机械工程材料及选用-第五章钢铁材料3综述

机械工程材料及选用-第五章钢铁材料3综述第一页，共88页。1工程材料第一章金属材料力学性能第二章金属晶体结构与塑性变形第三章金属结晶及合金相图第四章钢的热处理第五章钢铁材料及其应用第六章有色金属及应用第七章非金属材料第八章材料选择基础第二页，共88页。2第五章钢铁材料及其应用第一节钢的分类与编号第二节钢的合金化第三节工程结构用钢第四节机械制造用钢第五节工具钢第六节特殊性能钢第七节铸钢第八节铸铁第三页，共88页。3第六节特殊性能钢5.6.1耐蚀钢5.6.2耐热钢第四页，共88页。45.6.1耐蚀钢石油﹑化工设备﹑海船以及常年暴露在大气中的钢结构，它们的损坏与腐蚀有直接的关系。腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是指气体或非电解质溶液的腐蚀，如钢的氧化等。电化学腐蚀是指发生在电解质溶液接触的常温下、伴有电流产生的腐蚀。第五页，共88页。55.6.1耐蚀钢5.6.1.1不锈钢5.6.1.2耐候钢第六页，共88页。65.6.1.1不锈钢不锈钢的防腐性能主要针对电化学腐蚀。电化学腐蚀原理是腐蚀液与钢的组成相或杂质等形成原电池，从而腐蚀钢的金属基体。金属相的电极电位通常较低，而非金属相的电极电位较高，当有电解质溶液作用时，电位低的金属阳极不断失去电子被腐蚀，而电极电位高的非金属阴极却受到保护。第七页，共88页。原电池腐蚀在钢中很常见，象钢中的夹杂物﹑局部应力﹑晶界﹑不同组成相﹑成分偏析等都会引起原电池腐蚀。

珠光体的电化学腐蚀原理

第八页，共88页。8基于钢的电化学腐蚀原理，不锈钢的防腐途径主要有以下三种：使钢成为单相组织如奥氏体，防止形成原电池。提高合金中金属基体的电极电位，使之高于非金属相，防止金属基体成为原电池阳极而腐蚀受损。使金属表面形成致密氧化膜，将腐蚀性介质与新鲜金属分离。5.6.1.1不锈钢第九页，共88页。9不锈钢提高耐蚀性方法是向钢中加入Cr﹑Ni﹑Al等合金元素。Cr的作用：钢中Cr的加入量高于12%时，可使铁的电极电位由“-0.56V”提升至“+0.2V”，钝化了钢的基体，提高了耐蚀性；同时Cr氧化生成致密的Cr2O3膜，防止继续氧化。Ni的作用：钢中Ni含量达到9%时，就可在常温下获得单相奥氏体组织，防止形成原电池。5.6.1.1不锈钢第十页，共88页。10Al的作用：氧化生成致密的Al2O3膜，将腐蚀介质与金属分离，防止继续氧化。不锈钢的碳含量很低，这主要是为了减少碳化物的析出，防止形成原电池，保证耐蚀性。常用的不锈钢有三种，马氏体不锈钢；铁素体不锈钢；奥氏体不锈钢。5.6.1.1不锈钢第十一页，共88页。11马氏体不锈钢：为Cr13型不锈钢，因空冷后得到马氏体组织，故称马氏体不锈钢。马氏体不锈钢的成分特点0.10～0.45%C﹑11.5～14.0%Cr。碳含量低可减少碳化物析出，使Cr充分溶于F基体，提高基体电极电位，钝化F基体；Cr还在阳极表面形成致密氧化膜，阻止阳极腐蚀。同时，大量的Cr使钢的共析点左移至0.3%C处。常用牌号：1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等。5.6.1.1不锈钢第十二页，共88页。121Cr13和2Cr13为亚共析钢，耐蚀性好，但强度﹑硬度较低。热处理：840～900℃退火，淬火+750℃高温回火，最终组织为回火索氏体，适于韧性要求较高的耐蚀件。3Cr13和4Cr13属过共析钢，强硬性好﹑耐蚀性一般。热处理：淬火+250℃低温回火，最终组织为回火马氏体，适于要求耐蚀的工具，如手术刀、量具等。