第三章 強韌鑄鐵 Microsoft PowerPoint 演示文稿.ppt

1、第三章 強韌鑄鐵,第一節(jié) 球墨鑄鐵,一. 球鐵的性能特點及應用,球鐵,細小圓整的石墨球,基體,鐵素體鐵素體球鐵,珠光體珠光體球鐵,未侵蝕 (50),F + G (50),F + G (100),P + G (100),P + G (400),F + P + G (100),F + P + G (200),1. 珠光體球墨鑄鐵的性能及應用,珠光體球墨鑄鐵以珠光體基體為主余量為鐵素體的球鐵,QT600-3 QT7000-2 QT800-2,（1）強度高、硬度高，有一定韌性；,（2）屈/強比高鋼；,（3）缺口敏感性低；,（4）耐磨性優(yōu)良,應用：重載荷及摩檫磨損的零件。,典型應用：中小功率內燃機曲軸、

2、齒輪等。,2. 鐵素體球鐵的性能及應用,鐵素鐵球鐵指基體以鐵素體為主其余為珠光體的球鐵。,典型牌號：QT400-18 QT400-15 QT450-10,性能特點：塑韌性高，強度低。,應用：受力較大而又承受震動和沖擊的零件。,典型應用：汽車、農機部件，鑄管等。,3.混合基體型球墨鑄鐵的性能及應用,混合基體型球墨鑄鐵基體以F+P的球鐵,典型牌號：QT500-7,性能特點：具有較好的綜合性能。,應用：汽車、農機、冶金設備。,4.奧氏體-貝氏體球鐵的性能及應用,奧-貝球鐵以A+B為基體的球鐵,發(fā)展：70年代后期興起，b=9001400MaP,性能特點,（1）塑強性都較高；,（2）高的沖擊韌性；,（3

3、）高的抗點蝕疲勞能力；,（4）高彎曲疲勞性能及耐磨性。,應用：適用于承受高載荷的齒輪、曲軸、連桿等。,二.球鐵的生產,球鐵的生產過程：,a.熔煉合格的鐵水；,b.球化處理；,c.孕育處理；,d.爐前檢驗；,e.澆注鑄件；,f.清理及熱處理；,g.質量檢驗。,1. 化學成分的選定,（1）五大元素,a.C、Si,C、Si含量盡量在共晶成分左右，但由于球化劑Mg使共晶點右移，共晶點C量為4.6-4.7%,C易出現白口、縮松、縮孔,C易出現G漂浮,C=3.23.8,Si促進G化，孕育作用強，G球數多、圓整度好；,Si，脆性轉變溫度提高,Si=2.42.8%,b.Mn,鑄態(tài)：F球鐵 Mn=0.30.4

4、P球鐵 Mn=0.40.8,熱處理態(tài)：F球鐵 Mn0.5。,c. P,形成P共晶，引起冷裂，增大縮松傾向，因此，嚴格限制P含量，一般P=0.040.06,d.S,消耗球化劑；,硫化夾雜物增多；,使球化衰退速度加快。,S0.02,（2）合金元素,a. Mo,提高淬透性；,降低韌性；,價格較貴,0.5,b. Cu,促進P生成，生產P球鐵時加Cu。,c. Ni,提高淬透性，穩(wěn)定A，不產生副作用，價格高。,d. Cr,不利于C石墨化，提高淬透性，改善基體。,e. Sb,穩(wěn)定P作用，Sb=0.0060.08,（3）微量元素,Ti、As、Pb、Al、Sn等干擾球化，形成晶間脆性化合物，嚴格控制,2.熔煉及

5、爐前處理,球鐵力學性能,球化率,石墨球徑,石墨球圓整度,球化率在鑄鐵微觀組織的有代表性的視場中，在單位面積上，球狀石墨數目與全部石墨數目的比值。,石墨球徑在放大100倍條件下測量的有代表性的球狀石墨的直徑。,圓整度對石墨球圓整情況的一種定量的概念。,（1）對熔煉的要求,a. 高溫；,b. 原鐵水低硅；,c. 低S；,d. 低氧化程度。,生產中常用雙聯法，沖天爐感應電爐,調整成分,提高溫度,（2）球化劑及特點,. 純鎂,a. 脫S去O能力強；,b. 球化作用好；,c. 白口傾向大；,d. 密度??；,e. 形成的硫化物、氧化物浮在鐵水表面；,f. 抗干擾元素能力低。,g. 反應劇烈，操作困難。,稀

