《工程材料与热加工基础》第六章 铸铁.ppt

1、工程材料和热加工基础程晓宇，工程材料和热加工基础第六章铸铁元素，机械工程系金工教室，工程材料和热加工基础程晓宇，第六章铸铁元素，1 .铸铁元素的黑金属铅化； 2、工业常用的铸铁元素灰口铸铁元素球墨铸铁能够锻炼铸铁元素3 .知识窗4 .学习指导，目的：掌握常用铸铁元素的性能特点掌握铸铁元素品牌铸铁元素的应用，工程材料和热加工基础程晓宇，6.1铸铁元素分类和石墨化，铸铁主要是由铁、碳和硅组成的合金的总称。 6.1.1铸铁元素的分类1白口铸铁元素2麻口铸铁元素3灰口铸铁元素(1)灰口铸铁元素碳主要以板状黑金属铅的形式出现的铸铁元素(2)可锻的铸铁元素的碳主要以团棉状石墨的形式出现的铸铁(3)球墨铸铁

2、的碳主要以球状石墨的形式出现的铸铁(4)蠕墨铸铁的碳主要为蠕虫、工程材料和热加工基础程晓宇、6.1.2铸铁元素黑金属铅化、铸铁元素中黑金属铅的形成过程称为铸铁元素黑金属铅化。 影响铸铁元素黑金属铅化的因素很多，其中化学成分和蒸发制冷速度是影响黑金属铅化的主要因素。 1化学成分的影响碳和硅元素是强烈促进黑金属铅化的元素体碳和硅元素是强烈促进黑金属铅化的元素体磷也是促进黑金属铅化的元素体，但其作用弱的硫对强烈阻碍石墨化的元素2的冷却速度的影响冷却速度快，铸铁容易产生白口铸铁组织的冷却速度慢，碳原子的扩散充分，石墨化过程充分工程材料和热加工基础程晓宇、6.2.1灰口铸铁元素、1灰口铸铁元素的化学成分

3、、组织和性能(1)化学成分灰口铸铁元素的化学成分一般为wC=2.5% 40%、wSi=1.0% 25%、wMn=O5% 1.4%、wSO.15%、wP0.3%。 (2)组织根据黑金属铅化的程度，灰铸铁元素的组织有镍锌铁氧体(f )片状黑金属铅(g ) 3种镍锌铁氧体(f )珍珠岩(p )片状黑金属铅(g )； 珍珠岩(p )片状黑金属铅(g )。 工程材料和热加工基础程晓宇，6.2.1灰口铸铁元素(3)的性能，力学性能黑金属铅降低了灰铸铁元素的力学性能，但灰铸铁元素得到了许多钢所不及的优良性能：良好的铸造性能减振性能低缺易感性良好的切削加工性能良好的压坏性能，工程材料和热加工基础程晓宇6.2.

4、1灰口铸铁元素， 工程材料和热加工的基础程晓宇、6.2.2球状黑金属铅铸铁元素、球状黑金属铅铸铁元素是2.0世纪5.0年代发展起来的新型铸铁元素，经过球化处理得到的。 球化处理的方法是，在铁元素液流出后，浇注前加入一定量的球化剂(稀土镁合金等)和育成剂，使黑金属铅析出为球状。 工程材料和热加工基础程晓宇，6.2.2球形黑金属铅铸铁元素，1球形黑金属铅铸铁元素的化学成分，组织和性能球形黑金属铅铸铁元素的化学成分wC=3.6%3.9%，wSi=2.0%2.8%，wMn=0.6%0.8%，wS0.04%，wP0.1% wMg=0.03%0.05% (2) 可分为镍锌铁氧体(f )球状黑金属铅(g )

