8.2 铸铁的石墨化

教学课题教学课题 铸铁的石墨化铸铁的石墨化 教学课时教学课时 2 教学目的教学目的 让学生了解铸铁的石墨化影响因素让学生了解铸铁的石墨化影响因素 掌握铸铁的分类掌握铸铁的分类 教学难点教学难点 铸铁的分类铸铁的分类 教学重点教学重点 铸铁的石墨化影响因素铸铁的石墨化影响因素 教学方法教学方法 讲解法 举例 讨论讲解法 举例 讨论 教具准备教具准备 教材教材 教学过程教学过程 复习导入复习导入 对铸造性来说 铸铁的流动性比钢好 易于铸造 特别是靠对铸造性来说 铸铁的流动性比钢好 易于铸造 特别是靠 近共晶成分的铸铁 其结晶温度低 流动性也好 更具有良近共晶成分的铸铁 其结晶温度低 流动性也好 更具有良 好的铸造性能 从相图的角度来讲 凝固温度区间越大 越好的铸造性能 从相图的角度来讲 凝固温度区间越大 越 容易形成分散缩孔和偏析 铸造性能越差 容易形成分散缩孔和偏析 铸造性能越差 新课学习新课学习 课题导入课题导入 高炉炼出的生铁可分为炼钢生铁和铸造生铁 前者作为炼钢原料 后者主要 作为铸造各种铸件的原料 但在一般情况下 浇注铸铁所用的铁液并不直接由高 炉生产 而是将高炉生铁重新熔炼 使其具有一定的成分和温度 浇注后以满足 铸铁件的规定性能要求 因此 严格地说 由高炉炼出未经重熔的铁块叫生铁 而只有经过重熔和铸造成型的铁才叫铸铁 铸铁的应用范围很广 我以前就是进行球墨铸铁件的加工 我以前的铸铁都 是砂模铸件 里面很容易产生气孔的现象 而且外表一般既粗糙又硬度高 加工 起来很麻烦 授课内容授课内容 铸铁和钢都是铁碳合金 铸铁中 C Si 含量较高 杂质 S P 含量较多 它们 虽然在现代工业中都有广泛的应用 但由于它们的成分 组织 性能各不相同 因而使用的场合不同 为了合理 正确地使用钢铁材料 有必要对铸铁的成分 组织 性能进行分析研究 铸铁是含碳量大于 2 11 的铁碳合金 工业中常用的铸铁含碳量在 2 5 4 0 之间 此外还含有 Si Mn S P 等 在合金铸铁中还加入 Cr Mo Cu Al 与钢相比 铸铁的抗拉强度 塑性 韧性比较差 不能进行压力加工 但它 具有优良的铸造性能和切削加工性能 而且生产设备与工艺简单 价格低廉 并 且具有耐压 耐磨和减震性能 所以获得广泛应用 如按质量计算 汽车 拖 拉机 30 50 机床中 60 90 矿山冶金设备 50 80 近年来 由于加入稀土金属到铸铁中 使得以往用碳钢与合金钢制造的一些 重要零件 如曲轴 连杆 大齿轮等 现在用铸铁来制造 不仅节省大量优质 材料 而且可以减少机械加工工时 降低产品成本 铸铁中 碳主要以 Fe3C 和石墨两种形式存在 根据碳存在形式不同 可分为 1 白口铸铁 主要以渗碳体存在 断口呈银白色 性能硬而脆 很难切削 加工 很少直接运用 2 灰铸铁 大部或全部以石墨存在 断口呈暗灰色 应用最广泛 3 麻口铸铁 大部以渗碳体存在 少部为石墨 断口呈灰白色 较大的脆 性 很少使用 根据铸铁中石墨形态的不同 可分为 1 灰铸铁 石墨以片状存在于铸铁中 2 可锻铸铁 石墨以团絮状存在于铸铁中 3 球墨铸铁 石墨以球状存在于铸铁中 4 蠕墨铸铁 石墨以蠕虫状存在于铸铁中 铸铁的石墨化 铸铁中石墨的来源 从液体中直接析出 从奥氏体中直接析出 先结 晶出渗碳体 再由渗碳体在一定条件下分解为 Fe C 石墨 缓慢冷却可直接析出石墨 较快冷却得到 Fe3C 石墨化 铸铁中的碳以石墨形态析出的过程 白口化 碳以化合物形式析出的过程 石墨的晶体结构为简单六方晶格 石墨的抗拉强度约为 20Mpa 硬度为 3HBS 伸长率近似为 0 这些是决定铸铁的力学性能的主要因素之一 影响石墨化的主要因素 铸铁的成分 冷却速度 1 成分的影响 促进石墨化的元素 C Si Al Ni Cu Co 等 C Si 含量越多 析出 石墨越多 尺寸也粗大 适当降低 C Si 能使石墨细化 阻止石墨化元素 Cr W Mo V Mn S 等 阻碍渗碳体分解 阻碍石墨 化 2 冷却速度的影响 铸铁结晶时 缓慢冷却有利于扩散 石墨化过程可充分进行 结晶出的石墨 又多又大 而快冷则阻碍石墨化 促使白口化 铸铁的冷却速度主要取决于铸铁的壁厚和铸型材料 补充设计补充设计 白口铸铁 碳 硅含量较低 碳主要以渗碳体形态存在 断口呈银白色 凝 固时收缩大 易产生缩孔 裂纹 硬度高 脆性大 不能承受 冲击载荷 多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件 焊接性 铸铁含碳量高 塑性差 组织不均匀 焊接性很差 在焊接时 一般容易出 现以下问题 1 焊后易产生白口组织 2 焊后易出现裂纹 3 焊后易产生 气孔 因此 在生产中 铸铁是不作为焊接材料的 一般只用来焊补 铸铁件的 铸造缺陷以及局部破坏的铸铁件 铸铁的焊补一般采用气焊或焊条电弧焊 铸件焊补常分为热焊法和 冷焊法两种 课堂小结课堂小结 1 铸铁的应用 2 铸铁的分类 3 铸铁的石墨化影响因素 布置作业布置作业 根据铸铁中石墨形态的不同 可分为 1 灰铸铁 石墨以片状存在于铸铁中 2 可锻铸铁 石墨以团絮状存在于铸铁中 3 球墨铸铁 石墨以球状存在于铸铁中 4