《金属材料与热处理（第八版）》- 课件 第七章 铸铁

第七章铸铁§7-1铸铁的组织与分类一、铸铁的分类退火状态下铸铁的组织a)普通灰铸铁b)可锻铸铁c)球墨铸铁d)蠕墨铸铁二、铸铁的石墨化石墨化的途径铸铁中的石墨可以从液态中直接结晶出或从奥氏体中直接析出，也可以先结晶出渗碳体，再由渗碳体在一定条件下分解而得到(Fe3C→3Fe+C)。铸铁的石墨化途径2.影响石墨化的因素影响石墨化的因素主要是铸铁的成分和冷却速度。铸铁中的各种合金元素根据对石墨化的作用不同，可以分为两大类:一类是促进石墨化的元素，有碳、硅、铝、镍、铜和钴等;另一类是阻碍石墨化的元素，有铬、钨、钼、钒、锰和硫等。冷却速度对石墨化的影响也很大，当铸铁结晶时，冷却速度越缓慢，就越有利于扩散，使析出的石墨越大、越充分。三、铸铁的组织与性能的关系在相同基体的情况下，不同形态和数量的石墨对基体的割裂作用是不同的。呈片状时表面积最大，割裂最严重;蠕虫状次之;球状表面积最小，应力最分散，割裂作用的影响最小。石墨的数量越多、越集中，对基体的割裂也就越严重，铸铁的抗拉强度也就越低，塑性就越差。铸铁的硬度则主要取决于基体的硬度。§7-2常用铸铁一、灰铸铁1.灰铸铁的成分与组织灰铸铁的化学成分一般为:C(2.7%~3.6%)、Si(1.0%~2.2%)、S(<0.15%)、P(<0.3%)。其组织由金属基体和在基体中分布的片状石墨组成。2.灰铸铁的性能和孕育处理为了改善灰铸铁的性能，一方面要改变石墨的数量、大小和分布，另一方面要增加基体中珠光体的数量。由于石墨对铸铁强度的影响远比基体的影响大，所以提高灰铸铁性能的关键是改变石墨片的形态和数量。石墨片越少、越细小且分布越均匀，铸铁的力学性能就越高。为了细化金属基体并增加珠光体数量，改变石墨片的形态和数量，在生产中常采用孕育处理工艺。孕育处理(或称变质处理)是在浇注前向铁液中投加少量硅铁、硅钙合金等作为孕育剂，使铁液内产生大量均匀分布的晶核，使石墨片及基体组织得到细化。3.灰铸铁的牌号及用途灰铸铁的牌号、力学性能（摘自GB/T9439—2023）灰铸铁的组织和应用（摘自GB/T9439—2023）续表二、可锻铸铁可锻铸铁俗称玛钢、马铁。它是白口铸铁通过石墨化退火，使渗碳体分解成团絮状的石墨而获得的。1.可锻铸铁的组织与性能可锻铸铁的基体组织不同，其性能也不相同。黑心可锻铸铁具有一定的强度、塑性与韧性，而珠光体可锻铸铁则具有较高的强度、硬度和耐磨性，塑性与韧性较低。2.可锻铸铁的牌号及用途黑心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁的牌号、力学性能（摘自GB/T9440—2010）黑心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁的应用续表三、球墨铸铁1.球墨铸铁的组织与性能球墨铸铁按其基体组织不同，可分为铁素体球墨铸铁、铁素体—珠光体球墨铸铁和珠光体球墨铸铁三种。由于球墨铸铁中的石墨呈球状，其割裂基体的作用及应力集中现象大为减少，可以充分发挥金属基体的性能，所以它的强度和塑性已超过灰铸铁和可锻铸铁，接近铸钢，而铸造性能和切削性能均比铸钢好。2.球墨铸铁的牌号及用途球墨铸铁的牌号、力学性能（摘自GB/T1348—2019）球墨铸铁的组织及用途（摘自GB/T1348—2019）续表四、蠕墨铸铁蠕墨铸铁是近代发展起来的一种新型结构材料。它是在高碳、低硫、低磷的铁液中加入蠕化剂(目前采用的蠕化剂有镁钛合金、稀土镁钛合金或稀土镁钙合金)，经蠕化处理后，使石墨变为短蠕虫状的高强度铸铁。蠕墨铸铁的牌号、力学性能及用途（摘自GB/T26655—2022）五、常用铸铁的热处理1.热处理的作用对灰铸铁的力学性能改变不大。可锻铸铁通过先浇注成白口铸铁，再通过不同的退火工艺来获得不同的基体组织和团絮状石墨，所以一般不再进行其他热处理。球墨铸铁中的石墨对基体的割裂作用小，因此可通过热处理改变其基体组织来提高和改善其力学性能，在生产中常常采用不同的热处理方法来改善其性能。蠕墨铸铁中的石墨的