第五章鑄鐵

1、白口鑄鐵白口鑄鐵性能脆硬，工性能脆硬，工業(yè)很少應(yīng)用。業(yè)很少應(yīng)用。改變鐵碳體改變鐵碳體系中碳的存系中碳的存在形式，讓在形式，讓碳以石墨的碳以石墨的形式存在，形式存在，wc為為2.11%-5.0%的鐵的鐵碳合金則是碳合金則是工業(yè)上最常工業(yè)上最常用的鑄鐵！用的鑄鐵！第五章第五章 鑄鑄 鐵鐵知識(shí)要點(diǎn)知識(shí)要點(diǎn)熟悉鑄鐵的石墨化過(guò)程熟悉鑄鐵的石墨化過(guò)程掌握常用的幾種鑄鐵的組織和應(yīng)用掌握常用的幾種鑄鐵的組織和應(yīng)用鑄鐵及其特點(diǎn)簡(jiǎn)介鑄鐵及其特點(diǎn)簡(jiǎn)介性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)鑄鐵鑄鐵含碳量含碳量W c2.11% 并含有并含有Si、Mn、S、P等元素的多元鐵基合金。等元素的多元鐵基合金。鑄造切削性能優(yōu)良鑄造切削性能優(yōu)良強(qiáng)度、塑

2、性、韌性比較差強(qiáng)度、塑性、韌性比較差減震、成本低減震、成本低第一節(jié)第一節(jié) 鑄鐵的石墨化鑄鐵的石墨化 知識(shí)要點(diǎn)知識(shí)要點(diǎn)石墨化的三個(gè)階段石墨化的三個(gè)階段鑄鐵室溫下的組織鑄鐵室溫下的組織影響石墨化的因素影響石墨化的因素一、石墨化過(guò)程一、石墨化過(guò)程 (分為三個(gè)階段）分為三個(gè)階段）石墨簡(jiǎn)介石墨簡(jiǎn)介 石墨化：鑄鐵中石墨的形成過(guò)程。石墨化：鑄鐵中石墨的形成過(guò)程。簡(jiǎn)單六方晶格，片層狀，強(qiáng)、簡(jiǎn)單六方晶格，片層狀，強(qiáng)、塑、韌很低。塑、韌很低。石墨中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)近似于石墨中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)近似于100%。 （1 1）液態(tài)石墨化階段：）液態(tài)石墨化階段： 從液相中直接結(jié)晶出石墨：從液相中直接結(jié)晶出石墨： L GL GI I

3、 (Wc 4.26%) (Wc 4.26%) 通過(guò)共晶反應(yīng)形成的石墨：通過(guò)共晶反應(yīng)形成的石墨： 11541154： Lc gLc gE E+ G+ G共共 （2 2）中間石墨化階段）中間石墨化階段 1154 1154 從從738 738 冷卻過(guò)冷卻過(guò)程中從程中從A A相中析出的石墨相中析出的石墨: : G GIIII； (3) (3) 低溫石墨化階段低溫石墨化階段 在在738 738 通過(guò)共析反應(yīng)形成的通過(guò)共析反應(yīng)形成的石墨：石墨： s s p p + G + G共析共析液態(tài)石墨液態(tài)石墨化階段化階段中間石墨中間石墨化階段化階段低溫石墨低溫石墨化階段化階段3 3 鑄鐵石墨化過(guò)程對(duì)室溫組織的影響鑄

4、鐵石墨化過(guò)程對(duì)室溫組織的影響 液態(tài)石墨液態(tài)石墨化階段化階段中間石墨中間石墨化階段化階段低溫石墨低溫石墨化階段化階段 高、低溫石墨進(jìn)行高、低溫石墨進(jìn)行徹底徹底室溫組織：室溫組織：F + G低溫石墨化低溫石墨化不徹底不徹底室溫組織：室溫組織： F + P + G低溫石墨化低溫石墨化未進(jìn)行未進(jìn)行室溫組織：室溫組織： P + G鑄鐵的基體組織取決于低溫石墨化階段。鑄鐵的基體組織取決于低溫石墨化階段。二二、影響石墨化的因素、影響石墨化的因素 1 1、化學(xué)成分的影響、化學(xué)成分的影響 2 2、冷卻速度、冷卻速度 增加增加含碳量含碳量，有利于有利于石墨的形核；石墨的形核；對(duì)石墨化過(guò)程有利；對(duì)石墨化過(guò)程有利；

