机电技术应用专业金属加工课程第二章--第二节铸铁

1、n一.铸铁 ： Fe3C为亚稳相，加热易于分解为铁和石墨。即 Fe3C 3Fe C（石墨）含碳量为100C。石墨为稳定相，为特殊的简单 六方晶格。图图1 石墨的晶体结构石墨的晶体结构n 铁石墨相图4石墨化过程n第一阶段石墨化第一阶段石墨化在共晶温度及其温度（在共晶温度及其温度（1154）范围内从液体结晶形成石墨，包括过共晶铸铁液体按匀范围内从液体结晶形成石墨，包括过共晶铸铁液体按匀晶转变方式形成一次石墨和在晶转变方式形成一次石墨和在1154通过共晶反应形成通过共晶反应形成共晶石墨共晶石墨,共晶反应式为共晶反应式为LCAE+G共晶共晶n第二阶段石墨化第二阶段石墨化在在1154-738温度范围内温

2、度范围内,由奥氏体由奥氏体析出二次石墨。析出二次石墨。n第三阶段石墨化第三阶段石墨化在在738(PSK线线)通过共析反应析出通过共析反应析出共析石墨共析石墨,其反应式为其反应式为:AsF+G共析共析n在高温条件下，由于原子具有较高的扩散能力，第一阶在高温条件下，由于原子具有较高的扩散能力，第一阶段和第二阶段石墨化比较容易进行。但是在较低温度下段和第二阶段石墨化比较容易进行。但是在较低温度下进行的第三阶段石墨化，则常因铸铁的成分或冷却条件进行的第三阶段石墨化，则常因铸铁的成分或冷却条件的不同可能全部或部分受到抑制，从而得到不同的基体的不同可能全部或部分受到抑制，从而得到不同的基体组织，即组织，即

3、F+G、F+P+G和和P+G。 5二、分类二、分类n按照按照石墨化程度石墨化程度,铸铁可以分为灰口铸铁、麻口铸铁可以分为灰口铸铁、麻口铸铁和白口铸铁三大类。铸铁和白口铸铁三大类。 由于由于白口铸铁白口铸铁、麻口铸铁麻口铸铁中均含有很脆的莱氏体组织，中均含有很脆的莱氏体组织，主要用作耐磨材料。主要用作耐磨材料。 而而灰口铸铁灰口铸铁的组织由石墨和基体两部分组成，可以看成的组织由石墨和基体两部分组成，可以看成是钢基体上分布着石墨夹杂。由于具有较好的工艺性能和力是钢基体上分布着石墨夹杂。由于具有较好的工艺性能和力学性能，所以灰口铸铁是使用较多的工程材料学性能，所以灰口铸铁是使用较多的工程材料 灰口铸

4、铁分类灰口铸铁分类:（按石墨存在形态划分）（按石墨存在形态划分）n铸铁是铸铁是C2.11的的FeC合金，除合金，除C外，铸铁外，铸铁含有较多的含有较多的Si、Mn等元素，等元素， Si、C是强烈促进是强烈促进石墨化元素。石墨化元素。n根据石墨的形态，灰口铸铁可以分为灰（口）铸根据石墨的形态，灰口铸铁可以分为灰（口）铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。n灰口铸铁灰口铸铁 石墨呈片狀石墨呈片狀n可锻铸铁可锻铸铁 石墨呈团絮狀石墨呈团絮狀n球墨铸铁球墨铸铁 石墨呈球狀石墨呈球狀n蠕墨铸铁蠕虫状蠕墨铸铁蠕虫状7分类：孕育处理后的灰口铸铁叫做分类：孕育处理后的灰口铸铁叫

5、做孕育铸铁孕育铸铁。 未处理的未处理的为为普通灰口铸铁普通灰口铸铁。成分：成分： 2.54.0C, 1.03.0Si，0.51.4Mn牌号：牌号： HT100 、HT150 、HT200 、（、（普通灰口铸普通灰口铸铁）铁）HT250 、HT300 、HT350 、HT400（孕育铸铁）（孕育铸铁）“HT” 表示表示“灰铁灰铁”的拼音字头的拼音字头,后面的数字表示最低抗后面的数字表示最低抗拉强度。拉强度。如：如：HT100 :100表示表示 b 100MPa二、灰口铸铁二、灰口铸铁灰口铸铁的热处理灰口铸铁的热处理（三）灰口铁的热处理：灰口铁的热处理不能改变石墨的形（三）灰口铁的热处理：灰口铁的

6、热处理不能改变石墨的形态和分布，对提高灰口铁整体机械性能作用不大，灰口铁态和分布，对提高灰口铁整体机械性能作用不大，灰口铁的热处理主要的热处理主要消除铸件内应力、改善切削加工性能和提高消除铸件内应力、改善切削加工性能和提高表面耐磨性等。表面耐磨性等。消除内应力退火（人工时效）消除内应力退火（人工时效） 加热到加热到500550，保温后缓冷到，保温后缓冷到150250后后出炉空冷。出炉空冷。消除铸件白口，降低硬度，提高切削加工性能。消除铸件白口，降低硬度，提高切削加工性能。 铸件表层和薄壁处易于产生白口铁组织难于加工，需要进铸件表层和薄壁处易于产生白口铁组织难于加工，需要进行行高温退火高温退火（

