机械工程材料 铸钢和铸铁.ppt

1、,第三篇 铸钢与铸铁,第十章 铸钢,第十一章 铸铁,生产简便、成本低廉、减震性好、耐磨、易切削、流动性好等优点。 塑性差，不能锻造。,铸铁是含碳量大于2.14%，并含有较多硅、锰、硫、磷等元素的多元铁基合金。,第十一章 铸铁,铸铁曲轴,机床床身、内燃机的汽缸体、缸套、活塞环及轴瓦、曲轴等都可用铸铁制造。,Le为A和Fe3C的机械混合物(蜂窝状)，Le为P和Fe3C的机械混合物,Fe3C是亚稳相，在一定条件下将发生分解：,Fe3C3Fe+C（石墨）,球墨铸铁,石墨化：铸铁中石墨的形成。,Fe-Fe3C 和 Fe-G (石墨)双重相图。,第一节 灰口铸铁,第二节 可锻铸铁,第三节 球墨铸铁,第四节

2、 特殊性能铸铁,第一节 灰口铸铁,灰口铸铁中全部或大部分碳以石墨形式存在，断口呈灰色。,珠光体灰铸铁,石墨化方法： 在结晶过程中直接析出； 由渗碳体加热时分解得到。 铸铁石墨化的条件： 极其缓慢的冷却速度 具有促进石墨形成的元素,石墨化分三个阶段： 在1153oC左右通过共晶反应形成石墨(G)； 1153-738oC范围自奥氏体中析出二次石墨(GII)； 738oC时，共析反应形成石墨。,铁素体灰口铸铁,如果铸铁三个阶段石墨化全部完成，其组织为：铁素体+石墨。,铁素体+珠光体灰口铸铁,如果铸铁前两个阶段石墨化完成，第三阶段部分进行，组织为：铁素体+珠光体+石墨。,珠光体灰口铸铁,如果铸铁前两个

3、阶段石墨化完成，第三阶段完全被抑制，其组织为：珠光体+石墨。,影响灰口铸铁组织的因素 化学成分 碳、硅含量越高，越易得到充分的石墨化。 Al、Cu、Ni、Co等元素也促进石墨化。,S、Mn、Cr、W、Mo、V等元素阻止石墨化。, 冷却速度的影响 铸件冷却缓慢，有利于碳原子的充分扩散，而促进石墨化。,快冷时由于过冷度大，结晶将按 Fe-Fe3C相图进行, 不利于石墨化。,铸铁与铸钢的强度比较,灰口铸铁的性能 力学性能：取决于基体组织和石墨含量和形态。 石墨导致拉伸载荷下力学性能低； 压缩时，基体起主要的作用，因此性能较好。, 耐磨性能好。 石墨本身有润滑作用。 消振性能好。 由于组织疏松，可以吸

4、收振动能量。 铸造性能好。 由于铸铁硅含量高, 成分接近于共晶。 切削性能好。 由于石墨使切屑容易脆断脱离工件，因此不粘刀。,灰口铸铁的牌号,灰口铸铁的变质处理,石墨含量和尺寸越大，灰口铸铁性能越差。 措施：一般通过向浇注铁水中加入变质剂(硅铁和硅钙合金)，促进异质形核，增加形核数量，可获得高强度变质铸铁，这一过程称变质处理或孕育处理。,经孕育处理的灰铸铁称为孕育铸铁。,石墨得到细化，强度得到大幅提高，塑性和韧性亦有改善。,性能：强度优于灰口铸铁，塑性、韧性较好。 制造分为两步： (1)先浇注成白口铸铁； (2)石墨化退火,可锻铸铁：白口铸铁在固态下经长时间石墨化退火而得到的团絮状石墨的铸铁。

5、 石墨化过程是渗碳体在固态下分解而形成。,第二节 可锻铸铁,可锻铸铁石墨化退火工艺曲线,退火工艺： 白口铸铁加热至900-980oC，保温15h，渗碳体分解获得奥氏体和团絮状石墨组织； 随后缓冷，奥氏体沿团絮石墨再析出二次石墨； 直至共析温度750-720oC，奥氏体分解为铁素体和石墨。,可锻铸铁的石墨化退火,铁素体可锻铸铁,珠光体可锻铸铁,可锻铸铁分为：铁素体可锻铸铁和珠光体可锻铸铁。,可锻铸铁石墨化退火工艺曲线,用途： 用于制造形状复杂且承受振 动载荷的薄壁小型件，如汽 车、拖拉机的前后轮壳、管 接头、低压阀门等。,由液态铁水中加入球化剂和孕育 剂，经石墨化得到。 球化剂为镁、稀土和稀土镁

6、。 常用孕育剂为硅铁和硅钙合金。,第三节 球墨铸铁,球墨铸铁：石墨呈球形的灰口铸铁。,球铁的化学成分、组织与性能 成分：与灰口铸铁比，C、Si含量较高，Mn较低，S、P限制较严。,组织：基体（F、F+P、P）+ 球状G,C、Si含量较高目的：得到共晶成分，增加流动性，细化石墨，提高石墨圆整度。,限制S目的：S可消耗球化元素。,铁素体球墨铸铁,组织：基体F+ 球状G,球墨铸铁中的石墨球,切口作用减弱，因此球铁拉伸、弯曲强度和塑性比灰口铸铁和可锻铸铁高。,珠光体球墨铸铁,组织：基体P+ 球状G,铁素体加珠光体球墨铸铁,组织：基体F+P+ 球状G,球铁的牌号,第四节 特殊性能铸铁,除了灰铸铁、可锻铸铁、和球墨铸铁外，还有一些因加入合金元素而具有特殊物理和化学性能的铸铁。,一 、耐磨铸铁： Mn、Si Mn强烈增加奥氏体稳定性和淬透性，促进渗碳体形成，存在P时还形成硬脆磷化物，提高耐磨性。 Si含量增加促进石墨形成。,三、耐蚀铸铁 加入Si、Al、Cr、Cu、Ni等