马氏体不锈钢耐大气﹑海水﹑蒸气等氧化性介质腐蚀，但不耐酸﹑碱腐蚀。5.6.1.1不锈钢第十三页，共88页。13铁素体不锈钢铁素体不锈钢也属Cr不锈钢，含碳小于0.12%﹑含Cr16～18%。铬是缩小γ区元素，17%Cr使得相图中的奥氏体相区消失，组织为单相铁素体，故称铁素体不锈钢。铁素体不锈钢的耐蚀性好﹑塑性好﹑强度低，不能热处理强化，只能通过冷塑性变形强化，多用于化工容器、管道等。常用牌号：1Cr17、1Cr17Mo等。5.6.1.1不锈钢第十四页，共88页。14奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢为Ni﹑Cr不锈钢，C0.15%，17～19%Cr保证耐蚀性，9%Ni扩大奥氏体区，室温下获得单相奥氏体。奥氏体不锈钢的强度低﹑耐蚀性好。但在一定条件下，会沿奥氏体晶界析出(Cr,Fe)23C6型碳化物，引起晶间腐蚀。为防止晶间腐蚀，可加入Ti﹑Nb进行稳定化处理，抑制晶界碳化物的析出。5.6.1.1不锈钢第十五页，共88页。15常用奥氏体不锈钢的牌号：1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9、0Cr19Ni9N、0Cr18Ni11Nb等。奥氏体不锈钢不能热处理强化，只能进行形变强化。奥氏体不锈钢的热处理工艺包括：固溶处理、稳定化处理和去应力退火等。固溶处理加热到1000℃以上保温，使碳化物全部溶入奥氏体，在水中快速冷却，防止(Cr,Fe)23C6沿晶界析出，获得单一奥氏体。5.6.1.1不锈钢第十六页，共88页。16稳定化处理将含有Ti﹑Nb的奥氏体不锈钢加热至850～880℃，使(Cr,Fe)23C6完全溶入奥氏体，溶入的C与Ti﹑Nb化合析出TiC﹑NbC，避免(Cr,Fe)23C6沿晶界析出。去应力退火为防止冷塑性变形或焊接应力导致工件应力腐蚀，采用300～350℃低温退火消除冷塑性变形应力，或850℃高温退火消除焊接应力。5.6.1.1不锈钢第十七页，共88页。175.6.1耐蚀钢5.6.1.1不锈钢5.6.1.2耐候钢第十八页，共88页。185.6.1.2耐候钢耐候钢就是耐大气腐蚀钢。主要用于铁道车辆、桥梁、船舶和建筑结构等。耐候钢是在低碳结构钢的基础上，主加少量的Cu﹑P﹑Cr使其在钢基体表面形成一层保护膜，提高钢的耐候性，辅加Ni﹑Mn﹑V﹑Ti﹑Nb﹑Zr改善钢的力学性能。耐候钢属低碳低合金钢，具有良好的焊接性能和塑性成型能力。耐候钢分为焊接结构用耐候钢和高耐候性结构钢两类。高耐候钢的耐候性更好。第十九页，共88页。195.6.1.2耐候钢常用焊接结构用耐候钢的牌号：16CuCr、12MnCuCr、15MnCuCr等，多为热轧型材，主要用于桥梁﹑建筑和其它有耐候性要求的结构件。铁道车辆常用的耐候钢一般为高耐候性结构钢，如：09CuPRE、09CuPCrNi、09CuPTiRE等，它们的碳含量更低，有冷轧型材和热轧型材两种，主要用于车辆﹑建筑﹑塔桥等。第二十页，共88页。20第六节特殊性能钢5.6.1耐蚀钢5.6.2耐热钢第二十一页，共88页。215.6.2耐热钢钢的耐热性金属的耐热性能通常包括高温下的抗氧化性和热强性两个方面。提高抗氧化性的方法 在钢中加入Cr﹑Si﹑Al等合金元素，氧化后可形成Cr2O3﹑SiO2﹑Al2O3致密的氧化膜，可保护内部的金属，阻止其继续氧化。热强性金属高温强度指标：蠕变极限和持久强度。第二十二页，共88页。225.6.2耐热钢蠕变：高温下金属材料在低于屈服强度的恒定应力长时间作用下，发生缓慢塑性变形的现象。