FC和FCD組織及性能特點知識講解

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。FC和FCD組織及性能特點-灰鐵和球鐵的相關(guān)知識灰鑄的組織及性能特點鑄鐵中的碳經(jīng)滲碳體或自由狀態(tài)的石墨兩種形態(tài)存在。鑄鐵析出碳原子形成石墨的過程稱為石墨化，石墨可以從液體中析出,也可以從奧氏體中析出。在一定條件下還可以從滲碳體分解得到(熱處理溫度到900度左右)，依據(jù)石墨化程度不同,可以獲得不同的鑄鐵組織。灰鐵的組織是由片狀石墨和金屬基體(鐵素體.珠光體和白口)國內(nèi)叫鐵素體臺灣叫肥粒鐵F國內(nèi)叫珠光體臺灣叫波來鐵P白口也叫雪明碳體C灰鐵的抗拉強度為100-350MPa，塑性和韌性都比較低，延伸率和沖擊韌性

2、幾乎為零，屬于脆性材料。灰鐵的機械性能取決于金屬材料基體和石墨的數(shù)量，大小，形狀和分布?；诣F的強度和塑性主要取決于石墨，而金屬基體的影響較小?；诣F的機械性能實際上是被石墨削弱了金屬基體的性能?；诣F的硬度主工取決于金屬的基體。石墨的密度為鑄鐵的1/3，石墨的抗拉強度小，塑性和硬度幾乎為零。石墨的這些特性，是影響灰鐵性能的主要因素。由于石墨強度很低，所以基體中的石墨像切口一樣，將基體割裂，大大的削弱了鑄鐵的強度，這就是灰鐵抗拉強度較低，塑性較差的內(nèi)在原因。一般是石墨數(shù)量愈多，石墨片愈粗大，分布愈不均勻，對金屬基體割裂的作用就愈嚴(yán)重，其強度和塑性也就愈低。石墨對鑄鐵有較小的收縮性和良好的切削加工性。

3、影響灰鐵的組織的因素影響灰鐵組織的主工因素是化學(xué)成份和冷卻速度?；瘜W(xué)成份對灰鐵的組織的影響灰鐵是一種復(fù)雜的多元鐵碳合金。除主要含碳，硅，錳，磷，硫五大元素外，還有其他微量元素?；瘜W(xué)成份對鑄鐵組織的影響，其實就是研究化學(xué)元素對石墨化的影響。按其對石墨化影響的不同，可分為促進石墨化和阻礙石墨化兩大類。促進石墨化元素：Al鋁Si硅Ti鈦C碳Cu銅Ni鎳Co鈷P磷阻礙石墨化元素：S硫V釩Sn錫Cr鉻Mo鉬Mn錳W鎢1碳和硅的影響：碳和硅是普通灰鐵中主要的化學(xué)成分，它們都是強烈促進石墨化的元素，對鑄鐵組織和性能起著決定性的影響，在熔煉中通過調(diào)整碳和硅的含量來控制灰鐵的組織和性能。碳之所以促進石墨化，是因

4、為碳本身是構(gòu)成石墨的元素，含碳量增加，鐵水中碳的濃度提高。硅促進石墨化主要表現(xiàn)在含硅量提高時,當(dāng)硅的含理很低時,即便是碳量很高,鑄鐵往往是白口組織.當(dāng)硅的含量在1.0%-2.0%范圍內(nèi)增加時,硅促進石墨化的作用特別強烈.當(dāng)硅的含量超過3.0%-3.5%時,由于產(chǎn)生石墨漂浮,鑄鐵中的總碳量下降,石墨數(shù)量隨之減少.縮合考慮碳和硅的影響,一般將硅量折合成相當(dāng)?shù)奶剂?它與實際硅量之和稱為碳當(dāng)量.共晶成份附近,硅促進石墨化的能力與碳比較為硅含量的三分之一.CE=C+1/3Si碳當(dāng)量(%)CE4.26%亞共晶鑄鐵CE4.26%共晶鑄鐵CE4.26%過共晶鑄鐵共晶度：灰鑄鐵的含碳量與共晶點實際碳量的比值稱為

