《工程材料学》课件：Chapter 9 Cast iron2

1Chapter9Castiron2ContentsCharacteristicandclassificationofCastironCrystallizationofcastironGraphitizationofCastironGreycastironApproachtoimproveperformanceofcastironMalleablecastironCastironwithspecialperformanceHeattreatmentofcastiron30Introduction铸铁—以Fe、C、Si为主要成分且在结晶过程中具有共晶转变的多元铁基合金。成分—C:2.5-4%;Si:1-3%;P:0.4-1.5%;

S:0.02-0.2%特点：生产工艺简单、成本低、良好的铸造性能、加工性能、耐磨性和吸震性等。应用：机械制造、冶金、矿山及交通等41CharacteristicandclassificationofCastiron一、铸铁的特点1、成分与组织：C:2.5-4%、Si:1-3%；杂质元素Mn、P、S；合金元素Cr、Ni、Cu、Al等。组织结构：金属基体+石墨金属基体：P、F、P+F（相当于钢的组织）石墨：C的存在形式在钢的基体上分布着不同形状的石墨。5一、铸铁的特点2、性能：取决于基体，决定于石墨(数量、形状、大小和分布)石墨性能：机械性能低,硬度HB3-5、σb20、延伸率接近0.珠光体：σb：800-1000MPa；铁素体：350-400MPa.石墨可视为‘空洞’,减少了铸件有效承载面积且易产生应力集中，造成脆性断裂。—强度、塑韧性低1CharacteristicandclassificationofCastiron6一、铸铁的特点2、性能：钢和铸铁应力应变曲线钢：有屈服阶段，延伸率20-30%；铸铁：没有屈服阶段F+球状石墨延伸率10-20%；F+片状石墨延伸率1%以下；1CharacteristicandclassificationofCastiron7一、铸铁的特点2、性能：石墨存在：良好的铸造性能、加工性能、耐磨性和吸震性、低缺口敏感性等；熔点低，1200℃左右，铁水流动性好，铸造性能好（石墨结晶时体积膨胀、铸造收缩率小。）通常采用铸造方法使用——铸铁1CharacteristicandclassificationofCastiron8二、铸铁的分类根据碳存在形式分为：白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁根据石墨形状分为：灰口铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁1CharacteristicandclassificationofCastiron9二、铸铁的分类根据碳存在形式分为：（1）白口铸铁：碳主要以Fe3C形式存在(很少应用)；断口亮白色

性能：硬而脆，切削加工困难。（2）灰口铸铁：碳主要以片状石墨形式存在(应用广泛)；断口灰色性能：良好的铸造和切削加工性能，价格低，制造方便。1CharacteristicandclassificationofCastiron10二、铸铁的分类根据碳存在形式分为：——（3）麻口铸铁：碳以渗碳体和石墨状态存在。断口有白亮的渗碳体和暗灰色的石墨很少用麻口铁1CharacteristicandclassificationofCastiron11石墨形状：六种球状蟹状团絮状不规则或开花状蠕虫状片状1CharacteristicandclassificationofCastiron12二、铸铁的分类根据石墨形状分为：灰口铸铁：片状石墨形式；球墨铸铁：球状石墨形式；可锻铸铁：不规则团絮状石墨形式；蠕墨铸铁：蠕虫状石墨形式。1CharacteristicandclassificationofCastiron13二、铸铁的分类根据性能要求包括：耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等合金化：加入合金元素，类似于钢的合金化1CharacteristicandclassificationofCastiron142Crystallizationofcastiron铁碳合金双重相图:冷却速度慢时，以Fe-G相图变化；冷却速度快时，以Fe-Fe3C相图变化.

