鑄鐵的分類和應(yīng)用.doc

鑄鐵的分類和應(yīng)用鑄鐵是一系列主要由鐵、碳和硅組成的合金的總稱。在這些合金中，碳含量超過了在共晶溫度時能保留在奧氏體固溶體中的量，工業(yè)和生活用鑄鐵含碳量常在2.5%-4.0%。鑄鐵是由新生鐵、廢鋼鐵、回爐鐵、鐵合金等各種金屬爐料進(jìn)行合理搭配熔制出的。鑄鐵的組分主要是鐵，此外還含有少量的碳、硅、錳、磷、硫，也可根據(jù)需要含有其他合金元素。鑄鐵的分類方法較多，主要有：（1）按鑄鐵的斷口特征分類為：灰口鑄鐵（灰鑄鐵）、白口鑄鐵、麻口鑄鐵。（2）按鑄鐵的石墨形態(tài)分類為：灰鑄鐵、蠕墨鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵。（3）按鑄鐵的化學(xué)成分分類為：普通鑄鐵、合金鑄鐵。（4）按鑄鐵的共晶度分類為：亞共晶鑄鐵、共晶鑄鐵、過共晶鑄鐵。（5）按鑄鐵的特殊性能分類為：耐磨鑄鐵、抗磨鑄鐵、耐蝕鑄鐵、耐熱鑄鐵、無磁性鑄鐵等。此外，還可按鑄鐵的基體組織分類（如鐵素體球墨鑄鐵、珠光體球墨鑄鐵、貝氏體球墨鑄鐵等）；按鑄鐵的制取工藝分類（如孕育鑄鐵、冷硬鑄鐵等）；按鑄鐵的合金成分分類（如鋁鑄鐵、鎳鑄鐵、鉻鑄鐵、鎢鑄鐵、硼鑄鐵等）。灰鑄鐵（灰口鑄鐵）：碳分主要以片狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵，斷口呈灰色，基體形式為：鐵素體、珠光體、珠光體加鐵素體。灰鑄鐵的化學(xué)成分一般為：C2.7%-3.8% Si1.1-2.7%， Mn0.5%-1.4%，P0.3%， S0.15%。由于灰鑄鐵具有一定的強(qiáng)度和良好的減震性、耐磨性，以及優(yōu)良的切削加工性和鑄造工藝性，并且生產(chǎn)簡便、成本低，因此在工業(yè)生產(chǎn)和民用生活中得到最廣泛的應(yīng)用。孕育鑄鐵：仍屬灰鑄鐵范疇，是鐵液經(jīng)孕育處理后，獲得的亞共晶灰鑄鐵。孕育鑄鐵的碳主要以細(xì)片狀石墨形式出現(xiàn)，基體形式為珠光體、鐵素體。孕育前的鐵液（原鐵水）成分一般選擇在位于鑄件組織圖上的麻口區(qū)內(nèi)或白口區(qū)域的邊緣地帶，通常控制為：C2.8%-3.3%，Si0.6%-1.4%，Mn0.8%-1.4%，P0.15%，S0.12%。經(jīng)孕育處理后的孕育鑄鐵，Si常被調(diào)整到1.2%-1.8%，共晶團(tuán)被顯著地細(xì)化，石墨的尺寸及分布得到改善，從而提高了強(qiáng)度，因此孕育鑄鐵又常稱為高強(qiáng)度灰鑄鐵。孕育鑄鐵的抗拉強(qiáng)度可達(dá)200-400Mpa，抗彎強(qiáng)度可達(dá)450-600Mpa，但延伸率和沖擊韌性仍較低，故常用于動載荷較小，靜力強(qiáng)度要求較高的重要鑄件，如機(jī)床床身、發(fā)動機(jī)缸體等。球墨鑄鐵：是鐵液經(jīng)過球化劑處理而不是經(jīng)過熱處理，使石墨大部或全部呈球狀，有時少量為團(tuán)絮狀的鑄鐵。但球墨鑄鐵經(jīng)過一定的熱處理卻可改變基體的形式，球墨鑄鐵的基體形式為：鐵素體、珠光體、鐵素體加珠光體、貝氏體、奧氏體加貝氏體。