工程材料 教学课件 作者 王正品 第7章　铸　　铁.pptx

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1、第7章　铸　　铁主编第7章　铸　　铁1.铸铁和钢有什么区别？2.铸铁还需要热处理吗？3.国际冶金行业过去一直认为球墨铸铁是英国人于1947年发明的。4.为什么大部分机床床身及导轨要用铸造制造？7.1　概述7.2　常用普通铸铁7.3　合金铸铁7.1　概述7.1.1　铸铁的特点7.1.2　铸铁的分类7.1.3　铸铁的石墨化及其影响因素7.1.1　铸铁的特点1.铸铁的化学成分特点2.铸铁的组织特点3.铸铁的性能特点1.铸铁的化学成分特点铸铁是w(C)＞2.11%的铁碳合金，其五大元素及质量分数为：w(C)=2.50%~4.00%，w(Si)=1.00

2、%~3.00%,w(Mn)=0.4%~1.50%，w(S)=0.02%~0.25%,w(P)=0.05%~1.00%。由此可见，其特点是碳、硅含量较高，杂质元素硫、磷含量也高。有时为了进一步提高铸铁的性能或得到某些特殊性能，还加入Cr、Mo、V、Cu、Al或提高Si、Mn、P的含量，以获得合金铸铁。2.铸铁的组织特点铸铁中碳含量很高，碳既可能以化合物Fe3C的形式存在，也可能以游离态石墨的形式存在，具体形式取决于相变时的热力学条件和动力学条件。如果铸铁的结晶过程按铁-渗碳体相图进行，则铸铁的组织可能为珠光体+莱氏体、莱氏体或莱氏体+渗碳体；若结

3、晶过程按铁-石墨相图进行，组织可能为珠光体+石墨、珠光体+铁素体+石墨或铁素体+石墨，即钢的基体上分布着不同形态的石墨。3.铸铁的性能特点(1)抗拉强度低，塑、韧性差，抗压强度高　石墨与基体相比，由于其强度、硬度和塑性极低，可看成是分布在钢的基体上的空洞。(2)耐磨性、减振性好，缺口敏感性低　铸铁表面石墨易脱落，可作为固体润滑剂；脱落后留下的显微孔洞可储存润滑油，也可容留磨损产生的磨粒。(3)铸造性能优良，切削加工性好，压力加工及焊接性差　铸铁的熔点低，接近共晶成分，铁液的流动性好，铸造收缩率小，故其铸造性能优良。7.1.2　铸铁的分类(1)灰

4、铸铁　碳全部或大部分以游离状态的石墨形式存在于铸铁中，其断口呈暗灰色。(2)白口铸铁　碳除了少量的固溶于铁素体外，其余全部以渗碳体的形式存在于铸铁中，断口呈银白色。(3)麻口铸铁　碳一部分以石墨形式存在，另一部分以渗碳体形式存在，断口夹杂着白亮的渗碳体和暗灰色的石墨。7.1.3　铸铁的石墨化及其影响因素1.Fe-Fe3C和Fe-G(石墨)双重相图2.铸铁的石墨化过程3.影响石墨化的因素1.Fe-Fe3C和Fe-G(石墨)双重相图图7-1　铁碳合金的双重相图2.铸铁的石墨化过程铸铁中的石墨可以在结晶中直接析出，也可以由渗碳体加热时分解得到。铸铁中

5、的碳原子析出形成石墨的过程称为石墨化(graphitizing)。铸铁的石墨化过程分为三个阶段：液相至共晶反应阶段发生的石墨化为第一阶段石墨化，包括从过共晶的铁液中直接析出初生石墨(或一次石墨)、在共晶转变过程中形成的共晶石墨及一次渗碳体或共晶渗碳体在高温退火时分解为奥氏体+石墨；第二阶段石墨化发生在共晶温度和共析温度之间，包括从奥氏体中析出的二次石墨或者二次渗碳体高温退火时分解为奥氏体+石墨；在共析线及其以下发生的石墨化为第三阶段石墨化，包括共析转变过程中形成的共析石墨及共析渗碳体分解成铁素体+石墨。3.影响石墨化的因素(1)化学成分　铸铁中

6、的碳和硅是强烈促进石墨化的元素，3%的硅相当于1%碳(质量分数)的作用。(2)冷却速度　铸件冷却缓慢，有利于碳原子的充分扩散，结晶将按Fe-G相图进行，因而促进石墨化；而快冷时由于过冷度大，结晶将按Fe-Fe3C相图进行，不利于石墨化。图7-2　铸件壁厚和碳、硅含量对铸铁组织的影响7.2　常用普通铸铁7.2.1　灰铸铁7.2.2　可锻铸铁7.2.3　球墨铸铁7.2.4　蠕墨铸铁7.2.1　灰铸铁1.灰铸铁的成分2.灰铸铁的组织3.灰铸铁的热处理4.灰铸铁的牌号、性能及用途1.灰铸铁的成分灰铸铁的成分范围是w(C)=2.5%～3.6％、w(Si)

7、=1.1%～2.5％、w(Mn)=0.6％～1.2％、w(P)≤0.3％、w(S)≤0.15％。碳、硅促进石墨化，其成分范围的选择是为了保证获得灰铸铁；锰可阻止石墨化过程，抵消硫的有害作用；硫强烈阻止石墨的形成，降低铁液的流动性，应尽量减少；磷对石墨化无大的影响，可增加铁液流动性，提高耐磨性。但高磷铁的缺点是脆性大，因此磷为限制元素。2.灰铸铁的组织图7-3　三种基体组织的灰铸铁a)铁素体基体　b)铁素体+珠光体基体　c)珠光体基体3.灰铸铁的热处理(1)去应力退火(或人工时效)　主要是为了消除铸件在铸造冷却过程中产生的内应力，防止铸件变形或开

8、裂。(2)石墨化退火　主要是为了消除白口，使渗碳体分解为奥氏体+石墨。(3)表面淬火　对于一些表面需要高硬度和高耐磨性的铸件，如床身导轨、缸体内壁等，