152Crystallizationofcastiron亚共晶成分灰口铸铁结晶：GⅡG共晶G共析L共晶162Crystallizationofcastiron亚共晶成分灰口铸铁结晶：一次结晶：把初生A的析出和以后共晶转变称为—。（决定了铸铁的晶粒大小、石墨形状和分布）二次结晶：把凝固后进行的碳自A中的脱溶、共析转变称为—。（决定了铸铁的基体组织）能否热处理改变性能？172Crystallizationofcastiron一、灰铸铁一次结晶：一次结晶：把初生A的析出和以后共晶转变称为—。1、初生A的结晶（生核和长大的过程）过冷度：Tb-Tc冷却速度不同→晶核生长速度不同→树枝晶或枝晶→填充枝晶间空隙→凝固成晶粒和晶界182Crystallizationofcastiron一、灰铸铁一次结晶：1、初生A的结晶(1)生核：与铁水的过热度、纯洁度和过冷度有关过热度越大，铁水越纯洁，成核困难，过冷度也越大；过冷度增大，生核率升高，晶粒细小。外来质点可作为成核中心，也可细化晶粒。孕育铸铁是利用外来核心细化组织，使强度和耐磨性增加。192Crystallizationofcastiron一、灰铸铁一次结晶：1、初生A的结晶(2)长大：树枝晶大小、形状与铁水的冷却速度和化学成分。冷却速度：越大，枝晶越小、越薄，数量多；化学成分：越接近共晶成分，从结晶开始至完毕凝固温度范围越小，树枝晶不易发展。202Crystallizationofcastiron一、灰铸铁一次结晶：2、共晶转变：决定石墨特性共晶石墨的析出、共晶A沿G片侧面析出、Fe、C原子扩散和共晶团的形成。（1）共晶石墨的析出：在EF线上：共晶产物-A+G；G沿基面长速快，侧面慢，形成片状在EF线下：高碳相是渗碳体，得到共晶白口铸铁212Crystallizationofcastiron一、灰铸铁一次结晶：—（2）共晶A沿G片侧面析出G片侧面长速慢，共晶A易于从G侧面析出。过冷度小时，A部分分布于G片上，G片与铁水接触；过冷度大时，G来不及长大，成薄片状，被A包围，产生新的G心，生成过冷G222Crystallizationofcastiron一、灰铸铁一次结晶：—（3）Fe、C原子扩散和共晶团的形成A析出后，铁水中存在L/G、L/A界面，铁碳浓度使其发生原子扩散迁移，促进A和G的成长。共晶转变时，促进了G尖端深入铁水，取得碳原子，转变速度快；A和G结合在一起，形成共晶团，长大形成多面体。232Crystallizationofcastiron一、灰铸铁一次结晶：3、灰铸铁的一次结晶过程：亚共晶铸铁：先析出初生A，后是剩余铁液的共晶结晶。(过共晶铸铁先析出初生G)先析出初生A，形成界面，界面C浓度上升，在枝晶缝隙产生G核心，开始共晶转变；剩余铁液中Fe过饱和析出共晶A和G，形成共晶团。242Crystallizationofcastiron一、灰铸铁一次结晶：小结：可控制合金组织，决定了铸铁的晶粒大小、石墨形状和分布。要细化组织，应使铁水有大的过冷度，在细化初生A的基础上细化G；要改变G的形状，应改变共晶团结构或改变铁碳原子扩散条件。当G完全在A包围下成核长大时，G的形状可能为球形。252Crystallizationofcastiron二、灰铸铁二次结晶：碳自A中的脱溶、共析转变（决定了铸铁的基体组织）包含析出二次石墨，奥氏体共析转变和渗碳体的分解等相变过程。262Crystallizationofcastiron二、灰铸铁二次结晶：1、A中碳的脱溶共晶转变后，随温度继续下降，奥氏体中含碳量将沿E’S’下降，A中C的溶解度↓，使奥氏体中的碳呈过饱和状态，可从A中析出二次G或二次Fe3C272Crystallizationofcastiron二、灰铸铁二次结晶：1、A中碳的脱溶共晶组织为A+G：脱溶的碳会沉积在原有G上，使其长大；——二次G共晶组织为A+Fe3C：脱溶的碳通过原有Fe3C长大析出；——二次Fe3C282Crystallizationofcastiron二、灰铸铁二次结晶：1、A中碳的脱溶二次G或二次Fe3C依附于共晶高碳相上，不需要重新形核，不改变共晶高碳相的形貌。有时Fe3C会沿晶界呈网状分布。在此阶段，主要是碳原子在A中的扩散292Crystallizationofcastiron二、灰铸铁二次结晶：2、共析转变——决定铸铁最终基体组织。当铸铁缓慢冷却到P’S’线，并有一定过冷度时，即开始共析转变：A→F+G或F+Fe3C过饱和的A析出共析G或Fe3C并转变为铁素体。302Crystallizationofcastiron二、灰铸铁二次结晶：2、共析转变——决定铸铁最终基体组织。(1)A→F+G过饱和的A析出共析G并转变为铁素体。析出的G沉积在原有G上;F在晶界上形核.因为固态重新形核困难;且原有G衬底适宜重新聚集G;晶界处缺陷较多,利于F晶核形成.312Crystallizationofcastiron二、灰铸铁二次结晶：2、共析转变——决定铸铁最终基体组织。(2)A→F+Fe3C（P）当铸铁的石墨化倾向小或冷却速度快时，发生P转变。首先在A晶界或A与G晶界上形核，后在A内长大。322Crystallizationofcastiron二、灰铸铁二次结晶：2、共析转变——决定铸铁最终基体组织。(2)A→F+Fe3C（P）发生P转变时：

