《工程材料与热加工基础》第六章铸铁课件

《工程材料与热加工基础》机械工程系

工程材料与热加工基础》——程晓宇第六章铸铁1.铸铁的石墨化；2.工业常用铸铁；灰口铸铁球墨铸铁可锻铸铁3.知识窗；4.学习指导目的：掌握常用铸铁的性能特点；掌握铸铁的牌号；了解铸铁的应用；工程材料与热加工基础》——程晓宇6.1铸铁的分类及石墨化铸铁是指一系列主要由铁、碳和硅组成的合金总称。6.1.1铸铁的分类1．白口铸铁

2．麻口铸铁3．灰口铸铁（1）灰铸铁碳主要以片状石墨形式出现的铸铁；（2）可锻铸铁碳主要以团絮状石墨形式出现的铸铁；（3）球墨铸铁碳主要以球状石墨形式出现的铸铁；（4）蠕墨铸铁碳主要以蠕虫状石墨形式出现的铸铁。工程材料与热加工基础》——程晓宇6.2.1灰口铸铁1．灰铸铁的化学成分、组织和性能（1）化学成分灰铸铁的化学成分一般为：wC=2.5%～4．0%，wSi=1.0%～2．5%，wMn=O．5%～1.4%，wS≤O.15%，wP≤0.3%。(2)组织由于石墨化程度的不同，灰铸铁的组织有三种类型：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)。工程材料与热加工基础》——程晓宇6.2.1灰口铸铁

（3）性能力学性能石墨虽然降低了灰铸铁的力学性能，但却使灰铸铁获得了许多钢所不及的优良性能

优良的性能：①良好的铸造性能②良好的减震性③较低的缺口敏感性④良好的切削加工性⑤良好的减摩性⑥良好的抗压性能工程材料与热加工基础》——程晓宇6.2.1灰口铸铁类别牌号用途举例铁素体灰铸铁HTl00低载荷和不重要零件，如盖、外罩、手轮、支架等铁索体—珠光体灰铸铁HT150承受中等应力的零件，如底座、床身、工作台、阀体、管路附件及一般工作条件要求的零件珠光体灰铸铁HT200承受较大应力和较重要的零件，如汽缸体、齿轮、机座、床身、活塞、齿轮箱、油缸等HT250孕育铸铁HT300床身导轨，车床、冲床等受力较大的床身、机座、主轴箱、卡盘、齿轮等，高压油缸、泵体、阀体、衬套、凸轮，大型发动机的曲轴、汽缸体、汽缸盖等HT350工程材料与热加工基础》——程晓宇6.2.2球墨铸铁1．球墨铸铁的化学成分、组织和性能球墨铸铁的化学成分是：wC=3.6%～3.9%，wSi=2.0%～2.8%，wMn=0.6%～0.8%，wS<0.04%，wP≤0.1%,wMg=0.03%～0.05%（2）组织

球墨铸铁的组织可分为四种类型：铁素体(F)+球状石墨(G)，铁索体(F)-珠光体(P)+球状石墨(G)，珠光体(P)+球状石墨(G)，下贝氏体(B下)+球状石墨(G)。为铁素体球墨铸铁的显微组织。图6-3铁素体球墨铸铁显微组织工程材料与热加工基础》——程晓宇6.2.2球墨铸铁（3）性能球墨铸铁的力学性能与基体的类型以及球状石墨的大小、形状及分布状况有关。由于球状石墨对基体的割裂作用最小，又无应力集中作用，球墨铸铁基体的强度、塑性和韧性可以充分发挥，所以，球墨铸铁与灰铸铁相比，有高的强度和良好的塑性与韧性。它的某些性能可以与钢相媲美，如屈服点比碳素结构钢高，疲劳强度接近中碳钢。同时，它还具有灰铸铁的减震性、减磨性和小的缺口敏感性等优良性能。球墨铸铁中的石墨球的圆整度越好，球径越小，分布越均匀，则球墨铸铁的力学性能就越好。工程材料与热加工基础》——程晓宇6.2.2球墨铸铁基体类型牌号用途举例铁素体QT400-15QT400-10阀体，汽车、内燃机车零件，机床零件，减谴器壳铁素体+珠光体QT500-7机油泵齿轮，机车、车辆轴瓦珠光体QT700-2QT800-2柴油机曲轴、凸轮轴．汽缸体、缸套，活塞环，部分磨床、铣床、车床的主轴等下贝氏体QT900-2汽车的螺旋锥齿轮，拖拉机减速齿轮．柴油机凸轮轴工程材料与热加工基础》——程晓宇6.2.4可锻铸铁1．可锻铸铁的化学成分、组织和性能1）可锻铸铁的化学成分是:wC=2.2%～2.8%，wSi=1.0%～1.8%，wMn=0.3%～0.8%，wS≤0.2%，wP≤0.1%。2）可锻铸铁的组织有二种类型：铁素体(F)+团絮状状石墨(G)；珠光体(P)+团絮状石墨(G)。

