第十章铸铁及铸钢铸铁的石墨化过程.ppt

第十章铸铁及铸钢,1铸铁概述,铸铁的概念：含碳量大于2.11%(一般为2.5%4.0%)铁碳合金（含si、mn、s、p等元素，c、si为主要元素）铸铁的特点：历史上使用较早最便宜的金属材料之一铸造性能极好，且只能用铸造成形生产成本低，工艺简单，减震性、耐磨性好，切削加工性好应用广主要用于制造各种机器零件,c在铁碳合金中的存在形式:,石墨（g）的性能hbs35b20mpa0ak0,石墨对铸铁性能的影响g分布于基体中空洞有效承载面积降低力性比碳钢耐磨性消震性缺口敏感性切削加工性铸造性能,其中碳主要以石墨形状存在，断口为暗灰色，常见的铸铁件多数是灰口铸铁。,铸铁的分类:,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。,灰口铸铁：,白口铸铁：,碳以fe3c、石墨两种形式存在，断口呈灰白色相间。,麻口铸铁：,fe-fe3c相图和feg相图（双重相图）,铸铁的石墨化过程:,石墨化铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程,第一阶段：过共晶铸铁共晶、亚共晶铸铁第二阶段：第三阶段：,共晶石墨,一次石墨,二次石墨,共析石墨,铸铁的石墨化过程:,成分促进石墨化元素c、si、al、cu、ni、co等阻碍石墨化元素cr、w、mo、v、mn、s等工艺冷却速度：快速冷却按fe-fe3c相图转变缓慢冷却按feg相图转变，石墨化充分温度：高温长时间保温有利于石墨化,影响石墨化过程的主要因素:,铸铁经不同程度石墨化后所得到的组织,灰口铸铁的分类:,灰铸铁片状可锻铸铁团絮状球墨铸铁珠状（球状）蠕墨铸铁蠕虫状,灰口铸铁类型与石墨形态,牌号：ht,灰铸铁,最低b,铁素体+片状石墨,铁素体+珠光体+片状石墨,珠光体+片状石墨,灰铸铁,石墨成片状分布,2常用铸铁的特点与应用,成分范围：wc=2.5%4.0%，wsi=1.0%3.0%，wmn=0.5%1.3%，ws0.15%，wp0.3%,如：ht100，表示b100mpa,普通（灰）铸铁性能：,b、（）（力学性能差,但其抗压强度接近钢）缺口敏感性低大量石墨的割裂作用，表面粗糙，对疲劳极限影响不明显消震性好（是钢的十倍）g组织松软，对振动的传递起削弱作用铸造性好熔点低、流动性好、凝固收缩小、内应力低切削加工性好g使切屑易断，还可润滑刀具耐磨性好石墨本身就是良好的固体润滑剂，又可储存润滑油。焊接性能很差，且不能用于锻造。,灰铸铁,石墨成片状分布,浇注前在铁水中加si-fe，si-ca等孕育剂g细而均匀，壁厚敏感性小p细化，强度、塑性、韧性明显提高,灰铸铁,石墨成片状分布,孕育铸铁：,灰铸铁,石墨成片状分布,热处理特点去应力退火(低温退火、又称人工时效)：500550，防止机加工、使用时变形或开裂高温退火（消除白口组织退火）：850900,使表面、薄壁等处fe3cg,硬度,切削加工性表面淬火：提高导轨表面、汽缸体内壁等的耐磨性,只改变基体组织，不能改变石墨的形态,灰铸铁,石墨成片状分布,应用制造承受压力和震动的零件如：机床床身、各种箱体、壳体、泵体、缸体等,灰铸铁,石墨成片状分布,水泵叶轮,发动机飞轮,灰铸铁齿轮箱,牌号：kt-,铁素体可锻铸铁,珠光体可锻铸铁,可锻铸铁（玛钢、马铁）,石墨成团絮状分布,可锻铸铁,最低b,最低,由白口铸铁经长时间石墨化退火而得,可锻铸铁,石墨成团絮状分布,生产过程：,性能特点：强度、塑韧性优于ht，低于qt铁素体可锻铸铁：有一定的强度，塑性、韧性较好珠光体可锻铸铁：强度、硬度、耐磨性好，有一定的塑性、韧性,有一定的塑性变形能力（12%），但不能锻造,可锻铸铁,石墨成团絮状分布,可锻铸铁,石墨成团絮状分布,应用：形状复杂、承受冲击和振动载荷的零件（汽车拖拉机的后桥外壳、管接头、低压阀门等）,铁素体球墨铸铁,珠光体+铁素体球墨铸铁,珠光体球墨铸铁,球墨铸铁,石墨成球状分布,牌号：qt-,球墨铸铁,最低b,最低,生产过程球化处理,在铁水浇注前同时加入：球化剂（mg或稀土mg）孕育剂（硅铁和硅钙合金）,使g球化,如：qt700-2，表示b700，2,球墨铸铁,石墨成球状分布,热处理特点退火去应力退火，500600。