蠕变极限：高温长期载荷作用下材料抵抗塑性变形的能力。持久强度：一定温度经一定时间发生断裂的应力值。提高耐热钢热强性的方法：晶界强化：晶界处原子排列紊乱，易于产生蠕变。粗化晶粒以减少晶界面积、或加入B元素填充晶界空位来强化晶界，可提高钢的蠕变抗力。第二十三页，共88页。23晶内强化：主要方法是固溶强化和沉淀强化。固溶强化：向钢中加入Ni﹑Mn﹑W﹑Mo等合金元素固溶于基体，阻碍位错运动，产生固溶强化。沉淀强化：从过饱和的基体中沉淀出金属碳化物或硼化物，阻碍位错滑移，提高变形抗力。常用的耐热钢常用耐热钢包括珠光体型、马氏体型和奥氏体型三种类型。5.6.2耐热钢第二十四页，共88页。245.6.2耐热钢珠光体型耐热钢常用牌号15CrMo﹑12CrMoV等，合金元素的总量不超过5%，使用温度350～500℃，主要用于锅炉管道﹑涡轮机叶片和高温紧固件。马氏体型耐热钢在Cr13型马氏体不锈钢中加入Mo﹑W固溶强化基体，加入V﹑Nb形成稳定的碳化物，进一步提高钢的热强性。常用牌号：1Cr13、4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo等，使用温度580～650℃，主要用于制造汽轮机叶片。第二十五页，共88页。25奥氏体型耐热钢奥氏体不锈钢也用作耐热钢，并加入W﹑Mo﹑V﹑Ti﹑Nb进一步提高热强性。奥氏体耐热钢的耐热性最好，使用温度650～700℃，并具有较高的塑性﹑冲击韧性和良好的可焊性。奥氏体耐热钢Ni﹑Cr含量多，价格较高，多用于重要零部件，如喷气发动机﹑舰艇和电力工业等。常用牌号：1Cr18Ni9Ti、4Cr14Ni14W2Mo5.6.2耐热钢第二十六页，共88页。26太行发动机第二十七页，共88页。27第五章钢铁材料及其应用第一节钢的分类与编号第二节钢的合金化第三节工程结构用钢第四节机械制造用钢第五节工具钢第六节特殊性能钢第七节铸钢第八节铸铁第二十八页，共88页。28第七节铸钢铸钢是通过铸造工艺获得复杂形状毛坯，并保持钢的特有性能的一类钢。铸钢的力学性能和可靠性不如锻钢，但其价格低、性价比高，在重型机械﹑运输车辆﹑船舶﹑电站设备﹑冶金设备、石油化工等行业中应用广泛。第二十九页，共88页。29第七节铸钢5.7.1铸钢的分类与编号5.7.2结构铸钢5.7.3耐磨铸钢第三十页，共88页。305.7.1铸钢的分类与编号铸钢分碳钢和合金钢两大类，碳钢占铸钢总量80%。铸钢的牌号以“ZG”代表铸钢，后面有两种表示方法。以力学性能为验收依据的铸钢：在“ZG”后加两组数字，分别表示其屈服强度和抗拉强度的最低值。例如：ZG200-400表示：σs≥200MPa，σb≥400MPa铸钢。第三十一页，共88页。31以化学成分为验收依据的铸钢：在ZG后面加数字表示其平均含碳量的万分之几，合金铸钢再加上所含合金元素的符号及其平均百分比含量。一般合金元素含量在0.5~0.9%只标符号不标含量，含量为0.9~1.4%时在该元素后标1，这与合金钢的表示方法有所不同。例如：ZG25表示平均含碳量为0.25%的铸造碳钢。ZG15Cr1Mo1V表示平均碳量0.15%，并含1%Cr﹑1%Mo以及不超过0.9%V的低合金铸钢。5.7.1铸钢的分类与编号第三十二页，共88页。32第七节铸钢5.7.1铸钢的分类与编号5.7.2结构铸钢5.7.3耐磨铸钢第三十三页，共88页。335.7.2结构铸钢结构铸钢包括碳钢和低合金高强度铸钢，含0.15～0.6%C，用于制造形状复杂、需要一定强度和韧性的零件，如车辆转向架、船舶、重型机械齿轮、轧辊、机座、缸体、外壳、阀体等。碳钢为铸钢件的主要材料。