1-3鑄鐵的固態(tài)相變(二次結(jié)晶)-參考答案

1、1-31-3鑄鐵的固態(tài)相變鑄鐵的固態(tài)相變( (二次結(jié)晶二次結(jié)晶) )一、奧氏體中碳的脫溶一、奧氏體中碳的脫溶（圖（圖1-1） 穩(wěn)定系：析出穩(wěn)定系：析出grgr（冷小）（冷?。? ; 亞穩(wěn)定系：析出亞穩(wěn)定系：析出FeC3FeC3（冷大）（冷大） 析出的二次高碳相，一般依附在一次高碳相析出的二次高碳相，一般依附在一次高碳相上，不再重新形核。上，不再重新形核。 二、鑄鐵的共析轉(zhuǎn)變：二、鑄鐵的共析轉(zhuǎn)變： ：穩(wěn)定系：穩(wěn)定系：r+gr r+gr 亞穩(wěn)定系：亞穩(wěn)定系：r+FeC3r+FeC3共生生長共生生長（圖（圖1-241-24） ：形貌：片層：形貌：片層 形核：以高碳相作為先共析相（領(lǐng)先相）形核：以高碳

2、相作為先共析相（領(lǐng)先相） 長大：共生生長長大：共生生長 到底進行哪一種轉(zhuǎn)變是由下面兩個因素決定的：到底進行哪一種轉(zhuǎn)變是由下面兩個因素決定的： ：過冷度：化學(xué)成分：過冷度：化學(xué)成分 如如Si Si促進促進r r分解，促進分解，促進r+grr+gr轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變 ：過冷奧氏體的中溫和低溫轉(zhuǎn)變：過冷奧氏體的中溫和低溫轉(zhuǎn)變： 250-450 250-450 貝氏體轉(zhuǎn)變貝氏體轉(zhuǎn)變. . 350-450 B350-450 B上上 260-350 B260-350 B下下 230230以下以下 馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變. . 也可得到室溫奧氏體也可得到室溫奧氏體 三、三次滲碳體和三、三次滲碳體和grgr的析出的析出

3、微量不影響組織微量不影響組織 往往過冷至室溫而呈過飽和狀態(tài)，不析出。往往過冷至室溫而呈過飽和狀態(tài)，不析出。1-4 合金元素對鑄鐵結(jié)晶過程的影響合金元素對鑄鐵結(jié)晶過程的影響 一、促進鑄鐵的灰口或白口的凝固元素一、促進鑄鐵的灰口或白口的凝固元素 促進灰口凝固：促進灰口凝固： 由強到弱的順序為：由強到弱的順序為：Si AL Ni Co Cu 促進白口凝固：促進白口凝固： 由強到弱的順序為：由強到弱的順序為：Te Sb V Cr Sn Mo Mn 1：對碳在鐵中溶解度的影響：對碳在鐵中溶解度的影響： Si Ni Cu使溶解度降低，利于使溶解度降低，利于gr化化 Mn Co Cr V使溶解度升高不利于使

4、溶解度升高不利于gr化化 2：對共晶溫度范圍的影響：對共晶溫度范圍的影響： Si Ni使共晶結(jié)晶溫度范圍增大使共晶結(jié)晶溫度范圍增大 Cr使共晶結(jié)晶溫度范圍縮小使共晶結(jié)晶溫度范圍縮小. 結(jié)晶溫度范圍大，鑄鐵傾向于生成結(jié)晶溫度范圍大，鑄鐵傾向于生成gr 3：對臨界過冷度的影響：對臨界過冷度的影響：TT是使鑄鐵進行灰口凝固所能達到的最大結(jié)晶過冷度是使鑄鐵進行灰口凝固所能達到的最大結(jié)晶過冷度 Si Co Ni使使T增大，促進增大，促進gr化過程化過程 Cr Mo V使使T下降阻礙下降阻礙gr化過程化過程 4：合金元素的石墨化能力：合金元素的石墨化能力： P=PM-PS表示鐵液按照滲碳體共晶和石墨共晶方

