金属材料及热处理第八单元-铸铁课件

1、金属材料及热处理 主编:王英杰金属材料及热处理 主编:王英杰【学习目标】本单元主要介绍铸铁的分类、组织、性能和应用。在学习过程中，第一，要熟悉铸铁的分类；第二，要特别理解铸铁的组织特征与性能之间的关系，了解不同铸铁之间的性能差别和应用场合，必要时可以观察和联系生活中有关零件或机械设备使用铸铁材料的情况，加深对铸铁的认识和理解。第八单元铸铁【学习目标】本单元主要介绍铸铁的分类、组织、性能和应用。在学综合知识模块一铸 铁 概 述 在铁碳相图中，碳的质量分数w(C)2.11%的铁碳合金称为铸铁。工业上使用的铸铁是以铁、碳和硅为基础组成的多元合金，从化学成分看，铸铁与钢的主要区别在于铸铁比钢含有较高的

2、碳和硅，并且硫、磷杂质含量较高。能力知识点一铸铁的种类 铸铁的种类很多，根据碳在铸铁中存在形式的不同，铸铁可分为以下几种：(1)白口铸铁(2)灰铸铁(3)可锻铸铁(4)球墨铸铁(5)蠕墨铸铁(6)麻口铸铁第八单元铸铁综合知识模块一铸 铁 概 述 在铁碳相图图8-1石墨的晶体结构能力知识点二铸铁的石墨化及影响因素 铸铁中的碳以石墨形式析出的过程称为石墨化。在铁碳合金中，碳有两种存在形式：一是渗碳体，其中碳的质量分数为6.69%；二是自由状态的石墨，用符号G表示，碳的质量分数为100%。石墨具有简单六方晶格结构，如图8-1所示。1.化学成分的影响2.冷却速度的影响第八单元铸铁图8-1石墨的晶体结构

3、能力知识点二铸铁的石墨化及影响因素图8-2铁素体灰铸铁和珠光体灰铸铁的显微组织a)铁素体灰铸铁b)珠光体灰铸铁综合知识模块二常 用 铸 铁能力知识点一灰铸铁一、灰铸铁的化学成分、显微组织和性能1.化学成分2.显微组织 由于化学成分和冷却条件的综合影响，灰铸铁的显微组织有三种类型：铁素体(F)片状石墨(G)；铁素体(F)+珠光体(P)片状石墨(G)；珠光体(P)片状石墨(G)。图8-2所示为铁素体灰铸铁和珠光体灰铸铁的显微组织。3.性能第八单元铸铁图8-2铁素体灰铸铁和珠光体灰铸铁的显微组织a)铁素体灰二、灰铸铁的孕育处理(变质处理) 在铁液浇注之前，往铁液中加入少量的孕育剂(如硅铁或硅钙合金)

4、，使铁液内同时生成大量的、均匀分布的石墨晶核，改变铁液的结晶条件，使灰铸铁获得细晶粒的珠光体基体组织和细片状石墨组织的处理过程，称为孕育处理，也称为变质处理。三、灰铸铁的牌号及用途 灰铸铁的牌号用“HT+数字”组成。其中“HT”是“灰铁”两字汉语拼音的字首，其后的数字表示灰铸铁的最低抗拉强度。常用灰铸铁的牌号、力学性能及用途见表8-1。第八单元铸铁二、灰铸铁的孕育处理(变质处理) 在铁液浇注表8-1灰铸铁的牌号、力学性能及用途举例第八单元铸铁表8-1灰铸铁的牌号、力学性能及用途举例第八单元铸铁图8-3铸件去内应力退火工艺曲线四、灰铸铁的热处理 对于铸铁来说，热处理只能改变灰铸铁的基体组织，而不

5、能改变石墨的形状、大小和分布情况。1.去内应力退火(时效处理) 铸铁件在冷却过程中，因各部位的冷却速度不同造成其收缩不一致，从而产生一定的内应力。典型去内应力退火工艺曲线如图8-3所示。2.软化退火3.正火4.表面淬火第八单元铸铁图8-3铸件去内应力退火工艺曲线四、灰铸铁的热处理 图8-4铁素体球墨铸铁的显微组织能力知识点二球 墨 铸 铁 球墨铸铁是20世纪50年代发展起来的一种新型铸铁，它是由普通灰铸铁熔化的铁液，经过球化处理得到的。一、球墨铸铁的化学成分、显微组织和性能1.化学成分2.显微组织 球墨铸铁按基体组织的不同，球墨铸铁的组织可分为三种：铁素体(F)球状石墨(G)；铁素体(F)+珠

