6.1灰铸铁及其应用课件劳动版《金属材料及热处理（第三版）》共14张

模块六铸铁模块六铸铁任务二球墨铸铁及其应用任务一灰铸铁及其应用01灰铸铁及其应用灰铸铁的组织是在钢的基体上分布着一些片状石墨。按基体组织不同，灰铸铁又可分为铁素体灰铸铁、铁素体—珠光体灰铸铁和珠光体灰铸铁三种，其显微组织如图6-2所示。任务一灰铸铁及其应用一、灰铸铁的组织与性能灰铸铁的性能主要取决于基体的性能和石墨的数量、形状、大小和分布情况。由于石墨的强度和塑性几乎为零，所以石墨的存在就像在钢的基体上分布着许多细小的孔洞和裂纹，破坏了基体组织的连续性，减小了基体的有效承载面积，并且在石墨的尖角处容易产生应力集中，所以灰铸铁的强度、塑性和韧性远不如钢，而且石墨数量越多、尺寸越大、分布越不均匀，对基体的割裂作用和应力集中现象就越严重，灰铸铁的强度、塑性和韧性就越差。但灰铸铁的抗压强度、硬度主要取决于基体，石墨的存在对其影响不大，所以灰铸铁的抗压强度和硬度与相同基体的钢相近。石墨虽然降低了铸铁的力学性能，但也使其获得了一些优异的性能，如良好的铸造性能和切削加工性能，较高的耐磨性、减振性和较低的缺口敏感性。任务一灰铸铁及其应用热处理只能改变灰铸铁的基体组织，不能改变石墨的形状（可锻铸铁除外）、数量、大小和分布，因而对提高灰铸铁力学性能的作用不大，灰铸铁采用热处理的主要目的是减小铸件的内应力、消除白口组织、提高表面硬度和耐磨性。而孕育处理可以改变石墨的数量、大小和分布，因此生产中通常采用孕育处理来提高灰铸铁的强度和塑性。任务一灰铸铁及其应用二、灰铸铁的孕育处理和热处理方法1．孕育处理孕育处理是在灰铸铁浇铸前向铁液中加入一定量的硅铁、硅钙合金作孕育剂，使铁液内产生大量高度弥散的人工晶核，从而获得细小、均匀分布的片状石墨和细小的珠光体基体。经过孕育处理的铸铁称为孕育铸铁，不仅强度、塑性、韧性都比普通灰铸铁高，而且组织致密，整个截面性能均匀（即截面尺寸敏感性降低），常用来制造力学性能要求较高，特别是截面尺寸变化较大的大型铸铁件。灰铸铁孕育处理前后的显微组织如图6-3所示。任务一灰铸铁及其应用（1）去应力退火（人工时效）铸件形状复杂，壁厚不均匀，在冷却过程中，由于各个部位冷却速度不同会产生较大的内应力，内应力的产生不仅在冷却过程中可能使铸件产生变形或裂纹，而且在铸件切削加工过程中，由于内应力的重新分配，也会引起铸件变形。所以形状复杂、精度要求高、尺寸较大的铸件，在切削加工前都要进行一次消除内应力的退火，如加工机床床身、机架等均要先进行去应力退火。任务一灰铸铁及其应用（2）石墨化退火（高温退火）由于铸件冷却速度较快，常会使铸件表面、转角处或薄壁处出现白口组织，导致铸件硬度升高，给切削加工带来困难。为了降低硬度，必须采用高温退火，使渗碳体分解为石墨。高温退火可使渗碳体石墨化，从而降低硬度，改变切削加工的性能。（3）表面淬火有些大型铸铁件的工作表面要求有较高的硬度和耐磨性，如机床导轨的表面、内燃机气缸的内壁，都要进行表面淬火，淬火后表面硬度可达50～55HRC。任务一灰铸铁及其应用灰铸铁的牌号由“HT”（“灰铁”两字汉语拼音首字母）加一组数字（最低抗拉强度）组成。如HT200表示最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁。灰铸铁的牌号及用途见表6-1。任务一灰铸铁及其应用三、灰铸铁的牌号及用途石墨化及其影响因素铸铁中的碳以石墨形态析出的过程称为石墨化。铸铁中的石墨可以从液体或奥氏体中直接析出，也可以先结晶出渗碳体，再由渗碳体在一定条件下分解得到（Fe3C→3Fe+C）。影响石墨化的主要因素是铸铁的化学成分和冷却速度。任务一灰铸铁及其应用1．化学成分的影响铸铁中的各种元素按其对石墨化的作用不同，可以分为两大类：一类是促进石墨化的元素，如碳、硅、铝、镍、铜和钴等，其中碳和硅是强烈促进石墨化的元素。碳、硅含量高，析出的石墨量多，石墨片的尺寸也粗大。另一类是阻碍石墨化的元素，如铬、钨、钼、钒、锰、硫等，它们均阻碍渗碳体分解，即阻碍石墨化。任务一灰铸铁及其应用2．冷却速度的影响冷却速度对石墨化的影响也很大。当铸铁结晶时，缓慢冷却有利于原子扩散，石墨化过程可充分进行，结晶出的石墨又多又大；而快速冷却则会阻碍石墨化，促使渗碳体形成（白口化）。铸铁的冷却速度主要取决于铸件的壁厚和铸型材料，例如铸铁在砂型中冷却比在金属型中冷却慢，铸件壁厚时比壁薄时冷却慢等。任务一灰铸铁及其应