第三章33鑄鐵鑄鋼mme03a

1、3.1 3.1 碳鋼碳鋼3.2 3.2 合金鋼合金鋼3.3 3.3 鑄鋼與鑄鐵鑄鋼與鑄鐵3.4 3.4 有色金屬及其合金有色金屬及其合金第第3 3章章 金屬材料金屬材料3.3.13.3.1鑄鋼鑄鋼3.3.23.3.2鑄鐵鑄鐵3.3 3.3 鑄鋼與鑄鐵鑄鋼與鑄鐵3.3.1 3.3.1 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，但鑄造流動(dòng)性能差，收縮率大。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CMnSi sMPa bMPa 5% %akkJ/m2ZG150.12-

2、0.220.35-0.650.20-0.452004002540600ZG250.22-0.320.50-0.800.20-0.452404502032450ZG350.32-0.420.50-0.800.20-0.452805001625350ZG450.42-0.520.50-0.800.20-0.453205801220300ZG550.52-0.620.50-0.800.20-0.453506501018200熱處理熱處理軋輥軋輥外殼外殼退火或正火，細(xì)化晶粒，消除魏氏組織及鑄造應(yīng)力。退火或正火，細(xì)化晶粒，消除魏氏組織及鑄造應(yīng)力。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

3、，如軋形狀復(fù)雜，需一定強(qiáng)度、塑韌性的零件，如軋輥、機(jī)座、外殼。輥、機(jī)座、外殼。3.3.23.3.2鑄鐵鑄鐵1 1鑄鐵的特點(diǎn)鑄鐵的特點(diǎn)2 2常用鑄鐵常用鑄鐵成分成分 w(C) = 2.54.0 % ， w(Si) = 1.03.0 % . .1 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 Fe-G 相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)變相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)變GG結(jié)晶：過(guò)共晶成分結(jié)晶：過(guò)共晶成分 L L + GI共晶轉(zhuǎn)變共晶轉(zhuǎn)變 L

4、4.26 A2.08+G（共晶共晶） (1154)GG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 C、Si 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（）鑄鐵的組織和分類(lèi)（）鑄鐵的組織和分類(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-Fe

5、3C 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 + + GG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。GG的強(qiáng)度、韌性極低，減小鋼基體的有效截面，并的強(qiáng)度、韌性極低，減小鋼基體的有效截面，并引起應(yīng)力集中。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

6、好、凝固收縮接近共晶成分、熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好、凝固收縮小。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 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（）灰鑄鐵牌號(hào)牌號(hào) 如如HT100，表示表示 b100100MPa（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

7、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 P細(xì)化、細(xì)化、G細(xì)而均勻，強(qiáng)度、塑韌性細(xì)而均勻，強(qiáng)度、塑韌性明顯提高。明顯提高。熱處理熱處理去應(yīng)力退火去應(yīng)力

8、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（）球墨鑄鐵在鐵水澆注前加球化劑（稀土在鐵水澆注前加球化劑（稀土MgMg）使使G 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

9、+ 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?。?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+P5003505147-241QT600-2P6004202229-302QT700-2P7004902229-302QT800-2P8005602241-321 QT1200-1下下B B12008401300

10、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% 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。高溫正火，高溫正火，880920， P + G + 少量少量F ，強(qiáng)度較高。強(qiáng)度較高。調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì) 850900油淬油淬 + + 550600回火回火回火

11、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。不完全不完全A化正火化正火完全完全A A化正火化正火應(yīng)用應(yīng)用替代部分鑄鋼、鍛鋼件，如曲軸、連桿、軋輥替代部分鑄鋼、鍛鋼件，如曲軸、連桿、軋輥、汽車(chē)后橋等。、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 RuT420 ，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

12、。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（900900960960）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

13、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 P灰鑄鐵（灰鑄鐵（F F 為軟基體，為軟基體，CmCm為硬質(zhì)點(diǎn)，為硬質(zhì)點(diǎn)，GG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白口鑄鐵表層灰口鑄鐵心部（強(qiáng)度好）部（強(qiáng)度好）加入合金元素，以提高強(qiáng)度、韌性、耐加入合金元素，以提高強(qiáng)度、韌性、耐磨性。磨性。耐熱鑄鐵耐熱鑄鐵 和和 耐蝕鑄鐵耐蝕鑄鐵 小結(jié)小結(jié)重點(diǎn)要求重點(diǎn)