工程材料及成形工艺基础-铸铁的生产及应用

第十二讲:铸铁的生产及应用一、铸铁介绍

1．铸铁概念和分类

2．常用铸铁牌号和性能特点二、铸铁的结晶及石墨化过程三、高强度灰铸铁件的孕育处理四.球墨铸铁件生产五.可锻铸铁件生产铸铁的沧州大铁狮子箱体发动机曲轴连杆刹车器铸铁零件缸体一、铸铁介绍IntroductionofCastIron

1．铸铁概念和分类

1)概念

：C（2.4-4.0）%Fe-C合金。

2)分类：（1）灰口铸铁：G，断口呈暗灰色（2）白口铸铁：Fe3C，断口呈亮白色（3）麻口铸铁：G+Fe3C，断口黑白相间灰口铸铁分类——按石墨形态不同,灰口铸铁分为:石墨呈片状称灰铸铁；呈团絮状称可锻铸铁；石墨呈球状称球墨铸铁；呈蠕虫状称蠕墨铸铁。因石墨的存在，可把铸铁看成是有空洞和裂纹的钢。其中球墨铸铁综合性能最好。灰口铸铁分类：

Accordingtomorphologyofgraphite…

灰铸铁蠕墨铸铁可锻铸铁球墨铸铁

片状蠕虫状团絮状球状

FlakeVermicularAgglomerated.Spheroidal四种铸铁金相照片Opticalmicrographofthefourkindsof…VermicularFlakeAgglomeratedSpheroidal石墨在扫描电镜下的形貌SEMmicrographofsomekindsof…VermicularVermicularFlakeSpheroidal2．常用铸铁牌号和性能特点1）灰铸铁：

牌号：HT###，###：最低σb

（MPa）如HT150性能特点：普通灰铸铁—

（1）σb＜200MPa；δ

≈0

（2）硬度、抗压强度与碳钢相近；（3）耐磨、减振及缺口敏感性小；

应用：受力小、耐磨、减振件如：机座、支架等。

良好铸造性能，如流动性好、收缩小；良好切削加工性能；高耐磨性；良好吸振缓冲性能；低缺口敏感性能。灰铸铁性能优点：因石墨存在而具有铸钢没有的性能——铸铁减振性能不同材料的振动衰减图高强度灰铸铁（孕育铸铁）：InoculatedCastIron性能特点：（1）强度和硬度提高，如HT350，普通灰铸铁Ordinary孕育铸铁Inoculated（2）壁厚敏感性小。

（3）塑性和韧性很差。应用：静载大、动载小、耐磨和减震的厚大件：机床床身等。05010015015010050140150160170180mm

硬度HB

中心表面

表面mm孕育铸铁普通灰铸铁2）球墨铸铁：DuctileCastIron牌号：QT###-##，##：δ如QT450-10性能特点：（1）σb和硬度比灰铸铁高；（2）具有较高塑性；（3）与碳钢比，屈强比大，且更耐磨、减振；应用：代替碳钢制造汽车后桥壳、曲轴和连杆等。3）蠕墨铸铁：

CompactedCastIron

牌号：RuT###如RuT2604）可锻铸铁：

MalleableCastIron

不能接受锻造

牌号：

KTH###-##，如KTH330-08KTZ###-##，如KTZ550-04

注：能耗大、成本高，逐渐被球铁取代。二、铸铁的结晶及石墨化过程

1.铸铁的一次结晶和石墨化石墨化指碳形成石墨的过程。

铁-碳双重相图Fe-CdoubleEquilibriumG石墨6.69%4.30%2.14%0.77%0.69%4.28%1154℃1148℃2.10%727℃738℃铁-碳相图2.铸铁二次结晶、共析转变过程形成基体：F、P、（F+P）

珠光体（

pearlitematrix）

850×3.影响铸铁石墨化因素Factorsaffectinggraphitizationof…1）化学成分：Composition0123456Si％1234C%白口

Fe3CP灰口

GF灰口

GC、Si：促进石墨化C（2.7-3.6）%，Si（1.1-2.5）%

Mn：阻止石墨化

（0.4-1.2）%

S：强烈阻止石墨化＜（0.1-0.15）%P：微促进石墨化＜0.2%

2）冷却速度：CoolingRate

慢冷利于石墨化

总结：Tosumup

1.常用铸铁零件采用灰口铸铁制造，有灰铸铁、球铁、蠕墨铸铁和可锻铸铁。

2.铸铁中石墨主要形成于一次结晶过程；基体则在共析阶段形成。铸铁成分和冷却速度是最关键的影响因素。三、高强度灰铸铁件的孕育处理

TreatmentofInoculatingofFlakeGraphiteIron（1）目的—

1）防止白口；

2）获得均匀、细小共晶团。（2）操作—(TheOperation)

1）铁水温度应高于1420~1440℃；

2）75硅铁(Ferrosilicon3~10mm）孕育：加铁水重量（0.2~0.5）%；

3）加入方法：出铁槽内；或浇包内；或铸型内。

4）处理后15~20分钟内浇注完毕，以免衰退。四.球墨铸铁件生产（1）化学成分：C：3.6~4.0%；Si：2.6~3.1）%；

Mn：0.4~0.6%；P：小于0.1%；S：小于0.06%。（2）铁水温度：高于1400~1420℃（3）球化处理—1）稀土镁作球化剂；

2）加入:铁水量（1.3~1.8）%；

3）加入方法:冲入法（4）孕育处理—1）目的：消除球化剂白口倾向；并可细化石墨球，增加共晶团数目。2）加入量：对珠光体球铁:（0.5~1.0）%

对铁素体球铁:（0.8~1.6）%（5）热处理—1）对珠光体球铁，正火+中温回火；对高强度球铁应调质或等温淬火；2）对铁素体球铁，应退火。—球化处理方法冲入法型内法5.球铁铸造特点：（与灰铸铁相比）（1）流动性差（2）收缩大（3）应采取以下工艺:

用刚性大铸型；实施顺序凝固原则进行补缩；采用半封闭、过滤网和集渣包等挡渣措施。球墨铸铁件的缩孔和缩松五.可锻铸铁件的生产又称玛钢或玛铁：白口铸铁件经长时退火，渗碳体分解，获得团絮状石墨。黑心可锻铸铁(KTH,铁素体基体)珠光体可锻铸铁(KTZ)

白心可锻铸铁(KTB，很少用)种类特点：σb

300~400Mpa，塑性（δ≤12%）韧性（αk≤30J/cm2)好。退火周期长，40~70h,铸件成本高。（1）获得白口毛坯；（按铁-渗碳体相图结晶）（2）对毛坯退火：铁素体可锻铸铁工艺——1）加热950℃以上，保温30小时。奥氏体+团絮状石墨；

2）冷却到710~730℃，保温20小时。铁素体+团絮状石墨；

3）炉冷到500~600℃，出炉冷却。

可锻铸铁件生产步骤：珠光体可锻铸铁工艺——1）加热到950℃以上，保温30小时。

A+团絮状G；2）炉冷到820~880℃

，出炉冷却。3）应用：适合于结构复杂薄壁小型铸件。

六、蠕墨铸铁：自学

石墨形状:介于片状和球状

性能:灰铸铁和球铁之间。

Questions:1.Howtoimprovethequalityofcastirons?2.Howto