6第三节 铸铁课件讲解

第五节铸铁§1概述一、铸铁：

C％〉2.11％的铁碳合金。但工业上常用的铸铁都是以Fe、C、Si为主要元素的多元合金。工业上常用的铸铁成分为：C％：2.5～3.6％；Si%:1.1～2.5%;Mn%:0.6～1.2%;S%:0.02～0.2%;P%:0.01～0.5%二、与钢相比，铸铁的特点：★在成分上：铸铁的％C与％Si较高，且杂质元素S、P较多。★在性能上：1.强度（抗压不抗拉）、塑性、韧性低；2.铸造性好；3.减振性好；4.耐磨性好；5.可切削加工性好；6.生产工艺简单、价格低。★应用：在船舶柴油机、汽车、拖拉机中，按重量计算占50～70％★组织特点：在钢的基体上均匀分布石墨。三、分类：1．根据C在铸铁中的存在形式分：（1）灰口铸铁：C以片状石墨的形式存在，断口呈暗灰色，应用最多。（2）白口铸铁：C大部分以Fe3C的形式存在，断口呈银白色；应用少。（3）麻口铸铁：C一部分以G（游离态石墨）的形式存在，一部分以Fe3C的形式存在，断口上有黑白相间的麻点。2．根据G的形态分：（1）灰口铸铁：石墨呈粗片状，可通过孕育处理细化；（2）可锻铸铁：石墨呈团絮状，具有高的韧性和塑性，但并不真的可锻。（3）球墨铸铁：石墨呈球形，具有高的机械性能。（4）蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状，性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。3按成分分：（1）普通成分铸铁。（2）合金铸铁。加入合金元素,P,Cu,CrMo,Si,Al,等），获得特殊性能的铸铁。四、铸铁的石墨化过程：

G是C在铸铁中存在的一种形式，呈简单六方晶格，强度、塑性、韧性极低，硬度＝3HB。

C在铸铁中析出并形成G的过程称为G化。因此，铸铁的组织可以认为是：钢的基体＋G；即可以认为在钢的基体上分布着许多“孔洞”。五、影响G化的因素

1内因：铸铁的成分。（1）促进G化的元素：C、Si、Al、Cu、Ni等非碳化物形成元素。其中C、Si最强烈。（2）阻止G化的元素：Cr、W、Mo、V、Mn、S等碳化物形成元素。

2外因：冷却速度:冷却速度大，C倾向于以渗碳体的形式析出。§2灰口铸铁价格低，应用最广，占铸铁的80％以上。断口的外貌呈烟灰色，故称为灰口铸铁。一、成分、组织和性能：1、成分及牌号★化学成分：☆2.7～3.9％C；1.1～2.2％Si；0.5～1.4%Mn;☆%P<0.1～0.3%;%S<0.04～0.15%（控制它们的含量）★牌号：“HT”＋数字含义：“HT”灰铁；数字σb例：HT250表示：σb≥250MPa(N/mm2)的灰口铸铁，可应用于生产缸套，活塞环等。2、组织和性能（1）组织：钢的基体＋片状G基体的利用率仅为30～50％。HT100以F为基体；HT150以F＋P为基体；HT200～350以P为基体。（2）性能：★好的铸造性：熔点低，流动性好；σb（压）＝3～4σb（拉）

★好的耐磨性和减振性：G有润滑作用和减振作用；减震能力是钢的10倍（因此广泛应用于中小型柴油机的机座及机架，轴承座等）。

★好的可切削加工性：硬度及强度低，容易断屑；

★缺口敏感性小：本身已经有无数个缺口（G处）。二、孕育铸铁目的：减小片状石墨的尺寸和含量，改善G片的形状和分布，提高性能。方法：变质处理，孕育处理；在铁水中加入孕育剂（硅铁或硅钙合金，4％铁水重），形成大量的人工晶核，搅拌后进行浇铸，G得到细化。即可得到孕育铸铁或变质铸铁。HT250以上的铸铁均为孕育铸铁。三、灰口铸铁的热处理热处理不能改变G的形状、尺寸及分布，只能改变基体的组织，因此提高性能的作用不大。一般用于以下目的：（1）