低合金高强度铸钢是在碳钢的基础上加入少量合金元素，以改善组织，提高淬透性和强韧性。第三十四页，共88页。345.7.2结构铸钢低合金高强度铸钢分为Mn系和Cr系两大类，配合适当的热处理，可具有良好的综合力学性能以及较好的耐大气腐蚀和耐磨性。铸钢的微合金化是通过在铸钢中加入总量不超过0.1%的V、Ti、Nb、Zr、Bi、B及稀土元素，运用细晶强化、沉淀强化，提高其抗拉强度和屈服强度。常用牌号:ZG25(Mn)，ZG35，ZG45(Mn)，ZG55，ZG65Mn，ZG20MnSi，ZG30CrMnSi，ZG40Cr，ZG45SiMn，ZG50CrMnSi等。第三十五页，共88页。外壳

轧辊轧辊环第三十六页，共88页。36第七节铸钢5.7.1铸钢的分类与编号5.7.2结构铸钢5.7.3耐磨铸钢第三十七页，共88页。375.7.3耐磨铸钢高锰钢高锰钢是典型的耐磨铸钢，兼具高韧性和高耐磨性。化学成分0.9～1.3%C﹑10～14%Mn。Mn是扩大奥氏体相区元素，10～14%Mn可使钢在室温下获得单相奥氏体。这种奥氏体在高冲击载荷和接触应力作用下，表面会发生形变诱发马氏体相变，因而具有高耐磨性。第三十八页，共88页。385.7.3耐磨铸钢热处理水韧处理：把钢加热到1000～1100℃保温，使碳化物全部溶入奥氏体，在水中快冷防止碳化物重新析出，从而获得单一奥氏体的热处理工艺。性能和用途高锰钢机加工性能差，通常铸造成型，故为铸钢。第三十九页，共88页。39高锰钢的性能特点是具有很高的耐磨性和韧性。但其工作温度低于200℃，否则将析出碳化物，使耐磨性降低。常用牌号：ZGMn13和ZGMn8。高锰钢适用于承受高接触应力和强烈冲击的零件，如铁路道岔、坦克履带、挖掘机铲齿、破碎机齿板、球磨机衬板等。5.7.3耐磨铸钢第四十页，共88页。40其它耐磨铸钢除高锰钢外，常用的耐磨铸钢还有低合金铸钢和耐磨碳钢。常用的牌号有：ZG30CrMnSi，ZG50CrMnSi，ZG65Mn等。耐磨铸钢经淬火﹑回火后，可获得良好的耐磨性和韧性，广泛用于挖掘机﹑推土机的铲齿﹑履带板﹑端齿﹑破碎机衬板和铸钢车轮等。5.7.3耐磨铸钢第四十一页，共88页。41第五章钢铁材料及其应用第一节钢的分类与编号第二节钢的合金化第三节工程结构用钢第四节机械制造用钢第五节工具钢第六节特殊性能钢第七节铸钢第八节铸铁第四十二页，共88页。42第八节铸铁铸铁：含碳量大于2.11%的铸造铁碳合金。优点：生产设备和工艺简单、价格便宜、使用性能与工艺性能优良，是工程上应用最广泛的铸造合金。化学成分：2.5~4.0%C、1.0~3.0%Si、P0.5%﹑S0.2%，C﹑Si﹑S﹑P含量都比钢高，并含有少量的Mn、Cr、Mo、V、Al等合金元素。应用：主要用于制造机床床身、床头箱；发动机的汽缸体、缸套、活塞环、曲轴、凸轮轴；机器底座等各种零件。第四十三页，共88页。43第八节铸铁5.8.1铁碳双重相图与碳的石墨化5.8.2铸铁的分类与编号5.8.3铸铁的基本组织及性能特征5.8.4常用铸铁第四十四页，共88页。445.8.1铁碳双重相图与碳的石墨化铁碳双重相图当铁碳合金的冷却速度足够缓慢时，碳会以比Fe3C更稳定的形式石墨相存在。铁碳相图可看做是Fe-Fe3C和Fe-C(石墨)的双重相图，将Fe-Fe3C相图略向左上方移动即得到Fe-C(石墨)相图。第四十五页，共88页。