F和Fe3C消耗大量碳原子，易产生铁的富集，利于F生长；在F周围产生碳的富集，利于Fe3C生长。最终形成新的共析组织。332Crystallizationofcastiron二、灰铸铁二次结晶：2、共析转变——决定铸铁最终基体组织。多数情况，共析转变主要是P转变，只有对高Si低Mn铸铁或出现球状G或团絮石墨时，才发生A向F+G的转变。342Crystallizationofcastiron亚共晶成分灰口铸铁结晶：一次结晶：（决定了铸铁的晶粒大小、石墨形状和分布）二次结晶：（决定了铸铁的基体组织）353GraphitizationofCastiron亚共晶灰口铸铁结晶过程：GⅡG共晶G共析L共晶363GraphitizationofCastiron一、铸铁的石墨化过程——石墨的形成过程，铸铁组织形成的基本过程。分为三个阶段：Ⅰ、从液相中直接结晶出G和共晶反应G共晶；由一次渗碳体和共晶渗碳体高温退火分解形成G；Ⅱ、在1154℃~738℃，A→GⅡ；二次渗碳体分解形成G；Ⅲ、738℃时共析反应AS‘→FP’+G共析；共析渗碳体退火分解形成G373GraphitizationofCastiron一、铸铁的石墨化过程铸铁结晶后可得到不同的组织：

F+G、P+G、F+P+G、Ld高温石墨化阶段进行完全：高、低温石墨进行彻底

F+G；低温石墨化不彻底

F+P+G；低温石墨化未进行

P+G。383GraphitizationofCastiron一、铸铁的石墨化过程石墨化进行程度显微组织铸铁名称特点第一阶段第二阶段完全石墨化完全石墨化F+G灰口铸铁Ⅰ、Ⅱ充分进行，碳主要以石墨形式存在，断口呈灰暗色。部分石墨化F+P+G未石墨化P+G部分石墨化未石墨化Ld+P+G麻口铸铁Ⅰ石墨化过程进行，碳以G和Fe3C存在，断口黑白相间成麻点。未石墨化未石墨化Ld白口铸铁Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ全部被抑制,按Fe-Fe3C相图进行结晶，碳以Fe3C形式存在，断口呈银白色。39二、影响铸铁石墨化的因素因素：化学成分、结晶时的冷却速度、铁水的过热及高温静置等1、化学成分的影响普通铸铁合金元素主要是C、Si、Mn、P、S等。其中C、Si是促进石墨化元素；Mn、S为阻止石墨化元素。C、Si↑→石墨片多、粗大另外，Al、Cu、Ni、Co等促进石墨化。Cr、W、Mo、V等碳化物形成元素阻止石墨化。40二、影响铸铁石墨化的因素1、化学成分的影响C：强烈促进石墨化元素。Si：促进石墨化元素。可以削弱铁碳原子间的结合力，改变共晶点与共析点；Si%↑，共晶共析温度↑，共晶与共析C%↓，有利于石墨的析出。把硅量折合成碳量，并把原碳量与硅折合的碳量之和称为碳当量，磷与硅，因此表示为：41二、影响铸铁石墨化的因素1、化学成分的影响S：

强烈阻止，阻碍C原子的扩散，增强Fe、C原子的结合力。在固溶体中溶解度很小，硫质量分数超过0.02%，形成FeS或MnS。促使铁水白口化当锰量低时，硫以Fe-FeS共晶分布于奥氏体与共晶石墨间；Mn多时，形成点状MnS，改善铸铁的加工性能。一般到0.15%以下。42二、影响铸铁石墨化的因素1、化学成分的影响Mn：

