第4讲 金属材料(铸铁和有色金属)

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1、4.5.铸铁（CastIron）-----铸铁概述铸铁中碳的二种存在形式：Fe3C（或合金碳化物）G（石墨）灰口铸铁：碳全部或大部分以石墨存在铸铁白口铸铁：碳主要以渗碳体存在麻口铸铁：碳一部分为石墨，另一部分为渗碳体石墨晶体结构渗碳体晶体结构4.5.铸铁（CastIron）4.5.1铸铁的特点1.成分特点含碳量＞2.11％，S.P含量较高。同样有普通铸铁和合金铸铁之分。2.组织特点白口铸铁以莱氏体为基体灰口铸铁钢的基体+G（Graphite）白口铸铁断口呈银白色铸铁灰口铸铁断口呈灰色麻口铸铁断口为银白色底+麻点FF+PP三种组织：（1）珠光体灰铸铁P+G片HT200（2）珠光体-铁素体灰铸铁P

2、+F+G片HT150（3）铁素体灰铸铁F+G片HT100灰铸铁的组织显微组织：金属基体+G片其中灰口铸铁又以“G”形态的不同，分为：普通灰铸铁C以片状“G”可锻铸铁团絮状“G”球墨铸铁球状“G”；蠕墨铸铁蠕虫状“G”铸铁（灰铸铁）P基体+G片F基体+G片P+F基体+G片铸铁（可锻铸铁）P基体+G团F基体+G团F基体+G球F+P基体+G蠕虫状F+P基体+G球P基体G球铸铁（球铁、蠕墨铸铁组织）工业铸铁的成分范围温度快冷中速冷却中速冷却缓冷缓冷缓冷快冷白口铸铁珠光体灰铸铁铁素体灰铸铁铁素体球墨铸铁珠光体球墨铸铁珠光体可锻铸铁铁素体可锻铸铁石墨化退火中速冷却缓冷珠光体蠕墨铸铁铁素体蠕墨铸铁Si/Mg

3、/Ce工业铸铁的成分范围与组织3.性能特点灰口铸铁：钢的基体组织+GG（石墨）的性能：σb=15—20MPa.硬度3-5HBS，δ=0(1)基本力学性能:强度、塑性低（塑性取决于石墨的形状，尺寸、数量、分布）石墨形状越尖，尺寸越大，数量越多，铸铁的力学性能越低。灰口铸铁=钢+孔洞⑵耐磨性能好由于石墨本身有润滑作用。⑶消振性能好由于石墨可以吸收振动能量。⑷铸造性能好由于铸铁硅含量高,成分接近于共晶.⑸切削性能好由于石墨使车屑容易脆断，不粘刀。（6）切口敏感性低3、铸铁的性能特点⑴力学性能低。由于石墨相当于钢基体中的裂纹或空洞，破坏了基体的连续性，且易导致应力集中。4.5.2.灰口铸铁的分类及牌号

4、表示灰铸铁蠕墨铸铁HT/RuT+最低抗拉强度灰口铸铁球墨铸铁可锻铸铁QT/KT+最低抗拉强度—最低延伸率例：HT100～HT350灰铸铁6个牌号逢50进一号。RuT420.RuT200QT400—18.QT900—2.KTH350—10.KTZ450—06.灰口铸铁的应用见表4.2、4.34.5.3.灰口铸铁的热处理1.特点a.热处理不改变G形态及分布b.铸铁含有合金元素，加热和冷却速度要较慢。2.热处理方法a.灰铸铁的热处理不明显改善力学性能，只进行去应力退火，软化退火和表面淬火（如机床导轨、气缸套表面淬火以提高耐磨性）b.可锻铸铁的石墨化退火工艺白口铁可锻铸铁的石墨化退火c.球铁中由于石墨

5、对基体的割裂作用小，凡用于钢的热处理方法，基本上可以在球铁中应用制品(轧辊与辊环)组织贝氏体基球墨铸铁4.6有色金属（非铁金属Non－ferrousalloys）定义:除铁合金(黑色金属)以外的所有金属性能特点:具有独特的物理、化学性能。分类重金属(密度＞3.5);Cu、Ni等。轻金属(密度＜3.5);Al、Mg等。贵金属;Au、Ag、Pt等。稀有金属;W、Ti、Ra、Nb等。半金属;Si、Te、B等。4.6有色金属（非铁金属Non－ferrousalloys）4.6.1铝及其合金1.工业纯铝相对密度2.7，属轻金属，熔点：660℃，FCC结构，高塑性、耐腐蚀。工业纯铝a、防锈铝合金，（LF2

6、1），不可热处理强化，用于耐蚀零件箱壳体，装饰材料。b、硬铝合金，（LY12），用于铆钉，模锻零件，耐蚀性差c.超硬铝合金，用于受力较大的结构件。3.形变铝合金(deformationaluminumalloy)飞机翼梁(腹板为硬铝合金)飞机主起落架D.锻铝合金(LD):Al–Mg–Si–Cu具有良好的热塑性,通过固溶处理和人工时效来提高铝合金的力学性能。常用合金：LD5、LD6、LD10。压气机叶片4、铸造铝合金(castaluminumalloy)（1）铸造铝–硅合金特点：铸造性能好是最常用的铸铝合金热处理：固溶处理+时效强化应用：发动机缸体，缸盖，活塞，汽缸头，曲轴箱等活塞(铝硅合金）（

7、2）铸造铝–铜合金(ZL201～ZL203):较高强度、塑性及耐热性,但铸造性能和耐蚀性较差。（3）铸造铝–镁合金(ZL301、ZL302):较高的强度、韧性及耐蚀性,但铸造性能和耐热性较差。汽缸头ZL203鼓风机用密封件(ZL102)及抗空架件(ZL301)（4）铸造铝–锌合金(ZL401、ZL402):具有良好的铸造性,经变质处理和时效处理后,强度高,但耐蚀性差。大型空压机活塞(ZL401)铸