球化前的鐵液（原鐵水）成分一般選擇在共晶點(diǎn)附近，以不出現(xiàn)石墨漂浮為前提，通常希望為高碳、低硅、低磷硫，亦即C3.5%-3.9%，Si1.0%-2.0%，Mn0.3-0.9%，P0.1%，S0.08%。經(jīng)球化處理后的鐵液還需要進(jìn)行孕育處理，以消除球化元素所造成的白口傾向，并同時細(xì)化石墨球，球化孕育處理后的球墨鑄鐵，Si常被調(diào)整到1.8%-3.3%，鎂殘余量（Mg殘）控制在0.03%-0.08%，稀土氧化物殘余量（RE殘）控制在0.02%-0.04%，都不希望太高。球墨鑄鐵是二十世紀(jì)40年代末發(fā)展起來的一種新型結(jié)構(gòu)材料，除有類似于灰鑄鐵的良好減震性、耐磨性、切削加工性和鑄造工藝性外，還具有比普通灰鑄鐵高得多的強(qiáng)度、塑性和韌性，抗拉強(qiáng)度可達(dá)1200-1450Mpa，延伸率可達(dá)17%，沖擊值可達(dá)60J/cm2，因此已用于生產(chǎn)受力復(fù)雜，強(qiáng)度、韌性、耐磨性等要求較高的零件，如汽車、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等的曲軸、凸輪軸，還有通用機(jī)械的中壓閥門等。蠕墨鑄鐵：是鐵液經(jīng)過蠕化處理，大部分石墨為蠕蟲狀石墨的鑄鐵。蠕墨鑄鐵的基體形式為：鐵素體、珠光體、鐵素體加珠光體。蠕化前的鐵液（原鐵水）成分的選擇與球墨鑄鐵的原鐵液成分的選擇相似，碳當(dāng)量一般控制在4.3%-4.6%，同樣希望為高碳、低硅、低磷硫，亦即C3.5%-3.9%，Si1.1%-2.0%，Mn0.4%-0.8%，P0.1%，S0.1%。經(jīng)蠕化處理后的鐵液也需要進(jìn)行孕育處理，主要是消除蠕化元素所引起的白口組織，并細(xì)化石墨，使共晶團(tuán)數(shù)量增多。蠕化孕育處理后的蠕墨鑄鐵，Si常被調(diào)整到2.0%-3.0%，加鎂鈦蠕化劑時，鎂殘余量（Mg殘）控制在0.015%-0.03%，鈦殘余量（Ti殘）控制在0.08%-0.1%；加稀土鎂鈦蠕化劑時，稀土氧化物殘余量（RE殘）控制在0.001%-0.002%，鎂殘余量控制在0.015%-0.035%，鈦殘余量（Ti殘）控制在 0.06%-0.13%。蠕墨鑄鐵是二十世紀(jì)60年代開發(fā)的一種新型鑄鐵材料，抗拉強(qiáng)度可達(dá)500Mpa，比灰鑄鐵強(qiáng)度高，且比球墨鑄鐵鑄造性能好，此外還有良好的導(dǎo)熱性等，因此已用于生產(chǎn)柴油機(jī)缸蓋、電動機(jī)外殼、驅(qū)動箱箱體、制動器鼓輪、液壓件閥體、冶金鋼錠模等?？慑戣T鐵（又稱馬鐵、瑪鋼、韌鐵）：是白口鑄鐵通過石墨化或氧化脫碳可鍛化處理，改變其金相組織或成分，而獲得的有較高韌性的鑄鐵?？慑戣T鐵由于處理工藝的不同又可分為黑心可鍛鑄鐵和白心可鍛鑄鐵。黑心可鍛鑄鐵是白口鑄鐵在中性氣氛中熱處理，使碳化鐵分解成絮狀石墨與鐵素體，正常斷口呈黑絨狀并帶有灰色外圈的可鍛鑄鐵，其中：基體主要為珠光體的黑心可鍛鑄鐵稱為可鍛鑄鐵，基體主要為鐵素體的黑心可鍛鑄鐵稱為鐵素體可鍛鑄鐵；白心可鍛鑄鐵是白口鑄鐵在氧化氣氛中退火，產(chǎn)生幾乎是全部脫碳的可鍛鑄鐵?？