2016金属材料与热处理（机械工业版）授课教案：铸铁的组织与分类.docVIP

金属材料与热处理（机械工业版）授课教案 章节 课题 §6－1 铸铁的组织与分类 课 型 新授课 课时 2 教具学具 电教设施 挂图 教学目标 知识 教学点 铸铁的石墨化、组织与性能的关系、铸铁的分类 能力 培养点 掌握铸铁的石墨化、组织与性能的关系、铸铁的分类 德育 渗透点 培养学生团结协作的精神 教学重点 难点 重点 铸铁的石墨化、组织与性能的关系、铸铁的分类 难点 铸铁的石墨化、组织与性能的关系 学法引导 1、讲授法 2、讨论法 教学内容 更新、补 充、删节 补充《金属材料与热处理》相关内容 参考资料 《金属学与热处理》 课后体会 教 与 学 互 动 设 计 教 师 活 动 内 容 学生活动内容 时间 （一）组织教学 点名考勤，稳定学生情绪，准备上课 （二）导入新课 1、特殊性能钢的分类？ 2、各种特殊性能钢的用途？ （三）讲授新课 §6－1 铸铁的组织与分类 一、铸铁定义：是含碳量大于2.11%的铁碳合金。常用的铸铁，含碳量一般在2.5%—4.0%之间，此外还含有硅、锰、硫、磷等。 二、铸铁的组织分类： 1、铸铁的石墨化： 定义：铸铁中的碳以石墨的形式析出的过程称之为石墨化。 （1）石墨化途径： 从液态中直接结晶出或从奥氏体中直接析出，结晶出的石墨成曲片状，若浇注前经球化处理或蠕化处理可呈球状或蠕虫状。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，析出的晶体呈团絮状。 （2）影响是魔化的因素：影响铸铁石墨化的因素较多，其中化学成分和冷却速度是影响石墨化的主要因素。 1) 温度和冷却速度? 在生产过程中，铸铁的缓慢冷却，或在高温下长时间保温，均有利于石墨化。 ?2) 合金元素 按对石墨化的作用，可分为促进石墨化的元素（C、Si、Al、Cu、Ni、Co等）和阻碍石墨化的元素（Cr、W、Mo、V、Mn、S等）两大类。一般来说，碳化物形成元素阻碍石墨化，非碳化物形成元素促进石墨化，其中以碳和硅最强烈。生产中，调整碳、硅含量，是控制铸铁组织和性能的基本措施。 锰：阻碍石墨化的元素，能溶于铁素体和渗碳体中，增强铁、碳原子间的结合力，扩大奥氏体区，阻止共析转变时的石墨化，促进珠光体基体的形成。锰还能与硫生成MnS，减少硫的有害作用。锰质量分数一般为0.5%～1.4%。 磷：是促进石墨化的元素。铸铁中磷含量增加时，液相线降低，从而提高了铁水的流动性。在铸铁中，磷质量分数大于0.3%时，常常形成二元或三元磷共晶体，其性能硬而脆，降低铸铁的强度，但提高其耐磨性。所以，要求铸铁有较高强度时，要限制磷含量（一般在0.12%以下），而耐磨铸铁则要求有一定的磷含量（可达0.3%以上）。 硫：有害元素，它强烈促进白口化，并使铸铁的铸造性能和机械性能恶化。少量硫即可生成FeS(或MnS)。FeS与铁形成低熔点(约980 ℃)共晶体，沿晶界分布。因此限定硫的质量分数在0.15%以下 2、铸铁的组织与性能： 由于石墨化程度的不同，灰铸铁的组织有三种类型：铁素体(F)+片状石墨(G)；铁素体(F)—珠光体(P)+片状石墨(G)；珠光体(P)+片状石墨(G)。铸铁的组织可以看成是铁或钢的基体上分布着石墨夹杂 灰口铸铁：缺点：抗拉强度和塑性低 （1）石墨强度、韧性极低 （2）相当于钢基体上的裂纹或空洞 （3）减小基体的有效截面，并引起应力集中 （4）石墨越多，越大，对基体的割裂作用越严重，其抗拉强度越低 优点：（1）因石墨的存在，造成脆性切削，铸铁的切削加工性能优异 （2）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 （3）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。 （4）石墨对振动的传递起削弱作用，使铸铁有很好的抗振性能 （5）大量石墨的割裂作用，使铸铁对缺口不敏感 注：铸铁的力学性能主要取决于机体的组织和石墨的形态、数量、大小以及分布状态。其中机体的组织一般可通过热处理加以改变，但石墨的形态和分布却无法改变，故要想得到细小而分布均匀的石墨就需要再是魔化时对其析出过程加以控制。 3、铸铁的分类： （1）根据铸铁在结晶过程中石墨化的程度分为灰铸铁、白口铸铁和麻口铸铁。 1）灰铸铁：结晶过程中充分石墨化的铸铁，其游离态的碳全部以石墨状态存在，断口呈暗黑色。 2）白口铸铁：结晶过程中石墨化完全被控制，完全按照铁碳合金相图而得到的铸铁，组织中的碳成化合碳状态，形成渗碳体，并具有莱氏体组织。其断口呈银白色，性能硬而脆、不易加工。 3）麻口铸铁：结晶时未得到充分石墨化的铸铁。其组织介于白口铸铁与灰铸铁之间，含有不同程度的莱氏体，具有较大的硬脆性。 （2）根据铸铁中的石墨形态的不同可分为普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。