---鑄造合金及其熔煉第2章灰鑄鐵

1、第二章第二章 灰鑄鐵灰鑄鐵n第一節(jié)第一節(jié) 金相組織和力學(xué)性能特點金相組織和力學(xué)性能特點n第二節(jié)第二節(jié) 影響鑄鐵鑄態(tài)組織的因素影響鑄鐵鑄態(tài)組織的因素n第三節(jié)第三節(jié) 灰鑄鐵件的生產(chǎn)灰鑄鐵件的生產(chǎn)n第四節(jié)第四節(jié) 灰鑄鐵的鑄造性能灰鑄鐵的鑄造性能n第五節(jié)第五節(jié) 灰鑄鐵的熱處理灰鑄鐵的熱處理第一節(jié)第一節(jié) 金相組織和力學(xué)性能特點金相組織和力學(xué)性能特點n一、灰鑄鐵的金相組織一、灰鑄鐵的金相組織nF、P、F+P： 鑄鐵中基體組織的強度、硬度比鋼中高鑄鐵中基體組織的強度、硬度比鋼中高 (固溶硅多固溶硅多)n片狀片狀G ：（：（A、B、C、D、E、F） (A最好最好 ) n非金屬夾雜物非金屬夾雜物 ： 硫化物、磷

2、化物硫化物、磷化物二、灰鑄鐵性能特點二、灰鑄鐵性能特點n1、強度性能較差、強度性能較差n與與G，F(xiàn)、P形狀、大小、數(shù)量、分布有關(guān)，但形狀、大小、數(shù)量、分布有關(guān)，但G占主占主導(dǎo)位置導(dǎo)位置-石墨的縮減作用和石墨的縮減作用和缺口作用（切割作用）缺口作用（切割作用）n2、優(yōu)良特殊性能、優(yōu)良特殊性能n低的缺口敏感性低的缺口敏感性n良好的減震性良好的減震性n良好的減摩性良好的減摩性n良好的鑄造性良好的鑄造性n良好的切削加工性良好的切削加工性第二節(jié)影響鑄鐵鑄態(tài)組織的因素第二節(jié)影響鑄鐵鑄態(tài)組織的因素n冷卻速度冷卻速度n化學(xué)成分化學(xué)成分n孕育處理孕育處理n氣體氣體n爐料特征和鐵液純凈度爐料特征和鐵液純凈度一、冷

3、卻速度一、冷卻速度1. 冷卻速度對鑄鐵的影響冷卻速度對鑄鐵的影響n冷卻速度增加，曲線變陡，過冷度增大，共晶反應(yīng)平臺靠近萊氏體共冷卻速度增加，曲線變陡，過冷度增大，共晶反應(yīng)平臺靠近萊氏體共晶線，白口傾向增大；晶線，白口傾向增大；n碳化物形成元素易形成晶間偏析，提高共晶溫度，產(chǎn)生碳化物碳化物形成元素易形成晶間偏析，提高共晶溫度，產(chǎn)生碳化物2. 對冷卻速度的影響對冷卻速度的影響n壁厚壁厚-鑄件模數(shù)鑄件模數(shù) M=V/A n澆鑄溫度澆鑄溫度n鑄型條件鑄型條件二、化學(xué)成分二、化學(xué)成分n1、各種元素存在狀態(tài)、各種元素存在狀態(tài)n2、各種元素對共晶的影響、各種元素對共晶的影響n3、化學(xué)成分對石墨的影響、化學(xué)成分

4、對石墨的影響n4、元素對基體的影響、元素對基體的影響n5、常用合金元素的具體作用、常用合金元素的具體作用n6、常見微量元素的作用、常見微量元素的作用n見見表表2-6 三、鐵液過熱三、鐵液過熱 & 高溫靜置高溫靜置n可使可使 石墨及石墨及 基體基體 組織細化組織細化n溫度太高溫度太高 時間太長時間太長 起反作用起反作用n臨界溫度臨界溫度 1500-1550四、孕育處理四、孕育處理n定義：鐵液澆注以前，在一定的條件下，向鐵液中加入孕定義：鐵液澆注以前，在一定的條件下，向鐵液中加入孕育劑去影響鐵液的凝固過程，改善鑄態(tài)組織，從而達到提育劑去影響鐵液的凝固過程，改善鑄態(tài)組織，從而達到提高性能的處