5、共晶度，用Sc表示。ScC/(4.31/3（SiP）)Sc1為亞共晶鑄鐵增加C；Si可提高流動性Sc1為共晶鑄鐵流動性最好Sc1為過共晶鑄鐵降低C；Si可提高流動性高碳和高硅的鑄鐵,石墨數(shù)量相對多一些,石墨片粗大,基體中鐵素體相對多,機械性能下降.相對說隨著碳硅含量的降低,石墨變的細(xì)小,基體主要為珠光體.當(dāng)碳和硅的含量過低時,鑄鐵易出現(xiàn)麻口或白口組織,鑄造性能均差,一般碳含量為3.0-3.6%.(FLM)FC150為3.5-3.8%，F(xiàn)C200為3.4-3.7%;FC250為3.25-3.6%.硅含量為1.8-2.4%.(FLM)為2.1%左右碳當(dāng)量與灰鐵抗拉強度的關(guān)系:碳當(dāng)量越高,抗拉強度越

6、低.反之,越高。強度越低。碳和硅每加一格(0.1),抗拉強度降低5-7Mpa左右.硬度降低5-7度左右。3錳的影響：錳可以抑制鐵素體析出，促進珠光體生產(chǎn)。錳是阻礙石墨化的元素，但它能與硫結(jié)合生成硫化錳（MnS）,并上浮聚集到渣中除掉，從而削弱硫的有害作用。錳也是調(diào)整控制鑄鐵組織及性能的重要元素之一?；诣F中錳量為1.2%以下，F(xiàn)LM控制在0.5/0.9.錳與灰鐵抗拉強度的關(guān)系:錳越高,抗增強度越高.反之,越低.強度越低.錳每加一格(0.1),抗拉強度提高7Mpa左右;硬度提高7度左右4、磷的影響:磷能溶于鐵水中,當(dāng)磷含量大于0.3%時,則生成磷共晶.磷共晶硬而脆，且熔點低，一般以網(wǎng)狀分布在晶界上

7、，使鑄鐵脆性增加，磷共晶還能提高鑄件的耐磨性，而且還會影響加工性?；诣F中磷的含量主要來自生鐵和廢鋼.FLM控制在0.05以下.5、硫(S)對灰鐵石墨成核非常重要.FLM控制在0.04-0.1%(目標(biāo)為0.06-0.09%)6、鉻(Cr)為波來鐵形成元素.可增加強度和硬度,但也是為碳化物形成元素.對薄鑄件或加的過量會有白口產(chǎn)生.FLMFC150;FC200;FC250控制在0.15%;有的控制在0.15-0.25%，鉻每加一格(0.1),抗拉強度提高10Mpa左右;硬度提高10度左右.7、錫(Sn)為強的波來鐵穩(wěn)定元素.可提高強度.錫每加一格(0.01),抗拉強度提高6-7Mpa左右;硬度提高6

8、-7度左右.8、銅(Cu)為波來鐵促進元素.可增加強度和硬度.對薄鑄件不會有促使碳化物形成(白口)，銅每加一格(0.1),抗拉強度提高6-7Mpa左右;硬度提高6-7度左右.球墨鑄鐵灰口鑄鐵抗拉強度硬度HB基地150Mpa14021030%F+P200Mpa16023020%F+P250Mpa17326910%F+P抗拉強度：硬度：機械性能：基地組織：一般可允許0.5%碳化物石墨形態(tài)：A、B、C、D、E、F石墨形狀：片狀灰口鑄鐵的基本要求鑄鐵的種類按照石墨形態(tài)可分為下列五種：灰口鑄鐵：片狀石墨球墨鑄鐵：球狀石墨蠕墨鑄鐵：蠕蟲狀石墨白口鑄鐵：石墨以碳化物形式存在可鍛鑄鐵：團絮狀石墨抗拉強度延伸率

