金屬學(xué)與第十章-鑄鐵

第十章鑄鐵第十章常用鑄鐵材料一、石墨化

——鑄鐵中的碳以石墨的形式析出的過程，稱為石墨化。石墨化程度，G數(shù)量，基體中P數(shù)量所以，石墨化程度決定了鑄鐵的組織：1、石墨形態(tài)對鑄鐵性能的影響石墨相當(dāng)于鋼基體上的裂紋或空洞，減少基體有效截面積，引起應(yīng)力集中。片狀石墨引起嚴(yán)重應(yīng)力集中，團(tuán)絮狀和球狀作用輕。變質(zhì)處理后，石墨片細(xì)化，割裂作用減輕，強(qiáng)度提高。蠕墨鑄鐵，端部鈍，強(qiáng)度、塑性提高?？慑?、球狀鑄鐵中石墨對基體裂作用小，強(qiáng)度、塑性提高按石墨形態(tài)分類2、鑄鐵的組織和分類a.灰口鑄鐵片狀石墨b.可鍛鑄鐵

團(tuán)絮狀c.球墨鑄鐵球狀d.蠕墨鑄鐵蠕蟲狀

3、影響石墨化的因素：Fe-C合金的五大元素：C,Si,P,Mn,S(1)、化學(xué)成分C是G的形成元素，C%，

G化；碳當(dāng)量：CE=C+1/3(Si+P)原因：Si能抑制Fe3C的形成，促進(jìn)Fe3C分解

Si:

是強(qiáng)烈促進(jìn)G化的元素，Si%,G化。

合金元素Cr、W、Mo、V

與C親合力強(qiáng)，阻礙石墨化合金元素Al、Cu、Ni、Co增加Fe自擴(kuò)散能力，促進(jìn)石墨化。S:

是阻礙G化的元素，S%,G化Mn：Mn<0.2~0.4%時，Mn+SMnS

可起除S作用，G化；Mn>0.2~0.4%時，形成合金滲碳體(Fe,Mn)3C,G化。P：對石墨化影響不明顯。V冷

，G化

，F(xiàn)e3C量

，G片細(xì)小、量少。

V冷

，G化停止，無石墨形成，CFe3C，即形成白口鑄鐵。(2)、冷卻速度(V冷)G化是靠原子擴(kuò)散進(jìn)行的，需要溫度、時間二、灰口鑄鐵

1、灰口鑄鐵的組織灰口鑄鐵的組織是由鋼的基體組織與片狀石墨組成。鋼的基體：鐵素體、鐵素體＋珠光體、珠光體，三種灰口鑄鐵：F灰口鑄鐵、F+P灰口鑄鐵、P灰口鑄鐵（如圖所示）。其中珠光體灰口鑄鐵的強(qiáng)度最高，應(yīng)用最廣泛。鐵素體基體組織鐵素體基體+片狀石墨

X100鐵素體基體+片狀石墨

X500珠光體基體組織珠光體基體+片狀石墨

X100珠光體基體+片狀石墨X500鐵素體+珠光體基體組織鐵素體和珠光體基體+片狀石墨

X100X5002、灰口鑄鐵的牌號如HT100,

表示Ф30mm試樣的最小抗拉強(qiáng)度值100MN/m2牌號顯微組織性能基體石墨HT100F+P粗片狀鑄造性能好，不用人工時效，減振性好HT150F+P較粗片狀HT200P中等片狀強(qiáng)度較高，耐磨耐熱，鑄造性較好，但要人工時效，減振性較好HT250細(xì)P較細(xì)片狀HT300索氏體或屈氏體細(xì)小片狀高強(qiáng)度，高耐磨性，白口傾向大，鑄造性差，要人工時效灰口鑄鐵常見牌號組織（1）HT200、HT250、HT300多屬孕育鑄鐵（2）牌號越高，鑄造性能越差，強(qiáng)度越高（3）同一牌號，壁厚增加，抗拉強(qiáng)度下降說明：3、灰口鑄鐵的熱處理（1）、去應(yīng)力退火目的：消除鑄造內(nèi)應(yīng)力，防止鑄件開裂惑減少變形（2）、改善切削加工性的退火目的：消除白口組織，改善切削加工性（3）、表面淬火

