《黑色金属材料》PPT课件.ppt

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1、黑色金属材料金属材料是最重要的工程材料，工业上将金属及其合金分为两大类型：黑色金属—铁和铁为基的合金（钢、铸铁和铁合金）；占工业用材的95％。有色金属—除黑色金属以外的所有金属及其合金；仅占工业用材的5％。碳钢和铸铁是现代汽车工业生产中使用最广泛的金属材料，它主要由铁和碳两种元素组成的合金。因此，要掌握碳钢和铸铁的性能及用途，首先要了解铁碳合金相图。铁碳合金相图（Fe～Fe3C）纯铁（含碳0～0.0218％）铸铁（含碳2.11～6.69％）碳钢（含碳0.0218～2.11％）纯铁熔点（1538℃）Fe3CA渗碳体熔点（1227℃）共晶点（1148℃）碳在γ－Fe中的

2、最大溶解度（1148℃）共析线渗碳体（含碳6.69％）G纯铁的同素异晶转变点（912℃）碳在α－Fe中的最大溶解度（727℃）共析点（727℃）第一节铸铁含碳量在2.11～6.69％的铁碳合金称为铸铁。铸铁具有优良的铸造性能、切削加工性能以及减震性、耐磨性，铸铁生产工艺简单、成本低，应用广泛。特别是球墨铸铁和合金铸铁的应用，提高了铸铁的机械性能，形成了以铁代钢的趋势。在汽车上，约50％～70％的金属材料为铸铁。如气缸体、气缸盖、活塞环、变速箱外壳、后桥壳等等。一、铸铁的石墨化影响铸铁组织和性能的关键是碳在铸铁中存在的形式、形态、大小和分布。铸铁中碳的存在形式有两种：

3、1、化合状态的渗碳体（Fe3C）如果铸铁中碳几乎全部以渗碳体形式存在，其断口呈银白色，则称为白口铸铁。其性能硬而脆，（硬度达HB800，塑性和韧度几乎等于零）很难进行切削加工，因此，工业上很少用它来制造机械零件，主要用作可锻铸铁的毛坯。2、游离状态的石墨（常用G来表示）石墨很软强度极低，如果铸铁中碳主要以石墨形式存在，则其断口呈暗灰色，俗称灰口铸铁。它是机械制造中应用最多的一种铸铁。分为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁等。二、影响石墨化的因素：影响铸铁石墨化的因素主要是铸铁的化学成分和冷却速度。1、化学成分的影响主要是碳、硅、硫、磷、锰等元素含量多少的影响。2、

4、冷却速度的影响主要是指铁水从浇注冷却到600℃左右的冷却速度，冷却速度越小，越有利于石墨化。三、铸铁的组织特征和分类根据碳的存在形式，铸铁分为下列几种：1、白口铸铁白口铸铁中碳全部或大部分以化合物渗碳体的形式存在，其断口呈银白色。性能硬而脆，很难切削加工，一般用来炼钢，又叫炼钢生铁，也可经热处理后变为可锻铸铁使用。铸铁要成为白口，除化学成分有要求外，还和冷却速度有关。如EQ1091发动机中的气门挺杆，为了得到表层的高硬度和耐磨性，常用激冷的方法使表层获得白口铸铁的组织而心部由于冷却速度较慢仍为灰口铸铁组织。2、灰口铸铁灰口铸铁中的碳绝大部分以片状石墨形式存在，其断口

5、呈暗灰色而称之为灰口铸铁。它是工业中应用最广泛的一种铸铁，有一定的机械性能和良好的切削加工性能。3、可锻铸铁可锻铸铁是经白口铸铁长时间的退火处理而成的。其碳以团絮状石墨形式存在。其塑性和韧度比灰口铸铁好，主要用于要求韧度较好的薄壁类零件。4、球墨铸铁碳以球状石墨形态存在，故称为球墨铸铁。它的强度、韧度比灰口铸铁、可锻铸铁高，可替代钢材制造某些重要的机械零件。5、蠕墨铸铁蠕墨铸铁是在灰铸铁的铁水中加入蠕化剂（镁钛合金等）和孕育剂（硅铁）进行蠕化－孕育处理后，得到具有蠕虫状石墨的铸铁。四、铸铁的成分、牌号及在汽车上的应用：1、灰铸铁：成分：含碳2.8％～3.6％、含硅1

6、.1％～2.5％、含锰0.6％～1.2％、含硫小于或等于0.15％、含磷小于或等于0.5％。牌号：由HT和一组数字组成。其中HT为灰铸铁的代号，代号后面的数字表示其抗拉强度值σb（MPa）。如HT150表示抗拉强度为150MPa的灰铸铁。应用举例：牌号车型零件名称HT150EQ1092进排气歧管、变速器壳体等HT200EQ1092气缸体、气缸盖、飞轮壳、正时齿轮、前后制动鼓等HT250CA1093气缸体、飞轮、曲轴皮带轮等2、球墨铸铁：成分：成分：含碳3.8％～4.0％、含硅2.0％～2.8％、含锰0.6％～0.8％、含硫小于或等于0.04％、含磷小于或等于0.1％

7、含镁0.03％～0.05％、含稀土小于或等于0.05％。牌号：由QT和两组数字组成。其中QT为球墨铸铁的代号，代号后面的两组数字分别表示其抗拉强度σb（MPa）和伸长率δ（％）。如QT450－10表示抗拉强度为450MPa、伸长率为10％的球墨铸铁。应用举例：牌号车型零件名称QT450－10EQ1092前后轮毂、转向器壳、制动蹄等CA1093辅助钢板弹簧支架、拖拽钩衬套等QT600－13EQ1092曲轴、摇臂、钢板弹簧侧垫板及滑块等3、可锻铸铁：成分：含碳2.2％～2.8％、含硅1.2％～2.0％、含锰0.6％～1.2％、含硫小于或等于0.2％、含磷小于或等于0