第五章金属材料铸钢铸铁教学 讲义.pptVIP

5.3 铸钢与铸铁 5.3.1 铸钢??? 铸钢主要用于制造形状复杂，需要一定强度、塑性和韧性的零件，例如机车车辆、船舶、重型机械齿轮、轴、轧辊、机座、缸体、外壳、阀体等。 ;;碳含量是影响铸钢件性能的主要元素，随着碳含量的增加屈服强度和抗拉强度均增加，且抗拉强度比屈服强度增加得更快，但超过0.45%时，屈服强度很少增加，而塑性、韧性却显著下降。 钢中的硫、磷应很好地控制，因硫会提高钢的热裂倾向，而磷则使钢的脆性增加。??? 碳素铸钢与铸铁相比，强度和塑性、韧性较高，但钢水的流动性差，收缩率较大 为了改善钢水的流动性，铸钢在浇注时应采取较高的浇注温度；为了补偿收缩必须采用大的浇冒口。;碳素铸钢的成分、机械性能及应用 ;;启动阀;在铁碳合金中，碳可以以三种形式存在： 一是固溶在F、A中， 二是化合物态的渗碳体(Fe3C)， 三是游离态石墨（G） 渗碳体为亚稳相，具有复杂的斜方结构。在一定条件下能分解为铁和石墨 Fe3C→3Fe+G 石墨为稳定相，具有特殊的简单六方晶格，其底面原子呈六方网格排列，原子间距小（1.42×10-10m），结合力很强；而底面之间的间距较大（3.04×10-10m），结合力较弱。所以石墨的强度、硬度和塑性都很差。;石墨的晶体结构 ;石墨化程度取决于加热、冷却条件 石墨化：铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程 石墨既可以从液体和奥氏体中析出，也可以通过渗碳体分解来获得。 灰口铸铁和球墨铸铁中的石墨主要是从液体中析出； 可锻铸铁中的石墨则完全由白口铸铁经长时间退火，由渗碳体分解而得到。 ;图 5-10 铁碳合金双重相图;按照Fe－G相图，可将铸铁的石墨化过程分为三个阶段：第一阶段石墨化 铸铁液体结晶出一次石墨（过共晶铸铁）和在1154℃（ECF线）通过共晶反应形成共晶石墨。 　 第二阶段石墨化 在1154℃～738℃温度范围内奥氏体沿ES线析出二次石墨。 第三阶段石墨化 在738℃（PSK线）通过共析反应析出共析石墨。  影响石墨化的主要因素是加热温度、冷却速度及合金元素。;影响铸铁石墨化的因素可分为内因和外因两个方面，内因是化学??分，外因是冷却速度。;内因---化学成分;内因---化学成分;外因---冷却速度; 影响石墨化的因素;2. 铸铁的组织特征和分类? ??? 石墨化程度不同，所得到的铸铁类型和组织也不同。 铸铁经不同程度石墨化后所得到的组织 ;铸铁的性能特点 ???? 强度和塑性都很低① 铸铁的切削加工性能优异。② 铸铁的铸造性能良好 ③ 有很好的耐磨性能。④ 抗振性能。⑤ 大量石墨的割裂作用，使铸铁对缺口不敏感。 ;二. 常用铸铁 1. 灰口铸铁? ??? 灰口铸铁是价格便宜、应用最广泛的铸铁材料。 ??? HT150、HT250、HT400 ??? “HT”表示“灰铁”，后面的数字表示最低抗拉强度。灰口铸铁有铁素体、珠光体和铁素体加珠光体三种基体。??? 灰口铸铁中的碳、硅含量一般控制在以下范围： 2.5%～4.0%C; 1.0%～2.0%Si。 ;P+G片 ;（3）灰口铸铁的热处理及应用? 热处理不能改变石墨的形态和分布，对提高灰口铸铁整体机械性能作用不大，因此生产中主要用来消除铸件内应力、改善切削加工性能和提高表面耐磨性等。① 消除内应力退火（又称人工时效） 一些形状复杂和尺寸稳定性要求较高的重要铸件，如机床床身、柴油机汽缸等，为了防止变形和开裂，须进行消除内应力退火。② 消除铸件白口、降低硬度的退火 灰口铸铁件表层和薄壁处产生向口组织难以切削加工，需要退火以降低硬度。退火在共析温度以上进行，使渗碳体分解成石墨，所以又称高温退火。③ 表面淬火 有些铸件如机床导轨、缸体内壁等，因需要提高硬度和耐磨性，可进行表面淬火处理，如高频表面淬火，火焰表面淬火和激光加热表面淬火等。淬火后表面硬度可达50HRC～55HRC。 ;2. 球墨铸铁 ??? 球墨铸铁的石墨呈球状，使其具有很高的强度，又有良好的塑性和韧性。其综合机械性能接近于钢，因其铸造性能好，成本低廉，生产方便，在工业中得到了广泛的应用。(1) 球墨铸铁的成分和球化处理 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。??? 球墨铸铁的的球化处理必须伴随着孕育处理，通常是在铁水中同时加入一定量的球化剂和孕育剂。我国普遍使用稀土镁球化剂。镁是强烈阻碍石墨化的元素，为了避免白口，并使石墨球细小、均匀分布、一定要加入孕育剂。常用的孕育剂为75%硅铁和硅钙合金等。;2) 球墨铸铁的牌号、组织和性能 ??? QT420-10、QT600-2、QT800-2 球墨铸铁牌号用