第9章 铸铁 - 副本

第9章铸铁第一节铸铁的石墨化第二节铸铁的分类第三节灰铸铁第四节可锻铸铁第五节球墨铸铁第六节合金铸铁亚共析钢过共析钢过共晶白口铁亚共晶白口铁工业纯铁共析钢共晶白口铁铸铁的特点：

历史上使用较早，最便宜的金属材料之一；

接近共晶成分，熔点低，流动性好，铸造性能极好；

铸铁的减震性耐磨性好；对切削加工性有利；

成分：含碳量2.11%~4%的铁碳合金，组织中有莱氏体。组织：碳主要以石墨（G）的形式存在，塑性、韧性很差。

组织为钢的基体(F、P、F+P)上分布着不同形态的石墨。与钢的主要不同：含有较高的C、Si、Mn；P、S等杂质也较多。

如：机床床身、内燃机的汽缸体、缸套、活塞环及轴瓦、曲轴等都可用铸铁制造.铸铁曲轴内燃机汽缸1、如何获得G？2、为何液态铁碳合金结晶下来生成Fe3C，而不是G？3、C到底以Fe3C还是G存在，条件？第一节铸铁的石墨化铸铁中碳原子形成石墨的过程。1、双重铁碳合金相图1、图中实线表示亚稳定的Fe-Fe3C相图2、图中虚线表示稳定的平衡Fe-G相图二者主要区别2、铸铁中石墨化过程由渗碳体一定条件下加热时分解得到：Fe3C→3Fe+C（G）Ⅰ阶段共晶温度以上成石墨的过程

LC'→AE'+GⅡ阶段共析温度或以下形成石墨的过程

AS'→FP'+GGI、GII、GIII、共晶G、共析G、Fe3CI

、Fe3CII、Fe3CIII、共晶Fe3C、共析Fe3C、化学成分和冷却速度的影响：（1）碳和硅是强烈促进石墨化的元素。问：为何生产中有些铸铁件的边缘附近常常很硬，不容易加工？（2）冷却速度慢，有利于原子的扩散，对石墨化有利。第二节铸铁分类（1）灰铸铁：Ⅰ石墨化过程充分进行，碳主要以石墨形式存在，断口呈灰暗色。一、按石墨化程度（2）白口铸铁：Ⅰ、Ⅱ石墨化过程全部被抑制，按Fe-Fe3C相图进行结晶，碳以Fe3C形式存在，断口呈银白色。（3）麻口铸铁：Ⅰ石墨化过程部分进行，碳以石墨和Fe3C两

种形式存在，断口黑白相间构成麻点。Fe3C按第II阶段石墨化程度不同，可以得到三种不同的组织，都称之为灰铸铁：F+G、P+G、F+P+GL+GL+Fe3C铁素体为基体的灰铸铁G呈片状暗灰色铁素体基体白色珠光体为基体的灰铸铁G呈片状珠光体铁素体+珠光体为基体的灰铸铁铁素体珠光体G呈片状1、灰铸铁：G呈片状2、可锻铸铁：G呈团絮状3、球墨铸铁：G呈球状二、按石墨形态分213第三节普通灰铸铁一、灰铸铁的成分和组织根据第II阶段石墨化进行的程度不同，可分为：

F灰铸铁

F

+P灰铸铁

P灰铸铁1、组织：片状石墨+金属基体组成灰铸铁齿轮箱碳当量：CE%=C%+1/3Si%，接近共晶成分：2.7~3.6%C，1.0~2.2%Si，砂型铸造条件下铸铁壁厚化学成分与铸铁组织关系冷却速度对石墨化过程的影响铸铁与铸钢的强度比较（4）切削性能好

石墨起到断屑的作用，不粘刀。（1）力学性能低2、灰铸铁的性能（3）铸造性能好

流动性好，成分接近于共晶，收缩率小。G破坏了基体的连续性，抗拉强度和塑韧性比钢差。抗压和硬度取决于基体，适合做成受压件，如：机床床身（2）耐磨性、消振性好

石墨本身有润滑、吸收振动的作用。3、灰铸铁的牌号HT100HT150HT200HT300用途：汽车、拖拉机的气缸、气缸套，机床床身及承受压力、振动的零件等。“灰铁”+最低抗拉强度灰铸铁的强度与铸件厚度有关，有些标注铸件壁厚。二、灰铸铁的孕育处理1、孕育铸铁：浇注前向铁水加入少量孕育剂，形成细小分布的石墨，减小石墨对组织的割裂的不利影响，这种称为孕育铸铁。2、应用：孕育铸铁用来制造力学性能要求高，截面尺寸变化较大的大型铸件，如：机床的机身、凸轮、液压件、齿轮等。硅铁硅钙如：HT100~200增加到HT250~350用途:大型船用柴油机汽缸体(HT-300)重型机床床身(HT-250)制造承受压力和震动的大型零件，如：机床床身、各种箱体、壳体、泵体、缸体。三、灰铸铁的热处理铸铁的性能主要取决于石墨的形态和分布，热处理只对基体有影响，对提高力学性能效果不大。1、去应力退火：

