4.3 铸铁.pptVIP

铸 铁 概 述 铸铁是碳含量大于2.11%、并常含有较多的硅、锰、硫、磷等元素的铁碳合金。 铸铁的生产设备和工艺简单，价格便宜，并具有许多优良的使用性能和工艺性能，是工程上最常用的金属材料之一。它可用于制造各种机器零件，如机床的床身、床头箱；发动机的汽缸体、缸套、活塞环、曲轴、凸轮轴；轧机的轧辊及机器的底座等。 铸铁的性能特点 铸铁的化学成分中含有较多的C、Si、S、P； 铸铁中C主要以石墨形式存在，铸铁组织是由钢的基体和石墨组成； 石墨硬度低、抗拉强度小、伸长率接近零、故基体上的石墨可视为空洞或裂纹； 石墨的存在又可以提高铸铁的耐磨性、减振性和切削加工性能。 铸铁熔点低、流动性好，铸造性能优于钢。 铸铁的分类 按照碳的存在形式，铸铁可分为： 碳以渗碳体形式存在的，称为白口铸铁； 碳以石墨形式存在的，称为灰口铸铁； 碳以渗碳体和石墨2种形式存在，称为麻口铸铁。 铸铁的分类 按照石墨的形态,铸铁可分为: 石墨呈片状铸铁,称灰铸铁； 石墨呈团絮状的铸铁称可锻铸铁； 石墨呈球状的铸铁称球墨铸铁； 石墨呈蠕虫状的铸铁称蠕墨铸铁。 影响石墨化的内因－化学成分 分为促进石墨化和阻碍石墨化二类。 1、C、Si为强烈促进石墨化的元素。 石墨本身是碳，所以碳含量越高，石墨化越容易，石墨越多； 硅减弱碳和铁的亲合力，不利于渗碳体的析出，促进石墨化； 在铸铁中，1%Si对石墨化的作用相当于1/3%C。 2、S、Mn为阻碍石墨化的元素。 少量S就会与铁生成FeS，促进白口化； Mn溶于铁素体和渗碳体中，增强铁、碳原子间的结合力。 在生产过程中，铸铁的冷却速度越缓慢，或在高 温下长时间保温，均有利于石墨化。 冷却速度主要由浇注温度、铸型材料和铸件壁厚。 灰铸铁的化学成分 ???C含量一般控制在： 2.5%～4.0% Si含量一般控制在：1.0%～3.0% Mn含量一般控制在：0.5%～1.4% S含量一般控制在：≤0.3% P含量一般控制在：≤0.15% 灰铸铁的力学性能 灰口铸铁的抗拉强度和塑性都很低，这是石墨对基体的严重割裂所致。石墨强度、韧性极低，相当于钢基体上的裂纹或空洞，它减小基体的有效截面，并引起应力集中。石墨越多，越大，对基体的割裂作用越严重，其抗拉强度越低 灰铸铁的工艺性能 因石墨的存在，造成脆性切屑，铸铁的切削加工性能优异。 灰铸铁的铸造性能良好，铸件凝固时形成石墨产生的膨胀，减少了铸件体积的收缩，降低了铸件中的内应力。 石墨有良好的润滑作用，并能储存润滑油，使铸件有很好的耐磨性能。 石墨对振动的传递起削弱作用，使铸铁有很好的减振性能。 大量石墨的割裂作用，使铸铁对缺口不敏感。 灰铸铁的牌号 灰铸铁的牌号：HT+三位数字（最低抗拉强度） 如HT200表示最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁。 最小的灰铁是HT100，往上以50为间隔递增，最大为HT350。 灰铸铁的热处理 球墨铸铁 ?球墨铸铁的石墨呈球状，使其具有很高的强度，又有良好的塑性和韧性。其综合机械性能接近于钢。 球墨铸铁的成分要求比较严格，有“两高三低”之说,一般范围是： Wc ：3.6%～3.9%C； Wsi ： 2.2%～2.8% WMn ：0.6%～0.8%； Ws 0.04%； WP 0.1%。 球墨铸铁的球化处理 一般浇注之前，在铁液中加入少量球化剂（通常为镁、稀土镁合金或含铈的稀土合金）和孕育剂（通常为硅铁），使铁水凝固后形成球状石墨。 球铁的性能 球墨铸铁的牌号 球墨铸铁牌号:QT+数字（最低抗拉强度，MPa）＋数字（断后伸长率，％）。 如QT420-10、QT600-2、QT800-2 球墨铸铁的应用 有时可代替铸钢和可锻铸铁在机械制造工业中得到广泛应用。 球墨铸铁多用来制造承受冲击载荷的零件，如曲轴、连杆、轴等。 球墨铸铁的热处理 退火 提高韧性 正火 提高强度 淬火 提高硬度，增加耐磨性 * * 影响铸铁石墨化的因素可分为内因和外因两个方面，内因是化学成分，外因是冷却速度。 影响石墨化的因素 影响石墨化的外因－冷却速度 灰铸铁 灰铸铁 ? 热处理不能改变石墨的形态和分布，对提高灰口铸铁整体机械性能作用不大。 a.消除内应力退火（又称人工时效） 一些形状复杂和尺寸稳定性要求较高的重要铸件，如机床床身、柴油机汽缸等，为防止变形和开裂。 b. 降低硬度的退火 灰铸铁表层和薄壁处产生难以切削加工，需要退火降低硬度，使渗碳体分解成石墨。 c.表面淬火