鑄鋼與鑄鐵課件

1、第七章鑄鋼與鑄鐵7.1鑄鋼鑄鋼7.2鑄鐵鑄鐵7.1 7.1 鑄鋼鑄鋼鋼號(hào)鋼號(hào) 如如 ZG25 鋼，鋼， w(C)=0.25 % 。性能性能 強(qiáng)度和塑性、韌性高于鑄鐵強(qiáng)度和塑性、韌性高于鑄鐵 ，但鑄造流動(dòng)性能差，收縮率大。，但鑄造流動(dòng)性能差，收縮率大。鋼號(hào)鋼號(hào)化學(xué)成分化學(xué)成分, %, %機(jī)械性能機(jī)械性能CMnSisMPabMPa5%akkJ/m2ZG150.12-0.220.35-0.650.20-0.452004002540600ZG250.22-0.320.50-0.800.20-0.452404502032450ZG350.32-0.420.50-0.800.20-0.4528050016

2、25350ZG450.42-0.520.50-0.800.20-0.453205801220300ZG550.52-0.620.50-0.800.20-0.453506501018200軋輥軋輥外殼外殼組織組織 PF用途用途 形狀復(fù)雜，需一定強(qiáng)度、塑韌性的零件，如軋輥、機(jī)座、外殼。形狀復(fù)雜，需一定強(qiáng)度、塑韌性的零件，如軋輥、機(jī)座、外殼。7.27.2鑄鐵鑄鐵1鑄鐵的特點(diǎn)鑄鐵的特點(diǎn)2常用鑄鐵常用鑄鐵成分成分 w(C) = 2.54.0 % ， w(Si) = 1.03.0 % .1鑄鐵的特點(diǎn)鑄鐵的特點(diǎn)（）鑄鐵的石墨化（）鑄鐵的石墨化C 的同素異構(gòu)體：的同素異構(gòu)體：石墨石墨G（簡(jiǎn)單六方晶格）簡(jiǎn)單六方

3、晶格）金剛石金剛石Fe - Fe3CG 相圖相圖Fe3C 亞穩(wěn)定相亞穩(wěn)定相G穩(wěn)定相穩(wěn)定相石墨化過(guò)程石墨化過(guò)程 按按Fe-G 相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)變相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)變G結(jié)晶：結(jié)晶：過(guò)共晶成分過(guò)共晶成分 L L + GI共晶轉(zhuǎn)變共晶轉(zhuǎn)變 L4.26 A2.08+G（共晶共晶） (1154)G析出：析出： AA+GII (1154738 )共析轉(zhuǎn)變共析轉(zhuǎn)變 A0.68F + G（共析共析）( 738)影響石墨化的因素影響石墨化的因素化學(xué)成分化學(xué)成分C、Si 促進(jìn)石墨化促進(jìn)石墨化冷卻速度冷卻速度冷速慢有利石墨化冷速慢有利石墨化（）鑄鐵的（）鑄鐵的組織組織和分類(lèi)和分類(lèi)名名 稱(chēng)稱(chēng)石石 墨墨 化化 程程 度度顯微組織顯

4、微組織灰口鑄鐵灰口鑄鐵按按 Fe-G Fe-G 相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)變相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)變F + G較高較高F + P + G中等中等P + G麻口鑄鐵麻口鑄鐵較低較低Le + P + G白口鑄鐵白口鑄鐵按按 Fe-Fe-Fe3C 相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)變變Le + P + Fe3C灰口鑄鐵的組織灰口鑄鐵的組織 鋼基體鋼基體 + G力學(xué)性能力學(xué)性能強(qiáng)度、塑韌性比鋼低。強(qiáng)度、塑韌性比鋼低。G的強(qiáng)度、韌性極低，減小鋼基體的有效截面，并引起應(yīng)力集中。的強(qiáng)度、韌性極低，減小鋼基體的有效截面，并引起應(yīng)力集中。（）（）鑄鐵的性能鑄鐵的性能耐磨性好耐磨性好 石墨有利于潤(rùn)滑、儲(chǔ)油。石墨有利于潤(rùn)滑、儲(chǔ)油。三種石墨形態(tài)三種石