6、土,a. 脫S去O能力高，產物比重大，不易上??；,b. 球化作用比鎂差，過量惡化球形；,c. 白口傾向大；,d. 抗干擾元素能力高,e. 反應平穩(wěn)。,. 稀土鎂合金,要求：Mg殘=0.030.05；RE殘=0.020.04,（3）球化處理方法,a. 自建壓力加壓法,優(yōu)點：不產生沸騰，吸收率高，球化質量穩(wěn)定。,缺點：對設備要求高，不太安全。,鎂的沸騰溫度與壓力關系,壓力加鎂裝置,b. 轉包法,c. 沖入法,d. 型內球化法,球化元素吸收率高；,避免孕育衰退和球化衰退；,難度大。,（4）孕育處理,目的：,a. 消除白口傾向；,b. 促進球化；,c. 細化共晶團；,d. 減少P、Mn晶間偏析。,孕育

7、劑：,a. 75%Si-Fe，價格便宜，有效時間短；,b. 以Si為基加入Sr、Ba、Ca、Zr等延長有效期。,方法：,a. 爐前一次或多次孕育；,b. 瞬時孕育法；,c. 型內孕育。,3. 爐前檢驗,（1）三角試樣法；,（2）熱分析法；,（3）爐前快速金相法；,（4）火苗法。,三. 球鐵鑄造性能及常見缺陷,球鐵的鑄造性能與球鐵鐵液的凝固特點密切相關,1. 球鐵的凝固特點,（1）凝固范圍寬,（2）糊狀凝固,（3）共晶膨脹大,a. 碳當量高,b. 糊狀凝固引起堅硬外殼形成時間晚,2. 鑄造性能,(1)流動性,凈化鐵水流動性,處理降溫流動性,生產中,流動性,要求出鐵溫度高,(2)收縮性,a. 線收

8、縮,收縮前膨脹線收縮,b. 體收縮,體收縮縮松、縮孔傾向,原因：糊狀凝固，補縮差；,糊狀凝固，補縮差；,鑄型剛度小，膨脹量大；,共晶團間隙小，補縮難；,必須加冒口,（3）內應力,導熱能力,彈性摸量,內應力,3. 常見缺陷及防止,（1）縮孔、縮松,原因：,a. 液固界面寬；,b. 糊狀凝固；,c. 白口傾向大；,d.鑄型剛度小。,措施：,a. 加大鑄型剛度；,b. 增加石墨膨脹的體積；,c. 降低溫度：,d. 加冒口、冷鐵。,（2）夾渣,原因：,硫化物、氧化物、雜質。,措施：a. 加強覆蓋；,b. SO；,c. Mg殘RE殘；,d. 澆注溫度。,（3）皮下氣孔,原因：Mg + H2O MgO +

9、 H2,Mg S+ H2O MgO + H2S,措施： Mg殘，S，H2O ,（4）石墨漂浮,原因： C，Si。,措施： a. 嚴格控制CE；,b. 降低原鐵水含Si量。,（5）球化衰退,原因： a. 球化劑燒損嚴重；,b. 回硫；MgS + O2 MgO + S,c. 孕育衰退。,措施：a. Mg殘，RE殘；,b. 原鐵水S；,c. 加強覆蓋，防止氧化；,d. 加強孕育，減少停留時間；,e. 及時扒渣，防止回硫。,四. 球鐵的熱處理,1. 鑄鐵熱處理特點,(1)有三相區(qū),不同溫度對應不同的相平衡含量,T,A;T,F,可控制溫度和保溫時間來調節(jié)F、P相對含量。,（2）具有高碳相（G）,隨T，石

10、墨溶解，A中C，不同溫度可得到不同含C量的A，高碳A穩(wěn)定性高，淬透性高，有助于獲得不同基體組織。,（3）Si、Mn、P比鋼高，偏析程度高,2. 球鐵的退火處理,目的,獲得F基體；,消除自由Fe3C；,（1）高溫石墨化退火（消除自由Fe3C）,工藝：加熱到Ac3以上50100（900950 ），保溫24小時，全部A化。,（2）低溫石墨化退火,工藝：a. 在,以上，全部A化，保溫，緩冷F,b. 在Ac1,以下，保溫，PF +G,3. 正火處理,目的：獲得分散度高的P，增加P含量,（1）高溫完全A化正火,（2）部分A化正火,4. 淬火+回火（調質）,目的：獲得高強度加一定韌性的索氏體,5. 等溫淬火

