灰鑄鐵金相分析PPT課件

1、二、二、FeIC雙雙重重相相圖圖第1頁/共56頁1、各點(diǎn)的溫度、含碳量、意義、各點(diǎn)的溫度、含碳量、意義第2頁/共56頁2、各線的名稱、意義、各線的名稱、意義第3頁/共56頁3、各面的名稱、意義、各面的名稱、意義1）5個(gè)單相區(qū)個(gè)單相區(qū)2）7個(gè)兩相區(qū)個(gè)兩相區(qū)3）3個(gè)三相區(qū)個(gè)三相區(qū)第4頁/共56頁三、鑄造的優(yōu)點(diǎn)三、鑄造的優(yōu)點(diǎn) 1、重量：非常小、非常大的零件；、重量：非常小、非常大的零件； 2、尺寸：非常短、非常長的零件；、尺寸：非常短、非常長的零件； 3、結(jié)構(gòu)：非常復(fù)雜，無法加工的零件；、結(jié)構(gòu)：非常復(fù)雜，無法加工的零件； 4、可以利用某些合金的特性；、可以利用某些合金的特性； 5、可以實(shí)現(xiàn)小無車削加

2、工。、可以實(shí)現(xiàn)小無車削加工。第5頁/共56頁四、鑄鐵的金相檢驗(yàn)四、鑄鐵的金相檢驗(yàn) 鑄鐵是應(yīng)用最為廣泛的一種鑄造合金，鑄鐵是應(yīng)用最為廣泛的一種鑄造合金，鑄鐵的產(chǎn)量約占鑄造合金總產(chǎn)量的鑄鐵的產(chǎn)量約占鑄造合金總產(chǎn)量的75%以上。以上。 1、鑄鐵的定義：鑄鐵是以鑄造生鐵為主要、鑄鐵的定義：鑄鐵是以鑄造生鐵為主要原料，經(jīng)配料、化鐵爐熔化，并澆注成形的原料，經(jīng)配料、化鐵爐熔化，并澆注成形的高碳系鐵碳合金，稱為鑄鐵。高碳系鐵碳合金，稱為鑄鐵。 2、鑄鐵的化學(xué)成分范圍：、鑄鐵的化學(xué)成分范圍： 鑄鐵的成分范圍大致為：鑄鐵的成分范圍大致為：2.44.0%C，0.63.0%Si，0.21.2%Mn，0.080.12

3、%P，0.080.15%S。有時(shí)還加入各種。有時(shí)還加入各種合金元素，以獲得具有各種性能的合金鑄鐵。合金元素，以獲得具有各種性能的合金鑄鐵。第6頁/共56頁3、鑄鐵中的元素：、鑄鐵中的元素：基本元素：基本元素：Fe C Si Mn P S合金元素：合金元素：Cr Mo Mn 增加硬度增加硬度 Cu Ni 增加強(qiáng)度增加強(qiáng)度 Si RE Sb Sn B V Nb Ti 增加強(qiáng)度的元素一定增加硬度；增加硬度增加強(qiáng)度的元素一定增加硬度；增加硬度的元素開始增加時(shí)，增加強(qiáng)度，當(dāng)增加到一定的元素開始增加時(shí)，增加強(qiáng)度，當(dāng)增加到一定程度時(shí)繼續(xù)增加，強(qiáng)度不但不增加，反而下降程度時(shí)繼續(xù)增加，強(qiáng)度不但不增加，反而下降，

4、硬度繼續(xù)增加。，硬度繼續(xù)增加。第7頁/共56頁4、基本計(jì)算、基本計(jì)算1）共晶點(diǎn)碳量）共晶點(diǎn)碳量 考慮各元素對(duì)相圖中共晶點(diǎn)的影響后，共考慮各元素對(duì)相圖中共晶點(diǎn)的影響后，共晶點(diǎn)的實(shí)際含碳量，稱為共晶點(diǎn)碳量。晶點(diǎn)的實(shí)際含碳量，稱為共晶點(diǎn)碳量。 Cc%=4.26%-1/3(Si+P)%比較方法比較方法: 過共晶過共晶 C% =Cc% 共晶共晶 亞共晶亞共晶第8頁/共56頁例例1：C 3.2, Si 1.9 Mn 0.8 P 0.12 S 0.12 Cc%=4.26%-1/3(Si+P)%=Cc%=4.26%-1/3(1.9+0.12)%= 4.26%-0.67%=3.59%因?yàn)橐驗(yàn)?.2% 3.38%