5、式的凝固分配比表示鐵液按照滲碳體共晶和石墨共晶方式的凝固分配比 二、影響一次結(jié)晶過程中結(jié)晶相的形核過程和晶體生長二、影響一次結(jié)晶過程中結(jié)晶相的形核過程和晶體生長方式方式 1：對初生奧氏體結(jié)構(gòu)的影響：對初生奧氏體結(jié)構(gòu)的影響RE(Ce La)RE(Ce La) 使使r r枝晶軸次增加枝晶軸次增加細化細化 2：對石墨共晶結(jié)構(gòu)的影響：對石墨共晶結(jié)構(gòu)的影響：CuCu：使共晶轉(zhuǎn)變過冷度增加，生長速度降低，：使共晶轉(zhuǎn)變過冷度增加，生長速度降低，grgr細化細化 V TiV Ti：非自發(fā)形核（碳氮化物）細化共晶團及：非自發(fā)形核（碳氮化物）細化共晶團及grgr Mg Ca Ce LaMg Ca Ce La：得球

6、狀：得球狀grgr、 蠕蟲狀蠕蟲狀grgr Pb Bi Sb TePb Bi Sb Te：限制共晶團生長，惡化球狀：限制共晶團生長，惡化球狀grgr，使之，使之長出枝晶，網(wǎng)狀，或魏氏體形長出枝晶，網(wǎng)狀，或魏氏體形grgr 注意：微量元素在不同鑄鐵中的作用是不同的注意：微量元素在不同鑄鐵中的作用是不同的 3：對滲碳體共晶結(jié)構(gòu)的影響：對滲碳體共晶結(jié)構(gòu)的影響： CrCr：(Fe,Cr)(Fe,Cr)C +r(Cr,Fe)C +r(Cr,Fe)C C+r+r 9.5%9.5%12%Cr 12%Cr 滲碳體基體，滲碳體基體， 12%Cr12%Cr奧氏體基奧氏體基體體 V: (FeV)V: (FeV)V+

7、rVC+rV+rVC+r 7%V10%V10%V奧氏體基體奧氏體基體 三、在奧氏體碳的脫溶過程中，影響二次高碳相形成三、在奧氏體碳的脫溶過程中，影響二次高碳相形成 Si Ni:（非碳化物形成元素）促進（非碳化物形成元素）促進gr形成形成 Cr Mo V:（碳化物形成元素）促進（碳化物形成元素）促進Cm形成形成 Pb Bi Q gr以長條形狀析出以長條形狀析出 （二次魏氏體形石墨）（二次魏氏體形石墨） 四、在鑄鐵的共析轉(zhuǎn)變過程中，影響四、在鑄鐵的共析轉(zhuǎn)變過程中，影響r r的穩(wěn)定性：的穩(wěn)定性： 促進共晶白口凝固的元素，促進促進共晶白口凝固的元素，促進r r按介穩(wěn)定系進行按介穩(wěn)定系進行 促進共晶灰口

8、凝固的元素，促進促進共晶灰口凝固的元素，促進r r按穩(wěn)定系進行。按穩(wěn)定系進行。 Si P:Si P:促進共析促進共析grgr化?；?。 Cr Ni Cu MoCr Ni Cu Mo使使r r穩(wěn)定性提高，促進共析轉(zhuǎn)變，但僅穩(wěn)定性提高，促進共析轉(zhuǎn)變，但僅grgr化，生成化，生成（P B M AP B M A）等基體）等基體 MnMn：僅對共析：僅對共析grgr化，使化，使r r冷穩(wěn)定生成冷穩(wěn)定生成P ,M ,rP ,M ,r基體基體 SnSn：穩(wěn)定：穩(wěn)定P P 五：對共晶含碳量和共析含碳量的影響：五：對共晶含碳量和共析含碳量的影響：左移，右移左移，右移 Si PSi P影響大，可折算成碳當(dāng)量。（自學(xué)