5、墨形態(tài)缺口敏感性低缺口敏感性低 表面粗糙對(duì)疲勞極限的影響不明顯表面粗糙對(duì)疲勞極限的影響不明顯消震性好（是鋼的十倍）消震性好（是鋼的十倍） G 組織松軟組織松軟鑄造性好鑄造性好 接近共晶成分、熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好、凝固收縮小。接近共晶成分、熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好、凝固收縮小。切削加工性好切削加工性好 G 使切屑易斷，還可潤(rùn)滑刀具。使切屑易斷，還可潤(rùn)滑刀具。其它性能其它性能應(yīng)用應(yīng)用 如，機(jī)床床身、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、齒輪、曲軸。如，機(jī)床床身、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、齒輪、曲軸。2常用鑄鐵常用鑄鐵（）（）灰鑄鐵灰鑄鐵 （）（）球墨鑄鐵球墨鑄鐵 （）（）蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 （）（）可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 （）（）合金鑄鐵合金鑄鐵（）灰鑄鐵

6、（）灰鑄鐵牌號(hào)牌號(hào) 如如HT100，表示表示 b100MPa（直徑直徑30mm）。）。組織組織 鋼基體鋼基體（F 、F + P 、P） + 片狀片狀G性能性能 與其它鑄鐵相比，力學(xué)性能差，其它性能好。與其它鑄鐵相比，力學(xué)性能差，其它性能好。分類(lèi)分類(lèi)牌號(hào)牌號(hào)顯微組織顯微組織基體基體粗片粗片普通灰鑄鐵普通灰鑄鐵HT100F +少量少量P粗片粗片HT150F + P較粗片較粗片HT200P中等片中等片孕育鑄鐵孕育鑄鐵HT250細(xì)細(xì) P P較細(xì)片較細(xì)片HT300S 或或 T細(xì)片細(xì)片HT350HT400F+P基體基體+ 片狀片狀G500F基體基體+ 片狀片狀GP基體基體+ 片狀片狀G孕育鑄鐵孕育鑄鐵 澆

7、注前在鐵水中加澆注前在鐵水中加 Si-Fe，Si-Ca等孕育劑，等孕育劑，使使P細(xì)化、細(xì)化、G細(xì)而均勻，強(qiáng)度、塑韌性明顯提高。細(xì)而均勻，強(qiáng)度、塑韌性明顯提高。熱處理熱處理去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火 500550，防止機(jī)加工、使用時(shí)變形或開(kāi)裂。，防止機(jī)加工、使用時(shí)變形或開(kāi)裂。水泵水泵 葉輪葉輪發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪高溫退火高溫退火 850900, 表面表面、薄壁等白口處薄壁等白口處CmG, 硬度硬度, 切削加工性切削加工性表面淬火表面淬火 提高導(dǎo)軌表面、汽缸體內(nèi)壁等的耐磨性。提高導(dǎo)軌表面、汽缸體內(nèi)壁等的耐磨性。應(yīng)用應(yīng)用 如，機(jī)床床身、導(dǎo)軌，汽缸體。如，機(jī)床床身、導(dǎo)軌，汽缸體。（）球墨鑄鐵（）球墨鑄鐵在鐵

8、水澆注前加球化劑（在鐵水澆注前加球化劑（稀土稀土Mg）使使G球化球化牌號(hào)牌號(hào) 如如 QT700-2 ，表示表示 b700， 2 。組織組織 鋼基體（鋼基體（F 、F + P 、P、 回火回火S、下下B ) + 球狀球狀G性能性能 強(qiáng)度、塑韌性明顯優(yōu)于灰鑄鐵。（強(qiáng)度、塑韌性明顯優(yōu)于灰鑄鐵。（ 球狀球狀G 對(duì)基體的割裂作用小）對(duì)基體的割裂作用?。┡铺?hào)牌號(hào)基體基體機(jī)械性能機(jī)械性能 bMPa0.2MPa5%akkJ/m2HB QT400-17F F40025017600179 QT420-10F42042027010300207QT500-5F+P5003505147-241QT600-2P60042

9、02229-302QT700-2P7004902229-302QT800-2P8005602241-321 QT1200-1下下B B12008401300 38HRCF+P基體基體 500F基體基體 100熱處理熱處理退火退火 去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火，500 600。低溫退火低溫退火，720760， PG + F ，塑韌性、切削加工性塑韌性、切削加工性高溫退火高溫退火，900950， P, CmG + F ，塑韌性、切削加工性塑韌性、切削加工性 正火正火 P% ，細(xì)化組織，強(qiáng)度、耐磨性，細(xì)化組織，強(qiáng)度、耐磨性低溫正火低溫正火，840860， P + F + G ，塑韌性較好。塑韌性較好。高溫正

