金属材料与热处理 教学课件 作者 王晓丽 第9章 铸铁.ppt

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1、第九章铸铁《Metallographyandheat-treatment》多媒体教学课件课件制作：王晓丽本章重点：（1）铸铁石墨化过程及影响因素；（2）铸铁的分类、成分、组织、性能、用途引言从铁碳相图知道，含碳量大于2.11%的铁碳合金称为铸铁，工业上常用的铸铁的成分范围是：2.5~4.0%C，1.0~3.0%Si，0.5~1.4Mn，0.01~0.50%P，0.02~0.20%S，有时还含有一些合金元素，如：Cr、Mo、V、Cu、Al等。虽然铸铁的机械性（抗拉强度、塑性、韧性）较低，但是由于其生产成本低廉，具有优良的铸造性、可切削加工性、减震性及耐磨性，因此

2、在现代工业中仍得到了普遍的应用，典型的应用是制造机床的床身、内燃机的汽缸、汽缸套、曲轴等。铸铁的组织可以理解为在钢的组织基体上分布有不同形状、大小、数量的石墨。第九章铸铁一、铸铁的石墨化过程二、影响铸铁石墨化的因素三、灰铸铁的组织及性能特点四、各类灰口铸铁的牌号及用途五、铸铁的热处理六、合金铸铁一、铸铁的石墨化过程1、石墨的晶体结构2、铸铁的石墨化过程3、铸铁的分类返回1、石墨的晶体结构石墨为稳定相，具有特殊的简单六方晶格，其底面原子呈六方网格排列，原子间距小（1.42×10-10m），结合力很强；而底面之间的间距较大（3.04×10-10m），结合力较弱。所

3、以石墨的强度、硬度和塑性都很差。返回2、铸铁的石墨化过程对铁碳合金的结晶过程来说，实际上存在两种相图，即Fe-Fe3C相图和Fe-G相图铁碳合金结晶条件不同，可以全部或部分地按照其中的一种或另一种相图进行结晶。返回1.06002004001400温度℃1000800120016000.77α+Fe3C（实线）α+G（虚线）5.04.03.02.0C6.696.0Fe3Cγ+Fe3C（实线）γ+G（虚线）4.062.112.080.68γ114811544.3L返回铁碳合金双重相图2、铸铁的石墨化过程铸铁组织中石墨的形成叫叫“石墨化”过程。第一阶段共晶石墨第二阶

4、段二次石墨第三阶段共析石墨返回3、铸铁的分类根据铸铁在结晶过程中的石墨化程度不同，铸铁可分为如下三类：（1）灰口铸铁第一和第二阶段石墨化过程进行充分，其断口为暗灰色，工业上所用的铸铁几乎全部属于这一类。根据第三阶段进行情况的不同有铁素体，铁素体+珠光体及珠光体灰口铸铁。（2）白口铸铁：没有石墨化，完全按Fe-Fe3C相图进行结晶而得到的铸铁（F+Fe3C）Fe3CI+Ld’、Ld’、P+Fe3CⅡ+Ld’。（3）麻口铸铁：第一阶段石墨化未充分进行，其组织Ld’+P+G，含有Ld’工业上应用较少（脆、硬）返回3、铸铁的分类根据铸铁中石墨结晶形态不同，铸铁可为以下

5、四类：a.灰口铸铁片状石墨b.可锻铸铁团絮状石墨c.球墨铸铁球状石墨d.蠕墨铸铁蠕虫状石墨返回二、影响石墨化的主要因素1、化学成分2、冷却速度返回1、化学成分的影响C促进石墨化进行，含碳量愈高愈易石墨化，但不能太高，使石墨数量增多，粗化、性能变差，太低易出白口，故2.5~4.0%C。合金元素：促进石墨化元素Si、P等，铸铁中每增加1%的Si共晶点的含碳量相应降低1/3，保证2.5~4.0%C的铸铁具有好的铸造性能。P含量大于0.3%后出现Fe3P，硬而脆，细小均匀分布时，提高铸铁的耐磨性，反之连成网，降低铸铁的强度，除耐磨铸铁外，（0.5~1.0%P）通常铸铁

6、P含量＜0.3%。阻碍石墨化元素Mn、S等。S不仅阻碍石墨化，还会降低铸铁的强度和流动性，故其含量应尽量低，一般在0.15%以下，而锰因为可与硫形成MnS，减弱硫的有害作用，同时可促进珠光体基体的形成，从而提高铸铁的强度，故可充许其含量在0.5~1.4%返回2、冷却速度的影响冷却速度愈慢，即过冷度愈小，愈有利于按照Fe-G相图进行结晶，对石墨化愈有利，反之冷却速度愈快，过冷度增大，不利于铁和碳原子的长距离扩散，愈有利于按Fe-Fe3C相图进行结晶，不利于石墨化的进行。生产中铸铁冷却速度可由铸件的壁厚来调态，综合了铸铁化学成分和冷却速度对铸铁组织的影响，可见，碳

7、硅含量增加，壁厚增加易得到灰口组织，石墨化愈完全；反之，碳硅含量减少，壁厚愈小，愈易得到白口组织，石墨化过程越不易进行。返回三、灰口铸铁的组织及性能特点1、灰口铸铁的基体组织2、石墨与基体对铸铁性能的影响3、灰口铸铁的性能特点4、提高灰口铸铁的机械性能的途径返回1、灰口铸铁的基体组织灰口铸铁的基体组织，F、F+P、P。灰铸铁组织可简单看成“钢基体”和“石墨夹杂”共同构成。石墨可以有不同的形态：自然情况下从液态析出的石墨均呈片状，因为石墨呈六方结构，底面上原子排列密度大，原子间键力已达到饱和，而侧面上的原子键未达到饱和，易于吸收碳原子，故沿侧面长大速度快，其结果

8、使其呈片状。当在浇注前向铁水中加入球化