金属工艺学15.ppt

第十二章 铸铁 球墨铸铁制造步骤 1、严格要求化学成分，对原铁液要求的碳硅含量比灰铸铁高，降低球墨铸铁中锰，磷，硫的含量。 2、铁液出炉温度比灰铸较铁更高，以补偿球化，孕育处理时铁液温度的损失。 3、进行球化处理，即往铁液中添加——球化剂。 4、进行孕育处理。 5、球墨铸铁流动性较差，收缩较大，因此需要较高的浇注温度及较大的浇注系统尺寸，多应用冒口，采用顺序凝固原则。 6、进行热处理。 .特殊性能铸铁 ? 在铸铁中加入某些合金元素，得到一些具有各种特殊性能的合金铸铁。(1) 耐磨铸铁 在磨粒磨损条件下工作的铸铁应具有高而均匀的硬度。白口铸铁就属这类耐磨铸铁。但白口铸铁脆性较大，不能承受冲击载荷，因此在生产中常采用激冷的办法来获得激冷铸铁。即用金属型铸造铸件的耐磨表面，其它部位采用砂型。同时调整铁水的化学成分，利用高碳低硅，保证白口层的深度，而心部为灰口铸铁组织，有一定的强度。用激冷方法制造的耐磨铸铁，已广泛应用于轧辊和车轮等的铸造生产。 为了进一步改善珠光体灰口铸铁的耐磨性，常将铸铁的磷含量提高到0.4%～0.6%(高磷铸铁），生成磷共晶（F+Fe3P, P+Fe3P或F+P+Fe3P），呈断续网状的形态分布在珠光体基体上，磷共晶硬度高，有利于耐磨。在此基础上，还可加入Cr、Mo、W、Cu等合金元素，改善组织，提高基体强度和韧性，从而使铸铁的耐磨性能等得到更大的提高，如高铬耐磨铸铁、奥－贝球墨铸铁等都是近十几年来发展起来的新型合金铸铁。 耐热铸铁 在高温下工作的铸铁，如炉底板、换热器、坩埚、热处理炉内的运输链条等，必须使用耐热铸铁。加入Al、Si、Cr等元素，一方面在铸件表面形成致密的氧化膜，阻碍继续氧化；另一方面提高铸铁的临界温度，使基体变为单相铁素体，不发生石墨化过程，从而改善铸铁的耐热性。球墨铸铁中，石墨为孤立分布，互不相连，不形成气体渗入通道，故其耐热性更好。 耐蚀铸铁 耐蚀铸铁主要用于化工部件，如阀门、管道、泵、容器等。普通铸铁的耐蚀性差，因为组织中的石墨和渗碳体促进铁素体腐蚀。加入Si、Cr、Al、Mo、Cu、Ni等合金元素形成保护膜，或使基体电极电位升高，可以提高铸铁的耐蚀性能。常用耐蚀铸铁有高硅、高硅钼、高铝、高铬等耐蚀铸铁 §1 铸铁概述 铸铁的概念：含碳量大于2.11%(一般为2.5%~4.0%) 铁碳合金 （含Si、Mn、S、P等元素） 铸铁的特点： 历史上使用较早 最便宜的金属材料之一 铸造性能极好，且只能用铸造成形 生产成本低，工艺简单，减震性耐磨性好，切削加工性好 应用广——主要用于制造各种机器零件 铸铁的分类 按的碳存在形式 按化学成分 白口铸铁：碳以Fe3C存在，无石墨，断口白亮 灰口铸铁：碳主要为石墨，断口暗灰色 麻口铸铁：碳以渗碳、石墨两种形式存在，断口呈灰白色相间 普通铸铁 合金铸铁（特殊性能铸铁） 铸铁的石墨化 石墨化的概念：铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化 C的存在形式 铸铁 固溶在F、A中 化合态的渗碳体(Fe3C) 游离态石墨（G） 石墨的晶体结构 石墨的性能 HBS 3～5 σb＝20MPa δ≈ 0 ak ≈ 0 石墨对铸铁性能的影响 G → 分布于基体中 → 空洞 → 有效承载面积降低 → 力性比碳钢↓ 耐磨性↑ 消震性↑ 缺口敏感性↓ 切削加工性↑ 铸造性能↑(熔点↓ 流动性↑ 收缩率↓) Fe-Fe3C相图和Fe－G相图 石墨化的过程： 第一阶段： 过共晶铸铁 L → G 共晶、亚共晶铸铁 LC’ AE+G 第二阶段：A G 第三阶段：AS‘ FP+G 铸铁的石墨化 铸铁 738℃ 1154～738℃ 共晶石墨 一次石墨 二次石墨 1154℃ 共析石墨 影响石墨化的主要因素： 成分 促进石墨化元素（C、Si、Al、Cu、Ni、Co等） 阻碍石墨化元素（Cr、W、Mo、V、Mn、S等） 工艺(1) 冷却速度：快速冷却——按 Fe-Fe3C相图转变 缓慢冷却——按 Fe－G 相图转变，石墨化充分(2) 温度：高温长时间保温有利于石墨化 铸铁的石墨化 ※灰口铸铁类型与石墨形态 灰铸铁——片状 可锻铸铁——团絮状