低温退火，720760，pg+f，塑韧性、切削加工性高温退火，900950，p,fe3cg+f，塑韧性、切削加工性正火p%，细化组织，强度、耐磨性低温正火，840860，p+f+g，塑韧性较好。高温正火，880920，p+g+少量f，强度较高。调质850900油淬+550600回火回火s+g等温淬火840900+300等温下b+g,球墨铸铁,石墨成球状分布,球墨铸铁,石墨成球状分布,调质、等温淬火后综合机械性能好，但仅适于小尺寸零件,下b+g,钢基体(f、f+p、p、s回火、b下)+球状g,组织特点：,球墨铸铁中的石墨球（经深腐蚀）,球墨铸铁,石墨成球状分布,性能特点：强、塑、韧、弯曲、疲劳明显优于灰铸铁其综合机械性能接近于钢缺点：消振性能低,应用：受力复杂、负荷较大、要求耐磨的铸件（替代部分铸钢、锻钢件）p球墨铸铁：内燃机曲轴、凸轮轴、连杆、轧辊等f球墨铸铁：阀门、汽车后桥、犁铧、收割机导架等,管道接口,铸铁曲轴,轧辊与轧环,连杆,球墨铸铁,石墨成球状分布,蠕墨铸铁,石墨成蠕虫状分布,牌号：rut,蠕墨铸铁,最低b,生产过程在铁水浇注前加蠕化剂,（稀土镁钛合金、稀土镁、硅铁或硅钙合金）,如：rut420，表示b420mpa,组织钢基体+蠕虫状g,圆滑的石墨边缘,蠕墨铸铁,石墨成蠕虫状分布,性能特点：强度、塑性和抗疲劳性能优于灰铸铁，其力学性能介于灰铸铁与球墨铸铁之间。,蠕墨铸铁,石墨成蠕虫状分布,应用：制造承受热循环载荷的零件和结构复杂、强度要求高的铸件（钢锭模、玻璃模具、汽缸盖、排气阀、液压阀、耐压泵、高压热交换器等）,蠕墨铸铁,石墨成蠕虫状分布,蠕墨铸铁,石墨成蠕虫状分布,高强度合金铸铁：加入cr、ni、cu、mo等，增加基体中珠光体数量并细化珠光体，从而显著提高铸铁强度耐热合金铸铁：加入si、al、cr等，使铸件表面形成一层致密的sio2、al2o3、cro3等氧化膜耐蚀合金铸铁：加入si、al、cr、cu、ni等，在铸铁表面形成致密的保护膜，减少各相间的电位差耐磨合金铸铁：白口铸铁表层灰口铸铁心部（强度好）激冷铸铁、高磷铸铁、高铬耐磨铸铁等,合金铸铁,工业铸铁的成分范围与组织,zg-如zg200-400，表示：s200、b400zg+钢号如：zg25钢，w(c)=0.25%,2铸钢,牌号：,铸铁与铸钢的强度比较,2铸钢,组织：pf,强度和塑性、韧性高于铸铁，但铸造流动性能差，收缩率大。,性能：,热处理：退火或正火，细化晶粒，消除魏氏组织及铸造应力,形状复杂，需一定强度、塑性、韧性的零件，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,2铸钢,用途：,课堂练习（三）,铸铁与碳钢都属于铁-碳合金，铸铁的含碳量一般为,而钢的含碳量范围是。灰铸铁中g主要以形式存在，可制造。可锻铸铁中g的形态为，可制造。球墨铸铁中g的形态为，可制造。蠕墨铸铁中g的形态为，可制造。影响石墨化的主要因素是和。球墨铸铁的强度、塑韧性均较普通灰铸铁高，是因为。ht200牌号中“ht”表示（）,“200”表示（）。,填空：,1.铸铁与碳素钢的根本区别在于：a、铸铁的含碳量高，碳素钢的含碳量低；b、铸铁中硫、磷的含量高，而碳钢中低；c、铸铁的力学性能远不如碳钢高。2.灰口铸铁的力学性能差，但是为什么应用非常广泛？a、灰口铸铁的铸造性能非常好；b、灰口铸铁具有优良