5、、铁元素索体(F)-珍珠岩(p )球状黑金属铅(g )、珍珠岩(p )球状黑金属铅(g )、下贝氏体(b下)球状黑金属铅(g ) 4种。 是镍锌铁氧体球状黑金属铅铸造铁元素的金相组织。图6-3镍锌铁氧体球墨金属铅铸铁元素的金相组织、工程材料和热加工基础程晓宇、6.2.2球墨金属铅铸铁元素、(3)性能球墨金属铅铸铁元素的力学性能与基体的类型和球墨的大小、形状和分布情况有关。 球状黑金属铅对沉积基质的分断作用最小，无应力集中作用，可在一盏茶发挥球状黑金属铅铸铁元素的沉积基质强度、塑性和韧性，因此球状黑金属铅铸铁元素与灰铸铁相比具有更高的强度和良好的塑性和韧性。 其几个性能可与钢匹敌，如屈服极限比碳

6、结构钢高，疲劳强度接近中碳钢。 云同步还具有灰铸铁元素的减振性、减摩性、小缺口易感性等优异性能。 球墨铸铁中石墨球的圆度越好，球径越小，分布越均匀，球墨铸铁的力学性能越好。工程材料和热加工基础程晓宇，6.2.2球墨铸铁，工程材料和热加工基础程晓宇，6.2.4锻造铁元素，锻造铸造铁元素通称马钢、马铁元素。 蠕墨铸造铁元素的生产过程是，首先铸造白口铸铁元素材料，进行锻造退火(在锻造退火中将渗碳体分解为团棉状黑金属铅)，得到锻造铸造铁元素材料。 工程材料和热加工基础程晓宇、6.2.4锻造铸造铁元素、1锻造铸造铁元素的化学成分、组织和性能1 )锻造铸造铁元素的化学成分为： wC=2.2%2.8%、wS

7、i=1.0%1.8%、wMn=0.3%0.8%、wS0.2%、wP0.1%。 2 )在铸造铁元素的组织中，有镍锌铁氧体(f )团棉状黑金属铅(g )的2种的珍珠岩(p )团的棉状黑金属铅(g )。 3 )性能由于铸造铁元素中黑金属铅呈团棉状，对沉积基质的分割作用小，其力学性能比灰铸铁元素高，塑性和韧性好，但铸造铁元素不能进行锻压加工. 锻铸铁元素的矩阵型结构不同，其性能也不同。 其中，黑心锻铸铁元素具有较高的塑性和韧性。 珍珠岩锻铸铁元素具有较高的强度、硬度和耐磨性。工程材料和热加工基础程晓宇、6.2.4锻铸铁元素、工程材料和热加工基础程晓宇、知识窗、1耐磨铸铁元素耐磨铸铁元素是指不易磨损的铸

8、铁元素。 根据工作条件，可分为以下两种： (1)耐磨耗铸铁元素在干式摩擦和耐磨耗条件下工作的零配件，如轧辊、犁刀、圆投机叶片、滚珠磨粉机的滚珠磨粉机等，必须具有均匀的高硬度和必要的韧性。 白口铸铁元素白口铸铁元素生产简单、廉价，但适用于脆性大、冲击负荷小的犁刀等耐磨铸造件和投丸机的铁元素圈等。 工程材料和热加工的基础程晓宇、知识窗、冷硬铸铁元素在造型时，在铸造件要求耐磨损性的部位制作金属模型，在其馀的部位使用砂型，适当调整化学成分(降低硅元素含量等)，在要求耐磨损性的部位得到白口组织，其馀的部位韧性好，能够承受一定的冲击生产中用这种“急冷”方法得到的耐磨铸铁元素称为冷硬铸铁元素，主要用于轧辊、

9、车轮、抢先版轴等的制造。 高铬白口铸造铁元素能够在白口铸造铁元素中添加少量铬、钼、钨、钒、硼等元素体，形成渗碳体，提高耐磨性，而韧性的改善很少。 高铬白口铸造铁元素合金元素体含量昂贵，然而，所制造的零配件比高锰钢寿命提高了几倍到十倍，最终经济效益非常显着。 工程材料和热加工基础程晓宇、知识窗、中锰耐磨球形黑金属铅铸铁元素含有wMn=5%、wSi=3.3%5%的中锰耐磨球形黑金属铅铸铁元素，铸态组织为高碳马氏体、奥氏体不锈钢、碳化物和球形黑金属铅，具有较高的耐磨性和较强的强度和韧性，无需贵重合金元素，可在冲炉熔炼中锰耐磨球墨铸铁适用于犁铧、粉碎机械锤、球磨粉机、背大板块等生产。 工程材料和热加工

