第七章铸 铁

第七章铸铁 第七章铸铁 本章提要 介绍铸铁的特点 分类 编号 以及碳在铸铁中的存在形式 铸铁的石墨化过程 常见铸铁的成分 组织 性能以及相应的热处理特点简要介绍特殊性能铸铁 7 1铸铁概述 7 2常用铸铁 主要内容 第七章铸铁 7 1概述 一 铸铁的特点及分类 1 成分C 2 11 wt的铁碳合金称为铸铁 特点是含有较高的C和Si 同时也含有一定的Mn P S等杂质元素 3 性能缺点 强度 塑性及韧性较差 不能锻造优点 具有良好的铸造性 具有高的减摩性 切削加工性和低的缺口敏感性 2 组织铸铁中C Si含量较高 C大部分 甚至全部以游离状态石墨 G 形式存在 4 分类 白口铸铁渗碳体 莱氏体组织灰口铸铁石墨麻口铸铁渗碳体 石墨普通灰口铸铁G呈片状 孕育铸铁G呈细片状 可锻铸铁G呈团絮状蠕墨铸铁G呈蠕虫状 球墨铸铁G呈球状 7 1概述 1 根据C的存在形式 可以将铸铁分为 2 根据石墨形态 灰口铸铁可以分为 灰口铸铁的组织 钢基体 G 7 1概述 二 铸铁的石墨化 1 Fe G相图 7 1概述 虚线为稳定的Fe G平衡相图 实线为亚稳定Fe Fe3C平衡相图 不同的结晶过程可以分别按照这两种相图结晶Fe3C是亚稳相 在长时间加热条件下 会分解成Fe和石墨 石墨为六方晶格 基面上原子以共价键结合 基面之间原子以范氏键结合 易形成层片状特点 石墨的强度 硬度 塑性及韧性极低 7 1概述 2 铸铁的石墨化过程 G结晶 过共晶成分L L GI共晶转变L4 26 A2 08 G 共晶 1154 G析出 A A GII 1154 738 共析转变A0 68 F G 共析 738 F G 738 以下 高温下 原子扩散能力强 前两个阶段石墨化过程进行的比较完全 2 冷却速度缓慢冷却有利于石墨化的进行 铸铁壁厚 化学成分与铸铁组织的关系 7 1概述 3 影响铸铁石墨化因素 1 化学成分合金元素可以分为促进石墨化元素 C Si 和阻碍石墨化元素 S Mn Cr W V Mo 三 铸铁的性能 1 力学性能强度 塑韧性比钢低 G的强度 韧性极低 减小钢基体的有效截面 并引起应力集中 耐磨性好 石墨有利于润滑 储油 2 其它性能缺口敏感性低 表面粗糙对疲劳极限的影响不明显消震性好 钢的十倍 G组织松软铸造性好 接近共晶成分 熔点低 流动性好 凝固收缩小 切削加工性好 G使切屑易断 还可润滑刀具 7 2常用铸铁 一 灰口铸铁 1 灰口铸铁的牌号 成分与组织1 牌号 新标准GB5612 85 HT 灰铁 三位数字 最低 表7 1 其中 HT100为F基 HT150为F P基 HT200 250为P基 HT250 350为孕育铸铁 2 成分 2 5 3 6 C 1 1 2 5 Si 0 6 1 2 Mn及少量S和P 3 组织 G呈片状 按基体分为F F P及P灰口铸铁 分别适用于低 中 较高负荷 图7 4 500 2 灰口铸铁的性能与应用性能 与普通碳钢相比 机械性能低 耐磨性与消震性好 工艺性能好应用 机床床身 导轨 缸体 机座等 7 2常用铸铁 3 灰口铸铁的孕育处理浇注前在铁水中加Si Fe Si Ca等孕育剂 使P细化 G细而均匀 强度 塑韧性明显提高 4 灰口铸铁的热处理去应力退火 500 550 防止机加工 使用时变形或开裂 高温退火 850 900 表面 薄壁等白口处Cm G 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 高频淬火 火焰淬火 激光淬火等 7 2常用铸铁 二 可锻铸铁 1 可锻铸铁的牌号 成分与组织1 牌号 按GB978 67 KT 可铁 H Z B 黑心 珠光体 白心 三位数字 最低 b 二位数字 最低 2 成分 2 2 2 8 C 1 0 2 0 Si 0 4 1 2 Mn及少量S和P 3 组织 钢基体 F和P 团絮状G 7 2常用铸铁 可锻铸铁是白口铸铁通过退火处理后得到的一种铸铁 2 可锻铸铁的生产1 得到全部的白口铸铁2 黑心可锻铸铁 将白口铁加热至950 1000 保温约15h 共晶Fe3C A 团絮状G 从高温冷却至720 750 A G 在这个温度区间以3 5 h速度通过共析温区 A F 团絮状G 也可在略低于共析温度保温15 20h 共析Fe3C F 团絮状G 最后得到F可锻铸铁 2 P可锻铸铁 加热后冷却至800 860 A G 然后出炉空冷使共析Fe3C不断分解 最后得到P可锻铸铁 图7 6 7 2常用铸铁 3 可锻铸铁的性能与应用性能 具有较高的强度 塑性和冲击韧性应用 管接头 低压阀门等 可锻铸铁并不能够通过锻造来制造零件 可锻 只表示其强度 塑性较高 7 2常用铸铁 1 球墨铸铁的牌号 成分 组织与性能1 牌号 按GB1348 78 QT 球铁 三位数字 最低 b 两位数字 最低 如QT700 2 表示 b 700 2 2 成分 C Si质量分数较高 Mn质量分数较低3 组织 钢基体 F F P P 回火S 下B 球状G4 性能 较高的抗拉强度和弯曲疲劳极限 也具有相当良好的塑性及韧性 7 2常用铸铁 三 球墨铸铁在铁水浇注前加球化剂 稀土Mg 使G球化 2 热处理 退火 去应力退火 500 600 低温退火 720 760 P G F 塑韧性 切削加工性 高温退火 900 950 P Cm G 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 840 860 P F G 塑韧性较好 高温正火 880 920 P G 少量F 强度较高 调质 850 900 油淬 550 600 回火 回火S G等温淬火 840 900 300 等温 下B G调质 等温淬火后综合机械性能好 但仅适于小尺寸零件 7 2常用铸铁 四 蠕墨铸铁在铁水浇注前加蠕化剂而得 牌号 RuT 表示 蠕铁 如RuT420 表示 b 420 组织 钢基体 蠕虫状G性能 强度 塑韧性优于灰铸铁 应用 高压热交换器 汽缸盖 液压阀等 7 2常用铸铁 五 特殊性能铸铁加合金元素 提高耐磨 耐蚀 耐热性 耐磨铸铁 机床的导轨 托板 发动机的缸套 球蘑机的衬板 磨球等耐热铸铁 高温下具有良好的抗氧化和抗生长能力的铸铁 热生长是指氧化性气氛沿石墨片边界和裂纹渗入铸铁内部 形成内氧化以及因渗碳体分解成石墨而引起体积的不可逆膨胀耐蚀铸铁 铸铁中加入硅 铝 铬等合金元素 能在铸铁表面形成一层连续致密的保护膜 可有效地提高铸铁的抗蚀性 而在铸铁中加入铬 硅 钼 铜 镍 磷等合金元素 可提高铁素体的电极电位 以提高抗蚀性 另外