鑄鐵材料課件

1、鑄鐵,含碳量大于2.11%不能進(jìn)行鍛打的鐵碳合金稱為鑄鐵。 根據(jù)碳的存在形態(tài)鑄鐵可分為： 1、白口鑄鐵 碳全部以Fe3C形式存在，斷口呈白色，硬而脆，不能進(jìn)行切削加工。工業(yè)上很少用于制造機(jī)器零件，主要用于煉鋼原料。但軋輥、犁鏵等要求表面高硬度高耐磨性又在無(wú)潤(rùn)滑的干摩擦條件下工作的機(jī)器零件，常用急冷的方法在灰口鑄鐵表面獲得一層白口鑄鐵層。 2、灰口鑄鐵 碳全部或大部分以單質(zhì)狀態(tài)的片狀石墨形態(tài)存在，斷口呈深灰色,1,鑄鐵材料,1）石墨化及影響因素,石墨化：碳以石墨形式析出的過(guò)程。其影響因素： A、化學(xué)成分：碳和硅是促進(jìn)石墨化元素。因?yàn)楣枧c鐵的結(jié)合力強(qiáng)，削弱了鐵與碳的結(jié)合，并使共晶點(diǎn)左移。錳與硫是阻

2、礙石墨化元素。S是強(qiáng)烈阻礙石墨化元素。當(dāng)錳較少時(shí)，S以（FeS+Fe）低熔點(diǎn)（985C）的共晶體出現(xiàn)，并常分布在晶界，使鑄鐵產(chǎn)生熱脆，并阻礙碳原子的擴(kuò)散，增加Fe與C的結(jié)合，因此S是有害元素。錳可抵消S的有害作用，因Mn與S親合力大，形成MnS，可置換出FeS中的鐵，因MnS 熔點(diǎn)高（1620 C）、比重小，易上浮進(jìn)入渣中排除。磷對(duì)石墨化影響不明顯，但P過(guò)多易使鑄鐵產(chǎn)生冷脆,2,鑄鐵材料,B、冷卻速度,冷卻速度慢易形成石墨。所以厚件比薄件易石墨化、鑄件的心部比表層易石墨化。 2）灰口鑄鐵的組織 鋼的基體+石墨片。包括：F+G片，F(xiàn)+P+G片，P+G片 3 ）灰口鑄鐵的性能 A、機(jī)械性能：抗拉強(qiáng)

3、度、彈性模量比鋼低，塑性與韌性接近于零，屬脆性材料。 機(jī)械性能低的原因是由于石墨片割裂了鋼基體的結(jié)果。因?yàn)椋菏腷20MPa，0，HBS=3。因此，可將灰口鑄鐵視為布滿裂紋的鋼。減少了有效承載的截面積，同時(shí)，石墨片邊緣處形成缺口，造成應(yīng)力集中，在外力遠(yuǎn)小于材料的強(qiáng)度極限時(shí)，就在局部應(yīng)力集中處破壞，形成脆性斷裂,3,鑄鐵材料,但是，灰口鑄鐵的抗壓強(qiáng)度受石墨的影響較小，可達(dá)600800MPa。所以鑄鐵常用來(lái)作承受壓應(yīng)力的零件（機(jī)床底座、床身等,B、工藝性能：不能鍛壓，焊接性很差，但鑄造性能好，切削加工性能好。 C、減振性好：由于石墨割裂了基體，對(duì)機(jī)械振動(dòng)起緩沖作用，阻止振動(dòng)能量的傳播，減振性好。

4、所以灰口鑄鐵常用來(lái)作支架、機(jī)床床身等零件。 D、減摩性好：磨擦面上的石墨構(gòu)成了大量的細(xì)小凹坑，能儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，使磨擦副內(nèi)的油膜易于保持。同時(shí)，石墨本身是良好的固體潤(rùn)滑劑。適于做導(dǎo)軌等減摩件。 E、缺口敏感性小,4,鑄鐵材料,4）灰口鑄鐵的牌號(hào),由于冷卻速度對(duì)鑄鐵的性能影響很大，相同成分不同壁厚的強(qiáng)度差別很大，所以，灰口鑄鐵不像鋼那樣按成分編號(hào)，只能按強(qiáng)度編號(hào)。 按照GB9439-88鑄鐵牌號(hào)表示方法，灰口鑄鐵以“HT”加3位數(shù)字表示，“HT”表示灰鐵，后面的數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度（Mpa）。共有HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350六個(gè)牌號(hào)。 3、球墨鑄鐵 碳全部或