5、增加增加含硅量含硅量, 提高共晶溫度，降低共提高共晶溫度，降低共晶點(diǎn)成分，也晶點(diǎn)成分，也有利于有利于石墨的析出。石墨的析出。冷卻速度愈冷卻速度愈低低，愈，愈有利于有利于石墨化過(guò)程。石墨化過(guò)程。生產(chǎn)中調(diào)整生產(chǎn)中調(diào)整C、Si的含量控制的含量控制鑄鐵的組織。鑄鐵的組織。第二節(jié)第二節(jié) 鑄鐵的分類和應(yīng)用鑄鐵的分類和應(yīng)用 知識(shí)要點(diǎn)知識(shí)要點(diǎn)四種灰口鑄鐵的石墨形態(tài)、組織及應(yīng)用四種灰口鑄鐵的石墨形態(tài)、組織及應(yīng)用 一一、灰口鑄鐵的組織特點(diǎn)、灰口鑄鐵的組織特點(diǎn) 二二、灰口鑄鐵的性能特點(diǎn)、灰口鑄鐵的性能特點(diǎn)鋼鋼/ /鐵基體鐵基體 + + 石墨石墨FF+PPG片片G團(tuán)絮團(tuán)絮G球球與鋼相比：抗拉強(qiáng)度低，較高的抗壓強(qiáng)度與鋼

6、相比：抗拉強(qiáng)度低，較高的抗壓強(qiáng)度塑塑、韌性差韌性差鑄造性能好，可切削加工性能好鑄造性能好，可切削加工性能好減摩性好，消振性好，耐磨性好減摩性好，消振性好，耐磨性好成本低成本低THE END 三三、灰口鑄鐵的分類、灰口鑄鐵的分類普通灰口鑄鐵（簡(jiǎn)稱灰鑄鐵）：普通灰口鑄鐵（簡(jiǎn)稱灰鑄鐵）：片狀石墨片狀石墨可鍛鑄鐵：可鍛鑄鐵：團(tuán)絮狀石墨團(tuán)絮狀石墨球墨鑄鐵：球墨鑄鐵：球狀石墨球狀石墨蠕墨鑄鐵：蠕墨鑄鐵：蠕蟲(chóng)狀石墨蠕蟲(chóng)狀石墨 四四、常用的灰口鑄鐵、常用的灰口鑄鐵 1. 1. 普通灰口鑄鐵普通灰口鑄鐵( (灰鑄鐵灰鑄鐵) ) 組織組織： P+G片片P+F+G片片F(xiàn)+G片片成分成分：C：2.54.0%，Si：1

7、.02.5%，少量，少量Mn ,S ,P 等。等。性能性能： 抗壓不抗拉，強(qiáng)度低、塑性韌性差；抗壓不抗拉，強(qiáng)度低、塑性韌性差； 耐耐 磨、消磨、消振性好；缺口敏感性低；振性好；缺口敏感性低；工藝工藝：鐵水澆注，常孕育處理以細(xì)化石墨片，提高強(qiáng)度。：鐵水澆注，常孕育處理以細(xì)化石墨片，提高強(qiáng)度。(a)(b)(c)F+GF+P+GP+G灰鑄鐵的微觀組織FP牌號(hào)牌號(hào)：HT + 數(shù)字?jǐn)?shù)字 表示表示最低抗拉強(qiáng)度最低抗拉強(qiáng)度。HT200應(yīng)用廣泛，如應(yīng)用廣泛，如機(jī)床床座，床身、工作臺(tái)；汽車(chē)拖拉機(jī)的汽缸、汽缸套等。機(jī)床床座，床身、工作臺(tái)；汽車(chē)拖拉機(jī)的汽缸、汽缸套等。機(jī)床床身機(jī)床床身工作臺(tái)工作臺(tái)汽缸套汽缸套 2 2