10、火高溫正火，880920， P + G + 少量少量F ，強(qiáng)度較高。強(qiáng)度較高。不完全不完全A化正火化正火完全完全A化正火化正火調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì) 850900油淬油淬 + 550600回火回火回火回火S + G 等溫淬火等溫淬火 840900 + 300等溫等溫下下B+G調(diào)質(zhì)、等溫淬火后綜合機(jī)械性能好，但僅適于小尺寸零件。調(diào)質(zhì)、等溫淬火后綜合機(jī)械性能好，但僅適于小尺寸零件。應(yīng)用應(yīng)用替代部分鑄鋼、鍛鋼件，如曲軸、連桿、軋輥、汽車(chē)后橋等。替代部分鑄鋼、鍛鋼件，如曲軸、連桿、軋輥、汽車(chē)后橋等。連桿連桿管道接口管道接口 （）蠕墨鑄鐵（）蠕墨鑄鐵在鐵水澆注前加蠕化劑而得在鐵水澆注前加蠕化劑而得牌號(hào)牌號(hào) 如如 Ru

11、T420 ，表示表示 b420 。組織組織 鋼基體鋼基體+ 蠕蟲(chóng)狀蠕蟲(chóng)狀G性能性能 強(qiáng)度、塑韌性?xún)?yōu)于灰鑄鐵。強(qiáng)度、塑韌性?xún)?yōu)于灰鑄鐵。牌號(hào)bMPa0.2MPa%硬度HB基體不 小 于RuT4204203350.75200280PRuT3803803000.75193274PRuT3403402701.0170249P+FRuT3003002401.5140217F+PRuT2602601953121197F應(yīng)用應(yīng)用 高壓熱交換器、汽缸蓋、液壓閥等。高壓熱交換器、汽缸蓋、液壓閥等。進(jìn)氣管進(jìn)氣管排氣管排氣管（）可鍛鑄鐵（）可鍛鑄鐵 白口鑄鐵白口鑄鐵 經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間石墨化退火（經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間石墨化退火（90096

12、0）而得）而得牌號(hào)牌號(hào) 如如 KT300-6 ，表示表示 b300 ， 6 。組織組織 鋼基體鋼基體 + 團(tuán)絮狀團(tuán)絮狀G性能性能 強(qiáng)度、塑韌性?xún)?yōu)于強(qiáng)度、塑韌性?xún)?yōu)于HT，低于低于QT。分類(lèi)牌 號(hào)壁厚mmbMPa%硬度HBF基體KT300-6123006120163KT330-8123308120163KT350-101235010120163KT370-121237012120163P基體KT450-54505152219KTZ500-45004179241KTZ600-36003201269KTZ700-27002240270* 試棒直徑試棒直徑16mmF+P基基500F基基500F基基100

13、應(yīng)用應(yīng)用 管接頭、低壓閥門(mén)等。管接頭、低壓閥門(mén)等。（）合金鑄鐵（）合金鑄鐵耐磨鑄鐵耐磨鑄鐵減摩鑄鐵減摩鑄鐵 P灰鑄鐵（灰鑄鐵（F 為軟基體，為軟基體，Cm為硬質(zhì)點(diǎn)，為硬質(zhì)點(diǎn)，G潤(rùn)滑、儲(chǔ)油）潤(rùn)滑、儲(chǔ)油）抗磨鑄鐵抗磨鑄鐵 白口鑄鐵表層灰口鑄鐵心部（強(qiáng)度好）白口鑄鐵表層灰口鑄鐵心部（強(qiáng)度好） 加入合金元素，以提高強(qiáng)度、韌性、耐磨性。加入合金元素，以提高強(qiáng)度、韌性、耐磨性。耐熱鑄鐵耐熱鑄鐵 耐蝕鑄鐵耐蝕鑄鐵 隨著生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)鑄鐵不僅要求有更高的機(jī)械性能，而且有時(shí)還要求具有某些特殊性能。如耐磨性、耐熱性和耐蝕性等。為此，可向鑄鐵中加入一定量的合金元素制成合金鑄鐵（alloy cast iron）。 耐