5、，所以該鑄鐵是，所以該鑄鐵是過共晶過共晶第9頁/共56頁2）碳當(dāng)量）碳當(dāng)量比較方法比較方法: 過共晶過共晶 CE = 4.26 共晶共晶 亞共晶亞共晶第10頁/共56頁例例1：C 3.2, Si 1.9 Mn 0.8 P 0.12 S 0.12CE = C+1/3(Si+P)%=3.2%+1/3(1.9+0.12)%= 3.2%+0.67%=3.87%因?yàn)橐驗(yàn)?.87 4.26%，所以該鑄鐵是，所以該鑄鐵是過共晶。過共晶。第11頁/共56頁3）共晶度）共晶度比較方法比較方法: 過共晶過共晶 Sc = 1 共晶共晶 亞共晶亞共晶第12頁/共56頁例例1： C 3.2, Si 1.9 Mn 0.8

6、 P 0.12 S 0.12Sc= C/4.26-1/3(Si+P)%=3.2%/4.26-1/3(1.9+0.12)%= 3.2%/4.26-0.67%= 3.2%/3.59%= 0.89因?yàn)橐驗(yàn)?.89 1，所以該鑄鐵是，所以該鑄鐵是過共晶過共晶第13頁/共56頁 5、鑄鐵的分類、鑄鐵的分類 1）白口鑄鐵）白口鑄鐵（1）白口鑄鐵的基本組織）白口鑄鐵的基本組織 碳除少量溶于鐵素體外，絕大部分以碳碳除少量溶于鐵素體外，絕大部分以碳化物的形式存在于鑄鐵中，斷口呈銀白色，化物的形式存在于鑄鐵中，斷口呈銀白色，金相組織為珠光體金相組織為珠光體+萊氏體。圖萊氏體。圖1.1為亞共晶為亞共晶白口鑄鐵金相組

7、織。白口鑄鐵金相組織。第14頁/共56頁第15頁/共56頁第16頁/共56頁第17頁/共56頁第18頁/共56頁 （2）白口鑄鐵的特點(diǎn)是硬而脆，很難加工。）白口鑄鐵的特點(diǎn)是硬而脆，很難加工。在實(shí)際生產(chǎn)中，可利用白口鑄鐵硬度高的特在實(shí)際生產(chǎn)中，可利用白口鑄鐵硬度高的特點(diǎn)，制造一些高耐磨性的零件和工具。點(diǎn)，制造一些高耐磨性的零件和工具。 例如：農(nóng)具（如犁鏵等），球磨機(jī)的襯板和例如：農(nóng)具（如犁鏵等），球磨機(jī)的襯板和磨球，拋丸機(jī)的葉片以及電廠灰渣泵及磨煤磨球，拋丸機(jī)的葉片以及電廠灰渣泵及磨煤機(jī)的磨損件等。另外還可鑄成具有一定深度機(jī)的磨損件等。另外還可鑄成具有一定深度的白口表面層，而心部則為灰口組織的的

8、白口表面層，而心部則為灰口組織的“冷冷硬鑄鐵件硬鑄鐵件”，最常見的冷硬鑄鐵件有軋輥和，最常見的冷硬鑄鐵件有軋輥和礦車車輪等礦車車輪等第19頁/共56頁 （3）白口鑄鐵的金相檢驗(yàn)）白口鑄鐵的金相檢驗(yàn) a、白口層深度、白口層深度 b、白口區(qū)的石墨、白口區(qū)的石墨 c、白口組織、白口組織第20頁/共56頁 2）麻口鑄鐵）麻口鑄鐵 麻口鑄鐵具有白口和灰口的混合組織，麻口鑄鐵具有白口和灰口的混合組織，斷口呈灰、白色交錯(cuò)。其金相組織為斷口呈灰、白色交錯(cuò)。其金相組織為珠光體珠光體(P)+鐵素體鐵素體(F)+化合物化合物(Fe3C) +石墨石墨(G)。 這種鑄鐵由于既不利于機(jī)械加工，又無這種鑄鐵由于既不利于機(jī)械