阻止，增强铁原子与碳原子间的结合力。控制在0.4-1.0%；P：在铸铁中主要形成共晶Fe3P,硬又脆，孤立、细小、均匀分布时，提高铸铁耐磨性。以连续网状分布时，则降低铸铁强度、增大脆性。使共晶点左移，降低熔点和共晶温度，提高铁水的流动性，改善铸造性能。一般铸铁中磷质量分数为0.3%以下。43二、影响铸铁石墨化的因素2、冷却速度的影响冷却速度慢，有利于原子的扩散，有利于按照Fe-G稳定系状态图进行结晶与转变，充分石墨化；冷却速度快，获得白口铸铁尤其在共析阶段，温度相对比较低，如果冷却速度增大，原子扩散困难，石墨化进行受阻。44二、影响铸铁石墨化的因素2、冷却速度的影响影响因素：浇注温度、铸型材料的导热性、铸件壁厚等。措施：(1)提高浇注温度，延缓铸件冷却速度，可以促进第一、二阶段的石墨化。使石墨粗化，也可增加共析转变时向铁素体转化的能力（析出的石墨会沉积在原有的石墨上，而铁素体则在晶界上形核）。45二、影响铸铁石墨化的因素2、冷却速度的影响措施：(2)不同铸型材料：导热系数不同，冷却速度不同(3)铸件壁厚：越厚，冷却速度越低，越易石墨化。46二、影响铸铁石墨化的因素3、铁水的过热及高温静置等提高铁水过热温度，延长高温静置时间，会使铸铁中石墨基体组织细化，使铸铁强度提高。进一步提高过热度，铸铁成核能力下降，使石墨形态变差，甚至出现自由渗碳体，使强度下降。因此存在一个“临界温度”。临界温度的高低，主要取决于铁水的化学成分及铸件的冷却速度。一般1500-1550℃47二、影响铸铁石墨化的因素小结：影响石墨化过程及组织最基本因素是化学成分的影响。化学成分一定时，可通过改变铸型的冷却速度和浇注温度控制组织。484Greycastiron是一种断面呈灰色，碳以片状石墨形式存在，应用最广泛的一种铸铁。特点：良好的铸造性能、切削性能、耐磨性能和吸震性；生产方便、成本低。占各类铸铁80%以上。49504Greycastiron一、灰铸铁的牌号、化学成分及显微组织牌号：HT+数字→表示抗拉强度-直径为30mm单铸件试样。如HT100、HT150、HT200、HT225、HT250、HT275、HT300、HT350.514Greycastiron一、灰铸铁的牌号、化学成分及显微组织灰口铸铁组织由片状石墨及金属基体组成；金属基体可以分为F、F+P、P；普通灰铸铁的基体组织以P为主，并含有少量F；高强度铸铁主要是P基体；F基体的主要是高硅铸铁。524Greycastiron二、灰铸铁的性能和用途优良的铸造性能、切削性能、耐磨性能、吸震性；较低的缺口敏感性。(1)铸造性能熔点低、且化学成分接近共晶点，铁水流动性好；石墨结晶体积膨胀，使铸件凝固时收缩量小，可简化工艺，减少铸件应力，并可得到致密组织。534Greycastiron二、灰铸铁的性能和用途(2)耐磨性和消震性石墨具有润滑作用，掉落后的空洞能吸附和储存润滑油，使铸件有好的耐磨性；铸件中带有硬度高的磷共晶，使耐磨性增加。可制备活塞环、气缸套等受摩擦零件。544Greycastiron二、灰铸铁的性能和用途(2)耐磨性和消震性消震性：石墨可以阻止震动的传播，消震能力是钢的10倍，用来制作承受震动的机床底座。554Greycastiron二、灰铸铁的性能和用途(3)缺口敏感性和切削加工性缺口敏感性：石墨的存在，相当于存在很多小的缺口，对表面缺陷、缺口没有敏感性；切削加工性：石墨可以起断屑作用，并对刀具的润滑起减磨作用。564Greycastiron二、灰铸铁的性能和用途(4)机械性能抗拉强度、塑韧性及弹性模量都低于碳钢；抗压强度及硬度取决于基体组织。抗压强度比抗拉强度高3-4倍，适于做耐压零件。用作机床床身和支柱。575Approachtoimproveperformanceofcastiron途径：改变石墨数量、大小、分布和形状；改变石墨的基础上控制基体组织。合金化通过工艺控制，使石墨形状改变成团状、球状，使性能提高。如：蠕墨铸铁、可煅铸铁、球墨铸铁。585Approachtoimproveperformanceofcastiron一、铸铁石墨细化强化——孕育处理(变质处理？？)孕育处理—通常在浇注前往铁水中加入少量强烈促进石墨化的物质(孕育剂)进行处理。可细化灰铸铁的组织，提高铸铁的机械性能，并使其均匀一致。经过孕育处理的灰铸铁称孕育铸铁。