消除铸件应力的退火；（2）

改善切削加工性能的退火；（3）等温淬火：基体获得下B；（4）表面淬火：基体获得M。§3球墨铸铁50年代发展起来的高强度铸铁。性能接近于钢的水平。特别是生产工艺简单（与可锻铸铁比）、成本低。G呈球形分布在基体上（基体的利用率达70～90％），G引起的应力集中减小，强度、塑性、冲击韧性等升高。一、球墨铸铁的生产与灰口铸铁比成分有以下特点：％C（3.5~3.9%），％Si（2.0~2.6%）高；Mn（0.6~1%），S、P%（<0.1%）低；含有少量的Mg（0.03~0.06%）及稀土元素（0.02~0.06%RE）。生产过程：（1）球化处理：浇铸前，在铁水中加入一定量的球化剂，使G呈球形，Mg及稀土元素就是常用的球化剂。（2）孕育处理：球化处理后立即进行，目的是使G球变小，形状圆整，均布。孕育剂：硅铁。二、组织、性能及用途1．组织基体＋球形G基体：F，F＋P，P2．性能（1）与G的大小有关：尺寸小，性能好；（2）与基体有关：F→F＋P→P强度提高，塑性，韧性下降。球墨铸铁的σb比HT的高，可达：400～600Mpa，接近钢的σb,但减震能力不如HT的；疲劳强度与中碳钢的相近，耐磨性比表面淬火钢的好。3．牌号及应用牌号：QT＋σb—δ

例QT700—02表示：球墨铸铁,σb≥700N/mm2，δ≥2％，用途：中、高速柴油机（3.7~2960kw）的曲轴、缸套、缸体等。4热处理大多数QT要通过热处理来改变基体组织，提高性能。（1）退火；（2）正火：最常用；（3）调质；（4）等温淬火。§4可锻铸铁特点：G呈团絮状，（表面不规则，表面积与体积之比较大）。减小了对基体的割裂，强度，延伸率大（12％），冲击韧性大（可达30J/cm2)，也称为“展性铸铁”、“玛钢”。但并不真的可以进行锻造加工，所有的铸铁都是不可锻造的。二、牌号、性能及用途根据基体分为三类：（1）F基体的黑心可锻铸铁：“KTH”＋第一组数（σb）＋“—”＋第二组数（δ）；（2）以P为基体的可锻铸铁：“KTZ”＋第一组数（σb）＋“—”＋第二组数；例：★KTH350—10；表示黑心可锻铸铁；σb≥350N/mm2,δ≥10%；用于制造承受一定冲击的零件，如：电机的壳体等。★KTZ650—02；表示珠光体可锻铸铁；σb≥650N/mm2,δ≥2%，小型曲轴、连杆等。§5蠕墨铸铁新品种，G的形状呈蠕虫状，性能介于HT～QT之间，其导热性、铸造性、抗热疲劳性好于QT，容易得到致密的铸件，故又称“紧密石墨铸铁”。在浇铸前用蠕化剂（稀土硅钙、稀土硅铁合金）。其牌号和种类尚没有国标，只有机械工业部的标准：JB4403－87。牌号以：“RuT”+最低抗拉强度表示。如：RuT420,表示σb≥420N/mm2的蠕墨铸铁，用于制造活塞环、气缸套、刹车鼓等。§6特殊性能铸铁目的：获得特殊性能。方法：在铸铁中加入一定量的合金元素：P、Cu、Mo、Cr等。种类：耐磨铸铁，耐热铸铁，耐蚀铸铁。一、耐磨铸铁在有润滑条件下,组织要求为：软基体上分布硬质点。（1）加入P元素，形成高P耐磨铸铁（0.4~0.8%）应用：船机中的气缸套，活塞环等。（2）Cr、Mo耐磨铸铁二、耐热铸铁方法：加入合金元素，形成表面钝化膜或提高临界温度，是在使用温度下无相变发生。牌号：“RT”（热铁）例：RTCr－0.8表示：低Cr耐热铸铁；Cr%=0.8%,用途：炉条，废气管道等。三、耐蚀铸铁

在HT中，G的电位高，是阴极；基体F的电位低，是阳极被腐蚀。提高耐蚀性的方法：加入合金元素（Si、Al、Cr、Mo、Cu、Ni），形成表面钝化膜、提高基体的电极电位。例：★高硅铸铁：STSi