工程材料第八章铸钢与铸铁2

1第八章铸铁碳钢合金钢铸钢与铸铁有色金属及其合金黑色金属2第一节铸铁概述灰口铸铁与白口铸铁的区别：成分不同—白口铸铁是Fe-C合金，灰口铸铁是以Fe-C-Si-Mn为主要元素的多元合金组织不同—在灰口铸铁中，碳主要以晶态G存在，组织中不存在Le性能不同—不存在高脆性的Le，脆性小，多种工程应用3人们通常所说的铸铁，指的就是灰口铸铁

在机床制造中，铸铁件用量60~90%41、碳的三种存在形式：①溶于α-Fe或γ-Fe中形成F或A；②形成渗碳体(Fe3C)；③游离态石墨(G)。石墨强度、硬度和塑性都很差。石墨为稳定相。

渗碳体为亚稳相，Fe3C→3Fe+C

一、铸铁成分（C＞2.11%；2.5-4%）二、铸铁的的石墨化过程和特点石墨的晶体结构——简单六方晶格Si(1-3%）,Mn(0.5–1.4%）,P(0.01–0.5%）,S(0.02–0.2%）;Gr,Ni,Mo,Cu–合金铸铁（提高机械性能、耐磨、耐腐蚀、耐热）5亚稳定平衡的Fe-Fe3C相图和稳定平衡的Fe-G相图，6铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化

石墨既可以从液体和奥氏体中析出，也可以通过渗碳体分解来获得。2、铸铁的石墨化过程第一阶段：≥1154℃

一次石墨：过共晶铸铁液体结晶

共晶石墨：L4.25A2.08+G(共晶)第二阶段：1154℃～738℃

二次石墨：A→G第三阶段:738℃

共析石墨：

A0.68→Fp’+G(共析)1154℃7①温度和冷却速度缓慢冷却，或在高温下长时间保温，均有利于石墨化。影响石墨化的主要因素：②合金元素促进石墨化的元素(C、Si、A1、Cu、Ni、Co等）阻碍石墨化的元素(Cr、W、Mo、V、Mn等)两大类。S强烈促进白口化，控制＜0.15%生产中，调整碳、硅含量，是控制铸铁组织和性能的基本措施。

83、铸铁的组织特征和分类名称石墨化程度显微组织第一阶段第二阶段第三阶段灰口铸铁充分进行充分进行充分进行充分进行充分进行充分进行充分进行部分进行不进行F+GF+P+GP+G麻口铸铁部分进行部分进行不进行Le’+P+G白口铸铁不进行不进行不进行Le’+P+Fe3C表3-20铸铁经不同程度石墨化后所得到的组织铸铁组织：石墨和基体（F、P、F+P）9根据石墨形态：普通灰口铸铁

片状；可锻铸铁

团絮状；球墨铸铁

球状；蠕墨铸铁

蠕虫状。球状石墨各种铸铁的石墨形态（未腐蚀）片状石墨団絮状石墨蠕虫状石墨10由于石墨的存在，使铸铁具备下列特殊性能：①优良的切削加工性；脆性切屑②铸造性能好；石墨膨胀③减磨性及耐磨性很高；石墨有好润滑作用,并能存油④优异的消振性；石墨削减振动的传递⑤低的缺口敏感性。大量石墨的割裂作用4、铸铁的性能特点石墨相当于钢基体上的裂纹或空洞，它减小基体的有效截面，并引起应力集中。石墨对基体的严重割裂致灰口铸铁的抗拉强度和塑性都很低。压缩强度不受影响11第二节灰口铸铁（80%）（1）牌号“HT”—“灰铁”，数字—最低抗拉强度。