595.Approachtoimproveperformanceofcastiron一、铸铁石墨细化强化——孕育处理孕育剂有硅铁、硅钙、稀土合金等，最常用的是含有75%Si的铁合金。孕育剂的加入量大致在0.2%～0.5%，应视铸件厚薄而定。60一、铸铁石墨细化强化——孕育处理孕育剂作用是促使石墨非自发形核（晶核是依附外来杂质而生成的）；孕育铸铁的金相组织：在细密的珠光体或铁素体基体上，均匀分布细小的石墨.性能特点：σb：300-400MPa，HB170-270，αk：3-8J／cm2、δ：0.5%，比普通灰铸铁高；断面敏感性小，组织性能分布均匀。5.Approachtoimproveperformanceofcastiron61一、铸铁石墨细化强化——孕育处理孕育铸铁的应用：动载荷较小，而静载荷要求较高的零件，如气缸、曲轴、凸轮和机床铸件等。截面尺寸变化较大的大型铸件。5.Approachtoimproveperformanceofcastiron62二、铸铁的石墨球化强化——球化处理1.球墨铸铁的生产球铁是用灰口成分的铁水经球化处理和孕育处理后而制得的。球化处理：在浇注前加入一定量的球化剂，促使石墨结晶时生长成为球状的工艺。5.Approachtoimproveperformanceofcastiron63二、铸铁的石墨球化强化——球化处理1.球墨铸铁的生产球化剂：包括镁硅系合金、稀土镁硅系合金(我国用的较多)、钙系合金(日本用的较多)，镍镁系合金、纯镁合金、稀土合金。加入量与铁水化学成分有关，一般用稀土镁合金做球化剂时，加入量为0.8-1.5%

5.Approachtoimproveperformanceofcastiron64二、铸铁的石墨球化强化——球化处理1.球墨铸铁的生产球化处理时，要有石墨核心产生，才能促使石墨变为球状。而通常的球化剂元素会阻碍石墨化的进行，球化后铁水白口倾向增大，难以产生石墨核心在球化处理的同时，必须进行孕育处理（石墨化处理）、以获得球径小、数量多、圆整度好、分布均匀的球状石墨，从而改善球铁的力学性能。5.Approachtoimproveperformanceofcastiron65二、铸铁的石墨球化强化——球化处理1.球墨铸铁的生产球化处理+孕育处理孕育处理的孕育剂必须是含有强烈促进石墨化元素的物质。如含75%Si的硅铁，加入量依原铁液的化学成分、铸件壁厚以及所要求的基体组织不同而异。5.Approachtoimproveperformanceofcastiron66二、铸铁的石墨球化强化——球化处理2.球铁的组织和性能特点组织：球状石墨+金属基体基体：F、P、F+P等；热处理后可以是M、B等石墨：由于化学成分和铁水处理不当，石墨会成为团状、团片状、厚片状及开花状等形态5.Approachtoimproveperformanceofcastiron67二、铸铁的石墨球化强化——球化处理2.球铁的组织和性能特点特点：球状石墨可保证基体强度，基体强度利用率可达70%-90%；可通过热处理获得较好的机械性能。σb