9、）影響大，可折算成碳當(dāng)量。（自學(xué)） 第二章第二章 灰鑄鐵灰鑄鐵 2-1 灰鑄鐵的組織及力學(xué)性能特點灰鑄鐵的組織及力學(xué)性能特點一一 牌號和力學(xué)性能特點。牌號和力學(xué)性能特點。1 牌號：牌號： HT200， HT150， 漢語拼音字頭。漢語拼音字頭。2 力學(xué)性能特點：力學(xué)性能特點：強度特性差：強度特性差： b k E缺口敏感性能低：缺口敏感性能低： 應(yīng)力集中早已存在，應(yīng)力集中早已存在， 缺口作用系缺口作用系 數(shù)。數(shù)。 =w(無無)/w(有有)，鑄鐵，鑄鐵 1， 鑄鋼鑄鋼1.5 。減震性好：減震性好： 片狀片狀gr的割裂，的割裂， 使使Fe基體的連續(xù)性下降，基體的連續(xù)性下降， 波傳動不好。波傳動不好。

10、耐磨性好：石墨脫落，作為潤滑劑，剩余空間作為油槽。耐磨性好：石墨脫落，作為潤滑劑，剩余空間作為油槽。切屑性好：斷屑性好。切屑性好：斷屑性好。導(dǎo)熱性好：導(dǎo)熱性好：gr導(dǎo)熱好與鐵比，大約為導(dǎo)熱好與鐵比，大約為2到到3倍。倍。 二：金相組織特點二：金相組織特點: 1 基體基體: P, F P+F(注中注中). 2 石墨石墨: 片狀片狀, 長度長度8級級(1-8) 類型類型A-片狀、片狀、B-薔薇狀薔薇狀(菊花菊花)、C-塊片狀、塊片狀、D-晶間點狀、晶間點狀、 E-晶間網(wǎng)狀、晶間網(wǎng)狀、F-星狀。星狀。 3 少量非金屬夾雜物少量非金屬夾雜物: 五大元素之間形成五大元素之間形成. Fe FeS FeC.

11、 FeP FeC Fe. FeC. MnS, (FeMn)S. Fe-FeC. 三三 石墨對力學(xué)性能的影響石墨對力學(xué)性能的影響. 1 縮減作用與缺口作用縮減作用與缺口作用. Gr強度低強度低, 相當(dāng)于相當(dāng)于 Fe的內(nèi)部存在空洞的內(nèi)部存在空洞, 缺口缺口, 使使 Fe的有的有效面積縮小效面積縮小. 2 吸振作用與減摩作用吸振作用與減摩作用. 四四 基體對力學(xué)性能的影響基體對力學(xué)性能的影響. F ： b, HB. P ： b ， HB F + P：介于上述兩者之間：介于上述兩者之間. 基體力學(xué)性能發(fā)揮的越好基體力學(xué)性能發(fā)揮的越好, 鑄鐵力學(xué)性能鑄鐵力學(xué)性能. 注注: 所以說所以說: 鑄鐵的力學(xué)性能

12、為鑄鐵的力學(xué)性能為: 來源于基體來源于基體, 取決于石墨取決于石墨. 五五 共晶團對力學(xué)性能的影響共晶團對力學(xué)性能的影響 細小細小-力學(xué)性能力學(xué)性能.（圖（圖2-2） 原因原因-晶界強化晶界強化, 雜質(zhì)均勻雜質(zhì)均勻. 六六 鑄鐵的強度鑄鐵的強度, 硬度與共晶度的關(guān)系硬度與共晶度的關(guān)系: 決定鑄鐵石墨和基體的主要因素決定鑄鐵石墨和基體的主要因素. 是鑄鐵的共晶度是鑄鐵的共晶度.(成分成分)及冷卻速度及冷卻速度(鑄件厚度鑄件厚度). 對于一般中等壁厚鑄件對于一般中等壁厚鑄件. b = 1000 809Sc 單位單位Mpa HB = 538 355Sc. 七七: 灰鑄鐵的質(zhì)量指標(biāo)灰鑄鐵的質(zhì)量指標(biāo) b