HT100、HT200、HT300（表3-22）性能：强度较低，韧性较差应用：承压件，如床身，机架，箱体，缸体，壳体等Ｆ、Ｐ和Ｆ+Ｐ三种基体12图3-14灰口铸铁的显微组织F+G片F+P+G片P+G片石墨片的三维形貌13（2）影响灰铸铁组织和性能的因素②冷却速度:铸件壁厚越薄，冷速越快，越易形成白口铁①化学成分:控制化学成分是控制铸铁组织和性能的基本方法主要C（2.5~4.0%）、Si（1.0~2.0%）促进石墨化。Mn（0.5～1.4%）：阻止石墨化，促进P基体的形成。生成MnS;P：促进石墨化，↓强度(0.12%)，↑耐磨性(0.3%);S(0.15%):有害，强烈促进白口化。不同C+Si含量，不同壁厚（冷却速度）铸件的组织灰口铸铁的机械性能主要取决于石墨的形态、含量和分布14（3）孕育铸铁经孕育处理（变质处理）后的灰铸铁叫孕育铸铁。

孕育的目的：获得细小均匀的石墨片，细化基体组织，提高强度和硬度常用的孕育剂:硅铁和硅钙合金、碳类孕育处理前孕育处理后15b．消除铸件白口、降低硬度的退火（高温退火）在共析温度以上进行，使渗碳体分解成石墨；c．表面淬火高频、火焰、激光，50HRC~55HRC（4）灰铸铁的热处理及应用a．去应力退火（人工时效）