铁碳双重相图图中的实线部分为Fe-Fe3C相图虚线部分为Fe-C(石墨)相图第四十六页，共88页。石墨是碳的六方晶格晶体，呈层状排列。同层碳原子以原子力结合，结合强度高。层与层之间以分子力结合，结合强度低。石墨的强度﹑硬度﹑塑性﹑韧性都近乎于零。石墨的形态和数量对铸铁的力学性能有很大影响。石墨的晶体结构第四十七页，共88页。47碳的石墨化碳的石墨化是指铸铁中石墨的形成过程，此过程可分为两个阶段。第一阶段石墨化：从开始结晶温度至共析转变温度以上的石墨形成过程，包括先结晶的一次石墨﹑共晶石墨﹑以及先共析的二次石墨。第二阶段石墨化：共析转变温度及以下的石墨形成过程，包括共析石墨和铁素体析出的三次石墨。5.8.1铁碳双重相图与碳的石墨化第四十八页，共88页。48第八节铸铁5.8.1铁碳双重相图与碳的石墨化5.8.2铸铁的分类与编号5.8.3铸铁的基本组织及性能特征5.8.4常用铸铁第四十九页，共88页。495.8.2铸铁的分类与编号铸铁的分类铸铁按碳的石墨化程度分为灰口铸铁、白口铸铁和麻口铸铁三类。灰口铸铁：其断口呈暗灰色，第一阶段石墨化完成充分，碳除珠光体中的Fe3C外，其余全部以石墨形式存在。灰口铸铁力学性能和加工性能良好，工业上应用广泛，主要用于生产机械零件。第五十页，共88页。505.8.2铸铁的分类与编号白口铸铁：断口呈银白色，碳完全未石墨化，全部以Fe3C存在，硬度高﹑脆性大，不能机加工，只有少量合金化白口铸铁被用于采矿业的耐磨件。麻口铸铁：断口灰、亮相间，第一阶段石墨化部分完成，第二阶段石墨化完全未进行，碳绝大部分以Fe3C存在，工业上很少使用。第五十一页，共88页。515.8.2铸铁的分类与编号铸铁的编号（灰口铸铁）灰口铸铁根据石墨形态的不同，又可分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁四种类型。灰铸铁：石墨呈片状，表示方法为HT+数字，其中HT代表“灰铁”，数字代表最低抗拉强度。例如HT200，代表最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁。第五十二页，共88页。525.8.2铸铁的分类与编号球墨铸铁：石墨呈球状。表示方法为QT+数字-数字，其中QT代表“球铁”，第一组数字代表最低抗拉强度，第二组数字代表最低延伸率。例如：QT400-15代表最低b为400MPa、最低延伸率为15%的球墨缎铸铁。可锻铸铁：石墨呈团絮状。表示方法为KT+数字-数字，其中KT代表“可铁”，两组数字与球墨铸铁含义相同。第五十三页，共88页。53蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状。表示方法为RuT+数字，其中RuT代表“蠕铁”，数字代表最低抗拉强度。此外，还有经过合金化的专门用于耐热、耐磨和耐蚀的合金铸铁。5.8.2铸铁的分类与编号第五十四页，共88页。54第八节铸铁5.8.1铁碳双重相图与碳的石墨化5.8.2铸铁的分类与编号5.8.3铸铁的基本组织及性能特征5.8.4常用铸铁第五十五页，共88页。555.8.3铸铁的基本组织及性能特征铸铁的组织：是由钢的基体加石墨组成。基体：包括铁素体﹑铁素体+珠光体和珠光体三种组织。石墨：有片状（灰铸铁）、球状（球墨铸铁）、团絮状（可锻铸铁）和蠕虫状（蠕墨铸铁）四种形态。铸件的基体组织和石墨形态是化学成分和冷却速度综合作用的结果。铸铁的力学性能：由基体组织和石墨形态决定。基体组织中随珠光体量的增多，铸铁的强度﹑硬度升高，塑性、韧性降低。第五十六页，共88页。565.8.3铸铁的基本组织及性能特征片状石墨对基体割裂作用最大，灰铸铁的力学性能最差；球形石墨对基体的割裂作用最小，球墨铸铁的力学性能最好。团絮状和蠕虫状石墨割裂作用居中，可锻铸铁和蠕墨铸铁的力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间。