《材料知识铸铁》课件

材料知识-铸铁本讲座将带您深入了解铸铁的特性、分类、应用和生产工艺，帮助您掌握铸铁材料的基础知识。课程目标了解铸铁掌握铸铁的基本概念、分类、性能和应用。掌握铸造工艺学习铸造过程中的关键步骤、常见缺陷和控制方法。提升应用能力了解铸铁在不同领域的应用，并掌握铸铁制品的维护方法。铸铁概述铸铁是一种铁碳合金，具有良好的铸造性能、较高的强度和硬度，以及良好的耐磨性和抗腐蚀性。铸铁的种类繁多，按石墨形态可分为灰口铸铁、白口铸铁、球墨铸铁等。其中灰口铸铁是应用最为广泛的一种铸铁。铸铁的牌号与化学成分牌号铸铁的牌号通常用字母和数字来表示，例如HT100、QT450等。化学成分铸铁的主要化学成分包括铁(Fe)、碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)和硫(S)等。影响化学成分的变化会对铸铁的性能产生重要影响，例如强度、硬度、韧性等。铸铁的晶体结构铸铁的晶体结构主要由铁素体和渗碳体组成。铁素体是一种以铁原子为主要成分的体心立方结构，而渗碳体则由铁和碳以化学计量比结合形成的复杂结构。铸铁的晶体结构对铸铁的性能有很大影响。例如，铁素体的含量越高，铸铁的强度和韧性就越低，而渗碳体的含量越高，铸铁的硬度和耐磨性就越高。铸铁的石墨形态片状石墨片状石墨呈薄片状，沿晶界分布，导致铸铁强度较低。球状石墨球状石墨呈球状或近球状，强度较高，塑性和韧性较好。蠕虫状石墨蠕虫状石墨介于片状和球状之间，强度和韧性介于两者之间。铸铁的力学性能100抗压强度50抗拉强度10抗弯强度5抗剪强度铸铁具有良好的抗压强度，但抗拉强度和抗弯强度较低。此外，铸铁的硬度和韧性也因其石墨形态而异。铸铁的力学性能在实际应用中需要根据不同类型的铸铁进行考虑。铸铁的抗腐蚀性能铸铁类型抗腐蚀性灰口铸铁一般球墨铸铁良好可锻铸铁中等耐腐蚀铸铁优异铸铁的热处理1退火降低硬度和提高韧性2正火细化晶粒，提高强度和韧性3调质获得高强度和韧性铸铁的热处理可以改变其力学性能，使其更适合特定的应用。退火可以降低硬度和提高韧性，正火可以细化晶粒，提高强度和韧性，而调质则可以获得高强度和韧性。热处理工艺的选择取决于铸铁的最终应用需求。铸铁的热膨胀系数铸铁的热膨胀系数与铸铁的类型有关,不同的铸铁类型有不同的热膨胀系数.铸铁的良好特性强度高铸铁具有较高的抗压强度和抗弯强度，尤其在低温环境下，其强度表现优异。减振性强铸铁的内部结构和石墨形态赋予其优异的减振性能，可有效吸收和衰减振动。成本低铸铁的原料价格低廉，制造工艺相对简单，因此铸铁制品的成本较低。灰口铸铁石墨形态灰口铸铁中的石墨以片状形式存在，分布在铁素体基体中，形成片状石墨组织。力学性能灰口铸铁具有良好的减震性能、耐磨损性以及易于加工的特点。应用场景灰口铸铁广泛用于制造机床床身、发动机缸体、管道等需要承受载荷和减震的部件。白口铸铁化学成分碳含量高，硅含量低。石墨形态石墨以片状形态存在。力学性能硬度高，强度高，但韧性差。应用用于制造耐磨部件，如球磨机衬板。可锻铸铁高强度和韧性可锻铸铁具有良好的强度和韧性，使其适用于需要承受冲击载荷和疲劳的应用。可加工性可锻铸铁的可加工性优于灰口铸铁，可以进行机械加工以制造形状复杂的零件。广泛应用可锻铸铁在汽车、农业机械、建筑机械等领域有广泛的应用，例如制造齿轮、曲轴、连杆等零件。