机械工程材料 教学课件 作者 倪兆荣 张海筹 主编第11章 铸铁.ppt

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1、机械工程材料倪兆荣张海筹/主编张帆朱成华/副主编王宏启/主审铸铁的分类铸铁是含碳量大于2.11％的铁碳合金，除铁、碳元素外还含有硅、锰、硫、磷等杂质。通常使用的铸铁的含碳量在2.5％～4％。铸铁在机械制造中应用非常广泛，常见的机床床身、工作台、箱体、底座等形状复杂的或受力及摩擦作用的零件，大多数是用铸铁制造的。铸铁的性能除决定基体类型外，还和碳存在的形式、数量、大小及分布有着密切的关系。正是由于这些因素的不同，工业铸铁的性能及用途也有很大的差异。根据碳在铸铁中存在的形式和形态的不同，铸铁分类如下。1.白口铸铁2.灰口铸铁（灰铸铁）3.球墨铸铁4.蠕墨铸铁5.可锻铸铁

2、普通灰铸铁灰铸铁的化学成分、组织和性能灰铸铁是指对一定成分的铁水作简单的炉前处理，浇注后获得的具有片状石墨的铸铁。它是生产工艺最简单、成本最低的铸铁，在工业生产中得到了最广泛的应用。在铸铁总产量中，灰铸铁占80％以上。1.灰铸铁的化学成分灰铸铁的化学成分范围一般为：wC＝2.6%～3.6%，wSi＝1.2%～3.0%，wMn＝0.4%～1.2%，wP≤0.2%，wS＝≤0.15%。一定的碳、硫含量可以确保碳的石墨化，防止出现白口组织。但碳、硅量过高则会使石墨大量析出，对铸铁力学性能不利。锰可消除硫的有害作用，锰含量的确定还可调节灰铸铁的基体组织。普通灰铸铁灰铸铁的化

3、学成分、组织和性能2.灰铸铁的组织灰铸铁的显微组织特征是片状石墨分布在几种不同的基体组织上，如图11.1所示。灰铸铁有三种不同基体组织，第一种见图11.1（a），铁素体基体组织，第二种见图11.1（b），铁素体+珠光体的基体组织，第三种见图11.1（c），珠光体基体组织。灰铸铁的组织可看作是在钢的基体上分布着片状石墨。普通灰铸铁3.灰铸铁的性能灰铸铁的力学性能主要取决于基体和石墨的分布状态。由于硅、锰等元素对铁素体的强化作用，因此灰铸铁基体的强度和硬度不低于相应的钢。石墨片的数量越多，尺寸越粗大，分布越不均匀，其影响也就越大。由于灰铸铁的抗压强度、硬度与耐磨性主要取

4、决于基体，石墨的存在对其影响不大，故灰铸铁的抗压强度远高于抗拉强度（约3～4倍）。同时，珠光体基体的灰铸铁比其他两种基体具有较高的强度、硬度与耐磨性。普通灰铸铁石墨虽然会降低铸铁的抗拉强度、塑性和韧性，但也正由于石墨的存在，使铸铁具有一系列其他优良性能。具体表现为：（1）铸造性能优良。（2）减摩性好（3）减振性强（4）切削加工性良好（5）缺口敏感性较低灰铸铁的牌号和应用灰铸铁的牌号表示，如HT100，牌号中的“HT”表示“灰铁”，后面的三位数为单铸30mm试棒的最小抗拉强度为100MPa。常用的灰铸铁的牌号、组织、性能和应用见表11.1所示。普通灰铸铁普通灰铸铁灰铸

5、铁的热处理由于灰铸铁组织中存在片状石墨，导致力学性能降低，而热处理只能改变铸铁的基体组织，不能改变石墨片的形态，故通过热处理来提高灰铸铁力学性能的效果不大。通常只进行以下几种热处理：1.去应力退火铸件在浇注后的冷却凝固过程中，由于壁厚不均，冷却速度不同，常会产生较大的内应力。2.消除铸件白口改善铸件切削加工性的退火，铸铁件表层或某些薄层处，由于冷却速度较快，很容易出现白口组织，使铸件硬度和脆性增加，不易切削加工，一般采用退火来加以消除。球墨铸铁球墨铸铁的化学成分、组织和性能1.球墨铸铁的化学成分球墨铸铁的化学成分范围一般为：wC=3.6%～4.0%，wSi=2.0%

6、～3.2%，wMn=0.3%～0.8%，wP＜0.1%，wS＜0.07%，并含有一定量的稀土与镁。与灰铸铁相比，其特点是碳、硅含量高，锰含量较低、硫、磷含量低，并有一定量的稀土与镁。2.球墨铸铁的组织球墨铸铁的组织特征是球状石墨分布在几种不同的基体上，通过铸造和热处理的控制，生产中常见的有铁素体球墨铸铁、铁素体+珠光体球墨铸铁、珠光体和贝氏体球墨铸铁，其显微组织如图11.2所示。球墨铸铁3.球墨铸铁的性能在铸铁中，球墨铸铁具有最高的力学性能，可与相应的铸钢相媲美。但球墨铸铁的塑性、韧性低于钢。球墨铸铁的力学性能与球状石墨和基体组织有关，石墨越细小，越圆整、分布越均匀

7、，球墨铸铁的强度、塑性与韧性越好；铁素体基体具有高的塑性和韧性；珠光体基体强度较高，耐磨性较好；热处理后获得的回火马氏体基体硬度最高，但韧性很低；贝氏体基体则具有良好的综合力学性能。球墨铸铁由于石墨的存在，也使它具有近似于灰铸铁的某些优良性能，如铸造性能、减摩性、切削加工性等。但球墨铸铁的白口倾向大，铸件容易产生疏松，其熔炼工艺和铸造工艺都比灰铸铁要求高。球墨铸铁球墨铸铁的牌号和用途球墨铸铁牌号用“QT”表示“球铁”，后面的数字分别是表示单铸试块时的抗拉强度和伸长率，常用的球墨铸铁牌号、组织、性能和用途见表11.2所示。球墨铸铁球墨铸铁的热处理球墨铸铁的组织可看