工程材料与热处理-第7章-铸铁及有色金属材料.ppt

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1、第7章铸铁及有色金属材料第一节铸铁的概述第二节铸铁的石墨化第三节铸铁的分类及其常用铸铁第四节铝及其合金第五节铜及其合金第六节滑动轴承合金1工程材料第一节铸铁的概述1定义：铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。工业铸铁含有一定的合金元素和杂质，尤其是S、P较多。2优点：所用设备和工艺简单，容易生产，生产成本低，而且有优良的铸造性能、良好的切削加工性、减振性、耐磨性和低的缺口敏感性等。3缺点：抗拉强度低，韧性和塑性差。2工程材料第一节铸铁的概述4应用：铸铁件被广泛应用于机械制造、冶金、矿山、石油化工、交通运输、建筑

2、和国防生产等部门。3工程材料第一节铸铁的概述5铸铁的成分:主要元素：C%=2.5－4.0Si%=1.0－3.0其他元素：少量的Mn、S、P6组织特点:铸铁中的碳主要是以石墨（G）状态存在，而不是渗碳体（Fe3C），所以其室温组织为钢的基体(F、P、F+P)和石墨。铁素体基体F+石墨4工程材料第二节铸铁的石墨化1定义：铸铁中的碳以石墨状态析出的过程。石墨可以从铁液中析出；可以从奥氏体中析出；可以从铁素体中析出；也可以从渗碳体的分解得到：Fe3C3Fe+C。石墨晶体结构石墨的晶体结构5工程材料第二节铸铁的石墨化2石

3、墨化的条件自然界里碳的最稳定形式是石墨，渗碳体在高温下长期加热时会分解成铁和石墨，因此，从热力学讲，形成石墨更稳定。但从动力学讲，析出Fe3C比析出石墨更为容易。当下列条件满足时，有助于石墨化（1）当液态铁碳合金在极其缓慢冷却时；（2）加入促进石墨化元素时，如Si。6工程材料第二节铸铁的石墨化3铁碳合金双重相图L+GL+Fe3C铁碳合金实际上存在两种相图，即Fe-Fe3C相图和Fe-G相图。7工程材料第二节铸铁的石墨化4石墨化过程第一阶段从液态铸铁直接结晶出的初生石墨或在1154℃通过共晶转变而形成共晶石墨；从

4、奥氏体中析出二次石墨。发生在1154-738℃之间进行。第二阶段在738℃时通过共析反应而形成的共析石墨。8工程材料第二节铸铁的石墨化5石墨化组织9工程材料第二节铸铁的石墨化6影响石墨化的因素铸铁的性能取决于石墨化的程度。实践证明铸铁的化学成分和结晶时的冷却速度是影响石墨化的主要因素。（1）化学成分碳和硅是强烈促进石墨化的元素。碳含量越多，越有利于石墨化的形核，促进石墨化。硅的加入，不仅会削弱铁和碳原子间的结合，又可使共晶温度升高和共晶成分含碳量的降低，有利于石墨形成。S是强烈阻止石墨化元素。（2）冷却速度冷却

5、速度慢，越有利于石墨化，而快冷则阻止石墨化。铸造时冷速与浇注温度，造型材料，铸造方法和铸件壁厚均有关。在实际生产中，满足极其缓慢的冷却速度是不现实的。加入较多硅，在生产条件下可实现石墨化。10工程材料第三节铸铁的分类及其常用铸铁1铸铁的分类根据石墨化程度和碳在铸铁中的存在形式划分（1）灰口铸铁碳全部或大部分以石墨形式存在于铸铁中，断口呈暗灰色。是工业常用的铸铁。（2）白口铸铁碳除少数溶入铁素体中外，其余的碳全部以渗碳体的形式存在于铸铁中，断口呈银白色。有较大的硬脆性，故白口铸铁很少应用，主要用作炼钢原料。（3）

6、麻口铸铁碳一部分以石墨状态存在，另一部分以渗碳体存在，断口呈黑白相间的麻点，也有较大硬脆性，很少应用。11工程材料第三节铸铁的分类及其常用铸铁根据铸铁中石墨的形态可划分为：（1）灰口铸铁（简称灰铁）石墨呈片状的铸铁。机械性能不高，但生产工艺简单，价格低廉，工业上应用最广。（2）可锻铸铁（简称可铁）石墨呈团絮状的铸铁。由白口铸铁经石墨化退火得到，机械性能较灰铁高。（3）球墨铸铁（简称球铁）石墨成球状分布的铸铁。在浇注前经球化处理得到，机械性能比灰铁和可铁高，工艺比可铁简单，还可以通过热处理进一步提高机械性能，应用

7、日益广泛。（4）蠕墨铸铁（简称蠕铁）石墨呈蠕虫状分布的铸铁。物理性能，机械性能，及铸造性能介于灰铁和球铁之间，主要用于汽车行业中薄壁重量轻的各种零件。12工程材料第三节铸铁的分类及其常用铸铁2灰口铸铁化学成分：C%=2.5－4.0Si%=1.0－2.5Mn%=0.5－1.4微量S、P获得方法：将上述成分的铁水缓慢冷却即可获得。显微组织：片状石墨＋基体组织（F、F+P、P)牌号：字母“HT”+数字（最小抗拉强度）例：HT200表示灰铁，抗拉强度为200MPa应用：成本低，价格低廉，应用广泛。主要应用机床床身、齿轮

8、箱、叶轮等。13工程材料第三节铸铁的分类及其常用铸铁灰口铸铁显微组织铁素体灰口铸铁铁素体加珠光体灰口铸铁珠光体灰口铸铁14工程材料第三节铸铁的分类及其常用铸铁灰口铸铁应用机床床身气缸体15工程材料第三节铸铁的分类及其常用铸铁3可锻铸铁（实际上不可锻）石墨呈团絮状的铸铁称为可锻铸铁。具有较高的强度，并有一定的塑性和韧性，其机械性能比灰口铁高。化学成分：C%=2.4－2.8Si%=1.2－