9、加工，又無特殊優(yōu)異的使用性能，故一般很少使用。特殊優(yōu)異的使用性能，故一般很少使用。第21頁/共56頁3）灰口鑄鐵：在鑄鐵的金相組織中，碳以石）灰口鑄鐵：在鑄鐵的金相組織中，碳以石墨的形態(tài)存在，這種鑄鐵稱為灰口鑄鐵。墨的形態(tài)存在，這種鑄鐵稱為灰口鑄鐵。根據(jù)石墨的形態(tài)不同又分為：根據(jù)石墨的形態(tài)不同又分為：石墨形態(tài)：片狀石墨形態(tài)：片狀灰鑄鐵灰鑄鐵 蠕蟲狀蠕蟲狀蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 球狀球狀球墨鑄鐵球墨鑄鐵 絮狀絮狀可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵第22頁/共56頁石墨的形態(tài)：石墨的形態(tài)：第23頁/共56頁五、灰鑄鐵五、灰鑄鐵 1、灰鑄鐵的定義：在鑄鐵的金相組織中，、灰鑄鐵的定義：在鑄鐵的金相組織中，碳以片狀石墨的形式存

10、在，這種鑄鐵稱為灰鑄碳以片狀石墨的形式存在，這種鑄鐵稱為灰鑄鐵。鐵。 2、灰鑄鐵的分類：、灰鑄鐵的分類： 3、灰鑄鐵的生產(chǎn)、灰鑄鐵的生產(chǎn) 4、灰鑄鐵的牌號(hào)：、灰鑄鐵的牌號(hào)：其中：其中：HT100 HT150 HT200為普通灰鑄鐵為普通灰鑄鐵 HT250 HT300 HT350為孕育鑄鐵為孕育鑄鐵第24頁/共56頁 5、灰鑄鐵的化學(xué)成分一般為：、灰鑄鐵的化學(xué)成分一般為： 2.8%3.9%C，1.2%3.0%Si， 0.4%1.2%Mn，P0.3%，S0.15%。 該鑄鐵大量地應(yīng)用于各種機(jī)械零件，是應(yīng)該鑄鐵大量地應(yīng)用于各種機(jī)械零件，是應(yīng)用最廣泛的鑄造材料。用最廣泛的鑄造材料。第25頁/共56頁

11、6、孕育鑄鐵、孕育鑄鐵 1）孕育鑄鐵的熔制原理：就是在低碳硅的鐵）孕育鑄鐵的熔制原理：就是在低碳硅的鐵液中，若不進(jìn)行孕育處理，鑄鐵中就會(huì)出現(xiàn)晶液中，若不進(jìn)行孕育處理，鑄鐵中就會(huì)出現(xiàn)晶間石墨或麻口、白口組織；若在爐前加入少量間石墨或麻口、白口組織；若在爐前加入少量孕育劑進(jìn)行孕育處理，孕育劑熔入鐵液中，促孕育劑進(jìn)行孕育處理，孕育劑熔入鐵液中，促進(jìn)石墨核心形成，使鑄鐵中的石墨少而細(xì)小，進(jìn)石墨核心形成，使鑄鐵中的石墨少而細(xì)小，彎曲并均勻分布，同時(shí)基體組織中基本都是細(xì)彎曲并均勻分布，同時(shí)基體組織中基本都是細(xì)珠光體，從而使鑄鐵的強(qiáng)度進(jìn)一步提高珠光體，從而使鑄鐵的強(qiáng)度進(jìn)一步提高 。 孕育處理：已成為生產(chǎn)重要