11、,目的：獲得下貝氏體或奧氏體-貝氏體基體,五. 球鐵生產中的幾個特殊問題,第二節(jié) 蠕墨鑄鐵,蠕墨鑄鐵(未侵蝕X50),蠕墨鑄鐵(未侵蝕X50),一. 蠕墨鑄鐵的組織及性能,1. 石墨的結構及金相組織特點,(1)石墨結構,石墨形狀介于片狀與球狀之間,頭似球狀身似片狀.,(2)金相組織特點,組織,基體（P+4050%F）,蠕蟲狀石墨（主要）,蠕化率=,蠕蟲狀石墨數量,蠕蟲狀石墨數量+球狀石墨數量,100%,形狀系數（K）= 4A/L2,A單個石墨的實際面積 L單個石墨周長,K0.15 片狀 K0.8 球狀 K=0.150.8 蠕蟲狀,2. 蠕鐵的牌號及力學性能,（1）牌號,（2）強度性能,a. 抗

12、拉強度對CE變化的敏感性低；,b. 斷面敏感性低；,c.屈強比高。,（3）韌性與伸長率,沖擊韌性與伸長率介于QT與HT之間,（4）導熱性 介于QT與HT之間,二. 蠕鐵的生產及控制,生產過程：熔煉合格鐵水爐前處理爐前檢驗澆注,1. 成分的選擇及對熔煉的要求,（1）C、Si,低C、低Si,（2）Mn 影響不大,（3）P P對蠕化無影響,（4）S,a. 硫與蠕化元素反應，消耗蠕化劑；,b. 硫在一定范圍內可擴大蠕化劑合適加入量范圍；,S，穩(wěn)定的含S量。,（5）合金元素,珠光體蠕鐵生產中加入一定量合金元素（穩(wěn)定P）提高P含量。,2. 爐前處理及其控制,（1）蠕化劑及蠕化處理,球化元素+反球化元素,復

13、合蠕化劑,復合蠕化劑優(yōu)點：允許有較寬的蠕化元素殘留量，便于生產控制,復合蠕化劑缺點：回爐料中含有反球化元素，不能用于其它鑄鐵。,a. 蠕化劑,b. 蠕化處理,（2）孕育處理,作用：a. 消除過冷傾向；b. 提供足夠的石墨晶核； c. 延緩蠕化衰退。,3. 蠕鐵的鑄造性能及常見缺陷,（1）鑄造性能,a. 流動性 CE接近共晶點，鐵液凈化，因此，流動性好,b. 收縮 介于QT與HT之間,（2）常見缺陷,a. 蠕化不足或蠕化過量；,b. 孕育不足，白口傾向大；,c. 夾渣。,措施：a. 嚴格控制蠕化元素殘留量；b. 加強孕育；c. 嚴格控制S量；d. 提高澆注溫度。,4. 蠕鐵生產的質量控制,5.

14、蠕鐵的應用,第三節(jié) 可鍛鑄鐵,未侵蝕 50,未侵蝕 10,白口毛坯,高溫退火,團絮狀G,F基體（黑心可鐵）,P基體（P可鐵）,脫C（無G）,P（白心可鐵）,一. 可鐵的分類、牌號及用途,1. 分類及用途,（1）分類：F可鐵、P可鐵,（2）用途,2. 牌號,二. 可鐵制造方法,1. 白口毛坯的獲得（全白口）,（1）化學成分,原則：,保證全白口；,保證G化過程要快；,有利于提高力學性能；,具有較好的鑄造性能。,a. C,b. Si,c. Mn,d. S,e. P,f.強碳化物元素Cr、Ti、W等要嚴格控制。,2. 熔煉要求（低C、高溫）,（1）爐缸淺,（2）大風量,3. 工藝特點,（1）澆注系統(tǒng),

15、（2）收縮大,（3）流動性差,（4）皮下氣孔,三. 石墨化退火,1. KTH退火,（1）升溫階段（0-1）,（2）第一階段退火（1-2）,（3）中間冷卻階段（2-3）,（4）第二階段退火（3-4）,（5）冷卻（4-室溫）,2. KTZ退火,第一階段G化后，隨爐冷卻至820880后出爐空冷。,3. 白心可鐵退火,4. 退火爐,四. 固態(tài)石墨化原理,1. 石墨核心的形成及長大,（1）形核,（2）長大,2. 石墨析出的形狀,碳原子在石墨晶核各個方向上擴散速度相同石墨晶核在各個方向上長大速度相等團絮狀,3. 影響石墨化過程的主要因素,五. 加速可鐵石墨化措施,1. 一般措施,（1）正確選定鐵液成分；,（2）提高退火溫度；,（3