球墨铸铁高强度球墨铸铁具有良好的强度和韧性，强度接近于钢材。抗冲击球墨铸铁可以承受较大的冲击力，不易破碎。耐磨球墨铸铁的耐磨性优于灰口铸铁，适合制作耐磨零件。易加工球墨铸铁具有良好的切削加工性能，可以进行各种机械加工。高强韧铸铁韧性高强韧铸铁兼具高强度和高韧性，抗冲击能力强，不易断裂。应用广泛应用于汽车、机械、航空航天等领域，例如发动机缸体、曲轴、齿轮等。耐热铸铁耐高温耐热铸铁具有优异的耐高温性能，能够在高温环境下长时间使用。抗氧化耐热铸铁对氧化和腐蚀具有良好的抵抗力，即使在高温下也能保持其性能。高强度耐热铸铁具有较高的强度和硬度，可以承受高温下的机械负荷。耐腐蚀铸铁耐腐蚀性强耐腐蚀铸铁在酸性、碱性或盐类环境中具有较强的抗腐蚀能力。应用领域广广泛应用于化工、石油、天然气、海水淡化等领域，如管道、阀门、泵等。铸铁的铸造工艺1造型砂型、金属型2熔炼高炉、电炉3浇注铸造系统4清理震动、喷砂铸造缺陷及其控制裂纹:铸件冷却过程中热应力导致。通过控制冷却速度和改善铸件设计可预防。气孔:铸造过程中气体夹杂在金属中。使用真空熔炼或改进浇注工艺可以减少气孔。砂眼:铸型中的沙子脱落导致。通过提高铸型强度和清理铸件可以避免砂眼。铸铁的加工1切削加工铸铁可采用车削、铣削、钻削、磨削等切削加工方法加工成形。2热处理铸铁可以通过热处理工艺改善其机械性能，例如退火、正火、调质等。3表面处理铸铁表面可进行喷涂、镀层、磷化、氧化等表面处理，以提高耐腐蚀性、耐磨性和美观性。铸铁件的热处理退火提高铸铁件的韧性、塑性、抗冲击强度和切削加工性能。正火消除铸件内部的应力，细化晶粒，提高强度和韧性。调质获得综合性能，提高铸件的强度、韧性、耐磨性和抗疲劳性能。表面淬火提高铸铁件的表面硬度和耐磨性能。铸铁件的表面处理1喷丸强化2喷砂处理3电镀4涂层铸铁制品的典型应用铸铁制品因其独特的性能，在各行各业都有广泛的应用。常见的应用领域包括：机械制造：铸铁的强度和韧性使其适用于各种机械零件，例如发动机缸体、机床床身、齿轮等。建筑工程：铸铁管道、排水沟、井盖等，耐用性高，抗腐蚀性好。交通运输：铁路轨道、车辆零部件、船舶锚等，承受高负荷，耐磨损。其他领域：铸铁锅、铸铁家具、艺术品等，耐用且具有独特的装饰效果。铸铁制品的维护保养1定期清洁定期用肥皂水清洗铸铁制品，去除残留的食物和油脂。避免使用洗碗机，以免损坏表面。2干燥处理清洗后立即用干净的布擦干，避免生锈。可使用烤箱或微波炉低温烘干。3涂抹油脂定期在铸铁制品表面涂抹一层薄薄的食用油，形成保护层，防止氧化生锈。铸铁的未来发展趋势高性能铸铁研制高强度、高韧性、耐高温、耐腐蚀等性能优异的铸铁材料。智能化铸造应用人工智能、大数据等技术，实现铸造工艺的智能化控制和优化。绿色铸造开发环保型铸造工艺，减少污染排放，实现可持续发展。课程小结铸铁的特性铸铁拥有独特的特性，包括高强度、良好的抗磨损性以及耐热性，使其成为广泛应用的材料。铸铁的应用从工业设备到日常用品，铸铁在各种领域发挥着重要作用，例如制造管道、汽车零件和工具。铸铁的潜力随着技术进步，铸铁的应用不断拓展，例如在艺术领域，铸铁雕塑展现出独特的魅力。问答互动欢迎大家积极提问，老师将耐心解答大家对铸铁材料的疑问。课程作业1复习本节课内容认真回顾课程内容，并尝试回答课件中的问题。2完成相关练习