铸铁教学课件PPT.ppt

的质量分数以千分数表示 例如 gcr15表示该钢cr的质量分数是1 5 1 5 2 49 标2 2 5 3 49 标3 类推 如 20crmnti20cr2ni4a40crmo60si2mn 滚动轴承钢较特殊 gcr6gcr9 1 20是 钢 可制造 优质碳素结构 复杂机器零件齿轮 2 t12是 钢 可制造 碳素工具 锉刀 量规等 3 16mn是 钢 可制造 低合金结构 大型金属结构如桥梁 4 40cr是 钢 可制造 合金调质 车床齿轮 轴类 5 20crmnti是 钢 cr mn的主要作用是 ti的主要作用是 热处理工艺是 合金渗碳 提高淬透性 强化f 细化晶粒 渗碳 淬火 低温回火 6 t8钢比t12和40钢有更好的淬透性和淬硬性 no 7 t8钢与20mnvb相比 淬硬性和淬透性都较低 no 8 9sicr是 钢 可制造 低合金刃具 形状复杂较大型刃具 9 5crmnmo是 钢 可制造 热模具钢 热锻 压铸模 10 cr12mov是 钢 可制造 冷模具钢 冷冲 冷挤压模 11 60si2mn是 钢 合金弹簧钢 12 调质钢的合金化主要是考虑提高其红硬性 no 13 高速钢需要反复锻造是因为硬度高不易成形 no 14 高速钢采用很高温度淬火 其目的是使碳化物尽可能多地溶入a中 从而提高钢的红硬性 yes 具有共晶转变 且只能用铸造成形 简单 历史上使用较早生产成本低 工艺简单最便宜的金属材料之一应用广 主要用于制造各种机器零件 七 一 铸铁的成分 组织和性能特点 1 铸铁的成分特点 a 含碳量理论上含c 2 11 6 69 的铁碳合金都属于铸铁 但工业上常用铸铁的含碳量一般在 2 50 4 00 之间 b 含硅量 铸铁是以铁 碳 硅为主的多元铁基合金 si 1 00 3 00 c 其它元素 含有较多的硫 磷杂质 p 0 01 0 50 s 0 02 0 20 为了提高铸铁的性能 添加少量cr ni cu al mo v等 2 铸铁的组织特点 石墨的晶体结构 铸铁组织与钢相比 最大的不同就是含有石墨 决定了铸铁与钢不同的性能 石墨 简单六方晶格 两底面间距较大 结合力弱 易形成片状碎片强度 塑性极低接近零 hbs3 5 b 20mpa 0ak 0 3 铸铁的性能特点 a 含c量高 接近共晶合金成分 使得铸铁具有熔点低 流动性好等优点 具有良好的铸造性 b 较低的强度及塑 韧性 良好的减摩性 减震性 切削加工性及对裂纹不敏感 组织中含有石墨 c 不能进行变形加工较高的s fes 989 不能热变形 较高的p 溶入f 塑 韧性低 冷脆转变温度高 不能冷变形 d 价格低廉 生产工艺简单 成品率高 在机械工业中应用广泛 尤其近年来 由于稀土镁球墨铸铁的发展 使铸铁的应用范围大大拓宽 以铁代钢 以铸代锻的领域越来越多 断口呈白亮的颜色 断口呈灰色 断口夹杂着白亮的渗碳体和暗灰色的石墨 二 铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化c的存在形式 固溶在f a中化合态的渗碳体 fe3c 游离态石墨 g 石墨的晶体结构 石墨的性能hbs3 5 b 20mpa 0ak 0 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 切削加工性 铸造性 熔点 流动性 收缩率 铸铁的石墨化 p s k 线以上的石墨化 p s k 线以下的石墨化 冷却时的石墨化过程 加热时的石墨化过程 fe3c 3fe c 