13、 HB: 實際值實際值, b HB: 計算值計算值. 相對強度相對強度: RG = b/b. 相對硬度相對硬度: RH = HB/HB. 質(zhì)量指標(biāo)質(zhì)量指標(biāo): GZ = RG/RH 0.71.4 GZ高高, 質(zhì)量好質(zhì)量好, 生產(chǎn)技術(shù)水平高生產(chǎn)技術(shù)水平高. 八八: 提高灰鑄鐵質(zhì)量指標(biāo)的措施及途徑提高灰鑄鐵質(zhì)量指標(biāo)的措施及途徑. 1 熔煉方面熔煉方面: 爐溫爐溫. 靜置靜置, 均勻均勻. 2 孕育處理孕育處理: 改善金相組織改善金相組織. 提高性能提高性能-通過共晶團數(shù)增加實現(xiàn)通過共晶團數(shù)增加實現(xiàn). 3 控制成分控制成分: 降低降低S, P含量含量. 減少碳化物減少碳化物, 磷共晶磷共晶. 4 合成

14、鑄鐵合成鑄鐵: 廢鋼增碳熔煉廢鋼增碳熔煉 使使 S, 性能性能. 5 低合金化低合金化: 加入合金元素加入合金元素.(含量低含量低) 提高力學(xué)性能提高力學(xué)性能. 2-2 影響灰鑄鐵鑄態(tài)組織形成的基本因影響灰鑄鐵鑄態(tài)組織形成的基本因素素. 一一 化學(xué)成分的影響化學(xué)成分的影響: C、Si: 促進促進gr化化, 易生成易生成F. 因因 C: gr核心形成與長大容易核心形成與長大容易. Si: C,S,E左移左移.Tc ,Tc, Ts. 即結(jié)晶溫度范圍擴大即結(jié)晶溫度范圍擴大. 易于易于gr化化. Mn、S：阻礙：阻礙 gr化化. 易生成易生成 P(珠珠). S:結(jié)晶前沿形成低熔點偏析層結(jié)晶前沿形成低熔

15、點偏析層.，使，使Fe、C結(jié)合力結(jié)合力. Mn: 提高提高Fe、C 結(jié)合力結(jié)合力.使使Tc. Ts結(jié)晶溫度結(jié)晶溫度 范圍縮小范圍縮小. P:影響不大影響不大 C左移左移Tc. 從熱力學(xué)和動力學(xué)上解釋從熱力學(xué)和動力學(xué)上解釋. 一般一般: C: 2.73.8%、Si: 1.42.1% 、CE:3.2-4.3%、 Mn0.51.2%、 S 0.12%、 P 0.3% 二二 冷卻速度的影響冷卻速度的影響: 1 鑄件壁厚鑄件壁厚: 當(dāng)量厚度當(dāng)量厚度: 換算厚度為換算厚度為R = V(總體積總體積)/S(總表面積總表面積). （圖圖 2-2） R ,V冷冷, Ka = Wc(Wsi + lgR) R, 使使 gr粗化粗化. 易獲得易獲得 F基體基體. 2 澆注溫度澆注溫度: T澆澆, 鐵液蓄熱量鐵液蓄熱量, 導(dǎo)致導(dǎo)致V冷冷. 從而也使從而也使 gr粗化粗化, 易獲得易獲得F基體基體. 3 鑄型材料鑄型材料. 鑄型導(dǎo)熱性好鑄型導(dǎo)熱性好. V冷冷. 使使 gr細化細化, 易得易得P基體基體, 甚至白口甚至白口. 例子例子: 6110型發(fā)動機頂桿型發(fā)動機頂桿. 靠近金屬板處導(dǎo)熱快靠近金屬板處導(dǎo)熱快, 生成白口生成白口. 上部與油砂接觸上部與油砂接觸, 油砂導(dǎo)致熱慢油砂導(dǎo)致熱慢, 生成灰口生成灰口. 這說明鑄型材料不同這說