7、共析温度以上，（共析温度以上，850-950 )，使，使Fe3C分解分解成石墨，以降低硬度，以提高切削加工性能。成石墨，以降低硬度，以提高切削加工性能。表面淬火表面淬火 机床导轨，缸体内壁为了提高硬度可进行表面淬火机床导轨，缸体内壁为了提高硬度可进行表面淬火（四）用途四）用途 灰口铁是价格便宜，应用最广泛的铸铁材料。灰口铁是价格便宜，应用最广泛的铸铁材料。用来制造机械性能要求较高的铸件，如机床床身、气缸、用来制造机械性能要求较高的铸件，如机床床身、气缸、曲轴、凸轮等。曲轴、凸轮等。图图2 灰口铸铁的显微组织灰口铸铁的显微组织根据基体的差异，灰口铸铁分为铁素体基体、珠光体基体和根据基体的差异，灰

8、口铸铁分为铁素体基体、珠光体基体和铁素体和珠光体混合基体三种铸铁铁素体和珠光体混合基体三种铸铁 三、可锻铸铁（不可锻，因有一定的三、可锻铸铁（不可锻，因有一定的 %,故称为可故称为可锻铸铁）锻铸铁）可锻铸铁中含有团絮状石墨，具有较高的强度、塑性和冲击韧可锻铸铁中含有团絮状石墨，具有较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代用碳钢。按退火方法不同，有黑心和白心两种性，可以部分代用碳钢。按退火方法不同，有黑心和白心两种类型。黑心可锻铸铁依靠白口铸铁的石墨化退火来获得；白心类型。黑心可锻铸铁依靠白口铸铁的石墨化退火来获得；白心可锻铸铁利用氧化脱碳退火来制取。我国主要生产黑心可锻铸可锻铸铁利用氧化脱碳退火

9、来制取。我国主要生产黑心可锻铸铁，后者已很少生产。铁，后者已很少生产。牌号：牌号： KT300-6、KT330-8、KT350-10、KT370-12 、KTZ450-5 、KTZ500-4 、KTZ600-3 、KTZ700-2 黑心可锻铸铁有铁素体和珠光体两种基体黑心可锻铸铁有铁素体和珠光体两种基体 。 “KT”表示表示FG(F基体基体) ,“KTZ”表示表示P+G（P基体）基体）如：如：KT300-6：“300”表示表示 b 300Mpa，“6”表示表示 6成分特点：成分特点：C：2.22.8；Si：1.22.0，Mn：0.41.2由于可锻铸铁中石墨呈团絮状，可锻铸铁可用来制造形状复杂、

10、由于可锻铸铁中石墨呈团絮状，可锻铸铁可用来制造形状复杂、承受冲击和振动载荷的零件。如汽车。拖拉机后轮壳、制动器承受冲击和振动载荷的零件。如汽车。拖拉机后轮壳、制动器等。等。可锻铸铁显微组织可锻铸铁显微组织珠光体可锻铸铁珠光体可锻铸铁 铁素体可锻铸铁铁素体可锻铸铁 牌号牌号：QT400-17、QT420-10、QT500-5、QT600-2、QT700-2 、QT800-2 、QT1200-1 “QT”表示球墨铸铁，石墨呈球状分布于基体组织表示球墨铸铁，石墨呈球状分布于基体组织中。如：中。如： QT400-17400表示表示 b 400MPa， 17表示表示17，组，组 织为织为F + G 。成

11、分特点成分特点 ：成分要求严格，：成分要求严格，C：3.63.9，Si：2.02.8；Mn；0.60.9应用应用n良好的铸造性能、减磨性、消震性和切削加工性能。良好的铸造性能、减磨性、消震性和切削加工性能。可与某些钢媲美。可与某些钢媲美。n高强度、高耐磨的高强度、高耐磨的P+G球墨铸铁可作拖拉机曲轴、球墨铸铁可作拖拉机曲轴、连杆、齿轮。连杆、齿轮。n高韧性、高塑性的高韧性、高塑性的F+G球墨铸铁可作受压阀门、机球墨铸铁可作受压阀门、机器底座等。器底座等。四、球墨铸铁图图3 球墨铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织15球墨铸铁的热处理球墨铸铁的热处理n与钢一样，球墨铸铁可以进行多种热处理以改善与钢一样，球墨铸铁可以进行多种热处理以改善组织性能。但由于它的硅、碳、锰含量较高，热组织性能。但由于它的硅、碳、锰含量较高，热处理具有其特点，如共析转变温度较高处理具有其特点，如共析转变温度较高, 淬透性淬透性比碳钢较好等。因此中、小铸件可采用油淬，并比碳钢较好等。因此中、小铸件可采用油淬，并较易实现等温淬火工艺，获得下贝氏体基体。较易实现等温淬火工艺，获得