金属工艺学电子教学教案——第六章铸铁01（高教版王英杰主编）(中职教育)

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1、第六章铸铁教学重点与难点1・重点铸铁分类与牌号2.难点牌号与应用的关系教学方法与手段列举生活与生产中应用所讲铸铁，分析其应用，增强感性认识。教学组织1•复习提问10分钟2.讲解75分钟3.小结5分钟教学内容第一节铸铁概述♦在铁碳相图中，碳的质量分数Wc>2.11%的铁碳合金称为铸铁。铸铁与钢的主要区别在于铸铁比钢含有较高的碳和硅，并且硫、磷杂质含量较高。常用铸铁的成分范围是:Wc=2.5%〜4.0%,Wsi二1・0%〜3.0%,WM=0.4%〜1.4%,Wp二0.1%〜0.5%,Ws二0.02%〜0.20%o铸铁具有良好的铸造性能、减摩性能、吸震性能、

2、切削加工性能及低的缺口墩感性，而且生产工艺简单、成本低廉，经合金化后还貝有良好的耐热性和耐腐蚀性等，广泛应用于农业机械、汽车制造、冶金、矿山、石油化工、机床和重型机械制造和国防工业等行业。一、铸铁的种类根据碳在铸铁中存在的形式不同，可分为以下几种：(1)口口铸铁。碳主要以游离碳化铁形式岀现的铸铁，断口呈银门色，故称为白口铸铁。(2)灰铸铁。碳主要以片状石墨形式析出的铸铁，断口呈灰色，故称为灰铸铁。(3)可锻铸铁。白II铸铁通过石墨化或氧化脱碳退火处理，改变其金相组织或成分而获得的冇较高韧性和塑性的铸铁，称为可锻铸铁。但实际上可锻铸铁并不能锻造。(1)球

3、墨铸铁。铁液经过球化处理而不是在凝固后经过热处理，使石墨大部分或全部呈球状，有时少量为团絮状的铸铁，称为球墨铸铁。(2)蠕墨铸铁。金相组织中石墨形态主要为蠕虫状的铸铁，故称蠕墨铸铁。(3)麻II铸铁。碳部分以游离碳化铁形式析出，部分以石墨形式析出的铸铁，断口呈灰白色相间，故称麻口铸=铁。二、铸铁的石墨化及影响因素在铸铁中的碳以石墨形式析出的过程称为石墨化。在铁碳合金中，碳有两种存在形式：其一是渗碳体，其中碳的质量分数为6.69%；其二是自由状态的石墨，用符号G表示，碳的质量分数为100%。石墨具有特殊的简单六方晶格。因其面间距较大，结合力弱，故其结晶形

4、态常易发展成为片状，并且石墨的强度、塑性和韧性很低。影响铸铁石墨化的因素较多，其中化学成分和冷却速度是影响石墨化的主要因素。1•化学成分的影响化学成分是影响石墨化过程的主要因素之一。在化学成分中碳和硅是强烈促进石墨化的元素。铸铁中碳和硅的质量分数越大就愈容易石墨化。2.冷却速度的影响冷却速度是影响石墨化过程的工艺因素。若冷却速度较快，碳原子来不及充分扩散，石墨化难以充分进行，则容易产生白口铸铁组织；若冷却速度缓慢，碳原子冇时间充分扩散，冇利于石墨化过程充分进行，则容易获得灰铸铁组织。第二节常用铸铁一、灰铸铁(一)灰铸铁的化学成分、显微组织和性能1•化学

5、成分灰铸铁的化学成分大致是：Wc=2.5%〜4.0%,Wsi=l.0%〜2.5%,WM=0.5%〜1.4%,WsWO.15%,3%o2.显微组织曲于化学成分和冷却条件的综合影响，灰铸铁的显微组织冇三种类型：铁索体(F)+片状石墨(G)；铁素体(F)+珠光体(P)+片状石墨(G)；珠光体(P)+片状石墨(G)。3•性能灰铸铁的性能主要决定于其钢基体的性能和石墨的数量、形状、大小及分布状况。钢基体组织主耍影响灰铸铁的强度、硬度、耐磨性及塑性。由于石墨木身的强度、駛度和塑性都很低，因此，灰铸铁中存在的石墨，就相当于在钢的基体上布满了大量的孔洞和裂缝，割裂了基

6、体组织的连续性，从而减小了基体金属的有效承载面积。(1)优良的铸造性能(2)良好的吸震性(3)较低的缺口皱感性(4)良好的切削加工性(5)良好的减摩性(-)灰铸铁的孕育处理(变质处理)在铁水浇注之前，往铁水中加入少量的孕育剂(如硅铁或硅钙合金)，使铁液内同时生成大量均匀分布的石墨晶核，改变铁水的结晶条件，使灰铸铁获得细晶粒的珠光体基体和细片状石墨组织。经过孕育处理的灰铸铁称为孕育铸铁，也称为变质铸铁。(三)灰铸铁的牌号及用途灰铸铁的牌号用“IIT”及数字组成。其中“IIT”是“灰铁”两字汉语拼咅的第一个字母，其后的数字表示最低的抗拉强度，如HT100表

7、示灰铸铁，最低抗拉强度是100N/mm2o(四)灰铸铁的热处理热处理只能改变灰铸铁的基体组织，而不能改变石墨的形状、大小和分布情况。1.去内应力退火(时效处理)铸件去内应力退火是将铸件缓慢加热到500°C〜650°C,保温一定时间(2h〜6h),利用塑性变形降低应力，然后随炉缓冷至200°C以下出炉空冷，也称为人工时效。1.软化退火软化退火是将铸件缓慢加热到850°C〜950°C,保持一定时间（一般为lh〜3h）,使渗碳体分解（Fe£髙温A+G）,然后随炉冷却至400°C〜500°C出炉空冷。得到以铁素体或铁素体一珠光体为基体的灰铸铁。2.正火铸铁件正

8、火是将铸件加热到850°C〜920°C,经lh〜3h保温后，出炉空冷，得到以珠光体为基体的灰铸