重庆大学工程材料第八章铸铁

第八章铸铁 铸铁是含碳量大于2 11 的铁碳合金 铸铁是人类使用最早的金属材料之一 具有生产方法简便 成本低廉 性能优良等特点 至今仍使用广泛 典型零件 机床床身 汽缸体和缸套 凸轮轴 曲轴 铸铁的类别 白口铸铁 碳主要以渗碳体 Fe3C 形式存在的铸铁 灰口铸铁 碳主要以石墨 G 形式存在的铸铁 麻口铸铁 介于白口铸铁和灰口铸铁之间铸铁 灰口铸铁的类别 按石墨的形态 灰口铸铁分为四类 灰口铸铁的组织 组织特征 钢基体上分布着不同形态的石墨 F G钢基体 铁素体 和石墨F P G钢基体 铁素体 珠光体 和石墨P G钢基体 珠光体 和石墨灰口铸铁的性能 主要取决于石墨的形态 大小 数量 灰铸铁 G片 球墨铸铁 G球 蠕墨铸铁 G蠕虫 可锻铸铁 G团絮 一 Fe C和Fe Fe3C双重相图 Fe Fe3C和Fe C双重相图 8 1铸铁的石墨化 二 铸铁的石墨化过程1 冷却 结晶 时的石墨化过程 从液相中析出石墨L G L G 共晶反应 从奥氏体中析出石墨 G 由共析反应生成石墨 G2 加热时的石墨化过程Fe3C 3Fe C铸铁石墨化过程的两个阶段 第一阶段石墨化 发生在P S K 线以上的石墨化过程 第二阶段石墨化 发生在P S K 线以下的石墨化过程 8 1铸铁的石墨化 三 铸铁组织的形成条件按两个阶段石墨化进行的程度不同 铸铁具有不同的组织 8 1铸铁的石墨化 铸铁的组织与石墨化进行程度之间的关系 一 灰铸铁1 灰铸铁的牌号HT HT 表示 灰铁 表示最低抗拉强度值 例 HT2002 灰铸铁的性能特点 力学性能低片状石墨对钢基体的分割作用大 耐磨性和减振性好石墨的存在 有利于润滑和贮油 吸收振动能量 工艺性能好液态流动性好 易于浇注 切削时易断屑 8 2常用铸铁的牌号和性能特点 灰铁 的汉语拼音字头 表示该灰铸铁的抗拉强度值不小于200MPa 二 球墨铸铁1 球墨铸铁的牌号QT QT 表示 球铁 表示最低抗拉强度值 表示最低延伸率 例 QT500 052 球墨铸铁的性能特点 与灰铸铁相比 力学性能高球墨铸铁抗拉强度和弯曲疲劳极限高 塑性和韧性好 球状石墨对钢基体的分割作用减低至最小 钢基体的连续性好 减振性差 铸造性差 球铁 的汉语拼音字头 表示该球墨铸铁的抗拉强度不低于500MPa 表示该球墨铸铁的延伸率不低于5 8 2常用铸铁的牌号和性能特点 三 蠕墨铸铁1 蠕墨铸铁的牌号RuT RuT 表示 蠕铁 表示最低抗拉强度值 2 球墨铸铁的性能特点 力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间强度和韧性高于灰铸铁 不如球墨铸铁 耐磨性较好 减振能力优于球墨铸铁 蠕虫状石墨的头部钝而圆 对基体分割作用较灰铸铁有明显降低 工艺性能介于球墨铸铁和灰铸铁之间铸造性能优于球墨铸铁 与灰铸铁接近 导热性能接近灰铸铁高温强度 热疲劳性能大大优于灰铸铁 适于制造承受交变热负荷的零件 8 2常用铸铁的牌号和性能特点 四 可锻铸铁可锻铸铁的获得 获得白口铸铁 白口铸铁石墨化 可锻铸铁在加热时通过Fe3C的石墨化而获得 灰铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁在冷却时通过析出石墨而获得 1 可锻铸铁的牌号 KTH KTH 表示 可铁黑 称黑心可锻铸铁 以铁素体为基体 KTZ KTZ 表示 可铁珠 称珠光体可锻铸铁 以珠光体为基体 2 可锻铸铁的性能特点性能介于灰铸铁与球墨铸铁之间 耐蚀性较好 但生产效率低 8 2常用铸铁的牌号和性能特点 铸铁热处理的目的 改变钢基体的组织 改善铸铁性能 消除铸件应力 特别提示 热处理只能改变钢基体的组织 不能改变石墨的形态及分布片状或球状的石墨不会因热处理而变成其他的形状 石墨的尺寸不会因热处理而增大或减小 石墨的分布不会因热处理而改变 灰铸铁不适合采用强化型 如淬火 热处理灰铸铁中石墨呈片状 对基体的分割作用很大 即使进行强化型热处理也难以获得明显的效果 球墨铸铁适合采用与钢相同的各种热处理球墨铸铁中石墨呈球状 对基体的分割作用小 因此通过热处理可显著改善其力学性能 8 3铸铁的热处理 一 时效处理目的 释放铸件应力 工艺 人工时效 将铸件加热到500 560 C保温后随炉冷却 自然时效 将铸件放在室外6 18个月 使应力自然释放 人工时效是目前生产中最常用的方法 二 消除白口退火目的 消除白口组织 铸件表面或薄壁处在铸造过程中会因冷却速度过快而出现白口组织 其硬度很高 给切削加工带来困难 必须予以消除 工艺 加热温度 880 900 C 保温时间 1 2h 冷却方式 保温后缓慢冷却至400 500 C后出炉空冷 8 3铸铁的热处理 三 表面热处理目的 提高铸件的表面硬度 耐磨性和耐蚀性 工艺 感应加热表面淬火 激光加热表面淬火 渗氮 渗金属四 球墨铸铁的热处理1 退火目的 提高球墨铸铁件的韧性 工艺 880 900 C加热保温后 炉冷至600 C出炉空冷 适应的铸件 含有白口组织的铸件 退火后的组织 F G球 700 760 C加热保温后 炉冷至600 C出炉空冷 适应的铸件 组织为F P G球的铸件 退火后的组织 F G球 8 3铸铁的热处理 2 正火目的 将基体转换为细珠光体组织 以提高强度 硬度和耐磨性 工艺 850 900 C加热保温后出炉空冷 适应的铸件 组织为F P G球的铸件 正火后的组织 P G球3 淬火及回火目的 提高球墨铸铁的力学性能 工艺 淬火 860 900 C 低温回火 250 350 C 组织 M回 A G球 可用于制造轴承 淬火 860 900 C 中