12、灰鑄鐵件不可缺少孕育處理：已成為生產(chǎn)重要灰鑄鐵件不可缺少的手段。的手段。第26頁/共56頁第27頁/共56頁第28頁/共56頁 孕育鑄鐵作用的機(jī)理說法很多，下面介紹一孕育鑄鐵作用的機(jī)理說法很多，下面介紹一些主要論點(diǎn)。些主要論點(diǎn)。 （1）核心學(xué)說）核心學(xué)說 孕育劑加入鐵液后，能在較短的時(shí)間內(nèi)孕育劑加入鐵液后，能在較短的時(shí)間內(nèi)促使大量的石墨非自發(fā)形核。如促使大量的石墨非自發(fā)形核。如SiFe、SiCa等孕育劑加入鐵液后，大量迅速地形成大量等孕育劑加入鐵液后，大量迅速地形成大量的彌散性很強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)，其中很多質(zhì)點(diǎn)符合石的彌散性很強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)，其中很多質(zhì)點(diǎn)符合石墨成核條件，從而形成石墨核心。墨成核條件，從而形成

13、石墨核心。 硅鐵加入鐵液后，形成石墨核心的過程如圖硅鐵加入鐵液后，形成石墨核心的過程如圖3.20所示。所示。第29頁/共56頁第30頁/共56頁 （2）溫度起伏、濃度起伏學(xué)說）溫度起伏、濃度起伏學(xué)說 孕育劑加入鐵液后，首先要吸熱熔化，孕育劑加入鐵液后，首先要吸熱熔化，造成鐵液局部溫度降低，形成所謂的溫度起造成鐵液局部溫度降低，形成所謂的溫度起伏，另外孕育劑的熔化，使鐵液出現(xiàn)大量、伏，另外孕育劑的熔化，使鐵液出現(xiàn)大量、分散的高硅區(qū)，硅大大降低了碳在鐵液中的分散的高硅區(qū)，硅大大降低了碳在鐵液中的溶解度，促使碳原子的析出，形成所謂的濃溶解度，促使碳原子的析出，形成所謂的濃度起伏。這樣在鐵液中出現(xiàn)了強(qiáng)

14、烈的溫度起度起伏。這樣在鐵液中出現(xiàn)了強(qiáng)烈的溫度起伏和濃度。伏和濃度。 在溫度起伏和濃度起伏的雙重作用下，在溫度起伏和濃度起伏的雙重作用下，在總體過冷度不大的情況下，結(jié)晶就開始了。在總體過冷度不大的情況下，結(jié)晶就開始了。第31頁/共56頁 2）孕育劑）孕育劑（1）孕育劑的種類）孕育劑的種類 a、75SiFe 7479%Si b、Si-Ba合金合金 6065%Si，46%Ba c、Si-Sr合金合金 7378%Si，0.61.2%Sr d、Si-Ca合金合金 6065%Si，2530%Ca e、Si-Zr合金合金 f、稀土合金、稀土合金 目前，孕育劑已經(jīng)商品化，用的最多的目前，孕育劑已經(jīng)商品化，用

15、的最多的是是FeSi75合金，近幾年發(fā)展了增加鍶、鈰、合金，近幾年發(fā)展了增加鍶、鈰、鋇、鈦、鋯、稀土等特效孕育劑。鋇、鈦、鋯、稀土等特效孕育劑。 第32頁/共56頁 （2）孕育劑的加入量）孕育劑的加入量 與鐵液成分、溫度及氧化程度、鑄件壁與鐵液成分、溫度及氧化程度、鑄件壁厚、冷卻速度、孕育劑的類型及孕育方法有厚、冷卻速度、孕育劑的類型及孕育方法有關(guān)。一般情況下，鐵液要求牌號(hào)越高，則需關(guān)。一般情況下，鐵液要求牌號(hào)越高，則需要加入孕育劑的量越大。孕育劑的加入量一要加入孕育劑的量越大。孕育劑的加入量一般為般為0.2%0.7%。如果選用強(qiáng)效孕育劑，加。如果選用強(qiáng)效孕育劑，加入量可適當(dāng)降低。入量可適當(dāng)降

