金属材料与热处理 电子课件模块八.ppt

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1、模块八铸铁一、引言为什么工业生产中要用铸铁？有独特的性能有独特的组织成分不同于钢石墨（Graphite）减震、吸振等含碳量高用途：机床80%铸铁是Wc>2.11%的铁碳合金，并较碳钢含有更多的硅、锰及硫、磷等杂质工业上使用的铸铁一般Wc>2.5%～4.0%。二、铸铁的分类按C主要存在的形式分：白口铸铁灰口铸铁麻口铸铁用途：犁铧用途最广用的不多白口铸铁中的碳除微量溶于铁素体外，全部以渗碳体（Fe3C）的形式存在，断面呈银白色，故称白口铸铁。灰口铸铁中的碳除微量溶于铁素体外，全部或大部以单质石墨(G)的形式存在，断面呈灰色，故称灰口铸铁。麻口铸

2、铁中的碳部分以碳化物（渗碳体）存在，部分以单质石墨形式存在，属于白口和灰口间的过渡组织，由于断口处有黑白相间的麻点，故称麻口铸铁。铁碳双重相图课题一铸铁的石墨化及其影响因素1.分为以下三个阶段：液态中结晶出的一次石墨剩余液相发生的共晶转变，形成奥氏体和共晶石墨。（Lc′1154℃A+G共晶）第一阶段（≥1154℃）在共晶温度和共析温度之间，奥氏体沿EَSَ线析出二次石墨。第二阶段（1154℃~738℃）通过共析转变而析出共析石墨（F+G共析）。第三阶段738℃2.各类铸铁的石墨化程度白口铸铁灰口铸铁麻口铸铁一、二阶段石墨化全部被抑制一、二阶

3、段充分石墨化一、二阶段部分石墨化3.灰口铸铁第三个阶段的石墨化程度影响其基体组织第三个阶段充分石墨化第三个阶段部分石墨化第三个阶段石墨化被抑制F+GF+P+GP+G4.影响石墨化的因素1）化学成分的影响2）冷却速度的影响主要是四个元素：C↑↑，Si↑↑强烈促进G化;Mn↓阻碍G化;S↓↓强烈阻碍G化  。υ↓  G化↑ →碳原子扩散充分，易形成稳定石墨。顺口溜：要想得到好铸铁，先配成，后缓冷。课题二常用的灰口铸铁按照石墨形态不同分灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁蠕墨铸铁片状G球状G蠕虫状G团絮状G1.灰铸铁1）灰铸铁的成分2）灰铸铁的组织和性能Wc=

4、2.5%~4.0%，WSi=1.0%~2.5%，WMn=0.5%~1.4%，调解组织Wp≤0.3%，控制使用，Ws≤0.15%，严格限制。组织：钢基体+片状G性能：抗压强度和硬度相当于裂纹，使其它性能变差，如抗拉强度、塑性和韧性等但G使铸铁具有其特殊性能铸造性能良好切削、减磨性能良好减震性能良好缺口不敏感性好3）灰铁的牌号HT200：最低抗拉强度为200MPa的灰铁。4）灰铸铁的孕育处理主要强化手段5）灰铸铁的热处理不能淬火（由于片状G）目的：为了细化G，使其分布更均匀原因：片状G使其所有的力学性能都大为减弱热处理可使基体性能大为改善去应力

5、退火：是指将铸件加热到500～600℃，保温一段时间，随炉冷至150～200℃后出炉空冷，以消除铸件在凝固过程中因冷却不均匀而产生的内应力。消除白口组织，改善切削加工性能的退火：铸件的表层及薄壁截面处，因为冷却速度较快而产生白口组织，硬度较高使切削加工发生困难。为提高铸件工作表面的硬度和耐磨性（如机床导轨面），可采用表面淬火的热处理工艺，方法有火焰加热表面淬火、高频感应淬火等。2.球墨铸铁1）化学成分Wc=3.6%~4.0%，WSi=2.0%~2.8%，WMn=0.6%~0.8%，Ws≤0.07%，Wp＜0.1%，WRe=0.02%~0.0

6、4%，WMg=0.03%~0.05%。2）性能力学性能最好，相当于中碳钢，但铸造性能不及灰铁。Wc（%）WSi（%）WMn（%）Ws（%）Wp（%）WRe（%）WMg（%）灰铁2.5~4.01.0~2.50.5~1.4≤0.15≤0.3球铁3.6~4.02.0~2.80.6~0.8≤0.07＜0.10.02~0.040.03~0.053）牌号QT400-18：最低抗拉强度为400MPa，最小伸长率为18%。4）热处理各种各样的热处理都可进行。（1）退火低温退火：其方法是将铸件加热到700~760℃，保温2h~8h，随炉冷至600℃左右，出炉

7、空冷。高温退火：其方法是将铸件加热至900~950℃，保温2h~5h后随炉冷至600℃左右，再出炉空冷。（2）正火（3）调质处理（4）等温淬火球铁的组织照片3.可锻铸铁名称生产过程铸件厚度灰铁孕育剂加入，得到细片状G大球铁孕育剂+球化剂，得到球状G大可铁显得到白口铸铁，然后G化退火得到团絮状G很薄1）成分要求较严，一般为：Wc=2.3%~2.8%，WSi=1.0%~1.6%，WMn=0.3.%~0.8%Ws≤0.2%，Wp＜0.1%。2）组织种类退火方法组织黑心可铁经完全G化退火F基体上分布有团絮状G，断口呈暗灰色。若只在900℃~950℃

8、长时保温，Fe3C分解成团絮状G，则又称为“P可铁”白心可铁经G化退火和氧化脱碳中心基体为F、少量Fe3C，表层基体为F；中心到表层P和团絮状G量减少，F量增多，断口呈灰白色。根