铸铁的性能特点：铸铁力学性能虽比钢低，但具有良好的铸造、切削加工性能，优良的抗压﹑减振﹑减摩和抗磨性，缺口敏感性低，价格低廉。第五十七页，共88页。57第八节铸铁5.8.1铁碳双重相图与碳的石墨化5.8.2铸铁的分类与编号5.8.3铸铁的基本组织及性能特征5.8.4常用铸铁第五十八页，共88页。585.8.4常用铸铁5.8.4.1灰铸铁5.8.4.2球墨铸铁5.8.4.3可锻铸铁5.8.4.4蠕墨铸铁5.8.4.5合金铸铁第五十九页，共88页。5.8.4.1灰铸铁灰铸铁由铁素体﹑铁素体+珠光体﹑珠光体三种钢的基体加片状石墨所组成。基体组织和石墨片的大小是决定灰铸铁性能的主要因素。铁素体灰铸铁铁素体+珠光体灰铸铁珠光体灰铸铁第六十页，共88页。60灰铸铁的成分﹑组织和性能灰铸铁的成分：2.5～4.0%C﹑1～2%Si，Mn0.5～1.4%，S＜0.15%，P＜0.3~0.5%。Si可促进石墨化，量太多时石墨片粗大，力学性能下降；Mn﹑S阻碍石墨化；P增加硬度和耐磨性，但也增加脆性，耐磨件P＜0.5%，其它件P＜0.3%。5.8.4.1灰铸铁第六十一页，共88页。61冷却速度对组织的影响：冷速越慢，越有利于石墨化，组织中的铁素体量增多﹑珠光体量减少，相反则易出现白口组织。灰铸铁的性能片状石墨割裂了灰铸铁基体的连续性，石墨片的尖端易引起应力集中，因此铸铁的抗拉强度﹑塑性﹑韧性很低，但对抗压强度影响不大。5.8.4.1灰铸铁第六十二页，共88页。62片状石墨可阻断机械波的传递，减振性好；石墨坑能储存润滑油，减摩性好。还有良好的铸造性﹑切削加工性和低的缺口敏感性。孕育处理：在铁水中加入硅铁合金等孕育剂来细化石墨片，是一种提高灰铸铁力学性能的常用方法。孕育铸铁：是经孕育处理的灰铸铁，其强度、硬度比普通灰铸铁高，屈服强度在250MPa以上的灰铸铁一般均为孕育铸铁。5.8.4.1灰铸铁第六十三页，共88页。63灰铸铁的热处理热处理只改变灰铸铁的基体组织，对石墨无影响，因而对改善力学性能作用不大。常用的热处理工艺有：去应力退火、消白口石墨化退火及表面淬火。去应力退火：将铸件加热至500~600℃，保温4~8小时后缓冷。可消除90%以上铸造内应力。5.8.4.1灰铸铁第六十四页，共88页。64消白口石墨化退火：铸件冷速较快的部位易出现白口，将铸件加热至900～950℃，保温2～5小时，可使Fe3C分解成石墨，消除白口。表面淬火：对表面要求高硬度﹑高耐磨性的零件，如机床导轨表面、汽缸套内壁等，采用表面淬火工艺提高零件表面性能。5.8.4.1灰铸铁第六十五页，共88页。6565灰铸铁的牌号与应用主要牌号：HT100、HT150、HT200、T250、HT300、HT350、HT400。应用：主要用于制造各种要求承压﹑减摩的零件如机架﹑床身﹑箱体﹑壳体﹑机床导轨等。5.8.4.1灰铸铁第六十六页，共88页。665.8.4常用铸铁5.8.4.1灰铸铁5.8.4.2球墨铸铁5.8.4.3可锻铸铁5.8.4.4蠕墨铸铁5.8.4.5合金铸铁第六十七页，共88页。675.8.4.2球墨铸铁球墨铸铁的成分﹑组织﹑性能和用途生产工艺：在铁水中加入稀土和镁作为球化剂，加硅铁合金作为孕育剂，浇铸后得到钢的基体加球状石墨的球墨铸铁。球墨铸铁的基体：有铁素体﹑铁素体加珠光体﹑珠光体三种类型。化学成分：3.6~4.0%C﹑2.0~3.3%Si﹑0.3~0.8%Mn,P＜0.1%和S＜0.07%，含量要求较严格，少量的Mg﹑RE。第六十八页，共88页。685.8.4.2球墨铸铁性能：球形石墨对基体的割裂作用最小，球墨铸铁具有优良的力学性能，还兼具耐磨﹑吸振﹑缺口敏感性低﹑铸造和切削加工性好等优点，在生产中应用广泛。用途：在很多领域可取代铸钢和锻钢制造机械零件，如曲轴﹑连杆﹑凸轮轴﹑齿轮﹑蜗轮﹑蜗杆﹑轧辊等。第六十九页，共88页。铁素体球墨铸铁珠光体球墨铸铁

