《机械工程材料与成型技术》课件-铸铁

02项目二钢铁材料及其热处理方法任务一碳素钢与钢的热处理任务二合金钢的热处理任务三铸铁及其热处理一、铸铁的石墨化过程二、影响石墨化的因素一、铸铁基础知识铸铁组织中石墨的形成过程称为铸铁的石墨化过程。石墨化的方式：（1）按照Fe－C相图进行，由液态和固态中直接析出石墨。由三个阶段完成（见图7-2）一、铸铁基础知识1.铸铁的石墨化过程图7-2铁碳合金双重相图一、铸铁基础知识01它包括过共晶液体沿着液相线C′D′冷却时拆出的一次石墨GⅠ，以及共晶转变时形成的共晶石墨G共晶。02过饱和奥氏体沿着E′S′线冷却时析出的次石墨GⅡ03在共折转变阶段，由奥氏体转变为铁素体和共折石墨G共析。1.铸铁的石墨化过程（2）按照Fe一Fe3C相图先结晶出渗碳体，随后渗碳体在一定的条件下再分解出石墨。分为三个阶段。第一阶段的石墨化为一次渗碳体和共晶渗碳体在高温下分解而析出石墨，第二阶段为二次渗碳体分解而析出石墨，第三阶段为共折渗碳体分解而析出石墨。一、铸铁基础知识1.铸铁的石墨化过程2.影响石墨化的因素影响石墨化的因素很多，其中主要是化学成分和冷却速度（图7-3）图7-3铸铁化学成分和铸件壁厚对铸铁组织的影响1.化学成分的影响（1）碳和硅（2）锰（3）硫（4）磷2.冷却速度的影响一、铸铁基础知识灰铸铁ABCE合金铸铁简介D可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁常用铸铁二、常用铸铁的热处理灰铸铁的化学成分、组织和性能01灰铸铁的牌号和应用02灰铸铁的热处理03二、常用铸铁的热处理1.灰铸铁（1）灰铸铁的化学成分。灰铸铁的化学成分范围一般为：Wc二2.6％～3.6％，。Wsi=1.2％～3.0％，WMn＝0.4％～1.2％，Wp＜0.2％，Ws＜0.15％。（2）灰铸铁的组织。灰铸铁是第一阶段和第二阶段石墨化都能充分进行时形成的铸铁。它的显微组织特征是片状石墨分布在几种不同的基体组织上，如图7-4所示。1.灰铸铁二、常用铸铁的热处理a）铁素体灰铸铁b）铁素体+珠光体灰铸铁c）珠光体灰铸铁二、常用铸铁的热处理1.灰铸铁（3）灰铸铁的性能。①铸造性能优良。②减摩性好。③减振性强。灰铸铁制造。④切削加工件良好。⑤缺口敏感性较低。二、常用铸铁的热处理1.灰铸铁1.牌号：如“HT100”，“HT”是“灰铁”汉语拼音的第一个字母，后面的三位数为单铸φ30mm试棒的抗拉强度值。2.应用二、常用铸铁的热处理（1）去应力退火去应力退火通常是将铸件缓慢加热到500～560℃，保温一段时间（每10mm厚度保温lh），然后随炉冷至150～200℃后出炉。此时铸件内应力基本上已消除。这种退火由于经常是在共析温度以下进行长时间的加热，故又叫“时效处理”。二、常用铸铁的热处理（2）消除铸件白口，改善切削加工性的退火退火方法是把铸件加热到850～950℃，保温1～3h，使共晶渗碳体发生分解，即进行第一阶段的石墨化，然后又在随炉冷却中进行第二和第三阶段石墨化，析出二次石墨和共折石墨，到5O0～400℃再出炉空冷。最终形成铁素体或铁素体十珠光体基体的灰铸铁，从而降低了铸件的硬度，改善了切削加工性。二、常用铸铁的热处理（3）表面淬火为了提高灰铸铁件表面的硬度和耐磨性。方法有感应加热表面淬火，火焰加热表面淬火及接触电阻加热表面淬火。

7-5为机床导轨面进行接触电阻加热表面淬火的示意图二、常用铸铁的热处理图7-5接触电阻加热表面淬火示意图二、常用铸铁的热处理（1）球墨铸铁的化学成分。球墨铸铁的化学成分范围一般为：Wc=3.6~4.0%,Wsi=2.0~3.2%,WMn=0.3~0.8,Wp＜0.1%,Ws＜0.07%并含有一定量的稀土与镁。与灰铸铁相比，其特点为碳、硅含量高，锰含量较低、硫、磷含量低，并有一定量的稀土与镁。1．球墨铸铁的化学成分、组织和性能（2）球墨铸铁的组织。球墨铸铁的组织特征是球状石墨分布在几种不同的基体上，通过铸造和热处理的控制，生产中常见的有铁素体球墨铸铁、铁索体十珠光体球墨铸铁、珠光体球墨铸铁和贝氏体球墨铸铁，其显微组织如图7-6所示。二、常用铸铁的热处理a）铁素体球墨铸铁

b）铁素体+珠光体球墨铸铁

c）珠光体球墨铸铁

d）贝氏体球墨铸铁

图7-6球墨铸铁的显微组织二、常用铸铁的热处理球墨铸铁由于石墨的存在，也使它具有近似于灰铸铁的某些优良性能，如铸造性能、减摩性、切削加工性等。但球墨铸铁的白口倾向大，铸件容易产生缩松，其熔炼工艺和铸造工艺都比灰铸铁要求高。二、常用铸铁的热处理（1）牌号：如“QT400-18”，“QT”是“球铁”二字汉语拼音的第一个字母，后面数字分别是单铸试块时的抗拉强度和伸长率。（2）应用2．球墨铸铁的牌号和用途二、常用铸铁的热处理3．球墨铸铁的热处理（1）退火1）去应力退火。目的是去除铸造内应力，消除其有害影响。2）石墨化退火。目的是获得高韧性的铁素体球墨铸铁。二、常用铸铁的热处理（2）正火。目的是增加基体组织中珠光体的数量和分散度，从而提高铸件的强度和耐磨性。1）高温正火工艺是把铸件加热至共折温度范围以上，一般为880～920℃，保温1一3h，然后出炉空冷。

2）低温正火工艺是把铸件加热至共析温度范围内，即820一860℃，保温l～4h，然后出炉空冷。（3）淬火与回火。球墨铸铁通过不同的淬火与回火工艺，可以获得不同的基体组织，