工程材料第8章 铸铁.ppt

第二节 常用铸铁 * 第八章 铸铁 第一节 概述 铸铁是指碳含量大于2.11%的铁碳合金，如同碳钢一样，也含有Si、Mn、S、P 等元素。只不过它的Si含量较高，以及Mn、S、P的含量也比碳钢多。 铸铁的分类 根据铸铁中碳存在形式的不同，铸铁可分为如下几类： 1、白口铸铁： 2、灰口铸铁： 3、麻口铸铁： 铸铁中碳主要以游离Fe3C形式存在，断口亮白色。 碳全部或大部以自由态—石墨(G)形式存在，断口暗灰色。 碳部分以游离Fe3C形式存在，部分以石墨(G)形式存在， 断口灰白相间，尤如麻点。 根据灰口铸铁中石墨形状的不同，灰口铸铁可分为如下几类： 1、普通灰口铸铁： 2、可锻铸铁： 3、球墨铸铁： 4、蠕墨铸铁： G以片状形式出现，断口颜色暗灰色，代号HT。 G以团絮状形式出现，断口颜色黑绒状，代号KT。 G大部分或全部呈球状，断口银灰色，代号QT。 大部分G为蠕虫状，断口颜色黑绒状，代号RuT。 二 铸铁石墨化及影响因素 （1）化学成分的影响 碳和硅是强烈促进石墨化的元素，C↑、Si↑ → G化↑ 但含量过高，石墨数量过多且过于粗大，会降低性能。 只有碳而没有硅， 则很难进行石墨化。 铸铁中碳含量为2.5~4%，硅含量为1~2%。 硫是强烈阻止石墨化的元素，降低力学性能 铸铁中的硫含量通常小于0.15%。 锰阻止石墨化，但能减弱硫的有害作用，故铸铁中锰的含量 要适当，通常在0.5~1.4%。 1 概念：铸铁组织中石墨的形成过程 2 影响石墨化的因素 铝、铜、镍：促进石墨化 （2）冷却速度的影响 所以，要使铸铁获得所需要的组织和性能，主要根据铸件的壁 厚和造型材料，控制碳和硅的含量，适当的含锰量，限制硫和磷的含量。 冷却速度减慢，石墨化程度增加。 磷对石墨化的影响不大，但它增加铸铁的硬度和冷脆性＜0.3% ， 如要求耐磨性好含量应＜0.5%。 铸造时，造型材料、铸造工艺、铸件壁厚都会影响冷却速度。 冲天炉化铁，炉料与焦炭直接接触，铸铁含碳量难以大幅度改变， 控制铸铁组织最有效的措施：改变硅的含量。 一 灰铸铁 在灰铸铁中碳全部或大部分以片状自由态形式（石墨）存在。 （一）灰铸铁的成分、组织、性能和用途 1、化学成分 C=2.7~3.6% Si=1.1~2.5% Mn=0.5~1.3 % S＜0.15% P＜0.3% 2、组织和用途 灰铸铁的组织是由金属基体加片状石墨所组成，即： P+G（片状） P+F+G（片状） F+G（片状） 3、灰铸铁的性能 HT的性能由金属基体和石墨所决定。 石墨（G）的性质： 晶格为简单六方晶格，强度、塑性和韧性极低， σb=20MPa 、δ=0、3HB 灰铸铁的性能： 抗拉强度低，塑性差， σb=100~250MPa δ=0，但抗压强度和钢相近。 减摩性、减震性好（石墨松软吸收震动）， 导热性好，铸造性及切削加工性好。 ① 珠光体灰铸铁： ② 珠光体加铁素体灰铸铁： ③ 铁素体灰铸铁： 在共析钢的基体上分布着细小均匀的片状石墨。 强度、硬度较高，用于制造重要铸件， 如气缸体、活塞及机床床身。 在亚共析钢的基体上分布着较前者粗大的片状石墨。 强度、硬度较差，但铸造时易控制，切削性能好，用途广。 用于制造机座、支架、箱体、泵体、阀体等。 在铁素体的基体上分布着粗大的片状石墨。 力学性能最差，一般不用来生产机器零件， 但它的铸造性能好，故用来生产没有强度 要求的机件，如小手柄、盖板、重锤等。 （二）灰铸铁的热处理 1、消除内应力退火 2、改善切削加工性的高温退火 3、表面淬火 （三）灰铸铁的牌号 HT100 HT150 HT200 HT250 HT300 HT350 牌号中的后两种是孕育铸铁。 所谓孕育，即在浇注前向铁水中加入孕育剂（变质剂）进行处理。加入的孕育剂成为石墨结晶的核心，从而细化石墨，提高铸铁的力学性能。 铸铁的孕育剂一般采用 Si-Fe（ 75%Si ）合金，加入量为铁水质量的0.4%。 二 可锻铸铁 1 可锻铸铁的组织： 金属基体+G (团絮状） F+G (团絮状） P+ G (团絮状） 2