球墨铸铁的显微组织

铁素体-珠光体球墨铸铁第七十页，共88页。铁素体和球状石墨第七十一页，共88页。71球墨铸铁的热处理退火：去应力退火：加热至500～600℃，保温2～8h缓冷，可消除应力但不改变组织和性能。低温退火：对铁素体+珠光体基体铸件，加热至700～750℃保温2～8h，使珠光体分解，得到铁素体基体加球状石墨组织，提高塑性﹑韧性。高温退火：对含有部分白口组织铸件，900～950℃保温2～4h，使游离Fe3C分解，获得铁素体加球状石墨组织。提高塑性﹑韧性，改善切削加工性。5.8.4.2球墨铸铁第七十二页，共88页。72正火：加热至840～920℃，保温1～4h空冷。目的是增加珠光体量，提高强度和耐磨性。调质处理：870～920℃加热油淬，550～600℃/2～4h回火，最终组织为回火索氏体加球状石墨。用于承受交变载荷﹑综合力学性能要求较高的铸件，如内燃机的曲轴﹑连杆等。常用牌号：QT400-18，QT450-10，QT500-7，QT600-3，QT700-2，QT800-2，QT900-2。5.8.4.2球墨铸铁第七十三页，共88页。73735.8.4常用铸铁5.8.4.1灰铸铁5.8.4.2球墨铸铁5.8.4.3可锻铸铁5.8.4.4蠕墨铸铁5.8.4.5合金铸铁第七十四页，共88页。74745.8.4.3可锻铸铁生产方法：先浇铸成白口铸件，再进行可锻化退火，获得团絮状石墨加钢的基体。化学成分：含2.4~2.8%C和0.8~1.4%Si，Si含量较低，以便获得完全白口组织。性能：团絮状石墨对基体的割裂作用比片状小，因此可锻铸铁的强度﹑塑性﹑韧性都比灰铸铁好，但可锻铸铁不可锻造。可锻铸铁工艺复杂、生产周期长，目前基本已被球墨铸铁取代。

第七十五页，共88页。75常用牌号：KTH300-06，KTH330-08，KTH350-10，KTH370-12，KTZ450-06，KTZ550-04，KTZ650-02，KTZ750-02

第七十六页，共88页。76铁素体基体和团絮状石墨

第七十七页，共88页。775.8.4常用铸铁5.8.4.1灰铸铁5.8.4.2可锻铸铁5.8.4.3球墨铸铁5.8.4.4蠕墨铸铁5.8.4.5合金铸铁第七十八页，共88页。78生产工艺：在铁水中加入稀土和镁、钛合金作为蠕化剂，加硅铁合金作为孕育剂，浇铸后得到钢的基体加蠕虫状石墨的蠕墨铸铁。力学性能：介于灰铸铁和球墨铸铁之间，具有优良的耐热冲击性、抗热生长性和优于球墨铸铁的导热性。牌号及应用：RuT420和RuT380可用于制造客车制动盘，RuT300和RuT200可用于制造柴油机缸盖、排气管等。5.8.4.4蠕墨铸铁第七十九页，共88页。蠕墨铸铁

第八十页，共88页。805.8.4常用铸铁5.8.4.1灰铸铁5.8.4.2可锻铸铁5.8.4.3球墨铸铁5.8.4.4蠕墨铸铁5.8.4.5合金铸铁第八十一页，共88页。81常用的合金铸铁包括耐磨、耐热和耐蚀合金铸铁。耐磨合金铸铁有两种：在灰铸铁中加入Cu﹑Mo﹑V﹑Ti﹑B﹑P等元素，增加珠光体量并析出化合物和磷共晶体，提高耐磨性。常用于制造机床导轨﹑汽缸套﹑活塞环等零件；在白口铸铁中加入Cr﹑Mo﹑Cu﹑Mn﹑V﹑B等元素，含15%Cr，形成大量抗磨的团块状Cr7C3，称为高铬白口耐磨