慑戣T鐵的原鐵液（原鐵水）成分一般選擇在亞共晶范圍，以保證鑄坯獲得純白口組織且不析出初生石墨又有良好鑄造性能為前提，在選擇時要綜合考慮碳硅含量和錳硫含量的配合關(guān)系，通常希望： C+Si=3.6%-4.6%，Mn=（2.5-3.5）S，對于黑心可鍛鑄鐵：C2.3%-2.8%，Si1.1%-2.2%，Mn0.4%-1.2%，P0.20%，S0.25%；對于白心可鍛鑄鐵：C2.8%-3.4%，Si0.3%-1.0%，Mn0.2%-0.8%，P0.20%， S0.25%?？慑戣T鐵的原鐵液通常要進(jìn)行孕育處理，普遍采用的孕育劑有：鋁、鉍、鋁鉍、硼鉍、硼鉍鋁等，用純鋁孕育時，加鋁0.005%-0.012%，用純鉍孕育時，加鉍0.006%-0.01%，用鋁鉍復(fù)合孕育時，加鋁 0.005%-0.0015%，加鉍0.01%-0.02%；用硼鉍復(fù)合孕育時，加硼0.0015%-0.0025%，加鉍0.01%-0.02%， 用硼鉍鋁復(fù)合孕育時，加硼0.001%-0.0025%，加鉍0.006%-0.01%，加鋁0.008%-0.012%。可鍛鑄鐵經(jīng)熱處理后，抗拉強(qiáng)度可達(dá)300-700Mpa，延伸率可達(dá)2%-16%，強(qiáng)度高于灰鑄鐵，韌性接近鑄鋼，鑄造性能又優(yōu)于鑄鋼，因此已廣泛用于汽車、拖拉機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)具及鐵道零件，還用于電力線路工具、管路連接件、五金工具及家庭用具等。耐磨鑄鐵：是在潤滑條件下而不易磨損的鑄鐵。主要通過加入某些合金元素在鑄鐵中形成一定數(shù)量的硬化相。通常：用于機(jī)床件和通用件的耐磨鑄鐵有：磷系耐磨鑄鐵、釩鈦系耐磨鑄鐵、鉻鉬銅系耐磨鑄鐵、稀土系耐磨鑄鐵、銻系耐磨鑄鐵、硼系耐磨鑄鐵等。用于活塞環(huán)的耐磨鑄鐵有：鎢系耐磨鑄鐵、鉬銅系耐磨鑄鐵、鎳鉻系耐磨鑄鐵、磷系耐磨鑄鐵等。用于汽缸套的耐磨鑄鐵有：磷系耐磨鑄鐵、鉻鉬銅系耐磨鑄鐵等?？鼓ヨT鐵：是在摩擦條件下而不易磨損的鑄鐵。通常有：普通白口鑄鐵、合金白口鑄鐵、中錳球墨鑄鐵等。普通白口鑄鐵主要用于農(nóng)用犁鏵、粉碎機(jī)錘片、磨粉機(jī)磨片等。合金白口鑄鐵主要用于雜質(zhì)泵葉輪和泵體、拋丸機(jī)滑板和葉片。中錳球墨鑄鐵主要用于球磨機(jī)磨球、農(nóng)機(jī)耙片和犁鏵等。冷硬鑄鐵（激冷鑄鐵）：是鑄件某些部分通過激冷凝固速度較快，全部或大部碳呈化合態(tài)的鑄鐵，冷硬鑄鐵的組織是由外層的白口組織和心部的灰口組織（片狀石墨或球狀石墨）共生組成。冷硬鑄鐵的制取，一方面是通過控制化學(xué)成分造成較大的激冷性，另一方面是在工藝上采取激冷的措施。冷硬鑄鐵常用于軋輥，特別是冶金軋輥，此外，還用于柴油機(jī)挺桿、拖拉機(jī)帶輪、碾砂機(jī)走輪等。耐熱鑄鐵：是在高溫下其氧化或變形符合使用要求的鑄鐵?？稍阼T鐵中加入某些合金元素以提高鑄鐵在高溫時的抗氧化性和抗生長性。通常，耐熱鑄鐵按加入合金元素不同可分為三類：含硅耐熱鑄鐵、含鋁耐熱鑄鐵、含鉻耐熱鑄鐵，主要用于燒結(jié)機(jī)臺車、石油煉爐管板、電爐爐門、鍋爐爐