10、基础程晓宇、知识窗、(2)减摩铸造铁元素在润滑条件下工作的零配件，如工作母机导轨、气缸盖、活塞环、轴承等，其组织必须在软基材上分布硬质点(强化相)。 软基材磨损后形成槽，发挥油藏和润滑作用，硬质点发挥支撑作用。 常用的减摩铸造铁元素有普通的高磷铸造铁元素和合金高磷铸造铁元素。 在孕育铸造铁元素中加入磷(wP=0.4%0.6% )后，磷以磷共晶的形式存在于铸造铁元素中，呈断续的网状分布，形成坚硬的骨架，能够大幅提高铸造铁元素的耐磨性，该铸造铁元素被称为普通的高磷铸造铁元素。 在普通的高磷铸造铁元素中加入适量的铬、钼、钨、铜、钒、钛等元素体，使组织细微化，增加珍珠岩含量，形成高硬度的碳化和氮化物，

11、从而提高铸造铁元素的韧性、强度和耐磨性的铸造铁元素被称为合金高磷铸造铁元素，也就是发动机缸、工作母机的莱尔工程材料和热加工基础程晓宇、知识窗、2耐热铸铁耐热铸铁是指能够在高温下使用，其抗氧化或抗生长性能满足使用要求的铸铁元素。所谓“成长”，是指因氧化性瓦斯气体沿着碳石墨片的边界和龟裂侵入铸铁元素内部而产生的氧化和因Fe3C分解产生的黑金属铅化而产生的铸造件体积膨胀。 在铸铁元素中加入铝、硅、铬等元素体，在铸造件表面形成致密的SiO2、Al2O3、CrO3等氧化膜，能显着提高高温下的抗氧化能力，并能使铸铁元素的沉积基质单相镍锌铁氧体。 此外，硅和铝可以提高过渡相点，防止在工作温度下引起固体相变，

12、可以减少由此产生的体积变化和微裂纹。 铬形成稳定的碳化物，提高铸铁元素的热安定性。 常用的耐热铸铁有硅铸铁元素、高铬铸铁、镍铬合金铸铁元素等，主要用于加热炉附件，如炉底板、链条输送件、热交换设备等制造。 工程材料和热加工基础程晓宇、知识窗、3耐腐蚀铸铁元素耐腐蚀铸铁元素是耐化学、电化学腐蚀的铸剪。 在铸铁元素中加入铬、硅、铝、钼、铜、镍等合金元素体，在铸造件表面形成致密的保护膜，能够提高铁元素索体的电位，提高铸铁元素的耐腐蚀性。 耐腐蚀铸铁元素种类繁多，应用广泛的是高硅元素(wSi10% )铸铁元素，其组织为含硅元素镍锌铁氧体黑金属铅Fe3Si2。 高硅元素铸铁元素广泛用于化工、石油、化纤、冶金等工业设备的制造。工程材料和热加工基础程晓宇、学习指导、本章基本要求：本章主要介绍铸铁元素的分类、组织、性能和应用等。 通过本章的学习，要求学生掌握铸铁元素的分类的学生要了解铸铁元素的组织与性能的关系，特别是要了解铸铁元素中的黑金属铅对铸铁元素性能的影响的学生要熟悉常用的铸铁元素的牌号、性能特点和应用范围。 本章学习要点： 1铸铁元素分类：白口铸铁元素、灰铸铁元素、球墨铸铁、锻铸铁元素、蠕墨铸铁元素和合金铸铁2影响黑金属铅化的因素：化学成分和冷却速度3灰铸铁的培育处理：浇注前在铁水中添加少量培养剂(如硅铁、硅钙合金等)，改变铁水的结晶条件，使其微细而均匀地分布的傅氏目