500℃～550℃，防止变形和开裂

热处理只改变基体组织，不能改变石墨的形态和分布，对提高灰铸铁整体机械性能作用不大，消除铸件内应力、改善切削加工性能和提高表面耐磨性。船用柴油机汽缸体(HT-300)16第三泪节、植球墨雕铸铁石墨逐呈球槐状，综物合机哈械性颤能接仗近钢在且铸精造性踏好，跌成本霞低廉礼；（1）球删墨铸匪铁的纯成分弱和球少化处恩理成分纳要求遇比较担严格药：3.登6~碎3.余9%室C，2.建2~遵2.钳8%浸Si，0.勾6~境0.扩8%滩Mn价,＜0.痕07具%S，＜0.我1%哲P球化骑处理余必须孙伴随副着孕并育处远理球化小剂（稀悟土镁刷），沉石墨瓦球化孕育剑剂（硅机铁和宝硅钙奴），谜石墨兼球细释小、参均匀胶分布17图3-储16球墨星铸铁筹的显透微组蜜织例：QT傅42倾0-剑10、QT步60扯0-费2、QT棉80食0-古2“Q充T”，球铁，最低年抗拉旺强度和延伸贴率。（2）球权墨铸撒铁的大牌号匀、组云织和棚性能18性能薄特点绢：强柜度是斧碳钢圾的70射~9同0%。球趴墨铸祖铁的哄突出朋特点绣是屈速强比(0.勤2/b)高,约为0.赵7~盈0.采8,而钢托一般归只有0.董3~伶0.家5，疲璃劳强裂度较藏好牌号基体机械性能bMPa0.2MPa5%akkJ/m2HBQT400-17F40025017600179QT420-10F42027010300207QT500-5F+P5003505－147-241QT600-2P6004202－229-302QT700-2P7004902－229-302QT800-2P8005602－241-321QT1200-1下B1200840130038HRC代替殃钢制造笑某些末重要闭零件意，如曲轴、连监杆、雹凸轮桐轴、界轧辊按等。19铸铁曲轴(3恩)球墨欠铸铁枣的热划处理退火乒：Ｆ，高顷温退顷火或青低温懂退火正火岭：Ｐ，并尿细化坦组织喜，提继高强冬度和子耐磨热性调质水：回火龙Ｓ，好给的综婚合性责能等温愚淬火低：下Ｂ，高图强度驾及良恨好的炒塑韧苹性球墨铸铁管道接口与钢棋大致寻相同核燃料贮存运输容器(QT350-22)20第四主节、蜘蠕墨善铸铁牌号Ru夏T3海00、Ru屠T4盟20Ru得T，蠕飞铁+最低锋抗拉瞒强度组织薄：蠕材虫状，短省片较纷钝蠕墨铸铁20世纪60年代俘发展锈起来陈的一苹种新商型高剪强铸贱铁材贵料。恩强度葵接近垒于球堪墨铸棒铁，袜一定倡的韧龄性、狐较高悄的耐互磨性辨；和箱灰口背铸铁茅一样助的良剖好的怪铸造正性能押和导坑热性撤。蠕墨闭铸铁勒是液饱态铁佛水经蠕化惑处理士和孕丽育处市理得到晓的.蠕墨铸铁中的石墨21蠕墨亮铸铁昂的强权度、愁塑性投和抗振疲劳史性能访优于纽奉灰铸秩铁，局其力掠学性秀能介任于灰节铸铁阿与球竹墨铸挂铁之哄间。灰铸铁灰铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁灰铸铁蠕墨铸铁球墨铸铁常用牧于制穷造承虹受热悲循环赛载荷棋的零待件和扮结构岛复杂茶、强斯度要掌求高橡的铸赠件。页如高溪压热商交换饲器、旺汽缸宣、汽宾缸盖忌、排众气阀许、液耐压阀忍等22由白仗口铸题铁通边过退守火处煌理得汪到的石墨前→团胡絮状较高约的强栽度、陷塑性努和冲烫击韧科性，不可凯锻，部评分代叼替碳贿钢第五姨节、筑可再锻铸甩铁牌号KT35美0-娇10，Ｆ可锻彼铸铁循；KT泡Z60岗0-屿3，Ｐ可锻扬铸铁23可锻厦铸铁赖的生版产和溪热处巡寿理：第一矩步，铸造碌纯白骆口铸状铁第二雀步，长时虚间石播墨化肿退火往处理G完全壁由渗滔碳体银分解睬得到24可锻止铸铁臂常用岔来制吐造形笼状复怒杂、对承受佩冲击德和振峡动载诸荷的薄壁怠零件，如轮毂峡，减跃速器峡壳、汽香车拖计拉机大的后似桥外没壳、菌管接诉头、架低压绞阀门师等。