抗拉强度，第二部分数字为抗弯强度。 2.2.成分成分： C:2.54.0% SiC:2.54.0% Si:1.03.0% :1.03.0% 一般一般C C1 13Si3Si4 4 （碳当量）（碳当量）3.3.组织组织：片状石墨铁素体和珠光体的混合组织。减少碳的含：片状石墨铁素体和珠光体的混合组织。减少碳的含量、提高冷却速度、变质处理可以提高其牌号。量、提高冷却速度、变质处理可以提高其牌号。 4.4.用途用途：HT10HT1026 26 对力学性能无明显要求的构件；对力学性能无明显要求的构件； HT15HT1533 HT2133 HT2142 42 大型复杂的机体；大型复杂的机体； HT21H

35、T2142 42 高性能要求的重要床身，如压力机等。高性能要求的重要床身，如压力机等。 5.5.热处理热处理： 铸铁的热处理不能改变石墨的形状，只能改变基铸铁的热处理不能改变石墨的形状，只能改变基体的组织，而许多性能是由石墨决定的，因此热处理的应体的组织，而许多性能是由石墨决定的，因此热处理的应用有一定的限制。用有一定的限制。 二、二、灰口铸铁灰口铸铁 第五节第五节 铸铁铸铁3.3.组织组织：片状石墨铁素体和珠光体的混合组织。：片状石墨铁素体和珠光体的混合组织。三、三、球墨铸铁球墨铸铁 第五节第五节 铸铁铸铁1.1.牌号：牌号：QT40QT4017 QT6017 QT602 QT702 QT7

36、02 2 其中其中QTQT表示球墨铸铁，表示球墨铸铁，第一部分数字为抗拉强度，第二部分数字为延伸率。第一部分数字为抗拉强度，第二部分数字为延伸率。 2.2.成分成分： C:3.63.8% Si:2.02.8% MnC:3.63.8% Si:2.02.8% Mn:0.60.8% :0.60.8% 浇铸浇铸时加入时加入0.030.030.05%Mg0.05%Mg或或0.020.020.04%Re0.04%Re，进行球化处理。，进行球化处理。 3.3.组织组织：片状石墨铁素体和珠光体的混合组织。减少碳的含：片状石墨铁素体和珠光体的混合组织。减少碳的含量、提高冷却速度、变质处理可以提高其牌号。量、提高

37、冷却速度、变质处理可以提高其牌号。 4.4.性能性能：石墨石墨球的球化形状和大小，球化越完整，球的尺寸越球的球化形状和大小，球化越完整，球的尺寸越细小，性能越优越；由于石墨是球形，对性能的影响较小，细小，性能越优越；由于石墨是球形，对性能的影响较小，相应相应基体基体的作用明显提高，所以对球墨铸铁可以进行与钢类的作用明显提高，所以对球墨铸铁可以进行与钢类似的各种热处理（以后介绍），得到不同的基体组织，对应似的各种热处理（以后介绍），得到不同的基体组织，对应不同性能要求。不同性能要求。5.5.用途用途：代替铸钢、锻钢来制造重要的、形状复杂的机械零件，：代替铸钢、锻钢来制造重要的、形状复杂的机械零件，如曲轴、连杆、涡轮、齿轮、水压机缸套、汽车后桥壳等。如曲轴、连杆、涡轮、齿轮、水压机缸套、汽车后桥壳等。 三、三、球墨铸铁球墨铸铁 第五节第五节 铸铁铸铁组织组织FGFPgPGG 热处理热处理组织组织四、四、可锻铸铁可锻铸铁 第五节第五节 铸铁铸铁1.1.牌号：牌号：KT35KT3510 KTZ4510 KTZ455 5 其中其中KTKT表示可锻铸铁，第一部表示可锻铸铁，第一部分数字为抗拉强度，第二部分数字为延伸率。这里的字母分数字为抗拉强度，第二部分数字为延伸率。这里的字母Z Z表示为珠光体兴铸铁。表示为珠光体兴铸铁。 2.2.成分成分