材料科学基础_铸铁

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1、工程上最常用的金属材料主　讲：热处理教研室时　间：2003年11月11日铸铁概　论1什么是铸铁.铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金，常含有较多量的Si、Mn、S、P等元素。工业上常用铸铁.应用广泛：历史久远的重要工程材料。机械制造、冶金、石油化工、交通运输。农机：40-60%，汽车：50-70%，机床制造：60-90%。特点：生活设备及工艺简单，价格比金属便宜.优良的使用性能及工艺性能，如减震性、耐磨性、耐蚀性、铸造工艺性及切削加工性。复线铁碳相图渗碳体与石墨的晶体结构有何差别？复杂斜方与简单六方，引起性能上的差异分析铁碳合金的复线相图相图、分析亚

2、稳平衡的Fe-Fe3C及稳定平衡的Fe-G决定因素：加热冷却及其它铸铁的石墨化石墨化及其三个阶段结晶析出，或共晶反应生成（1154℃）LC’→AE’＋G(共晶)奥氏体析出（1154-738℃）共析（738℃）AS’→FP’＋G(共析)结合图12-7简单进行分析影响石墨化的因素温度及冷却速度.温度越高，保温时间越长，G化越易进行。因此，一般来讲从铸铁液相中结晶时G化最易进行，而低温下G化则难进行。实际生产中，铸铁慢冷，或高温下长时间退火，都可促进G化。合金元素.单纯靠高温长时间保温来实现G化是困难的。对G化发生最强烈作用的是合金元素。促进石墨化的元素：

3、C、Si、Al、Cu、Ni、Co等。C、Si最强烈，尤其是Si。因此，除白口铸铁外，所有铸铁的硅含量均较高。阻碍石墨化的元素：Cr、W、Mo、V、Mn及杂质S等。C和Si：强烈促进G化每增加1%Si，相当于增加0.33%的C。S：强烈阻止G化，严格控制。Mn：阻止G化，但形成MnS，减少了S的影响，因而需要控制。P：微弱促进G化。但脆性，故严格控制。铸铁的组织与分类名称石墨化程度显微组织第一阶段第二阶段第三阶段灰口铸铁●F+G●◎F+P+G●○P+G麻口铸铁◎Le’+P+G白口铸铁○Le’+P+Fe3C分类：灰口铸铁可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁石墨的晶体

4、结构铸铁性能的特点简单六方晶体结构石墨的强度、塑性、韧性≈0石墨相当于裂纹铸铁性能的特点铸铁性能的特点铸铁性能的特点铸铁性能的特点灰口铸铁的牌号：HT150－HT350等灰口铸铁G化能力评价标准：碳当量Ce＝C＋（Si＋P）/3共晶度Sc＝C/[4.26－（Si＋P）/3]化学成分（基本因素）C＝2.7－3.6%Si＝1.0－2.5%Mn＝0.5－1.3%P＜0.3%＜0.12%高强，＞0.3%耐磨S＜0.15%灰口铸铁的孕育处理孕育剂75%Si的硅铁合金或60-65%Si+25-35%Ca的硅钙合金，碳类，如G粉，电极粒目的大量均匀非自发晶核，细化

5、G片及基体组织避免边缘及薄断面处白口组织性能特点及应用提高强度及硬度汽缸、曲轴、凸轮、机床床身灰口铸铁的热处理目的消除内应力，改善切削加工性能，提高尺寸稳定性消除内应力退火(人工时效)形状复杂、尺寸稳定性要求高的重要铸铁工艺：60－120℃/h，500－550℃，(2＋x)h，20－50℃/h，150－220℃后空冷。消除白口，降低硬度退火850－900℃，2－5h，炉冷至250－400℃空冷表面淬火机床导轨、缸体内壁等要求表面硬度及耐磨性调频表面淬火，火焰表面淬火。50－55HRC成分、牌号、组织和性能.3.6－4.0%C，2.0－2.8%Si，0

6、.6－0.8Mn，<0.07%S，<0.1%P。碳当量4.5－4.7%，过共晶QT400-18.抗拉强度、屈强比高（0.7-0.8），对于承载静载的零件，比铸钢省材，重量更轻。较好的疲劳强度，曲轴、连杆、凸轮轴.球化处理.球化剂：稀土镁（0.04-0.08%）.孕育剂：75%硅铁或硅钙合金.球墨铸铁球墨铸铁的性能特点：较高的抗拉强度和弯曲疲劳极限相当良好的塑性、韧性及耐磨性球铁是力学性能最好的铸铁这是由于球形石墨对金属基体截面削弱作用较小，使得基体比较连续，且在拉伸时引起应力集中的效应明显减弱，从而使基体的作用可以从灰铸铁的(30-50)%提高到(7

7、0-90)%；球铁的刚性也较灰铸铁好，球铁的消震能力比灰铸铁低很多。用于制造承载较大，受力复杂的机器零件。如铁素体球铁常用于制造受压阀门、机器底座、减速器壳等；珠光体球铁常用于制作汽车、拖拉机的曲轴、连杆、凸轮轴及机床主轴、蜗轮蜗杆、轧钢机辊、缸套、活塞等重要零件；下贝氏体球铁可制造汽车拖拉机的蜗轮、伞齿轮等。牌号：QT800-2球墨铸铁的热处理①正火：目的是为了在球铁中获得珠光体基体组织，并使晶粒细化、组织均匀，从而提高零件强度硬度及耐磨性。高温正火时将工件加热至(900~950)(C保温(1~3)h后空冷或风冷或喷雾冷却，获得完全珠光体基体的球铁

8、；中温正火则是将工件加热至(850~900)(C保温(1~4)h，然后空冷获得珠光体+少量铁素体基体的球铁。