9、硬度HB基地400Mpa15%121197F450Mpa12%143217F500Mpa7%187255F+P550Mpa5%192269P+F600Mpa3%192269P700Mpa2%245295P石墨形態(tài)：球狀球化率：一般要求80%基地組織：一般可允許5%碳化物機械性能：抗拉強度：硬度：延伸率：球墨鑄鐵的基本要求影響球鐵的組織的因素影響球鐵組織的主工因素是化學(xué)成份和冷卻速度?；瘜W(xué)成份對鑄鐵組織的影響，1碳和硅的影響：碳和硅是普通球鐵中主要的化學(xué)成分，它們都是強烈促進石墨化的元素，對鑄鐵組織和性能起著決定性的影響。碳之所以促進石墨化，是因為碳本身是構(gòu)成石墨的元素，含碳量增加，鐵水中碳的濃

10、度提高。硅促進石墨化主要表現(xiàn)在含硅量提高時,當(dāng)硅的含理很低時,即便是碳量很高,鑄鐵往往是白口組織.當(dāng)硅的含量在1.0%-2.0%范圍內(nèi)增加時,硅促進石墨化的作用特別強烈.當(dāng)硅的含量超過3.0%-3.5%時,由于產(chǎn)生石墨漂浮,鑄鐵中的總碳量下降,石墨數(shù)量隨之減少.高碳和高硅的鑄鐵,石墨數(shù)量相對多一些,石墨粗大,基體中鐵素體相對多,機械性能下降.相對說隨著碳硅含量的降低,石墨變的細(xì)小,基體主要為珠光體.當(dāng)碳和硅的含量過低時,鑄鐵易出現(xiàn)麻口或白口組織,鑄造性能均差,一般碳含量為3.0-4.0%，目標(biāo)：3.7/3.85%.硅含量為2.0-3.0%.目標(biāo):2.42.9%碳當(dāng)量與球鐵抗拉強度的關(guān)系:碳當(dāng)量

11、越高,抗拉強度越低.反之,越高。強度越低。碳和硅每加一格(0.1),抗拉強度降低5-7Mpa左右.硬度降低5-7度左右。3錳的影響：錳可以抑制鐵素體析出，促進珠光體生產(chǎn)。錳是阻礙石墨化的元素，但它能與硫結(jié)合生成硫化錳（MnS）,并上浮聚集到渣中除掉，從而削弱硫的有害作用。錳也是調(diào)整控制鑄鐵組織及性能的重要元素之一。球鐵中錳量為1.0%以下，F(xiàn)LM控制在FCD400:0.3%以下，F(xiàn)CD450:0.35%以下，F(xiàn)CD500:0.3%-0.5%FCD550-FCD700:0.5%-1.0%之間錳與灰鐵抗拉強度的關(guān)系:錳越高,抗增強度越高.反之,越低.強度越低.錳每加一格(0.1),抗拉強度提高7M

12、pa左右;硬度提高7度左右4、磷的影響:磷能溶于鐵水中,當(dāng)磷含量大于0.3%時,則生成磷共晶.磷共晶硬而脆，且熔點低，一般以網(wǎng)狀分布在晶界上，使鑄鐵脆性增加，磷共晶還能提高鑄件的耐磨性，而且還會影響加工性。球鐵中磷的含量主要來自生鐵和廢鋼.FLM控制在0.05以下.5、硫(S)S+MgMgS,.FLM控制在0.02%以下6、鉻(Cr)為波來鐵形成元素.也是為碳化物形成元素.會有白口產(chǎn)生.FLM控制在0.1%.7、錫(Sn)為強的波來鐵穩(wěn)定元素.可提高強度.錫每加一格(0.01),抗拉強度提高6-7Mpa左右;硬度提高6-7度左右.FCD400-450:0.01%FCD500-700:0.02-

13、0.088、銅(Cu)為波來鐵促進元素.可增加強度和硬度.銅每加一格(0.1),抗拉強度提高6-7Mpa左右;硬度提高6-7度左右.FCD400-450:0.15%FCD500-700:0.2-0.89、鎂(Mg)是可以用來判定球化不良，控制在0.025%以上。球鐵球化相關(guān)知識球墨鑄鐵是通過球化和孕育處理得到球狀石墨，有效地提高了鑄鐵的機械性能，特別是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強度。球墨鑄鐵與灰口鑄鐵相比，C、Si含量較高，而Mn較低，對S、P的限制較嚴(yán)。其化學(xué)成分一般為：(3.53.8)%C，(2.03.0)%Si，(0.10.7)%Mn，0.05%P，0.02%S，(0.025