可锻铸铁管件25灰口铸铁可锻铸铁球墨铸铁石墨形态片状团絮状球状基体组织F，F＋P，PF，PF，F＋P，P，B下牌号及含义HT×××KT（Z）×××-××QT×××-××工艺铁水经缓冷，G化去应力退火表面淬火先浇注成白口，后石墨化退火铁水+球化+孕育热处理与钢同性能特点强度较低，韧性较差韧性较好，但不可锻造强度高，韧性好，可与钢媲美应用承压件，如床身，机架，箱体，缸体，壳体等制造形状复杂、承受冲击和振动载荷的薄壁零件，如：车轮外壳，管接头、活塞环可用球铁代替钢制造某些重要零件，如曲轴、连杆、凸轮轴等26第六堡节弊合患金铸母铁耐磨及铸铁在生脑产中捷常采袖用激叶冷的协办法悔来获延得激恩冷铸然铁。紧即用绘金属已型铸寸造铸蹲件的匹耐磨那表面抛，其恳它部去位采勇用砂活型。常将闻铸铁裹的磷像的质腊量分轮数提笋高，冻生成凡磷共仗晶，笋硬度黎高，婆有利股于耐陪磨。翼还可储加入Cr、Mo、W、Cu等合艇金元折素，蛮改善奏组织财，提肿高基油体强熊度和沟韧性呈。如骂高铬自耐磨混铸铁扰、奥阔－贝澡球墨涨铸铁喷等。耐热椒铸铁在高话温下扛工作肾的铸盖铁（坛炉底合板、快换热响器、漫坩埚货、炉饿内运进输链擦条等肝），锐加入Al、Si、Cr等元荣素，诞主要习形成孕致密干的氧阴化膜度，阻蜡碍继朽续氧谎化。耐蚀篇铸铁主要点用于剑化工虽部件锋（阀掉门、否管道过、泵坟、容素器等戏）。休加入Si、Cr、Al、Mo、Cu、Ni等合绩金元术素形释成保铁护膜泽，或粮使基颠体电喝极电膊位升斯高，康可以锹提高康铸铁图的耐承蚀性猛能。呀常用袖耐蚀辨铸铁夜有高绪硅、瞎高硅漠钼、累高铝商、高吧铬等红耐蚀封铸铁纯。27第七挎节绢铸毙钢1.碳素听铸钢气的化控学成包分及观机械节性能从机归械性怨能看须：W(燥c)俩↑→屈服甚强度瞎和抗析拉强日度↑W(网c)湿>炭0.躺45侵%时，撞屈服脱强度累增加废很少卸，但航塑性突和韧闯性下降从铸滋造性益能看助：W(蜓c)理↑→降低菌钢的闪熔化登温度庆，增海加钢特水的照流动匀性，改钢中气扣体、思夹杂寒也能烟减少粘。28ZG朴2活5、ZG今3斧5、ZG长45铸钢W(C)=0.35%牌号嘴：ZG本+平均障碳质探量分炉数29牌号：ZG炉+σs河-σb302.铸钢木的组析织特阴征和厦热处甲理铸造辞冷却抽：粗益大的渗奥氏圈体晶糠粒→帽魏氏涝体组甩织。热处遇理：侧退火滑或正圣火。热处悲理后法的组沃织：听颗粒洞比较站细小拥的P+伸F魏氏阳体组庙织特唱点：醒铁素项体沿原晶界围分布乔并呈役针状馆插入蚀珠光压体内蚂，使盏钢的揪塑性台和韧鞠性下黎降，渴不能阻直接拒使用肚。1.有一舒灰口哲铸铁存铸件映，经浇检查听发现雨石墨眠化不谷完全避，尚能有渗牧碳体葱存在炼试分燥析其凳原因浅，并呼提出圣使这废一铸摧件完述全石恋墨化系的方留法？答：绑原因议：高逢温下投没长骂时间特保温叉，铸造斤时冷敢却过甲快，经有阻屯碍石密墨化园的元熄素，秃杂质撑元素油硫成应分比织较多晶。方法庄：在穗高温耻下长卡时间赞保温淘、减缓慢蹲冷却抖、容加入勿促进恢石墨孝化的约元素摸。铸钢帐和铸雕铁部番分的绿习题2.试述绞石墨题形态套对铸鞭铁性饼能的铅影响荒。答：池片状粮石墨芒对基娃体有乖割裂衡作用执，引琴起应药力集甘中，扭抗拉缸强度犬和塑抗性都寇低。细片云状石烫墨：沃减轻拼对基宰体有拾割裂李作用华，提素高强缝度。球状拖石墨稼：应兽力集表中较分低，塌具有龟很高敞的强泪度，碰又有桑良好摘的塑克性和谣韧性息。蠕虫永状石求墨：沾强度敲接近捏于球纽奉墨铸掀铁，湿有一顺定的悄韧性逗和耐肢磨性筝。团絮涝状石铃墨：妖应力君集中树较低胡，具镜有较录高的章强度治、塑转性和凝冲击购韧性酸。3.试比塑较各赏类铸端铁之丸间的债性能诱的优庙劣顺银序，赌与钢绞相比威有什个么优做缺点火？答：灰口孩铸铁寇是价袭格便俱宜，誓是应疲用最昏广泛旦的铸芬铁材例料各竿项性盛能一凡般。球墨仿铸铁鞋的石扣墨成黄球状槐具有性很高兰的强赠度，凶又有鹅良好霉的塑衬性和然韧性霞，其秩综合殃性能盼接近霜于钢徐。蠕墨棍铸铁储是一桐种新忙型高剃强铸碌铁材