6-16-26-36-46-5铸铁与铸钢.docVIP

新课导入 铸铁是碳质量分数大于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，所以应用非常广泛，是工程上最常用的金属材料之一。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。 新课讲授 §6—1 概述 一、铸铁的石墨化及影响因素 1.化学成分 　　(1)碳和硅 　　碳和硅是强烈促进石墨化的元素。铸铁中C、Si越高，石墨化越容易进行，越容易得到灰口组织。但过高，石墨多而粗大，组织中铁素体量增多，珠光体量减少，力学性能降低。因此，为了保证得到一定数量的石墨，避免形成白口铸铁，灰口铸铁中C 一般控制在(2.5～4.0) %，Si控制在(1.0～3.0) %，厚壁件取下限，薄壁件取上限。砂型铸造时，碳硅含量与铸铁组织的关系如图所示。 　　(2)硫 　　硫是强烈阻碍石墨化的元素，S阻碍C原子的扩散，S还能增强Fe、C原子的结合力。强烈的阻碍石墨化，S能使铁水的流动性降低，收缩量增大，使铸铁有较大的热裂倾向，因此铸铁中S 含量越低越好，一般要控制在0.15%以下。 　　(3)锰 锰本身是阻碍石墨化的元素，但它能与S结合，形成MnS浮集到渣中，从而削弱了S阻碍石墨化作用，Mn一般为(0.5～1.4) %。 　　(4)磷 　　磷对石墨化稍起促进作用，改善铸造性能。但P具有冷脆性，是有害元素，要控制使用。 2.冷却速度 　　冷却速度对铸铁石墨化的影响很大。冷却越慢，原子扩散越充分，越有利于石墨化进行。而快冷则阻止石墨化越容易得到白口组织。 　　冷却速度的大小主要取决于浇注温度、铸件壁厚和铸型导热能力等多种因素。浇注温度愈高，铸件冷却就愈慢；铸件在金属型中的冷却比在砂型中快。同是砂型，湿型的冷却速度大于干型和预热的铸型；铸件壁越厚，则冷却速度越慢，石墨化就越完全。所以，在实际生产中常常发现同一厚壁处为灰口，而薄壁处出现白口的现象。铸铁的化学成分(C+Si)和冷却速度对组织的影响如图所示。 生产中就是利用这一关系，对于不同壁厚的铸件通过调整C和Si 的含量以保证得到所需要的灰口组织。 二、铸铁的特点和分类 1.白口铸铁 　简称为白口铁，完全按照Fe-Fe3C 相图进行结晶而得到的铸铁。其中碳全部以渗碳体(Fe3C)形式存在，断口呈银白色。由于存在有大量硬而脆的Fe3C，硬度高，脆性大，很难切削加工。很少用来直接制造机器，主要用于炼钢原料或制造可锻铸铁的毛坯。 2.灰口铸铁 　　碳主要结晶成游离状态的石墨。其中碳主要以片状石墨形状存在，断口为暗灰色，常见的铸铁件多数是灰口铸铁。 3.可锻铸铁 　　由一定成分的白口铸铁经石墨化退火处理而获得，其中碳大部分或全部以团状石墨形式存在，由于具有较灰口铸铁高得多的塑性和韧性，习惯上称为可锻铸铁，实际上并不可锻，常用来制造一些重要的小件。 4.球墨铸铁 　　铁水在浇注前经球化处理，其中碳大部分或全部以球状石墨形式存在，机械性能高，生产工艺比可锻铸铁简单，近年来日益得到广泛的应用。 5.蠕墨铸铁 　　碳以蠕虫状石墨形式存在，介于片状和球状石墨之间。 　　此外，为了满足一些特殊要求，向铸铁中加入一些合金元素，如Cr、Cu、Al、B等，可得到耐蚀、 耐热及耐磨等特性的合金铸铁。 §6—2 灰铸铁 6.2.1灰口铸铁的成分与组织 灰口铸铁的化学成分大致为：(2.6～3.6) %C，(1.2～3.0) %Si，(0.4～1.2) %Mn，≤0.15%S，≤0.3%P。 灰口铸铁组织特点是石墨呈片状分布在金属的基体组织上。按金属基体组织的不同，灰口铸铁分为以下铁素体灰口铸铁、铁素体―珠光体灰口铸铁、珠光体灰口铸铁三种类型 F+G片F+P+G片P+G片灰铸铁的显微组织§6—3球墨铸铁 6.3.1球墨铸铁的组织与性能 球墨铸铁的成分要求比较严格，一般范围是：3.6%～3.9%C,2.2%～2.8%Si,0.6%～0.8%Mn,0.07%S,0.1%P。 球墨铸铁的显微组织QT400-15、QT600-3、QT800-2球墨铸铁牌号用“QT”标明，其后两组数值表示最低抗拉强度极限和延伸率。球墨铸铁具有较好的疲劳强度可以用球墨铸铁来代替钢制造某些重要零件，如曲轴、连杆、凸轮轴等。§6—4蠕墨铸铁 蠕墨铸铁以“RuT”表示，其后的数字表示最低抗拉强度。RuT300、RuT420 蠕墨铸铁是一种新型高强铸铁材料。强度接近于球墨铸铁，有一定的韧性、较高的耐磨性；又有和灰铸铁一样良好的铸造性能和导热性。 蠕墨铸铁的石墨具有介于片状和球状之间的中间形态，在光学显微镜下为互不相连的短片，与灰口铸铁的片状石墨类似。石墨片的长厚比小，端部较钝 蠕墨铸铁蠕