6、光体(P)球状石墨(G)；珠光体(P)球状石墨(G)。图8-4为铁素体球墨铸铁的显微组织形貌。3.性能第八单元铸铁图8-4铁素体球墨铸铁的显微组织能力知识点二球 墨 铸 二、球墨铸铁的牌号及用途 球墨铸铁的牌号用“T+数字-数字”表示。表8-2为部分球墨铸铁的牌号、力学性能及用途。三、球墨铸铁的热处理 球墨铸铁常用的热处理工艺有：(1)退火(2)正火(3)调质(4)贝氏体等温淬火第八单元铸铁二、球墨铸铁的牌号及用途 球墨铸铁的牌号用“表8-2球墨铸铁的牌号、力学性能及用途第八单元铸铁表8-2球墨铸铁的牌号、力学性能及用途第八单元铸铁图8-5铁素体蠕墨铸铁的显微组织能力知识点三蠕 墨 铸 铁 蠕

7、墨铸铁是20世纪60年代开发的一种新型铸铁材料。它是用高碳、低硫、低磷的铁液加入蠕化剂(稀土镁钛合金、稀土镁钙合金、稀土硅铁合金等)，经蠕化处理后获得的高强度铸铁。一、蠕墨铸铁的化学成分、显微组织和性能1.化学成分2.显微组织 蠕墨铸铁中的石墨呈短小的蠕虫状，其形状介于片状石墨和球状石墨之间，如图8-5所示。3.性能第八单元铸铁图8-5铁素体蠕墨铸铁的显微组织能力知识点三蠕 墨 铸 表8-3蠕墨铸铁的牌号、力学性能及用途二、蠕墨铸铁的牌号及用途 蠕墨铸铁的牌号用“RuT+数字”表示。“RuT”是蠕铁两字汉语拼音的字首，其后数字表示蠕墨铸铁的抗拉强度。常用蠕墨铸铁牌号与力学性能见表8-3。第八单

8、元铸铁表8-3蠕墨铸铁的牌号、力学性能及用途二、蠕墨铸铁的牌号及能力知识点四可 锻 铸 铁 可锻铸铁俗称玛钢、马铁。它是由一定化学成分的白口铸铁经可锻化退火，使渗碳体分解从而获得团絮状石墨的铸铁。一、可锻铸铁的化学成分、显微组织和性能1.化学成分2.显微组织 当冷却至共析转变温度范围(720770)时，如果缓慢冷却，得到以铁素体为基体的黑心可锻铸铁，也称为铁素体可锻铸铁，其工艺曲线如图8-6中的图线所示；如果在通过共析转变温度时的冷却速度较快，则得到以珠光体为基体的可锻铸铁，其工艺曲线如图8-6中的图线所示。黑心可锻铸铁的显微组织如图8-7所示。3.性能第八单元铸铁能力知识点四可 锻 铸 铁

9、可锻铸铁俗称玛钢图8-7黑心可锻铸铁的显微组织图8-6可锻铸铁可锻化退火工艺曲线第八单元铸铁图8-7黑心可锻铸铁的显微组织图8-6可锻铸铁可锻化退火二、可锻铸铁的牌号及用途 可锻铸铁的牌号是由“KTH+数字-数字”或“KTZ+数字-数字”组成。其中前两个字母“KT”是“可铁”两字汉语拼音的字首；第三个字母代表类别，“H”表示“黑心”(即铁素体基体)，“Z”表示珠光体基体；其后的两组数字分别表示可锻铸铁的最低抗拉强度和最低伸长率。表8-4列出了可锻铸铁的牌号、力学性能及主要用途。表8-4可锻铸铁的牌号、力学性能及用途第八单元铸铁二、可锻铸铁的牌号及用途 可锻铸铁的牌号是由综合知识模块三合 金 铸

10、 铁 常规元素硅、锰高于普通铸铁规定含量或含有其他合金元素，具有较高力学性能或某种特殊性能的铸铁,称为合金铸铁。能力知识点一抗 磨 铸 铁 不易磨损的铸铁称为抗磨铸铁。通常通过激冷或向铸铁中加入铬、钨、钼、铜、锰、磷等元素，在铸铁中形成一定数量的硬化相来提高其耐磨性。能力知识点二耐 热 铸 铁 耐热铸铁的牌号用“RT”表示，如RTSi5、RTCr16等；如果牌号中有字母“Q”，则表示球墨铸铁，数字表示合金元素的百分质量分数，如RQTSi5、RQTAl22等。表8-5列出了几种常见耐热铸铁的牌号、化学成分、使用温度及其用途。第八单元铸铁综合知识模块三合 金 铸 铁 常规元素硅、表8-5几种常见耐热铸铁的牌号、化学成分、使用温度及其用途第八单元铸铁表8-5几种常见耐热铸铁的牌号、化学成分、使用温度及其用途能力知识点三耐 蚀 铸 铁 能耐化学、电化学腐蚀的铸铁，称为耐蚀铸铁。耐蚀铸铁中通常加