机电技术应用专业金属加工课程第二章-第二节铸铁

第二章

第二节铸铁1一.铸铁

：

Fe3C为亚稳相，加热易于分解为铁和石墨。

即Fe3C3Fe＋C（石墨）含碳量为100％C。石墨为稳定相，为特殊的简单

六方晶格。图1石墨的晶体结构§1铸铁2铁－石墨相图3石墨化过程第一阶段石墨化——在共晶温度及其温度（≥1154℃）范围内从液体结晶形成石墨，包括过共晶铸铁液体按匀晶转变方式形成一次石墨和在1154℃通过共晶反应形成共晶石墨,共晶反应式为LC’→AE'+G共晶第二阶段石墨化——在1154-738℃温度范围内,由奥氏体析出二次石墨。第三阶段石墨化——在738℃(PSK线)通过共析反应析出共析石墨,其反应式为:

As→F+G共析在高温条件下，由于原子具有较高的扩散能力，第一阶段和第二阶段石墨化比较容易进行。但是在较低温度下进行的第三阶段石墨化，则常因铸铁的成分或冷却条件的不同可能全部或部分受到抑制，从而得到不同的基体组织，即F+G、F+P+G和P+G。4二、分类按照石墨化程度,铸铁可以分为灰口铸铁、麻口铸铁和白口铸铁三大类。由于白口铸铁、麻口铸铁中均含有很脆的莱氏体组织，主要用作耐磨材料。而灰口铸铁的组织由石墨和基体两部分组成，可以看成是钢基体上分布着石墨夹杂。由于具有较好的工艺性能和力学性能，所以灰口铸铁是使用较多的工程材料5灰口铸铁分类:（按石墨存在形态划分）铸铁是C％>2.11％的Fe－C合金，除C外，铸铁含有较多的Si、Mn等元素，Si、C是强烈促进石墨化元素。根据石墨的形态，灰口铸铁可以分为灰（口）铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。灰口铸铁－石墨呈片狀可锻铸铁－石墨呈团絮狀球墨铸铁－石墨呈球狀蠕墨铸铁－蠕虫状67分类：孕育处理后的灰口铸铁叫做孕育铸铁。未处理的为普通灰口铸铁。孕育处理（变质处理）目的：得到珠光体＋细片G，从而提高强度。孕育剂（人工晶核）：硅合金；碳（石墨）作用：细化组织晶粒，细化G，防止白口产生成分：2.5～4.0％C,1.0～3.0％Si，0.5～1.4％Mn牌号：HT100、HT150、HT200

、（普通灰口铸铁）‖HT250、HT300、HT350、HT400（孕育铸铁）“HT”表示“灰铁”的拼音字头,后面的数字表示最低抗拉强度。如：HT100:100表示b≥100MPa

灰铸铁的性能灰铸铁具有较高的强度和耐磨性，优良的减震性和良好的切削性能，但塑性较低。灰铸铁断面呈暗黑色。二、灰口铸铁8灰口铸铁的热处理（三）灰口铁的热处理：灰口铁的热处理不能改变石墨的形态和分布，对提高灰口铁整体机械性能作用不大，灰口铁的热处理主要消除铸件内应力、改善切削加工性能和提高表面耐磨性等。●消除内应力退火（人工时效）加热到500℃～550℃，保温后缓冷到150℃～250℃后出炉空冷。●消除铸件白口，降低硬度，提高切削加工性能。铸件表层和薄壁处易于产生白口铁组织难于加工，需要进行高温退火（共析温度以上，850-950℃)，使Fe3C分解成石墨，以降低硬度，以提高切削加工性能。●表面淬火机床导轨，缸体内壁为了提高硬度可进行表面淬火（四）用途－灰口铁是价格便宜，应用最广泛的铸铁材料。用来制造机械性能要求较高的铸件，如机床床身、气缸、曲轴、凸轮等。9图2灰口铸铁的显微组织根据基体的差异，灰口铸铁分为铁素体基体、珠光体基体和铁素体和珠光体混合基体三种铸铁10三、可锻铸铁（不可锻，因有一定的δ%,故称为可锻铸铁）可锻铸铁中含有团絮状石墨，具有较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代用碳钢。按退火方法不同，有黑心和白心两种类型。黑心可锻铸铁依靠白口铸铁的石墨化退火来获得；白心可锻铸铁利用氧化脱碳退火来制取。我国主要生产黑心可锻铸铁，后者已很少生产。牌号：KT300-6、KT330-8、KT350-10、KT370-12、KTZ450-5、KTZ500-4、KTZ600-3、KTZ700-2黑心可锻铸铁有铁素体和珠光体两种基体。“KT”表示F＋G(F基体),“KTZ”表示P+G（P基体）如：KT300-6：“300”表示b≥300Mpa，“6”表示δ≥6％成分特点：C％：2.2％～2.8％；Si％：1.2～2.0％，Mn％：0.4～1.2％由于可锻铸铁中石墨呈团絮状，可锻铸铁可用来制造形状复杂、承受冲击和振动载荷的零件。如汽车。拖拉机后轮壳、制动器等。11可锻铸铁显微组织珠光体可锻铸铁铁素体可锻铸铁12牌号：QT400-17、QT420-10、QT500-5、QT600-2、QT700-2、QT800-2、QT1200-1

“QT”表示球墨铸铁，石墨呈球状分布于基体组织中。如：QT400-17－400表示b≥400MPa，17表示δ％≥17％，组织为F+G。成分特点：成分要求严格，C％：3.6～3.9％，Si％：2.0～2.8％；Mn％；0.6～0.9％应用良好的铸造性能、减磨性、消震性和切削加工性能。可与某些钢媲美。高强度、高耐磨的P+G球墨铸铁可作拖拉机曲轴、连杆、齿轮。高韧性、高塑性的F+G球墨铸铁可作受压阀门、机器底座等。四、球墨铸铁13图3球墨铸铁的显微组织14球墨铸铁的热处理与钢一样，球墨铸铁可以进行多种热处理以改善组织性能。但由于它的硅、碳、锰含量较高，热处理具有其特点，如共析转变温度较