目的：提高表面的硬度和耐磨性，其方法有火焰淬火、感應(yīng)淬火和電接觸淬火。熱處理只能改變鑄鐵的基體組織，不能改變石墨的形態(tài)和分布。——效果不大二、可鍛鑄鐵

完全白口鑄鐵，經(jīng)長時間石墨化退火（900－980oC）1．牌號

F可鍛鑄鐵KT300－6最低抗拉強(qiáng)度和延伸率

P可鍛鑄鐵KTZ450－5最低抗拉強(qiáng)度和延伸率2．熱處理

a）鑄造純白口鑄鐵

b）經(jīng)長時間石墨化

c）控制不同冷速獲得F

和P基體的可鍛鑄鐵?？慑戣T鐵顯微組織可鍛鑄鐵腐蝕前石墨形態(tài)基體+團(tuán)絮狀石墨

X100基體+團(tuán)絮狀石墨

X500腐蝕后F+P基體+團(tuán)絮狀石墨

X100F+P基體+團(tuán)絮狀石墨X500三、球墨鑄鐵

1、組織與性能：(F,F+P,P)+球狀G

G球?qū)w的割裂、應(yīng)力集中減小到最低程度，所以，機(jī)械性能大大提高。鐵素體基體珠光體基體石墨球珠光體＋鐵素體球墨鑄鐵在鑄態(tài)下，球墨鑄鐵的基體組織一般為：鐵素體＋珠光體＋少量自由滲碳體。經(jīng)熱處理后可獲得基體為平衡組織的球墨鑄鐵：QT400－17表示最低抗拉強(qiáng)度值是400MPa和最低延伸率17％2、球墨鑄鐵的牌號3、球墨鑄鐵的熱處理特點(diǎn)（1）共析轉(zhuǎn)變溫度顯著提高，并變成一個相當(dāng)寬的溫度范圍，而不是恒定的共析轉(zhuǎn)變溫度。（2）當(dāng)在共析轉(zhuǎn)變溫度之上加熱且球墨鑄鐵的基體組織完全奧氏體化后，若繼續(xù)升高溫度或延長保溫時間，則奧氏體中的含碳量將因石墨的溶入而增加。（3）使C曲線右移，并形成兩個“鼻子”，這使淬火臨界冷卻速度降低，淬透性增大，因此一般中小鑄件可采用油淬。種類（1）退火——獲得塑性好的鐵素體基體，改善切削性能和消除鑄造應(yīng)力。原始鑄態(tài)組織中存在自由滲碳體，采用高溫退火；原始鑄態(tài)組織中不存在自由滲碳體，采用低溫退火。（2）正火——增加基體中珠光體的數(shù)量，細(xì)化基體組織，提高強(qiáng)度和耐磨性。完全奧氏體化，采用高溫正火；不完全奧氏體化，采用低溫正火。

注：正火后要進(jìn)行去應(yīng)力退火。（正火后有較大內(nèi)應(yīng)力）（3）調(diào)質(zhì)——獲得較高的綜合力學(xué)性能。（4）等溫淬火——很高的強(qiáng)度，良好的塑性和韌性。這種工藝適合于綜合力學(xué)性能要求高且外形又較為復(fù)雜、熱處理易變形與開裂的零件，如：齒輪、凸輪軸。四、蠕墨鑄鐵蠕蟲狀石墨性能介于片狀和球狀石墨之間。蠕墨鑄鐵的熱處理鑄態(tài)時，基體中具有大量的鐵素體，通過正火可增加珠光體，提高強(qiáng)度和耐磨性。為消除自由滲碳體或提高塑性，可以通過退火獲得85％以上鐵素體基體的蠕