14、磨鑄鐵(wear resistant cast iron) 向鑄鐵中加入一定的P、B、V或Ti等元素， 使鑄鐵組織中形成大量均布的高硬度顯微夾雜物，大大提高了鑄鐵的耐磨性。向鑄鐵中加入Cr、Mo和Cu等元素使基體組織細(xì)化和強(qiáng)化，也能提高耐磨性。高P、Cu、Ti合金鑄鐵是制造機(jī)床導(dǎo)軌的好材料。Cr、Mo、Cu 合金鑄鐵主要用在汽車(chē)、拖拉機(jī)、精密機(jī)床方面以及要求較高的大型柴油機(jī)汽缸套及活塞環(huán)等零件。此外，還有中錳球墨鑄鐵用于農(nóng)機(jī)上的耙片、犁鏵、球磨機(jī)的襯板、磨球、拖拉機(jī)上的履帶板等。 耐熱鑄鐵（heat-resistant cast iron） 耐熱鑄鐵是指在高溫下具有較好的抗氧化和抗生長(zhǎng)的能力。

15、所謂“生長(zhǎng)”是指由于氧化性氣體沿著石墨片的邊界和裂紋滲入鑄鐵內(nèi)部所造成的氧化以及由于Fe3C分解而發(fā)生的石墨化引起鑄鐵件體積膨脹。向鑄鐵中加入一定量的Al、Si或Cr等元素，一方面使鑄鐵表面形成致密的氧化膜(Al2O3、SiO2、Cr2O3)，使這類(lèi)鑄鐵在高溫下具有抗氧化、不起皮的能力；另一方面，這些元素提高了鑄鐵組織的相變溫度，阻止了Fe3C的分解，增強(qiáng)了鑄鐵在高溫下的抗生長(zhǎng)性，使鑄件的性能與尺寸穩(wěn)定，即提高了耐熱性。耐熱鑄鐵可用于制造爐門(mén)、爐柵等耐熱件。 耐蝕鑄鐵（corrosion resistant cast iron） 耐蝕鑄鐵是指在腐蝕性介質(zhì)中工作時(shí)具有耐蝕能力的鑄鐵。它們主要應(yīng)用

16、于化工部門(mén)，如閥門(mén)、管道、泵、容器等。提高鑄鐵耐蝕性主要靠加入大量的Si、Al、Cr、Ni、Cu等合金元素。在鑄件表面形成保護(hù)膜，可以提高鑄鐵的耐蝕性能。小結(jié)小結(jié)重點(diǎn)要求重點(diǎn)要求灰鑄鐵灰鑄鐵 和和 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 的成分，組織，性能特點(diǎn)，牌號(hào)及用途。的成分，組織，性能特點(diǎn)，牌號(hào)及用途。一般要求一般要求1. 鑄鐵的石墨化原理，石墨的形態(tài)、大小對(duì)鑄鐵性能的影響。鑄鐵的石墨化原理，石墨的形態(tài)、大小對(duì)鑄鐵性能的影響。2. 鑄鐵的常用熱處理的方法和目的。鑄鐵的常用熱處理的方法和目的。3. 了解可鍛、了解可鍛、蠕墨蠕墨、合金合金鑄鐵。鑄鐵。思考題思考題1. 出現(xiàn)下列不正?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)采取什么有效措施予以防止或改善？出現(xiàn)下列不正常現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)采取什么有效措施予以防止或改善？ a. 灰鑄鐵磨床床身鑄造以后就進(jìn)行切削灰鑄鐵磨床床身鑄造以后就進(jìn)行切削, 在切削加工后出現(xiàn)不允許的變形。在切削加工后出現(xiàn)不允許的變形。 b. 灰鑄鐵薄壁處出現(xiàn)白口組織，造成切削加工困難?；诣T鐵薄壁處出現(xiàn)白口組織，造成切削加工困難。2. 指出下列鑄鐵的類(lèi)別、組織及性能的主要指標(biāo)：指出下列鑄鐵的類(lèi)別、組織及性能的主要指標(biāo)：HT150； HT350；QT600-3 。人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，明辨是非的能力。明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書(shū)，廣泛