阻碍c原子的扩散 高温长时间保温有利于石墨化 灰口铸铁类型与石墨形态灰铸铁 片状可锻铸铁 团絮状球墨铸铁 珠状 球状 蠕墨铸铁 蠕虫状 铸铁经不同程度石墨化后所得到的组织 铁素体 珠光体 石墨 在各类铸铁的总产量中 灰口铸铁占80 以上 按石墨片的粗细分 普通铸铁 孕育铸铁 变质铸铁 铁素体 片状石墨组织铁素体 珠光体 片状石墨珠光体 片状石墨 铁素体灰口铸铁 强度 硬度低 尽管铁素体本身塑性 韧性高 但由于片状石墨的割裂作用 引起应力集中 致使该类铸铁的延伸率 冲击韧性均不高 珠光体灰口铸铁 强度 硬度较高 塑性 韧性与铁素体灰铁相差不大 铁素体 珠光体灰口铸铁 机械性能介于二者之间 石墨是稳定相 热处理只能改变基体组织 不能改变石墨 铸造时 壁厚不同 冷却速度不同 产生内应力 将铸件以60 100 h加热到500 550 经4 8小时保温 缓冷 20 h 至200 以下 出炉 人工时效 自然时效 将铸件在室温下放置半年至一年 缺点 内应力消除不完全 周期长 适用于大型铸件 铸造过程中 铸件表层以及薄壁处 冷却速度快 易产生白口组织 难以切削加工 须经高温退火 改善切削加工性退火 提高硬度 耐磨性 组织为 马氏体 石墨 表面淬火的铸件 应采用变质铸铁 其原始组织中珠光体含量必须大于65 一般表面淬火前应安排正火预热处理 增加铸件铁基体的珠光体含量 提高强度 硬度 耐磨性 五 孕育铸铁 变质铸铁 为了细化片状石墨 提高铸铁的机械性能 铸铁时常进行变质处理 向铁水中加入少量变质剂 孕育剂 使铸铁结晶时产生大量人工晶核 以促进石墨的成核和结晶 使石墨片显著细化 常用的变质剂 硅铁合金 硅钙合金 为了防止石墨化程度过大 石墨片长大 获得珠光体基体 应控制原铁水中的c si含量 壁厚敏感性 冷速越慢 石墨片越粗大 基体组织粗化 经变质处理的铸铁 具有较高的强度 塑 韧性显著改善 对冷却速度不敏感 壁厚敏感性 铸件各部位都得到均匀组织 的韧性铸铁 延伸率可达 12 以获得球状石墨 球化处理需有石墨核心 1 特点 球墨铸铁中含有较多的硅及其它合金元素 使其具有以下特点 a 共析转变温度显著提高 且变成很宽的温度范围 ac1s ac1z b c曲线显著右移 且珠光体与贝氏体的转变曲线明显分离 故球墨铸铁的淬透性很高 fe3c 3fe c 综合机械性能较高 且外形复杂的零件 淬火易变形 开裂 小结 重点要求灰铸铁和球墨铸铁的成分 组织 性能特点 牌号及用途 一般要求1 铸铁的石墨化原理 石墨的形态 大小对铸铁性能的影响 2 铸铁的常用热处理的方法和目的 3 了解可锻 蠕墨 合金铸铁 2 13 灰口铸铁中c主要以 形式存在 可制造 石墨 床身 导轨 14 可锻铸铁中g的形态为 可制造 团絮状 管接头 阀门 15 球墨铸铁中g的形态为 可制造 球状 曲轴 连杆 16 蠕墨铸铁中g的形态为 可制造 蠕虫状 17 影响石墨化的主要因素是 和 化学成分 冷却速度 热交换器 18 球墨铸铁的强度 塑韧性均较普通灰口铸铁高 是因为 其球状g的应力集中效应小 19 ht200牌号中 ht 表示 200 表示 灰铸铁 b 200mpa 20 生产球墨铸铁选用 作球化剂 稀土mg 8 灰口铸铁可以经过热处理改变基体组织和石墨形态 no 9 可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工 no 10 石墨化的第三阶段不易进行 yes 11 可以通过球化退火使普通灰口铸铁变成球墨铸铁 no 12 球墨铸铁可通过调质处理和