：1500MPa，δ：18%。屈强比很高，αk:8-15J／cm2。5.Approachtoimproveperformanceofcastiron68二、铸铁的石墨球化强化——球化处理3.球墨铸铁的牌号、化学成分和用途球铁分为八个牌号，‘QT’是“球铁”，其后二级数字分别表示最低抗拉强度和最低延伸率。如QT400-10、QT600-2、QT800-2化学成分及牌号如表7.9、7.105.Approachtoimproveperformanceofcastiron69二、铸铁的石墨球化强化——球化处理3.球墨铸铁的牌号、化学成分和用途应用：可代替碳素钢，应用于承受负荷较大，结构较复杂的零件.珠光体基的球铁：曲轴、连杆、凸轮等。大型水压机的工作缸、缸套及活塞。铁素体基的球铁：受压阀门、汽车后桥壳等。5.Approachtoimproveperformanceofcastiron70小结：孕育处理—通常在浇注前往铁水中加入少量强烈促进石墨化的物质(孕育剂)进行处理。可细化灰铸铁的组织，提高铸铁的机械性能，并使其均匀一致。球化处理：在浇注前加入一定量的球化剂，促使石墨结晶时生长成为球状的工艺。得到球状石墨，对机体破坏性小，综合力学性能好。5.Approachtoimproveperformanceofcastiron716Malleablecastiron可锻铸铁(又称为玛铁、玛钢)；由白口铸铁通过石墨化退火处理得到的高强铸铁。较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代替碳钢。与球铁相比，质量稳定、铁水易处理、易于流水线生产、成本低等。不规则团絮状石墨形式可锻铸铁不可锻！726Malleablecastiron一、可锻铸铁的生产两个步骤：首先得到白口铸件，再进行可锻化(石墨化)处理。第一步，先铸造纯白口铸铁，不允许有石墨出现，否则在随后的退火中，碳在已有的石墨上沉淀，得不到团絮状石墨；736Malleablecastiron一、可锻铸铁的生产第二步，进行长时间的石墨化退火处理。

加热到850℃～950℃，保温2-5h，渗碳体→团絮状G；

以较快的速度（100℃/h）冷却通过共析转变温度区，得到P基可锻铸铁。

保温后慢冷，使奥氏体中的碳充分析出，在冷至720℃～760℃后继续保温，使共析渗碳体充分分解，在650℃～700℃出炉冷却至室温，可以得到F基可锻铸铁。746Malleablecastiron一、可锻铸铁的生产1、化学成分、组织特点组织：白口，C、Si低；存在片状G时得不到团絮状G；成分—C:2.4-2.7%;Si:1.4-1.8%;Mn:0.5-0.7%;P<0.8%;S<0.25%;Cr<0.06%,少量孕育剂Al和Bi。756Malleablecastiron一、可锻铸铁的生产2、石墨化退火工艺分为石墨化可锻铸铁和脱碳可煅铸铁。石墨化可锻铸铁（黑心可锻铁）：渗碳体长时间退火发生分解，形成团絮状G。Ⅰ、Ⅱ石墨化充分进行，退火后组织F+团絮G（F可煅铸铁)；—断口心部黑绒色，表面亮白色。——黑心可锻铸铁Ⅰ石墨化充分进行、Ⅱ不能进行，组织P+团絮G（P可煅铸铁)；—断口呈白色。———黑心可锻铸铁766Malleablecastiron一、可锻铸铁的生产2、石墨化退火工艺脱碳可煅铸铁（白心可锻铁）：白口铸铁长时间退火过程发生氧化脱碳；退火后组织：表层F，心部P+团絮G断口：颜色表层黑绒色，心部白色金相组织：小断面尺寸：F。大断面尺寸：表面—F；中间—P＋F＋退火碳；心部—P＋退火碳776Malleablecastiron二、可锻铸铁的牌号、性能及用途牌号：KT+Z、H、B+两组数字Z-珠光体可锻铸铁；B-白心可锻铸铁；H-黑心可锻铸铁数字表示最低抗拉强度和最低延伸率。如KTH300-06、KTH350-10、KTZ450-06、KTZ550-04、KTB350-04、…….786Malleablecastiron二、可锻铸铁的牌号、性能及用途性能：

石墨呈团絮状分布，对金属基休的割裂破坏较小，较高的强度、塑性和冲击韧性，力学性能比灰铸铁高接近于球墨铸铁。F可锻铸铁：一定的强度和较高塑韧性；应用承受冲击和振动的场合；P可锻铸铁：强度大、硬度高耐磨性好；应用曲轴、连杆、凸轮轴等797Castironwithspecialperformance根据性能要求包括：耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等加入合金元素或适当热处理807Castironwithspecialperformance一、耐磨铸铁

