---铸造合金及其熔炼第2 章灰铸铁

1、第二章第二章 灰铸铁灰铸铁 n第一节第一节 金相组织和力学性能特点金相组织和力学性能特点 n第二节第二节 影响铸铁铸态组织的因素影响铸铁铸态组织的因素 n第三节第三节 灰铸铁件的生产灰铸铁件的生产 n第四节第四节 灰铸铁的铸造性能灰铸铁的铸造性能 n第五节第五节 灰铸铁的热处理灰铸铁的热处理 第一节第一节 金相组织和力学性能特点金相组织和力学性能特点 n一、灰铸铁的金相组织一、灰铸铁的金相组织 nF、P、F+P： 铸铁中基体组织的强度、硬度比钢中高铸铁中基体组织的强度、硬度比钢中高 (固溶硅多固溶硅多) n片状片状G ：（：（A、B、C、D、E、F） (A最好最好 ) n非金属夹杂物非金属夹杂

2、物 ： 硫化物、磷化物硫化物、磷化物 二、灰铸铁性能特点二、灰铸铁性能特点 n1、强度性能较差、强度性能较差 n与与G，F、P形状、大小、数量、分布有关，但形状、大小、数量、分布有关，但G占主占主 导位置导位置-石墨的缩减作用和石墨的缩减作用和缺口作用（切割作用）缺口作用（切割作用） n2、优良特殊性能、优良特殊性能 n低的缺口敏感性低的缺口敏感性 n良好的减震性良好的减震性 n良好的减摩性良好的减摩性 n良好的铸造性良好的铸造性 n良好的切削加工性良好的切削加工性 第二节影响铸铁铸态组织的因素第二节影响铸铁铸态组织的因素 n冷却速度冷却速度 n化学成分化学成分 n孕育处理孕育处理 n气体气体

3、 n炉料特征和铁液纯净度炉料特征和铁液纯净度 一、冷却速度一、冷却速度 1. 冷却速度对铸铁的影响冷却速度对铸铁的影响 n冷却速度增加，曲线变陡，过冷度增大，共晶反应平台靠近莱氏体共冷却速度增加，曲线变陡，过冷度增大，共晶反应平台靠近莱氏体共 晶线，白口倾向增大；晶线，白口倾向增大； n碳化物形成元素易形成晶间偏析，提高共晶温度，产生碳化物碳化物形成元素易形成晶间偏析，提高共晶温度，产生碳化物 2. 对冷却速度的影响对冷却速度的影响 n壁厚壁厚-铸件模数铸件模数 M=V/A n浇铸温度浇铸温度 n铸型条件铸型条件 二、化学成分二、化学成分 n1、各种元素存在状态、各种元素存在状态 n2、各种元

4、素对共晶的影响、各种元素对共晶的影响 n3、化学成分对石墨的影响、化学成分对石墨的影响 n4、元素对基体的影响、元素对基体的影响 n5、常用合金元素的具体作用、常用合金元素的具体作用 n6、常见微量元素的作用、常见微量元素的作用 n见见表表2-6 三、铁液过热三、铁液过热 & 高温静置高温静置 n可使可使 石墨及石墨及 基体基体 组织细化组织细化 n温度太高温度太高 时间太长时间太长 起反作用起反作用 n临界温度临界温度 1500-1550 四、孕育处理四、孕育处理 n定义：铁液浇注以前，在一定的条件下，向铁液中加入孕定义：铁液浇注以前，在一定的条件下，向铁液中加入孕 育剂去影响铁液的凝固过程

5、，改善铸态组织，从而达到提育剂去影响铁液的凝固过程，改善铸态组织，从而达到提 高性能的处理方法。高性能的处理方法。 n作用：降低铁液过冷倾向，促使铁液按稳定系共晶凝固，作用：降低铁液过冷倾向，促使铁液按稳定系共晶凝固， 改善石墨形态。改善石墨形态。最终目标：细化晶粒最终目标：细化晶粒 五、气体的影响五、气体的影响 n1、存在形式：、存在形式： 溶解方式、化合物形式溶解方式、化合物形式 n2、作用、作用 nH：阻碍石墨化：阻碍石墨化 力学性能恶化，易产生氢气孔缺陷力学性能恶化，易产生氢气孔缺陷 nN：阻碍石墨化：阻碍石墨化 形成形成D型型G、蠕虫状、蠕虫状G，稳定，稳定P，提高性能，易产生，提高

6、性能，易产生 氮气孔缺陷氮气孔缺陷 nO：阻碍石墨化：阻碍石墨化 ，断面敏感性增加，易产生气孔（皮下气孔），增加，断面敏感性增加，易产生气孔（皮下气孔），增加 孕育剂变质剂的消耗孕育剂变质剂的消耗 六、炉料的影响六、炉料的影响 炉料有遗传性炉料有遗传性：更换同样成分的炉料，铁液主要化学成分：更换同样成分的炉料，铁液主要化学成分 不变，但铸铁微观组织却发生变化。不变，但铸铁微观组织却发生变化。 第三节第三节 灰铸铁件的生产灰铸铁件的生产 n一、灰铁标准一、灰铁标准 n国标：灰铸铁的牌号按单铸国标：灰铸铁的牌号按单铸30mm试棒的抗拉强试棒的抗拉强 度值划分为六级，如表表度值划分为六级，如表表2-

