金属材料及热处理之铸铁.ppt

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1、第七章金属材料及热处理铸铁第七章铸铁指C%>2.11%并含有Si、Mn、P、S等元素的铁碳合金铸铁的定义性能特点强度低，塑性、韧性差良好的铸造性、切削加工性及减震性生产工艺简单、造价低廉应用范围应用广泛，如：机床床身、内燃机的汽缸体、缸套、活塞环及轴瓦、曲轴等焦炭铁矿石石灰石高炉炼铁炼钢生铁炼钢铸钢锭铸造生铁铸造轧制各种型材锻件锻造铸钢冷冲压热处理切削加工机械产品锻造冶炼厂机械厂钢铁生产加工过程概略图第七章铸铁常用铸铁概述铸铁的石墨化过程铸铁的特点及分类灰铸铁可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁第一节概述一、铸铁的石墨化过程1.Fe-Fe3C和Fe-G双重相图碳在

2、铸铁中的存在形式游离态的石墨G渗碳体Fe3C强度、硬度、塑性几乎为零亚稳定相，一定条件下发生分解3Fe+CFe3C游离态的碳当铁碳合金中的C以渗碳体的形式存在时，就会出现具有莱氏体组织的白口铸铁；当铁碳合金中的C全部或大部分以石墨的形式存在时，就会出现在钢的基体组织中分布着不同形状石墨的铸铁，统称为灰铸铁2.铸铁的石墨化过程铸铁的石墨化铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程在结晶过程中直接析出，也由渗碳体加热时分解铸铁冷却时的石墨化过程从液体中析出一次石墨由共晶反应而生成的共晶石墨由共析反应生成的共析石墨铸铁加热时的石墨化过程介稳定的渗碳体，当在比较高的温度

3、下长时间加热时，会发生分解产生石墨化石墨化过程在P′S′K′线以上发生的石墨化在P′S′K′线以下发生的石墨化第一阶段石墨化第二阶段石墨化一次石墨、二次石墨、共晶石墨的析出和加热时一次渗碳体、二次渗碳体及共晶渗碳体的分解冷却时共析石墨的析出和加热时共析渗碳体的分解温度高，原子扩散能力强，石墨化过程能充分进行温度较低，原子扩散条件差，石墨化过程往往不能充分进行，甚至完全不能进行铸铁的石墨化程度与其组织之间的关系如果石墨化过程受到了不同程度的影响，铸铁的组织必将发生变化3.影响石墨化的因素化学成分的影响C、Si是促进石墨化的元素C、Si含量过低力学性能和铸

4、造性能变差出现白口组织C、Si含量过高石墨数量多且粗大基体内铁素体量增多降低铸件性能因此C、Si含量一般控制在：2.5%-4.0%C；1.0%-3.0%Si冷却速度的影响冷却速度越慢过冷度越小越有利于按照Fe-G相图进行结晶和转变越有利于石墨化过程充分进行二、铸铁的特点及分类1.铸铁的组织特点石墨基体铸铁的组织铁素体珠光体铁素体+珠光体实质是钢的基体上分布着不同形态的石墨2.铸铁的性能特点力学性能低耐磨性好消振性能好铸造性能好切削性能好石墨相当于钢基体中的裂纹或空洞，破坏了基体的连续性石墨有润滑作用，脱落后的空间可以储油石墨可以吸收能量铸铁中硅含量高且

5、成分接近于共晶成分石墨的存在使车屑容易脆断，不粘刀3.铸铁的分类及牌号表示方法石墨的形态片状团絮状球状蠕虫状铸铁名称灰铸铁可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁第二节常用铸铁一、灰铸铁灰铸铁指石墨呈片状分布的灰口铸铁特点价格便宜，应用广泛1．牌号HT××××××—最低抗拉强度值灰铸铁代号HT100、HT150、HT200、……、HT3502．组织钢的基体+片状石墨P+G片F+G片F+P+G片3．热处理孕育铸铁为提高灰铸铁的性能，对其进行孕育处理，以细化片状石墨常用的孕育剂有硅铁和硅钙合金目的改变基体组织，而不能改变石墨的形状和分布常用热处理去应力退火消除铸件在铸造冷

6、却过程中产生的内应力，防止变形或开裂用于形状复杂的铸件：机床的床身、柴油机汽缸消除白口组织退火降低由于冷却速度过快引起的铸件表层产生的白口组织的硬度表面淬火提高硬度和耐磨性用于机床导轨、缸体内壁4．应用灰铸铁主要用于承受压力和振动的零部件，如机床的床身、各种箱体、壳体、泵体、缸体等二、可锻铸铁可锻铸铁由白口铸铁经石墨化退火获得的，其石墨呈团絮状1．牌号KTH×××-×××××—最低抗拉强度值可锻铸铁代号××—最低延伸率KTB×××-××KTZ×××-××KTHKTBKTZ分别表示黑心、白心、珠光体可锻铸铁代号2．组织钢的基体+团絮状石墨P+G团絮状F+

7、G团絮状黑心可锻铸铁铁素体可锻铸铁断口为黑色3．性能强度、塑性和韧性均比灰铸铁高，但不能锻造4．应用用于制造形状复杂且承受振动载荷的薄壁小型件，如汽车、拖拉机的前后轮壳、管接头、低压阀门等。三、球墨铸铁球墨铸铁指石墨呈球形的灰铸铁，由液态铁水经石墨化后得到1．牌号×××—最低抗拉强度值球墨铸铁代号××—最低延伸率QT×××-××QT400-17、QT420-10、QT500-05、QT600-02、QT700-02、QT800-02、QT1200-012．组织钢的基体+球状石墨P+G球状F+G球状F+G球状钢的基体+球状石墨球化剂加入到铁水中能使石墨形

8、成球形的物质，如：镁、稀土和稀土镁3．性能塑性和韧性比灰铸铁和可锻铸铁都高4．应用在汽车、机车