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* * 山东大学博士学位论文 TESAW电弧特性及熔滴过渡研究 第三章 金属材料 3.1 碳钢 3.2 合金钢 3.3 铸钢与铸铁 3.4 有色金属及其合金 黑色金属 形状复杂或大型零部件，一定强度、塑性和韧性 3.3 铸钢与铸铁 3.3.1 铸钢 外壳 轧辊 重型机械齿轮 ◆粗大的奥氏体晶粒 ◆ “魏氏组织”：铁素体沿晶界分布并呈针状插入珠光体内使钢的塑性和韧性下降。 2、铸钢的组织特征和热处理 退火或正火处理　→　细小的珠光体和铁素体 1、碳素铸钢（表3-19） 例：ZG35 “ZG”，“铸钢”；35，平均碳质量分数(万分数)。 （1）碳的三种存在形式： ①溶于Fe中，F 或A ； ②Fe3C； ③游离态石墨(G)。 石墨强度、硬度和塑性都很差。 3.3.2 铸铁 1．铸铁的特点（C＞2.11%） 渗碳体为亚稳相， Fe3C→3Fe+C ； 石墨为稳定相。 第二阶段石墨化 二次石墨：沿E’S’线从Ａ析出（1154 ℃ ～738 ℃） 第三阶段石墨化 共析石墨：738 ℃(P’S’ K’ 线)通过共析反应析出： AE′ → Fp’+G(共析) 铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化 　Fe -G相图，三个阶段 第一阶段石墨化 一次石墨：铸铁液体结晶得到 (过共晶铸铁) 共晶石墨： 1154℃（ E’C’F’线）通过共晶反应析出： LC′→AE′+G(共晶) 加热温度、冷却速度及合金元素 ①温度和冷却速度 缓慢冷却，或在高温下长时间保温，均有利于石墨化。 影响石墨化的主要因素： ②合金元素 促进石墨化的元素(C、Si、A1、Cu、Ni、Co等） 阻碍石墨化的元素(Cr、W、Mo、V、Mn等)两大类。 S强烈促进白口化，控制＜0.15% （2）铸铁的组织特征和分类 Le’+P+Fe3C 不进行 不进行 不进行 白口铸铁 Le’+P+G 不进行 部分进行 部分进行 麻口铸铁 F+G F+P+G P+G 充分进行 部分进行 不进行 充分进行 充分进行 充分进行 充分进行 充分进行 充分进行 灰口铸铁 显微组织 第三阶段 第二阶段 第一阶段 石墨化程度 名称 表3-20 铸铁经不同程度石墨化后所得到的组织 根据石墨形态： (1)灰口铸铁 片状； (2)可锻铸铁 团絮状； (3)球墨铸铁 球状； (4)蠕墨铸铁 蠕虫状。 铸铁组织：石墨和基体 根据基体显微组织： (1)珠光体灰口铸铁 (2)珠光体-铁素体灰口铸铁 (3)铁素体灰口铸铁 ①抗拉强度、塑性、韧性等均较低； ②优良的切削加工性； ③生产成本低廉，铸造性能好； ④减磨性及耐磨性很高； ⑤优异的消振性； ⑥低的缺口敏感性。 （3）铸铁的性能特点 石墨 2．常用的铸铁 （1）灰口铸铁 牌号 “HT”—“灰铁”，数字—最低抗拉强度。 　　　　HT100、HT200、HT300（表3-22） Ｆ、Ｐ和Ｆ+Ｐ三种基体 2.5%~4.0%C; 1.0%~2.0%Si 分类 牌号 显微组织 基体 粗片 普通灰铸铁 HT100 F +少量P 粗片 HT150 F + P 较粗片 HT200 P 中等片 孕育铸铁 HT250 细 P 较细片 HT300 S 或 T 细片 HT350 HT400 图3-14 灰口铸铁的显微组织 F+G片 F++P+G片 P+G片 b．消除铸件白口、降低硬度的退火 在共析温度以上进行，使渗碳体分解成石墨； c．表面淬火 调频、火焰、激光，50HRC~55HRC 热处理: a．去应力退火 防止变形和开裂 （2）球墨铸铁 石墨呈球状，强度，塑性和韧性较好 球化剂（稀土镁），石墨球化 孕育剂（硅铁和硅钙），石墨球细小、均匀分布 例：QT420-10、QT600-2、QT800-2 “QT”，球铁， 最低抗拉强度和延伸率。 牌号 基体 机械性能　 ? ?b MPa ?0.2 MPa ?5 % ak kJ/m2 HB QT400-17 F 400 250 17 600 ?179 QT420-10 F 420 270 10 300 ?207 QT500-5 F+P 500 350 5 － 147-241 QT600-2 P 600 420 2 － 229-302 QT700-2 P 700 490 2 － 229-302 QT800-2 P 800 560 2 － 241-321 QT1200-1 下B 1200 840 1 300 ?38HRC 图