14、0.07)%Mg(此為無稀土元素時)，當(dāng)有稀土元素存在時，則Mg可低些。球鐵原鐵液應(yīng)高碳、低硅、低硫、低磷?？刂坪昧虻暮?，是生產(chǎn)球鐵的一個重要條件。球化劑加入量應(yīng)根據(jù)鐵液成分、鑄件壁厚、球化劑成分和球化處理過程的吸收率等因素分析比較確定。一般為1.62.0，若球化劑放置時間較長，則應(yīng)適量多加。球化反應(yīng)控制的關(guān)鍵是鎂的吸收率，溫度高，反應(yīng)激烈，時間短，鎂燒損多，球化效果差；溫度低，反應(yīng)平穩(wěn)，時間長，鎂吸收率高，球化效果好。因此，一般在保證足夠澆注溫度的前提下，宜盡可能降低球化處理溫度，控制在14201450。球化劑要砸成小塊，粒度一般在525mm，加在包底，再在上面加硅鐵和鐵屑。孕育處理是球墨

15、鑄鐵生產(chǎn)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，它不僅促進石墨化，防止自由滲碳體和白口出現(xiàn)，而且有助于球化，并使石墨變得更細(xì)小，更圓整，分布均勻，從而提高球墨鑄鐵的力學(xué)性能。孕育劑一般多采用FeSi75，其加入量根據(jù)對鑄件的力學(xué)性能要求，一般為0.81.0。孕育劑的粒度根據(jù)鐵液量多少，一般砸成525mm的小塊。孕育劑應(yīng)保持干凈、干燥。球化劑和孕育劑要在出鐵前加入包中，在連續(xù)生產(chǎn)時，剛出完前一爐鐵后，包很熱，過早加入會使其粘結(jié)在包底而削弱球化和孕育效果。為了延遲球化反應(yīng)時間，增強球化和孕育效果，要在球化劑和孕育劑的上面覆蓋一層鐵屑。球化處理的方法較多，一般多采用操作簡便的沖入法處理球鐵（三明治球化方式）。由于球鐵

16、液容易出現(xiàn)球化衰退，因此，鐵液球化處理后要盡快澆注，一般在處理后12min內(nèi)澆注完畢，不會有球化衰退問題。我國廣泛采用的球化劑是稀土鎂合金。鎂是重要的球化元素，但它密度小（1.73g/cm3）、沸點低（1120），若直接加入鐵液，鎂將浮于液面并立即沸騰，這不僅使鎂的吸收率降低，也不夠安全。稀土元素包括鈰（Ce）、鑭（La）、鐿（Yb）和釔（Y）等十七種元素。稀土的沸點高于鐵水溫度，故加入鐵水中沒有沸騰現(xiàn)象，同時，稀土有著強烈的脫硫、去氣能力，還能細(xì)化組織、改善鑄造性能。但稀土的球化作用較鎂弱，單純用稀土作球化劑時，石墨球不夠圓整。稀土鎂合金（其中鎂、稀土含量均小于10%，其余為硅和鐵）綜合了稀土和鎂的優(yōu)點，而且結(jié)合了我國的資源特點，用它作球化劑作用平穩(wěn)、節(jié)約鎂的用量，還能改善球鐵的質(zhì)量。球化劑的加入量一般為鐵水質(zhì)量的1.0%1.6%。孕育劑：促進鑄鐵石墨化，防止球化元素造成的白口傾向，使石墨球圓整、細(xì)化，改善球鐵的力學(xué)性能。常用的孕育劑為含硅75%的硅鐵，加入量為鐵水質(zhì)量的0.4%1.0%。由于球化元素有較強的白口傾向，故球墨鑄鐵不適合鑄造薄壁小件。球化劑的用量直