8、、球墨鑄鐵：石墨為、球墨鑄鐵：石墨為球狀球狀成分：成分： C：3.84.0%，Si ：2.02.8%， Re: 0.030.05%組織：組織：F + G （球）；（球）； F + P + G (球球)； P + G (球球)； (a)(b)(c)F+GF+P+GP+G工藝：球化處理工藝：球化處理+孕育處理，可以孕育處理，可以 熱處理強(qiáng)化。熱處理強(qiáng)化。性能：性能： 良好的抗拉強(qiáng)度，彎曲疲勞強(qiáng)度，塑性、韌性；良好的抗拉強(qiáng)度，彎曲疲勞強(qiáng)度，塑性、韌性； 優(yōu)異的鑄造性，可切削加工性及低的缺口敏感性。優(yōu)異的鑄造性，可切削加工性及低的缺口敏感性。 （可熱處理或合金化（可熱處理或合金化 ）；）； 牌號(hào)：牌號(hào)

9、： QT + QT + 數(shù)字?jǐn)?shù)字- -數(shù)字?jǐn)?shù)字 球鐵球鐵最低抗最低抗拉強(qiáng)度拉強(qiáng)度斷后延斷后延伸率伸率QT450-10 球墨鑄鐵已代替中碳鋼和中碳合金鋼制造發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、連球墨鑄鐵已代替中碳鋼和中碳合金鋼制造發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、連桿和機(jī)床的主軸等零件。桿和機(jī)床的主軸等零件。 F + G : F + G :汽車(chē)拖拉機(jī)汽車(chē)拖拉機(jī)底盤(pán)零件底盤(pán)零件；閥體、閥蓋；閥體、閥蓋； F + P + G :F + P + G :機(jī)油泵齒輪；機(jī)油泵齒輪； P + G :P + G :代替中碳鋼制造代替中碳鋼制造柴油機(jī)、汽油機(jī)曲軸、連桿、車(chē)床主軸。柴油機(jī)、汽油機(jī)曲軸、連桿、車(chē)床主軸。應(yīng)用應(yīng)用球墨鑄鐵的牌號(hào)、性能和應(yīng)用球墨鑄鐵的

10、牌號(hào)、性能和應(yīng)用 3 3、可鍛鑄件：、可鍛鑄件： 石墨為石墨為團(tuán)絮狀團(tuán)絮狀 （不可鍛造）（不可鍛造） 成分成分：C：2.42.8%；Si：1.22.0%；少量；少量 Mn , S , P等元素。等元素。 工藝工藝： 將亞共晶白口鑄鐵進(jìn)行石墨化退火（將亞共晶白口鑄鐵進(jìn)行石墨化退火（900 C-980 C 保溫保溫15小時(shí)左右）小時(shí)左右） ，F(xiàn)e3C在固態(tài)下分解形成團(tuán)絮狀石墨。在固態(tài)下分解形成團(tuán)絮狀石墨。 組織組織： F + G團(tuán)團(tuán)； P + G團(tuán)團(tuán) (a)(b)性能性能：介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，：介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，韌性較好，但不可鍛造韌性較好，但不可鍛造 應(yīng)用應(yīng)用：形狀復(fù)雜、承受沖擊載