5、理方法。高性能的處理方法。n作用：降低鐵液過冷傾向，促使鐵液按穩(wěn)定系共晶凝固，作用：降低鐵液過冷傾向，促使鐵液按穩(wěn)定系共晶凝固，改善石墨形態(tài)。改善石墨形態(tài)。最終目標：細化晶粒最終目標：細化晶粒五、氣體的影響五、氣體的影響n1、存在形式：、存在形式： 溶解方式、化合物形式溶解方式、化合物形式n2、作用、作用nH：阻礙石墨化：阻礙石墨化 力學(xué)性能惡化，易產(chǎn)生氫氣孔缺陷力學(xué)性能惡化，易產(chǎn)生氫氣孔缺陷nN：阻礙石墨化：阻礙石墨化 形成形成D型型G、蠕蟲狀、蠕蟲狀G，穩(wěn)定，穩(wěn)定P，提高性能，易產(chǎn)生，提高性能，易產(chǎn)生氮氣孔缺陷氮氣孔缺陷nO：阻礙石墨化：阻礙石墨化 ，斷面敏感性增加，易產(chǎn)生氣孔（皮下氣孔）

6、，增加，斷面敏感性增加，易產(chǎn)生氣孔（皮下氣孔），增加孕育劑變質(zhì)劑的消耗孕育劑變質(zhì)劑的消耗六、爐料的影響六、爐料的影響 爐料有遺傳性爐料有遺傳性：更換同樣成分的爐料，鐵液主要化學(xué)成分：更換同樣成分的爐料，鐵液主要化學(xué)成分不變，但鑄鐵微觀組織卻發(fā)生變化。不變，但鑄鐵微觀組織卻發(fā)生變化。第三節(jié)第三節(jié) 灰鑄鐵件的生產(chǎn)灰鑄鐵件的生產(chǎn)n一、灰鐵標準一、灰鐵標準n國標：灰鑄鐵的牌號按單鑄國標：灰鑄鐵的牌號按單鑄30mm試棒的抗拉強試棒的抗拉強度值劃分為六級，如表表度值劃分為六級，如表表2-7，表，表2-9n外貿(mào)出口件注意：外貿(mào)出口件注意：國外是按鑄件本體性能指標作國外是按鑄件本體性能指標作為驗收標準，所以一

7、定要關(guān)鍵部位的壁厚為成分為驗收標準，所以一定要關(guān)鍵部位的壁厚為成分調(diào)整的出發(fā)點。調(diào)整的出發(fā)點。二、衡量灰鐵冶金質(zhì)量的指標二、衡量灰鐵冶金質(zhì)量的指標n1、成熟度及相對強度、成熟度及相對強度n成熟度成熟度: RG=實測強度實測強度/（1000-800Sc） 一般：一般：0.51.5，要求：，要求：1.15-1.3n相對強度相對強度: RZ=實測強度實測強度/（2.27HBS-227） HBS測定的硬度測定的硬度 測定樣品測定樣品30直徑直徑n2、硬化度及相對硬度、硬化度及相對硬度n硬化度硬化度: HG=HBS測測/（530-344Sc）n相對硬度相對硬度: RH=HBS/（100+0.44強度測）

8、強度測） 一般一般RH：0.61.2 以以0.8-1.0為佳為佳n3、品質(zhì)系數(shù)、品質(zhì)系數(shù)nQ=RG/HGnQ介于介于0.71.5之間，希望之間，希望Q1三、提高灰鐵性能的主要途徑三、提高灰鐵性能的主要途徑n1、合理規(guī)定化學(xué)成分（、合理規(guī)定化學(xué)成分（C、Si、雜質(zhì)）、雜質(zhì)）n當當CE不變時，提高不變時，提高Si/C比：比：1) A增多、增多、G減少減少2) 強化強化F，固溶，固溶3) 粗化粗化P，提高共析轉(zhuǎn)變溫度，提高共析轉(zhuǎn)變溫度4) 降低白口傾向降低白口傾向 n2、孕育處理、孕育處理（1）目的：細化晶粒、促進）目的：細化晶粒、促進G、降低斷面敏感性、提高性能、降低斷面敏感性、提高性能（2）工藝