消除冷却过程中的内应力（时效）

长时间放置消除内应力/或人工时效

3、石墨化退火：

消除白口组织，使局部Fe3C→G，降低硬度汽缸套2、表面淬火：提高表面硬度和耐磨性，如：机床导轨、缸体内壁等目的：消除铸件的内应力、改善切削加工性和表面磨损性能。第四节可锻铸铁可锻铸铁是由白口铸铁经长时间石墨化退火得到的一种具有团絮状G的铸铁。（不可锻造，可进行少量的塑性变形）团絮状G减轻了对金属基体的割裂作用和应力集中又称：马铁、玛钢；表示具有一定的塑性δ=2-12；韧性ak＜30J/cm2可锻铸铁管件

用于制造管类零件和农机具等大批量的中小型或薄壁零件。首先：浇注成纯白口铸铁（C、Si含量较低）F+团絮G900~980Fe3C→A+G770650A→F+GP+团絮G温度时间一、可锻铸铁的组织与性能抑制II阶段I和II阶段都进行KTHKTZ白口铸铁其次：石墨化退火GII铁素体为基体可锻铸铁G呈团絮状暗灰色珠光体为基体可锻铸铁G呈团絮状暗灰色珠光体

名为可锻，实不可锻！可锻铸铁的牌号、力学性能和用途P179表9-3KTH300-06等KTZ450-06等（F+团絮状G）黑心可锻铸铁；（P+团絮状G）白心P可锻铸铁2、可锻铸铁比灰铸铁强度高，还具有一定的塑性和较高的韧性。二、可锻铸铁的分类（F+团絮状G）：塑韧性较HT好，适合铸造薄壁类零件（P+团絮状G）：虽强硬度较高，但塑韧性差，应用不多。1、“可铁”+最低抗拉强度+伸长率生产周期长、工艺复杂，逐渐被QT替代一、球墨铸铁的成分球化剂对石墨化不利，碳：3.6%C，2.2~2.7%Si高碳高硅：有利于石墨化，并获得共晶成分；S、P含量严格控制：避免消耗过多的球化剂；孕育剂：使G细小第五节球墨铸铁铁水中加入球化剂使石墨球化，再加入少量孕育剂促进石墨化，具有良好的力学性能，铸造性能好，成本低，生产方便。稀土镁二、球墨铸铁的组织和性能组织：F+G球、F+P+G球、P+G球三种性能：石墨呈球状，极大减轻了对基体的割裂作用，力学性能远高于一般铸铁，接近钢；同时具有HT的优点，工业应用广。“以铁代钢、以铸代锻”铸铁曲轴核燃料贮存运输容器(QT450-10)用于承受重载荷、受力复杂、力学性能要求较高的零件，如曲轴、连杆、轧辊、缸套、活塞、阀门等。F+G球P+G球F+P+G球3、球墨铸铁的牌号牌号：QT600-03QT700-02“球铁”+最低抗拉强度+伸长率（1）低温退火：无渗碳体时使用。

退火工艺：加热到720~760℃，保温3~6h后，随炉缓冷至600℃出炉空冷（2）高温退火：分解渗碳体和P。

退火工艺：加热到900~950℃，保温2~5h后，随炉缓冷至600℃出炉空冷。四、球墨铸铁的热处理1、退火热处理特点：石墨对基体影响最小，可以通过热处理改变基体组织，提高力学性能。目的：获得F+G，提高塑韧性，改善切削性，消除铸造应力，高温正火工艺曲线低温正火工艺曲线组织：F+P+G组织：细P+G球墨铸铁的正火工艺曲线2、正火目的：得到P+G/P+F+G，以提高强度，硬度和耐磨性3、调质处理目的：对要求综合力学性能较高的零件，如连杆、曲轴等。4、等温淬火组织：目的：使形状复杂、热处理易变形、开裂的零件，具有良好的综合力学性能，如齿轮、轴承套等。S回+球G组织：B下+球G下贝氏体+球状石墨工业铸铁的成分范围与组织铸铁的分类与牌号表示方法铸铁名称石墨形态基体组织编号方法牌号实例

灰铸铁片状FHT+一组数字数字表示最低抗拉强度值，单位MPa。“HT”表示灰铸铁代号。

HT100F+PHT150PHT200

可锻铸铁团絮状FKTH+两组数字KTZ+两组数字KTH300-06PKTZ450-06KTH、KTZ分别为黑心、珠光体可锻铸铁代号；第一组数字表示最低抗拉强度值，MPa；第二组数字表示最低伸长率值，%铸铁的分类与牌号表示方法铸铁名称石墨形态基体组织编号方法牌号实例球墨铸铁球状FQT+两组数字第一组数字表示最低抗拉强度值，MPa；第二组数字表示最低伸长率值，%。“QT”表示球墨铸铁代号QT400-15F+PQT600-3PQT700-2蠕墨铸铁蠕虫状FRuT+一组数字数字表示最低抗拉强度值,MPa。“RuT”表示蠕墨铸铁代号

RuT260F+PRuT300PRuT42