11、荷的薄壁零件。（汽車(chē)的前后輪形狀復(fù)雜、承受沖擊載荷的薄壁零件。（汽車(chē)的前后輪殼，減速器的外殼等）殼，減速器的外殼等） （相對(duì)于片狀石墨，團(tuán)絮狀石墨對(duì)基體的切割作用小）。（相對(duì)于片狀石墨，團(tuán)絮狀石墨對(duì)基體的切割作用?。?。 工藝時(shí)間長(zhǎng)，成本高，應(yīng)用受限，被球鐵代替。工藝時(shí)間長(zhǎng)，成本高，應(yīng)用受限，被球鐵代替。4 4、蠕墨鑄鐵：石墨呈、蠕墨鑄鐵：石墨呈蠕蟲(chóng)狀蠕蟲(chóng)狀和和球狀球狀 （少量）（少量） 性能性能： 蠕蟲(chóng)狀石墨長(zhǎng)寬比小，尖端圓鈍對(duì)基體切割作用小。蠕蟲(chóng)狀石墨長(zhǎng)寬比小，尖端圓鈍對(duì)基體切割作用小。 抗拉強(qiáng)度、塑性、疲勞強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度、塑性、疲勞強(qiáng)度 灰鑄鐵灰鑄鐵 導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性、鑄造性、可切削性鑄造性、可

12、切削性 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 組織組織：F + G （蠕蟲(chóng)狀、球狀）；（蠕蟲(chóng)狀、球狀）； F + P + G （蠕蟲(chóng)狀、球狀）；（蠕蟲(chóng)狀、球狀）； P + G （蠕蟲(chóng)狀、球狀）（蠕蟲(chóng)狀、球狀） 成分成分：C：3.53.9%；Si：2.22.8%； 少量少量Mn ,P ,S 等；等； 工藝工藝：蠕墨化處理：蠕墨化處理應(yīng)用：應(yīng)用：熱循環(huán)載荷條件下的鋼錠模，玻璃模具，柴油機(jī)汽缸、熱循環(huán)載荷條件下的鋼錠模，玻璃模具，柴油機(jī)汽缸、氣缸蓋、排氣管、剎車(chē)件等。氣缸蓋、排氣管、剎車(chē)件等。課堂討論題有一薄壁零件，鑄造后又硬又脆，請(qǐng)分析原有一薄壁零件，鑄造后又硬又脆，請(qǐng)分析原因。如何改善（提高）該零件的塑性？分因。如

13、何改善（提高）該零件的塑性？分析其中的機(jī)理。析其中的機(jī)理。三、合金鑄鐵三、合金鑄鐵 高 強(qiáng) 度 合 金 鑄 鐵 ：高 強(qiáng) 度 合 金 鑄 鐵 ： 加 入加 入Cr ,Ni ,Cu ,Mo 等；用于制造等；用于制造曲軸、曲軸、連桿連桿等等，可代替，可代替45、40Cr鋼。鋼。 向鑄鐵中添加一些合金元素可獲得一些向鑄鐵中添加一些合金元素可獲得一些合金鑄鐵合金鑄鐵，滿足高強(qiáng)，滿足高強(qiáng)度、耐熱、耐蝕、耐磨等特殊性能要求。度、耐熱、耐蝕、耐磨等特殊性能要求。耐熱鑄鐵：耐熱鑄鐵：加入加入Al ,Cr ,Si等；等； 用于制造用于制造加熱爐的爐底板、加熱爐的爐底板、煙道擋板煙道擋板等）等） 耐蝕鑄鐵：耐蝕鑄鐵： 加入加入Ai ,AL ,Cr ,Mo ,Cu ,Ni等；等； 用于制造用于制造化工行業(yè)管道、閥門(mén)化工行業(yè)管道、閥門(mén)等等。 中硅球墨鑄鐵中硅球墨鑄鐵Wsi：5-6%高鋁球墨鑄鐵高鋁球墨鑄鐵WAl：20-24%高鉻球墨鑄鐵高鉻球墨鑄鐵WCr：26-30%稀土鎂球墨鑄鐵基礎(chǔ)上添加稀土鎂球墨鑄鐵基礎(chǔ)上添加Cu（0.51.0%）、）、Mo（0.31.2%）形成的高強(qiáng)度鑄鐵。形成的高強(qiáng)度鑄鐵。稀土高硅鑄鐵稀土高硅鑄鐵Wsi：14-16%中鋁耐蝕鑄鐵中鋁耐蝕鑄鐵WAl：4-