合金熔炼第2章.ppt

第二章 灰铸铁2.1 金相组织和力学性能特点2.1.1 灰铸铁的金相组织特点 灰铸铁：断面呈灰色，碳主要以片状石 墨的形式存在。 灰铸铁的室温组织：金属基体+片状石墨 金属基体：P、F、(P+F)三种。 (P+F)基体上分布片状石墨 第二章 灰铸铁2.1 金相组织和力学性能特点2.1.2 灰铸铁的性能特点 1.强度性能较差 (1)灰铁和碳钢的基体基本相同。 (2)灰铁中有石墨。石墨软、脆、强度低，拉伸时不能承 载，石墨相当于孔洞。 1）铸铁承载面积减少（缩减作用）。石墨的数量越 多，尺寸越大，石墨的缩减作用越大。 第二章 灰铸铁2.1 金相组织和力学性能特点2.1.2 灰铸铁的性能特点 2)承受负荷时，石墨片端部造成应力集中（缺口作 用）。钝片状石墨，缺口作用较小。 第二章 灰铸铁2.1 金相组织和力学性能特点2.1.2 灰铸铁的性能特点 第二章 灰铸铁2.1 金相组织和力学性能特点2.1.2 灰铸铁的性能特点 2.硬度的特点 测硬度时，压力主要作用在基体上，因此灰铸铁与碳钢的硬度相近。 基体中出现自由渗碳体、磷共晶时，灰铁硬度提高。 珠光体量增加、分散度增大，灰铁硬度提高。 第二章 灰铸铁2.1 金相组织和力学性能特点2.1.2 灰铸铁的性能特点 3.较低的缺口敏感性 灰铁中有大量石墨片，相当于缺口，因而对外来缺口不敏感。石墨片越粗大，缺口敏感性越低。 4.良好的减震性 灰铁内的片状石墨割裂了基体的连续性，阻止了振动的传播。石墨越粗大，减震性越好。 5. 良好的减摩性 石墨磨掉后成为显微孔洞，可以储油，保证了油膜的连续性；石墨是良好的固体滑润剂。 珠光体基体上分布数量适当、大小适中、均匀无方向分布的石墨时，灰铁有良好的减摩性。 1. 冷却速度对组织的影响 (1) 冷却速度影响共晶组织 共晶阶段冷却较慢时，得到稳态组织(γ+G)；冷却较快时，得到非稳态组织(γ+Fe3C) 。 (2) 冷却速度快偏析严重  碳化物形成元素富集在残留铁液中，共晶团附近易形成碳化物。 2. 影响铸件冷却速度的因素 （1）铸件壁越厚，冷却速度越小； （2）浇注温度越高，冷却速度越小； （3）铸型材料影响冷却速度：石墨型→金属型→湿砂型→干砂型，铸件的冷却速度依次降低。 （1）各元素在铸铁中存在的状态 1）固溶于γ、α中的元素：Si、Mn、Ni、P、S、Al； 2）形成碳化物元素：V、Nb、Ti、Cr、Mo、W； 3）形成硫化物、氧化物、氮化物的元素：S、V、P； 4）纯金属游离状态存在：Cu、Pb。 （2）常见元素对铁-碳相图上共晶温度的影响 扩大共晶温度间隔的元素，使共晶易按稳定系转变。 缩小共晶温度间隔的元素，使共晶易按亚稳系转变。 第二章 灰铸铁 2.2影响铸铁铸态组织的因素 2.2.2 化学成分的影响 （2）化学成分对石墨的影响 第二章 灰铸铁 2.2影响铸铁铸态组织的因素 2.2.2 化学成分的影响 （3） 各元素对金属基体的影响 （4）常用合金元素和微量元素的作用 常用元素：Ni、Cu、Cr、Mo、V、Mn、W、Ti。 常存微量元素：Sn、Sb、Bi、Pb、Zn。 它们对共晶凝固时的石墨化、共晶转变温度、珠光体的稳定性、珠光体分散度等有影响。见表2-5、2-6。 （1）临界温度范围：1500～1550℃。 （2）在临界温度范围内提高铁液温度，延长高温 静置时间，导致石墨及基体细化，提高铸铁 强度。 （3）原因：使铁液中的异质晶核消失。 （1）孕育处理 　 浇注前，向铁液中加入一定量孕育剂，以改变铁液的凝固过程，改善铸态组织，提高性能的处理方法称为孕育处理。 （2）孕育处理的作用 　 降低铁液的过冷倾向，促使铁液按稳定系凝固；改善铸铁的组织；提高铸铁的性能。 第二章 灰铸铁2.2 影响铸铁铸态组织的因素 2.2.5 气体的影响 氢：使石墨变粗，强烈稳定渗碳体，恶化 铸铁的力学性能和铸造性能。 氮：阻碍石墨化，稳定渗碳体，促使形成D 型石墨，提高P稳定性，提高铸铁强度。 氧：阻碍石墨化，铸件断面敏感性增大，铸 件易产生气孔，增加孕育剂的消耗量。