16、低。第33頁/共56頁 （3）孕育方法）孕育方法 a、一次沖入法：在出鐵的同時(shí)，在出鐵槽、一次沖入法：在出鐵的同時(shí)，在出鐵槽的上方將一定粒度的孕育劑（粒度大小隨澆的上方將一定粒度的孕育劑（粒度大小隨澆包大小而定，一般為包大小而定，一般為510mm）均勻地加入，）均勻地加入，這種方法稱為一次孕育法。這種方法稱為一次孕育法。 此法的優(yōu)點(diǎn)是：操作方便，簡單易行。此法的優(yōu)點(diǎn)是：操作方便，簡單易行。缺點(diǎn)是：孕育劑消耗大；容易發(fā)生孕育衰退。缺點(diǎn)是：孕育劑消耗大；容易發(fā)生孕育衰退。b、瞬時(shí)孕育法：盡量縮短從孕育到凝固的時(shí)、瞬時(shí)孕育法：盡量縮短從孕育到凝固的時(shí)間，可最大程度地防止孕育衰退，最大程度間，可最大程

17、度地防止孕育衰退，最大程度地發(fā)揮孕育的效果。地發(fā)揮孕育的效果。第34頁/共56頁六、灰鑄鐵的金相檢驗(yàn)六、灰鑄鐵的金相檢驗(yàn)1、灰鑄鐵金相組織中石墨的檢驗(yàn)、灰鑄鐵金相組織中石墨的檢驗(yàn)第35頁/共56頁1）石墨分布）石墨分布（1）分布特征）分布特征 均勻無向性分布均勻無向性分布（2）形成條件）形成條件 a、共晶成分（亞共、共晶成分（亞共晶）晶） b、冷速較慢、冷速較慢（3）對(duì)性能的影響）對(duì)性能的影響 好好第36頁/共56頁（1）分布特征）分布特征 菊花狀分布菊花狀分布（2）形成條件）形成條件a、共晶成分（比、共晶成分（比A低）低）b、冷速較快、冷速較快（3）對(duì)性能的影響）對(duì)性能的影響 較好較好第37

18、頁/共56頁1、分布特征、分布特征 板條狀分布板條狀分布2、形成條件、形成條件 1）過共晶成分）過共晶成分 2）冷速慢）冷速慢3、對(duì)性能的影響、對(duì)性能的影響 不好（不好（1） （2） a、 b、 （3）第38頁/共56頁（1）分布特征）分布特征 晶間無向性分晶間無向性分布（點(diǎn)狀石墨）布（點(diǎn)狀石墨）（2）形成條件）形成條件 a、亞共晶成分、亞共晶成分 b、冷速快、冷速快（3）對(duì)性能的影響）對(duì)性能的影響 不好（現(xiàn)在觀不好（現(xiàn)在觀點(diǎn)：好）點(diǎn)：好）第39頁/共56頁（1）分布特征）分布特征 晶間有向性分布晶間有向性分布（2）形成條件）形成條件 a、亞共晶成分（比、亞共晶成分（比D低）低） b、冷速較慢、冷速較慢（3）對(duì)性能的影響）對(duì)性能的影響 不好不好第40頁/共56頁（1）分布特征）分布特征 星狀分布星狀分布（2）形成條件）形成條件 a、過共晶成分、過共晶成分 b、冷速較快、冷速較快（3）對(duì)性能的影）對(duì)性能的影響響 不好不好第41頁/共56頁第42頁/共56頁第43頁/共56頁2）根據(jù)石墨尺寸的大小，將）根據(jù)石墨尺寸的大小，將A型石墨分為八級(jí)，型石墨分為八級(jí)，見下表。見下表。第44頁/共56頁2、灰鑄鐵基體組織的檢驗(yàn)、灰鑄鐵基體組織的檢驗(yàn)第45頁/共56頁第46頁/共5