铸铁的结构原理及应用

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1、课题四铸铁☂§1铸铁的分类及石墨化☂§2灰铸铁☂§3球墨铸铁☂§4蠕墨铸铁与可锻铸铁引言从铁碳相图知道，含碳量大于2.11%的铁碳合金称为铸铁，工业上常用的铸铁的成分范围是2.5~4.0%C，1.0~3.0%Si，0.5~1.4Mn，0.01~0.50%P，0.02~0.20%S，有时还含有一些合金元素，如：Cr、Mo、V、Cu、Al等。虽然铸铁的机械性（抗拉强度、塑性、韧性）较低，但是由于其生产成本低廉，具有优良的铸造性、可切削加工性、减震性及耐磨性，因此在现代工业中仍得到了普遍的应用，典型的应用是制造机床的床身、内燃机的汽缸、汽缸套、曲轴等。铸铁的组织可以理解为在钢的组织基体上

2、分布有不同形状、大小、数量的石墨。§1铸铁的分类及石墨化铸铁是指一系列主要由铁、碳和硅组成的合金总称。在这些合金中，碳的质量分数超过了共晶温度时奥氏体中碳的最大固溶量，即wC＞2.11%。铸铁中除铁、碳和硅以外还含有锰、磷、硫等元素；有时为了提高铸铁的力学性能或获得某种特殊性能，还需向普通铸铁中加入铬、钼、钒、钢、铝等合金元素，从而形成合金铸铁。铸铁的化学成分范围一般为：wC=2.5%～4.0%，wSi=1.0%～3.0%，wMn=0.4%～1.4%，wP=0.1%～0.5%，wS=0.02～0.20%。§1铸铁的分类及石墨化☂铸铁的分类♥白口铸铁指碳主要以游离碳化物形式出现的铸铁

3、，断口呈白色，故称为白口铸铁。因为白口铸铁硬度高，脆性大，难切削，所以很少用来制造机械零件，工业中应用较少。§1铸铁的分类及石墨化♥灰口铸铁指碳主要以石墨形式出现的铸铁，断口呈灰色，故称为灰口铸铁。根据石墨形态不同，灰口铸铁又分为以下几类：(1)灰口铸铁。碳主要以片状石墨形式出现的铸铁。(2)可锻铸铁。碳主要以团絮状石墨形式出现的铸铁。(3)球墨铸铁。碳主要以球状石墨形式出现的铸铁。(4)蠕墨铸铁。碳主要以蠕虫状石墨形式出现的铸铁。§1铸铁的分类及石墨化♥麻口铸铁碳部分以游离碳化物、部分以石墨形式出现的铸铁，断口呈灰白色相间，故称麻口铸铁。因其硬度高，脆性大，工业中很少应用。§1铸

4、铁的分类及石墨化☂铸铁的石墨化♥1．石墨的结构石墨为稳定相，具有特殊的简单六方晶格，其底面原子呈六方网格排列，原子间距小（1.42×10-10m），结合力很强；而底面之间的间距较大（3.04×10-10m），结合力较弱。所以石墨的强度、硬度和塑性都很差。§1铸铁的分类及石墨化§1铸铁的分类及石墨化Fe-G相图§1铸铁的分类及石墨化对铁碳合金的结晶过程来说，实际上存在两种相图，即Fe3C-Fe和Fe-G相图，铁碳合金结晶条件不同可以全部或部分地按照其中的一种或另一种相图进行结晶.§1铸铁的分类及石墨化♥铸铁的石墨化过程铸铁组织中石墨的形成叫叫“石墨化”过程。第一阶段共晶石墨第二阶段二

5、次石墨第三阶段共析石墨§1铸铁的分类及石墨化☂影响石墨化的主要因素♥化学成分的影响①C促进石墨化进行，含碳量愈高愈易石墨化，但不能太高，使石墨数量增多，粗化、性能变差，太低易出白口，故2.5~4.0%C。②合金元素：促进石墨化，Si、P等，铸铁中每增加1%的Si共晶点的含碳量相应降低1/3，保证2.5~4.0%C的铸铁具有好的铸造性能。③P含量大于0.3%后出现Fe3P，硬而脆，细小均匀分布时，提高铸铁的耐磨性，反之连成网，降低铸铁的强度，除耐磨铸铁外，（0.5~1.0%P）通常铸铁P含量＜0.3%。④阻碍石墨化Mn、S等。⑤S不仅阻碍石墨化，还会降低铸铁的强度和流动性，故其含量应

6、尽量低，一般在0.15%以下，而錳因为可与硫形成MnS，减弱硫的有害作用，同时可促进珠光体基体的形成，从而提高铸铁的强度，故可充许其含量在0.5~1.4%.§1铸铁的分类及石墨化§1铸铁的分类及石墨化♥冷却速度的影响冷却速度愈慢，即过冷度愈小，愈有利于按照Fe-G相图进行结晶，对石墨化愈有利，反之冷却速度愈快，过冷度增大，不利于铁和碳原子的长距离扩散，愈有利于按Fe-Fe3C相图进行结晶，不利于石墨化的进行。生产中铸铁冷却速度可由铸件的壁厚来调态，综合了铸铁化学成分和冷却速度对铸铁组织的影响，可见，碳硅含量增加，壁厚增加易得到灰口组织，石墨化愈完全；反之，碳硅含量减少，壁厚愈小，愈

7、易得到白口组织，石墨化过程越不易进行。♥化学成分和壁厚对石墨化的影响§1铸铁的分类及石墨化§２灰铸铁☂灰铸铁的化学成分、基体组织及类型♥灰铸铁的化学成分：wC=2.5%～4.0%，wSi=1.0%～2.5%，wMn=0.5%～1.4%，wS≤0.15%，wP≤0.3%。♥灰铸铁的基体组织：F、F+P、P。灰铸铁组织可简单看成“钢基体”和“石墨夹杂”共同构成。♥灰铸铁的组织有三种类型：铁素体(F)+片状石墨(G)；铁素体(F)-珠光体(P)+片状石墨(G)；珠光体(P)