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材料学院 Chapter 7 铸铁 1）耐热合金铸铁 　　铸铁的耐热性主要是指铸铁在高温下抗氧化和抗热生长的能力。所谓铸铁的热生长是指普通铸铁加热到450℃以上，随着加热温度的提高和加热时间的延长以及反复加热次数的增多，除了在铸铁表面发生氧化外，铸铁在每次加热冷却后其体积都发生膨胀的现象。铸铁发生热长大的结果使铸铁强度降低，组织变松发脆，从而引起微裂纹，导致铸件失效。 材料学院 提高铸铁耐热性的主要途径是对铸铁进行合金化，如在铸铁中加入Si、Al、Cr等合金元素，可在铸铁表面形成一层致密的、牢固的、匀整的氧化膜，阻止氧化性气氛进一步渗入铸铁内部发生内氧化，从而抑制了铸铁的热生长；另一方面，提高铸铁基体金属的连续性也可以提高铸铁的耐热性，这是因为对于普通灰口铸铁，由于石墨呈片状，外部氧化气氛容易渗入铸铁内部，产生内氧化，因此灰口铸铁仅能在400℃左右温度下工作。 材料学院 常用的几种耐热铸铁的牌号、化学成分、性能、使用条件及应用举例如表7-8、7-9所示。牌号中的RT代表耐热铸铁代号，即“热铁”汉语拼音的第一个字母；RQT为耐热球墨铸铁的代号，即“热球铁”汉语拼音的第一个字母；合金元素符号后面的数字表示该合金元素平均质量分数的百倍。 材料学院 材料学院 2）耐磨合金铸铁 耐磨铸铁根据工作条件的不同，可分为减摩铸铁和抗磨铸铁两类。减摩铸铁是在有润滑、受粘着磨损的条件下工作，例如机床导轨和拖板、发动机的缸套和活塞环、各种滑块和轴承等，这类铸铁希望摩擦系数要小。抗磨铸铁是在无润滑、受磨料磨损的条件下工作，例如轧锟、犁铧、抛丸机叶片、球磨机磨球等，这类铸铁要求摩擦系数要大。 材料学院 （1）减摩铸铁 减摩铸铁的组织一般为软基体上分布有坚硬的强化相。软基体在磨损后形成的沟槽可保持油膜，有利于润滑；同时坚硬的强化相可承受摩擦。细层珠光体灰铸铁就能满足这一要求，其中铁素体为软基体，渗碳体为坚硬的强化相，同时石墨也起贮油和润滑作用。进一步提高减摩类铸铁的耐磨性的途径主要是合金化和孕育处理，常用的合金元素为Cu、Mo、稀土、Mn、Si、P、Cr、Ti等，常用的孕育剂为硅铁合金。 * 材料学院 Chapter 7 铸铁 Chapter 7 铸铁 材料学院 Chapter 7 铸铁 汽　　缸 活塞环 汽缸盖 导　　轨 材料学院 Chapter 7 铸铁 铸铁不是纯铁，也是以铁和碳为主的合金。其化学成分一般为C2.0%-4.0%、Si1.0%-3.0%、Mn0.1%-1.0%、S0.02%-0.25%、P0.05%-1.5%。为了提高铸铁的力学性能，有时在铸铁中添加少量的Cr、Ni、Cu、Mo等合金元素制成合金铸铁。所以铸铁又和钢不同，而是一种以Fe、C、Si为主要成分的且在结晶过程中具有共晶转变的多元铁基合金。 材料学院 Chapter 7 铸铁 第一节 铸铁的结晶和石墨化 一、Fe-Fe3C和Fe-C双重相图 在铁碳合金中，碳可以三种形式存在：一种是以原子形式固溶于铁素体（F）中；另一种是以碳化物（Fe3C）的形式存在；还有一种是以游离态的单质石墨（G）存在。 材料学院 Chapter 7 铸铁 图7.1-2 Fe-Fe3C和Fe-C双重状态图 L-液态合金 γ-奥氏体 G-石墨 α、δ-铁素体 P-珠光体 材料学院 Chapter 7 铸铁 图7-1 石墨的晶体结构 0.142nm 0.246nm 0.339nm 基面（0001） 柱面 二、石墨的晶体结构 材料学院 Chapter 7 铸铁 石墨的晶格类型为简单六方晶格，如图7-1所示，原子呈层状排列，同一层的原子间距为0.142nm，结合力较强；而层与层之间的面间距为0.339nm，是依靠较弱的金属键结合，故石墨具有不太明显的金属性能（如导电性），而且由于层与层间的结合力较弱，易滑动，故石墨的强度、塑性和韧性较低，硬度仅为3~5HBS。 材料学院 Chapter 7 铸铁 基面上的近邻原子结合力特别强，结合能为419-502J/mol，而层面间原子结合力弱，结合能为4.19-12.56J/mol。所以在石墨晶核的长大过程中，液体铁水与石墨基面和石墨柱面之间的界面能（或相间张力）可作为单值指标或当作物理化学条件来评价和判定石墨在铁水中究竟是长大为球状还是长大为片状的条件。 材料学院 Chapter 7 铸铁 1、片状石墨形成条件 由于石墨晶体中层与层之间结合力较若弱，在已经形成石墨的某一原子层面上所生长的另一新原子层，若层面不够大的话，有可能重新溶入铁水中，因此在垂直于基面方向上生长较慢。在每一层面上的C原子，总有一个共价键是没有结合的，只要铁水中有个别C原子进入适当的位置，便