3)性能由于可锻铸铁中的石墨呈团絮状，对基体的割裂作用较小，因此它的力学性能比灰铸铁高，塑性和韧性好，但可锻铸铁并不能进行锻压加工。可锻铸铁的基体组织不同，其性能也不一样，其中黑心可锻铸铁具有较高的塑性和韧性，而珠光体可锻铸铁具有较高的强度、硬度和耐磨性。工程材料与热加工基础》——程晓宇6.2.4可锻铸铁类别牌号应用举例黑心可锻铸铁KTH300-06KTH330-08KTH350—10KTH370—12汽车、拖拉机的后桥外壳、转向机构、弹簧钢板支座等，机床上用的扳手，低压阀门，管接头，铁道扣板和农具等珠光体可锻铸铁KTZ550-04KTZ700-02曲轴，连杆，齿轮，凸轮轴，播臂，活塞环等工程材料与热加工基础》——程晓宇知识窗1．耐磨铸铁耐磨铸铁是指不易磨损的铸铁。根据工作条件的不同，分为以下两类：(1)抗磨铸铁在干摩擦及抗磨料磨损条件下工作的零件，如轧辊、犁铧、抛丸机叶片、球磨机磨球等，应具有均匀的高硬度和必要的韧性。①白口铸铁

白口铸铁生产简便，价格低廉，但脆性大，适用于冲击载荷不大的犁铧等抗磨铸件和清理抛丸机中的铁丸等。工程材料与热加工基础》——程晓宇知识窗④中锰耐磨球墨铸铁

含有wMn=5%～9．5%，wSi=3.3%～5%的中锰耐磨球墨铸铁，铸态组织为马氏体、奥氏体、碳化物和球状石墨，具有较高的耐磨性和较好的强度与韧性，不需贵重合金元素，可用冲天炉熔炼，成本低，可代替高锰钢或锻钢制造受冲击的一些抗磨零件。中锰耐磨球墨铸铁适用于制造犁铧、粉碎机锤头、球磨机磨球、衬板等。工程材料与热加工基础》——程晓宇知识窗(2)减摩铸铁

在润滑条件下工作的零件，如机床导轨、汽缸套、活塞环、轴承等，其组织应为软基体上分布硬质点(强化相)。软基体磨损后形成沟槽，起储油和润滑作用，硬质点起支承作用。常用的减摩铸铁有普通高磷铸铁和合金高磷铸铁。在孕育铸铁中加入磷(wP=0.4%～0.6%)，磷在铸铁中以磷共晶形式存在，呈断续网状分布，形成坚硬骨架，能大大提高铸铁的耐磨性，这种铸铁称为普通高磷铸铁。在普通高磷铸铁基础上加入适量的铬、钼、钨、铜、钒、钛等元素，以细化组织，增加珠光体含量，形成高硬度的碳化和氮化物，提高铸铁的韧性、强度和耐磨性，这种铸铁称为合金高磷铸铁，可制作发动机缸套、机床导轨等零件。工程材料与热加工基础》——程晓宇知识窗2．耐热铸铁耐热铸铁是指可以在高温下使用，其抗氧化或抗生长性能符合使用要求的铸铁。“生长”是指由于氧化性气体沿石墨片边界和裂纹渗入铸铁内部造成的氧化，以及因Fe3C分解而发生的石墨化引起铸件体积膨胀。向铸铁中加入铝、硅、铬等元素，使铸件表面形成一层致密的SiO2、Al2O3、CrO3等氧化膜，能明显提高高温下的抗氧化能力，同时能够使铸铁的基体变为单相铁素体。此外，硅、铝可提高相变点，使其在工作温度下不发生固态相变，可减少由此而产生的体积变化和显微裂纹。铬可形成稳定的碳化物，提高铸铁的热稳定性。常用的耐热铸铁有中硅铸铁、高铬铸铁、镍铬硅铸铁等，主要用于制造加热炉附件，如炉底板、送链构件、换热器等。工程材料与热加工基础》——程晓宇学习指导本章基本要求：本章主要介绍铸铁的分类、组织、性能和应用等内容。通过本章的学习，要求学生掌握铸铁的分类；学生要理解铸铁的组织与性能的关系，特别要理解铸铁中的石墨对铸铁性能的影响；学生要熟悉常用铸铁的牌号、性能特点及应用范围。本章学习要点：1．铸铁分类：白口铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁和合金铸铁2．影响石墨化的因素：化学成分和冷却速度3．灰铸铁的孕育处理：在浇注前向铁水中加入少量的孕育剂（如硅铁、硅钙合金等），改变铁水的结晶条件，从而得到细小均匀分布的片状石墨和细小的珠光体组织。目的是提高灰铸铁的强度。4．常用铸铁（灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁）的牌号、组织特征及用途。学习方法建议