常用铸铁材料.ppt

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1、第五章铸铁铸铁石墨化过程及影响因素；铸铁的分类、成分、组织、性能、用途本章目的:掌握铁碳双重相图深入理解铸铁的石墨化过程与影响因素，石墨形态对铸铁性能的影响，铸铁的热处理特点，常用铸铁的牌号、组织和用途本章重点：第一节概述第二节常用铸铁第三节特殊性能铸铁本章的主要内容第一节概述铸铁：含碳量大于2.11%的铁碳合金。实际应用的铸铁中还会含有较多的Si、Mn和其他一些杂质元素。为了提高铸铁的性能，还可以加入一定量的合金元素，组成合金铸铁。同钢相比，虽然强度、塑性和韧性较低，但是铸铁熔炼简便，成本低廉，具有优良的铸造性能、很高的耐磨性、良好的减振性和切削加工

2、性能等一系列的优点，因此而获得较为广泛的应用。在汽车上，重量约为50%~70%的金属材料为铸铁。如：汽缸体、变速箱体、后桥壳、曲轴等。随着科技的发展，新型铸铁的不断出现，为铸铁的广泛应用开辟更广泛的前景，目前有些零部件（曲轴、齿轮），形成了以铁代钢的趋势。碳的存在形式：①固溶于A和F中②化合物渗碳体（Fe3C）③游离态的石墨（G）石墨特点：C%≈100%简单六方晶体结构强度、塑性和韧性极低松软相，相当于孔洞和裂缝Fe3C→3Fe+G亚稳相稳定相graphite一、铸铁组织的形成碳存在的形式及断口的颜色白口铸铁灰铸铁麻口铸铁渗碳体游离的石墨渗碳体游离的石

3、墨根据碳在铸铁中的存在形式，铸铁可分为：铁碳合金双重相图Fe-Fe3C相图Fe-G相图渗碳体是亚稳定相，而石墨才是稳定相。热力学条件：有利于石墨化的过程动力学条件：主要有成分起伏、结构起伏和原子扩散。有利于渗碳体的形成为了使G化进行，可人为地改变热力学和动力学条件。铸铁的石墨化过程成分起伏L4.3%CFe3C（6.69%C）+AG（100%C）+A结构起伏L（或γ-Fe）Fe、C并存(面心)Fe3C（复杂斜方结构）G（六角形层状结构）比较接近浓度差小原子扩散G长大，不但要C原子扩散集中，而且Fe原子要从G生长前沿逆向扩散。而Fe3C长大只要C扩散，F

4、e原子局部移动即可。G长大较难。有利于Fe3C长大化学成分：C、Si促进石墨化冷却速度：冷速慢有利碳原子的充分扩散，易于石墨化。受铸件厚度和铸型材料影响影响石墨化的因素：化学成分的影响CSiC和Si是基本成分，是↑↑G元素。石墨来源于C。Si含量一般在0.8~3.5%之间，Si的加入对Fe-G相图发生变化。Si作用①共晶点和共析点碳量随硅含量的↑而↓；②使共晶和共析转变在一温度范围内进行；③↑共晶和共析温度。共析温度提高更多，大约每↑1％Si，可使共析温度↑28℃；④Si促进铸铁石墨化的作用相当于1/3C。↑G化，≈1/3C作用。>0.2%后，出现硬脆

5、Fe3P，呈孤立、细小、均匀分布时，可↑耐磨性。若粗大连续网状分布，将↓强度，↑铸件脆性。除在耐磨铸铁中可达0.5~1.0%外，在普通铸铁中都作为杂质，通常灰铁中P含量控制在＜0.2%。↓G化；Mn能与S结合生成MnS，削弱硫的有害作用。铸铁中含锰量一般在0.5~1.4%范围内，如要获得铁素体基体，含锰量应取下限。PMn↑白口；↓铁水流动性，恶化铸造性；形成FeS，分布晶界，使铸铁变脆。S是有害元素，其含量应尽量低，一般将S限制在0.15%以下S促进石墨化元素阻碍石墨化元素+Al、C、Si、Ni、CuW、Mn、Mo、S、Cr、Fe、Mg—冷却速度的影响

6、化学成分选定后，改变铸铁各阶段冷却速度，可以在很大范围内改变铸态组织。V冷越缓慢，越有利于按Fe-C状态图进行结晶和转变。尤其是共析阶段G化，通常情况下，共析阶段的G化难以完全进行在生产中，铸件冷却速度是一个综合因素，它与浇注温度、铸型条件以及铸件壁厚均有关系。同一铸件不同壁厚处具有不同组织和性能，称之为铸件壁厚敏感效应。铸件壁厚是设计的，难以改变，对已知壁厚铸件，可调整化学成分来保证获得所需组织.石墨形成的两个阶段：GⅠ共晶石墨GⅡ共析石墨第二阶段：低温石墨化阶段共析石墨第一阶段：高温石墨化阶段一次石墨（GⅠ）、共晶石墨、二次石墨（GⅡ）石墨化进行程

7、度铸铁的显微组织铸铁类型性能特点第一阶段石墨化第二阶段石墨化完全进行完全进行F+G灰口铸铁Greycastiron断口为暗灰色部分进行F+P+G未进行P+G部分进行未进行Le’+P+G麻口铸铁Mottlecastiron具有较大的硬度和脆性未进行未进行(C→Fe3C)Le’白口铸铁Whitecastiron断口白亮硬而脆,用作炼钢原料铸铁的组织和分类分类灰铸铁Greycastiron球墨铸铁Spheroidalgraphitecastiron可锻铸铁Malleablecastiron石墨形态片状flake球状spherical团絮状flocculent

8、基体组织基体（F、F+P、P）二、石墨与基体对铸铁性能的影响铸铁的机械性能主要取决于铸铁基体组