5.2课件.ppt

作业 正火与退火的区别 1 加热温度不同2 冷却方式不同 正火是在空气中冷却 退火一般是随炉冷却3 获得组织不同 正火得到S组织 退火得到P组织 生产中一般根据所要达到的目的进行选择 可从以下几方面考虑 切削加工性 低碳钢用正火 中碳钢用退火或正火 高碳钢用球化退火 2 使用性能 对于性能要求不高 随后拟不再淬火回火的普通结构件 可以用正火提高力学性能 但若形状比较复杂的零件或铸件 采用正火有变形或开裂的危险时 则以退火为好 3 经济性 正火的周期比退火的周期短 设备利用率高 节能省时 所以在可能的情况下优先采用正火 第二节铸铁 铸铁是含碳量大于2 11 并含有较多硅 锰 硫 磷等元素的多元铁基合金 铸铁具有许多优良的性能及生产简便 成本低廉等优点 因而是应用最广泛的材料之一 1 灰铸铁 碳全部或大部分以片状石墨的形式存在 2 球墨铸铁 铁水经球化处理 石墨全部或大部分呈球状 3 可锻铸铁 白口铸铁经石墨化或氧化脱碳的可锻化处理 石墨呈团絮状 4 白口铸铁 碳以渗碳体的形式存在于铸铁中 5 合金铸铁 铸铁中含有其它合金元素 一 铸铁的分类 代号及牌号 1 铸铁的分类 2 铸铁的牌号表示方法 铸铁的牌号表示方法 续 Fe C合金中 C的存在方式有两种 Fe3C和G graphite Fe3C是一种亚稳定相 G是一种稳定的相 Fe3C3Fe C 高温 Fe Fe3C亚稳系状态图 Fe G稳定系状态图 二 铸铁的石墨化 1 Fe Fe3C和Fe G 石墨 双重相图 Fe C合金结晶过程中为什么一般形成Fe Fe3C而不是Fe G 因为Fe3C 6 69 C 比G 100 C更接近于合金成分的含C量 6 69 C 因此形成Fe3C时所需的原子扩散量较少 晶核更容易形成 石墨是碳的单质之一 其强度 塑性 韧性几乎为零 存在两个铁碳相图 Fe Fe3C和Fe G双重相图 2 铸铁的石墨化过程 铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程称为石墨化 铸铁结晶过程中 第一 二阶段由于温度较高 原子具有较高的扩散能力 石墨化容易实现 即结晶按Fe G进行 得到A G组织 而第三阶段由于温度较低 石墨化过程可能被部分或完全抑制 结果可获得三种不同的组织 F G 第三阶段完全进行 F P G 第三阶段部分抑制 P G 第三阶段完全抑制 3 影响石墨化的因素 化学成分的影响碳和硅是强烈促进石墨化的元素 碳 硅量控制范围 2 5 4 0 C 1 0 3 0 Si Al Cu Ni Co等元素对石墨化有促进作用 S Mn Cr W Mo V等元素阻碍石墨化 冷却速度的影响铸件冷却缓慢 有利于碳原子的充分扩散 结晶将按Fe G相图进行 因而促进石墨化 三 常用铸铁 1 灰铸铁灰铸铁是指石墨呈片状分布的灰口铸铁 其产量约占铸铁总产量的80 以上 1 成分 组织和性能WC 2 7 3 8 WSi 0 9 2 7 灰铸铁的组织是由液态铁水缓慢冷却时通过石墨化过程形成的 其基体组织有铁素体 珠光体和铁素体加珠光体三种 灰铸铁齿轮箱 灰铸铁的显微组织 常对灰铸铁进行孕育处理 以细化片状石墨 常用的孕育剂有硅铁和硅钙合金 经孕育处理的灰铸铁称为孕育铸铁 2 热处理热处理只改变基体组织 不改变石墨形态 灰铸铁强度只有碳钢的30 50 热处理强化效果不大 灰铸铁常用的热处理有 消除内应力退火 又称人工时效 消除白口组织退火 表面淬火 3 用途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 2 球墨铸铁 1 球化处理与孕育处理 1 球化处理 铁水浇铸前 加入一定量的球化剂 Mg 稀土铈 镧 钇 硅铁 镁 铜 镁系 以促使石墨结晶时生长成为球状的工艺 称为球化处理 2 孕育处理 变质处理 球化处理只能在铁水中有石墨核心产生时 才能促使石墨生长成球状 而球化剂都是阻碍石墨化的元素 所以必须进行孕育处理 变质处理 即往铁水中加入变质剂 2 球墨铸铁的成分 组织和性能特点 1 成分特点 a 碳当量高C 1 3Si 4 3 4 6 共晶成分 b 含硫量较低S 0 07 P 0 1 硫与球化剂有很强的亲和力 消耗球化剂 造成球化不良 2 组织特点 石墨组织形态圆整 对基体强度 塑 韧性影响小 球墨的数量越少 越细 分布越均匀 机械性能越高 球墨铸铁的显微组织 退火 降低应力 表面白口铸铁消除 变成灰口铸铁或球墨铸铁正火 得到以珠光体为主的基体组织等温淬火 回火 得到回火马氏体调质处理 获得回火索氏体和球状石墨组织 具有良好综合力学性能 3 性能特点 强 塑 韧 疲劳明显优于灰铸铁 球状G对基体的割裂作用小 其综合机械性能接近于钢 4 球墨铸铁的热处理 可锻铸铁石墨化退火工艺曲线 3 可锻铸铁石墨呈团絮状的灰口铸铁 是由白口铸铁经石墨化退火获得的 1 组织 基体 F P 团絮状G铁素体基体可锻铸铁又称黑心可锻铸铁 2 性能 强度为碳钢的 0 0 名为可锻 实不可锻 可锻铸铁的显微组织 3 用途用于制造形状复杂且承受振动载荷的薄壁小型件 如汽车 拖拉机的前后轮壳 管接头 低压阀门等 四 合金铸铁为使其具有某些特殊性能 向铸铁中加入合金元素 这种加入了合金元素的铸铁即合金铸铁 1 耐磨铸铁 1 抗磨铸铁 干摩擦条件下 激冷方法 制作浇铸模型时 在要求耐磨的部位做成金属型 冷速高 而其余部位用砂型 冷速慢 浇铸后 耐磨部位获得白口组织 其余部位仍为灰口组织 2 减摩铸铁 润滑条件下 高磷铸铁 0 4 0 6 P 钒钛铸铁 铬钼铜铸铁 硼耐磨铸铁 特点 软基体 磨损后储油 硬质点 2 耐热铸铁 1 要求 抗高温氧化 抗热生长 Fe3C 3Fe C体积膨胀和氧化性气体渗入 内部氧化 膨胀 2 原理 在铸铁中加入Si Al Cr等合金