7、7，表，表2-9 n外贸出口件注意：外贸出口件注意：国外是按铸件本体性能指标作国外是按铸件本体性能指标作 为验收标准，所以一定要关键部位的壁厚为成分为验收标准，所以一定要关键部位的壁厚为成分 调整的出发点。调整的出发点。 二、衡量灰铁冶金质量的指标二、衡量灰铁冶金质量的指标 n1、成熟度及相对强度、成熟度及相对强度 n成熟度成熟度: RG=实测强度实测强度/（1000-800Sc） 一般：一般：0.51.5，要求：，要求：1.15-1.3 n相对强度相对强度: RZ=实测强度实测强度/（2.27HBS-227） HBS测定的硬度测定的硬度 测定样品测定样品30直径直径 n2、硬化度及相对硬度、

8、硬化度及相对硬度 n硬化度硬化度: HG=HBS测 测/（ （530-344Sc） n相对硬度相对硬度: RH=HBS/（100+0.44强度测）强度测） 一般一般RH：0.61.2 以以0.8-1.0为佳为佳 n3、品质系数、品质系数 nQ=RG/HG nQ介于介于0.71.5之间，希望之间，希望Q1 三、提高灰铁性能的主要途径三、提高灰铁性能的主要途径 n1、合理规定化学成分（、合理规定化学成分（C、Si、杂质）、杂质） n当当CE不变时，提高不变时，提高Si/C比：比： 1) A增多、增多、G减少减少 2) 强化强化F，固溶，固溶 3) 粗化粗化P，提高共析转变温度，提高共析转变温度 4

9、) 降低白口倾向降低白口倾向 n2、孕育处理、孕育处理 （1）目的：细化晶粒、促进）目的：细化晶粒、促进G、降低断面敏感性、提高性能、降低断面敏感性、提高性能 （2）工艺要求：）工艺要求： n合适的化学成分：合适的化学成分： C当 当、 、Si/C。 Mn(细化细化P)可以提高可以提高 n铁液过热度：铁液过热度： 孕育降温、细化孕育降温、细化 G、基体、基体 n加入一定量孕育剂：加入一定量孕育剂： 铁液成分、铸件壁厚、孕育方法、孕育剂类型铁液成分、铸件壁厚、孕育方法、孕育剂类型 有关。有关。 n孕育方法：包内孕育法孕育方法：包内孕育法 冲入、出铁槽冲入、出铁槽 n 瞬时孕育法：瞬时孕育法： 孕

10、育剂置于浇口杯、浮硅、包口孕育剂置于浇口杯、浮硅、包口 n 型内孕育法：孕育剂置于浇铸系统型内孕育法：孕育剂置于浇铸系统 （3）孕育效果的评价）孕育效果的评价 n白口倾向的评定：评价石墨化，白口数减小白口倾向的评定：评价石墨化，白口数减小 n共晶团数的增加：评价成核数，在工艺条件相同时才用此共晶团数的增加：评价成核数，在工艺条件相同时才用此 评价方法评价方法 n测定共晶过冷度：评价形核能力，早形核，过冷度降低测定共晶过冷度：评价形核能力，早形核，过冷度降低 （4）孕育铸铁的组织性能特点）孕育铸铁的组织性能特点 n 组织：组织： 由于由于C、Si低低Mn高，基体组织是弥散度较高的珠高，基体组织是

11、弥散度较高的珠 光体或索氏体，共晶团数量较多，石墨片细小较厚，量适光体或索氏体，共晶团数量较多，石墨片细小较厚，量适 中，分布均匀。中，分布均匀。 n性能：均匀性好，敏感性小，齐一性好性能：均匀性好，敏感性小，齐一性好-强度提高强度提高 n3、低合金化、低合金化 n作用：固溶强化作用：固溶强化 n细化细化G n减少减少F增加增加P且细化且细化 第四节第四节 灰铸铁的铸造性能灰铸铁的铸造性能 n一、流动性一、流动性 定义：铁液充填铸型的能力，常用工艺试验法测定定义：铁液充填铸型的能力，常用工艺试验法测定 主要影响因素：化学成份和浇注温度主要影响因素：化学成份和浇注温度 n1、化学成分的影响、化学

12、成分的影响 共晶成分，亚共晶比过共晶好，共晶成分，亚共晶比过共晶好， Mn降低，降低，S不影响，不影响，P提高提高 n2、浇注温度的影响、浇注温度的影响 高好，但不是越高越好高好，但不是越高越好 二、收缩性二、收缩性 n液态收缩：受浇注温度和含碳量影响，温碳高，则液态收缩大液态收缩：受浇注温度和含碳量影响，温碳高，则液态收缩大 n凝固收缩：凝固期间的收缩凝固收缩：凝固期间的收缩+G析出的膨胀析出的膨胀 n固态收缩：共析转变时有二次膨胀固态收缩：共析转变时有二次膨胀 G n灰铸铁的受阻线收缩约为（总收缩）：灰铸铁的受阻线收缩约为（总收缩）：0.8%1.2%（线收缩）（线收缩） 与收缩有关的铸造缺陷：缩孔，缩松，热裂，内应