9、要求：）工藝要求：n合適的化學(xué)成分：合適的化學(xué)成分： C當當、Si/C。 Mn(細化細化P)可以提高可以提高n鐵液過熱度：鐵液過熱度： 孕育降溫、細化孕育降溫、細化 G、基體、基體n加入一定量孕育劑：加入一定量孕育劑： 鐵液成分、鑄件壁厚、孕育方法、孕育劑類型鐵液成分、鑄件壁厚、孕育方法、孕育劑類型 有關(guān)。有關(guān)。n孕育方法：包內(nèi)孕育法孕育方法：包內(nèi)孕育法 沖入、出鐵槽沖入、出鐵槽n 瞬時孕育法：瞬時孕育法： 孕育劑置于澆口杯、浮硅、包口孕育劑置于澆口杯、浮硅、包口n 型內(nèi)孕育法：孕育劑置于澆鑄系統(tǒng)型內(nèi)孕育法：孕育劑置于澆鑄系統(tǒng)（3）孕育效果的評價）孕育效果的評價n白口傾向的評定：評價石墨化，白

10、口數(shù)減小白口傾向的評定：評價石墨化，白口數(shù)減小n共晶團數(shù)的增加：評價成核數(shù)，在工藝條件相同時才用此共晶團數(shù)的增加：評價成核數(shù)，在工藝條件相同時才用此評價方法評價方法n測定共晶過冷度：評價形核能力，早形核，過冷度降低測定共晶過冷度：評價形核能力，早形核，過冷度降低（4）孕育鑄鐵的組織性能特點）孕育鑄鐵的組織性能特點n 組織：組織： 由于由于C、Si低低Mn高，基體組織是彌散度較高的珠高，基體組織是彌散度較高的珠光體或索氏體，共晶團數(shù)量較多，石墨片細小較厚，量適光體或索氏體，共晶團數(shù)量較多，石墨片細小較厚，量適中，分布均勻。中，分布均勻。n性能：均勻性好，敏感性小，齊一性好性能：均勻性好，敏感性小

11、，齊一性好-強度提高強度提高n3、低合金化、低合金化n作用：固溶強化作用：固溶強化n細化細化Gn減少減少F增加增加P且細化且細化第四節(jié)第四節(jié) 灰鑄鐵的鑄造性能灰鑄鐵的鑄造性能n一、流動性一、流動性定義：鐵液充填鑄型的能力，常用工藝試驗法測定定義：鐵液充填鑄型的能力，常用工藝試驗法測定主要影響因素：化學(xué)成份和澆注溫度主要影響因素：化學(xué)成份和澆注溫度n1、化學(xué)成分的影響、化學(xué)成分的影響 共晶成分，亞共晶比過共晶好，共晶成分，亞共晶比過共晶好，Mn降低，降低，S不影響，不影響，P提高提高n2、澆注溫度的影響、澆注溫度的影響 高好，但不是越高越好高好，但不是越高越好二、收縮性二、收縮性n液態(tài)收縮：受澆注溫度和含碳量影響，溫碳高，則液態(tài)收縮大液態(tài)收縮：受澆注溫度和含碳量影響，溫碳高，則液態(tài)收縮大n凝固收縮：凝固期間的收縮凝固收縮：凝固期間的收縮+G析出的膨脹析出的膨脹n固態(tài)收縮：共析轉(zhuǎn)變時有二次膨脹固態(tài)收縮：共析轉(zhuǎn)變時有二次膨脹 Gn灰鑄鐵的受阻線收縮約為（總收縮）：灰鑄鐵的受阻線收縮約為（總收縮）：0.8%1.2%（線收縮）（線收縮）與收縮有關(guān)的鑄造缺陷：縮孔，縮松，熱裂