吉林大学工程材料课件——第七章铸铁

1、第七章铸铁概 论减振性、耐磨性和低的缺口敏感性等，故广泛用于 工业中。机床中的铸铁用量约占60-90%,汽车拖拉 机中的铸铁用量约占50-70%,可见铸铁在机械工业中起着很重要的作用。铸铁是含碳量大于2. 11%的铁碳合金。工业铸铁 含有一定的合金元素和杂质，尤其是P、S较多。与 钢相比虽然它的抗拉强度低，韧性和塑性差，但是， 铸铁由于生产成本低，所用设备和工艺简单，容易 生产、而且有优良的铸造性能、良好的切削加工性、1、铸铁的用途制作形状复杂的大型铸件、耐磨抗振部件、低负 荷无冲击零件等。优点：熔点低流动性好、具有优良的铸造性能。 良好的切削加工性、减震性。生产设备和工艺简单， 成本低。缺点

2、：强度、塑性、韧性都比钢差。2、铸铁的成分及组织特点主要元素：C % =2.5 - 4.0 Si %=1.0 - 3.0 其他元素：少量的Mn、S、P组织特点：铸铁中的碳主要是以石墨(G)状态存在,而不是渗碳体(Fe3C ),所以其室温组织为F、P和石-於 砾烈烤也噫沁琨瞬严/忖、:r* 姿黑族恣:圖沁邁第一节铸铁的石墨化铸铁中碳原子析出，并韧成石墨的过程称为石墨化。一、铸铁石墨化试验自然界里碳的最稳定形式是石墨。因此渗碳体在高 温下长期加热时会分解成铁和石墨。试验证明，在如下两种情况铸铁中会有石墨析出而 不是渗碳体O(1) 当液态铁碳合金在极其缓慢冷却时(2) 加入促进石墨化元素时，如Si因

3、此，铁碳合金实际上存在两种相图，即Fe-Fe3C 图和Fe-G相图。二、铁碳合金的双重相图图7-1 铁碳合金双重相图三、铸铁石墨化条件、过程及组织条件：冷却速度非常缓慢，即过冷度彳艮小，或加 入促进石墨化元素。过程：第一阶段从液态铸铁直接结晶出的初 生石墨或在U54C通过共晶转变而形成石墨。第二阶段从奥氏体中析出二次石墨。发生在 1154-738C之间进行。第三阶段 在738C时通过共析反应而形成的石墨。组织：一、二阶段温度高，石墨化充分进行。由于 第三阶段温度低容易控制，可得到三种不同的组织 第三阶段完全石墨化- F + G 第三阶段部分石墨化-F+P+G 第三阶段没有石墨化- P+G四、影

4、响石墨化的因素铸铁的性能取决于石墨化的程度。实践证明铸铁的 化学成分和结晶时的冷却速度是影响石墨化的主要因素。1、化学成分碳和硅是强烈促进石墨化的素。碳含量越多，越有利 于石墨化的形核，促进石墨化。硅的加入，不仅会削弱铁 和碳原子间的结合，又可使共晶温度升高和共晶成分含碳 量竝降低，有利于石墨形成。S是强烈阻止石墨化元素。2、冷却速度冷却速度片曼，越有利于石墨化，而快冷则阻止石墨化。 铸造时冷速与浇注温度，造型材料，铸造方法和铸件壁厚 均有关。在实际生产中，满足极其缓片曼的冷却速度是不现实的。 加入较多硅，在生产条件下可实现石墨化。第二节铸铁的分类及常用铸铁一、铸铁的分类：根据石墨化程度和碳在

5、铸铁中的存在形式划分铸铁 ,池蹬逐篇敝式存在于鬆蠶穿的題性故白口铸铁很少应用，主要用 邛雋蠹您 聲一F分以石墨状态存在，另 製刖蠶用断5白相间g *根据铸铁中石墨的形态可划分为：1、灰口铸铁（简称灰铁）石墨呈片状的铸铁。 机械性能不高，但生产工艺简单，价格低廉，工业上 应用最广。2、可锻铸铁（简称可铁）石墨呈团絮状的铸铁。 由白口铸铁经石墨化退火得到,机械性能较灰铁高。3、球墨铸铁（简称球铁）石墨成球状分布的铸 铁。在浇注前经球化处理得到，机械性能比灰铁和可 铁高，工艺比可铁简单，还可以通过热处理进一步提 高机械性能，应用日益广泛。4、蠕墨铸铁（简称蠕铁）石墨呈蠕虫状分布的铸 物理性能，机械性

6、能，及铸造性能介于灰铁和球铁之间，主要用于汽车行业中薄壁重量轻的各种零件。二、常用铸铁Si %=1.0-2.5微量S. P1、灰口铸铁 化学成分：C% =2.5 - 4.0Mn%=05 一 1.4获得方法：将上述成分的铁水缓慢冷却即可获得。显微组织:片状石墨+基体组织（F、F+P、P） 医牌 号：字母“HT，+数字（最小抗拉强度）例：HT200表示灰铁，抗拉强度为200MPa应 用：成本低，价格低廉，应用广泛。主要应用 机床床身、齿轮箱、皮带轮等。2、可锻铸铁（实际上不可锻）石墨呈团絮状的铸铁称为可锻铸铁。具有较高的强度，并有一定的塑性和韧性，其机械性能比灰口铁高。化学成分：C% =2.4-

7、- 2.8Si%=1.2 - 2.0Mn%=0.4-1.2 微量 S P获得方法：上述成分的铁水快冷得到白口铁，然后重新加热 到900- 1000度长时间保温（15小时）缓慢冷却。显微组织：团絮状石墨+基体（F、P）牌 号：字母（KTH或KTZ） +数字（最低抗拉强度） +数字（最低延伸率）例：KTH350-10 基体为FKTZ550-04 基体为 P应 用：汽车轮壳.后桥壳.制动器等。Mn% 0. 73、球墨铸铁具有球状石墨的铸铁称为球墨铸铁。其强度、塑 性和韧性都比灰口铁高。塑性、韧性比可锻铸铁好。化学成分：C%=3.8 - 4.0 Si % =2.0 - 2.8 微量S、P获得方法：上述成分的铁水中加入球化剂（Mg Ca） 再加入变质剂（孕育剂）进行变质处理。 缓慢冷却获得球墨铸铁。号：字母“QT” +数字（最低抗拉强度）+数 字（最低延伸率）例：QT500-7 表示球墨铸铁，最低抗拉 强度500MPa 最低延伸率7 % 用：发动机