5、大部分以單質(zhì)狀態(tài)的球狀石墨存在,5,鑄鐵材料,1）球墨鑄鐵的組織,球墨鑄鐵是鐵水澆注前加少量球化劑和墨化劑，經(jīng)球化處理和孕育處理制成。球化劑（稀土鎂）的作用是使石墨呈球狀。墨化劑（硅鐵合金）的作用是促使石墨化，防止出現(xiàn)白口。 組織：鋼的基體+球狀石墨：F+G球 F+P+G球 P+G球。 2）球墨鑄鐵的性能 由于石墨呈球狀，對(duì)基體的割裂作用及切口作用大大減小，基體的作用得到充分發(fā)揮（7090%），使球鐵的抗拉強(qiáng)度不僅高于其它鑄鐵，甚至比碳鋼還高。因此，對(duì)承受靜載荷或沖擊不大的零件，用球鐵代鋼是完全可以的。球鐵的塑性韌性低于鋼，但高于其它鑄鐵。球鐵的鑄造性能好，成本低，有好的減振性、減磨性、切削加

6、工性等,6,鑄鐵材料,3）球墨鑄鐵的牌號(hào),以“QT”后面加兩組數(shù)字表示?！癚T”表示球墨鑄鐵，第一組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度（Mpa)，第二組數(shù)字表示最低延伸率。 3、可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵是用低碳低硅鐵水，先澆鑄成白口鑄鐵，再經(jīng)高溫長(zhǎng)時(shí)間石墨化退火得到。 1）可鍛鑄鐵的組織 依石墨化工藝不同分為：F+G團(tuán)絮，P+G團(tuán)絮兩種,7,鑄鐵材料,2）可鍛鑄鐵的性能,由于石墨呈團(tuán)絮狀，降低了對(duì)基體的割裂作用，使強(qiáng)度顯著提高，最高可達(dá)700 Mpa。尤其可貴的是塑性和韌性比灰口鑄鐵顯著提高（12%，ak30J/cm2)，“可鐵”由此得名。但仍不能鍛造。常用來(lái)做一些受力復(fù)雜、尺寸較小、承受一定沖擊載荷的薄壁件。

7、3）可鍛鑄鐵的牌號(hào) 以“KT”加兩組數(shù)字表示。 “KT”表示可鍛鑄鐵，后面的數(shù)字與球鐵相同,8,鑄鐵材料,八）高溫合金,1、高溫合金的性能要求 具有高的抗氧化性、抗蝕性及高的熱強(qiáng)度。高溫下金屬抵抗氧化或氣體腐蝕的能力稱為熱穩(wěn)定性。高溫下抵抗塑性變形和斷裂的能力稱熱強(qiáng)度。 2、提高高溫性能的途徑 1）熱穩(wěn)定性（抗氧化抗氣體腐蝕性） 加入合金元素鉻、鋁、硅形成致密氧化膜或提高基體電極電位。 2）熱強(qiáng)性 選用高熔點(diǎn)金屬作合金的基體 晶界強(qiáng)化 彌散強(qiáng)化 利用鑄造組織,9,鑄鐵材料,3、高溫合金的分類與編號(hào),1）按基體金屬分為：鐵基、鐵-鎳基、鎳基和鈷基等。 2）按生產(chǎn)工藝分：變形高溫合金和鑄造高溫合金。 變形高溫合金牌號(hào)以“GH”加序號(hào)表示。鑄造高溫合金以“K”加序號(hào)表示。 3）按高溫性能、成型特點(diǎn)及用途分： 熱強(qiáng)度變形高溫合金：熱強(qiáng)度高，主要用于高溫下承受大載荷及復(fù)雜應(yīng)力下工作的零件。航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片、渦輪盤(pán)等鍛件。GH36（鐵基），GH49（鎳基） 熱穩(wěn)定變形高溫合金：熱穩(wěn)定