磨损通常存在两种不同的形式：润滑磨损，在润滑条件下工作，如滑块、轴承以及机床导轨等工件的磨损。减磨铸铁干式磨损，在干摩擦条件下工作，如轧辊、球磨机磨球以及喷丸机叶片等工件的磨损；抗磨铸铁817Castironwithspecialperformance一、耐磨铸铁减摩铸铁：合金化和孕育处理合金元素：Cu、Mo、Mn（细化石墨）、P和稀土等；高磷铸铁应用最多孕育处理：细化组织，硬度强度增加。

孕育剂：硅铁；827Castironwithspecialperformance一、耐磨铸铁抗磨铸铁：要求其高硬度、组织均匀。合金元素：Cr、V、Ti、Ni等(合金渗碳体、碳化物)组织可为M、B、或Ld等。837Castironwithspecialperformance二、耐热铸铁——在高温条件下，具有一定抗氧化和抗生长性能，并能承受一定载荷的铸铁。氧化：高温下受氧化气氛的侵蚀，铸件表面发生化学腐蚀的现象；表面形成氧化皮，减少铸件有效面积，因而降低了铸件的承载能力；生长：铸铁在较高温度下反复加热和冷却时发生体积长大的现象。零件尺寸增大，并使机械性能降低。847Castironwithspecialperformance二、耐热铸铁氧化和生长现象：Fe3C→3Fe+C体积膨胀和氧化性气体渗入，内部氧化、膨胀。使零件变形、翘曲，产生裂纹，甚至断裂。包括硅系、铝系、铬系及Al-Si系。表7.14857Castironwithspecialperformance二、耐热铸铁提高铸铁耐热性途径：合金化：在铸铁中加入Si、Al、Cr等合金元素，表面形成致密的氧化膜，保护内层；提高铸铁基体的连续性：片状G易使氧化气氛渗入铸铁内部，内部氧化；球状或团状石墨呈孤立分布，基体连续性增加，氧化性气体不能深入内部。因此，球铁、蠕墨铸铁耐热性好于灰铁（仅在400℃下工作）867Castironwithspecialperformance三、耐蚀铸铁铸铁耐蚀性很差电极电位：G>渗碳体>铁素体，形成微电池，阳极F被消耗，直到铸铁内部。措施：加入合金元素得到有利的组织和形成好的保护膜。基体组织：单相基体+孤立分布的球状石墨，尽量降低含C量877Castironwithspecialperformance三、耐蚀铸铁合金元素作用：改变电极电位，加入Cr、Mo、Cu、Ni、Si等元素提高铸铁基体电极电位；改变铸铁基体组织和石墨形状、大小和分布，减少原电池数量；加入较多的Al、Si、Cr等合金元素，在表面形成致密的氧化膜。887Castironwithspecialperformance三、耐蚀铸铁我国耐蚀铸铁以Si为主要元素，有时也加Al、Cu、Mo、Cr等高Si耐蚀铸铁、高铬耐蚀铸铁、铝耐蚀铸铁和抗碱球墨铸铁等。898Heattreatmentofcastiron改变基体组织：化学成分及热处理铸铁热处理：一般不能改善原始组织中石墨形态和分布。灰口铸铁：片状石墨会引起应力集中，适当热处理。退火、正火。效果不显著。球墨铸铁：退火、正火、调质、等温淬火、感应加热淬火和表面化学热处理等908Heattreatmentofcastiron一、铸铁的金相学特点制定热处理工艺，要分析其金相学特点和相变规律（1）共析和共晶温度在一个较宽的范围内；控制热处理的温度及保温时间，就可控制奥氏体中碳的浓度，再依照不同的冷却速度，就可获得不同的组织及性能。

918Heattreatmentofcastiron一、铸铁的金相学特点制定热处理工艺，要分析其金相学特点和相变规律（1）共析和共晶温度在一个较宽的范围内；（2）石墨在热处理中相变；加热时，碳原子从G向基体扩散；冷却时，碳原子从基体中析出向G沉积。采用合适的热处理温度和时间，可以控制A中碳浓度，冷却后得到不同基体组织928Heattreatmentofcastiron一、铸铁的金相学特点（3）Si提高石墨共析温度；