中職《金屬材料與熱處理》7 項目七教案

材料科學(xué)與工程學(xué)院教案用紙課程章節(jié)名稱項目七鑄鐵教學(xué)目的、要求●掌握鑄鐵的分類和形成過程?！裾莆栈诣T鐵。●掌握可鍛鑄鐵。●掌握球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵。重點難點1.鑄鐵的分類和形成過程2.灰鑄鐵3.可鍛鑄鐵4.球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵教學(xué)環(huán)節(jié)時間分配3課時教學(xué)手段、教學(xué)方法和實施步驟多媒體授課內(nèi)容:鑄鐵形成過程：在鑄鐵中，石墨可以以片狀、球狀、蠕蟲狀或團絮狀形態(tài)存在，石墨既可以從液體或奧氏體中直接析出，也可以先結(jié)晶出滲碳體，再由滲碳體在一定條件下分解為鐵素體和石墨。鑄鐵中的碳以石墨形態(tài)析出的過程稱為石墨化。如灰口鑄鐵和球墨鑄鐵中的石墨主要從液體中析出;可鍛鑄鐵中的石墨則完全由白口鑄鐵經(jīng)長時間高溫退火，由滲碳體的分解來得到。石墨形成過程（石墨化）分為三個階段。第一階段石墨化:鑄鐵液體通過共晶反應(yīng)形成共晶石墨。第二階段石墨化:在1154～738℃溫度范圍內(nèi)冷卻過程中，自奧氏體中不斷析出二次石墨。第三階段石墨化:當(dāng)溫度降到738℃通過共析反應(yīng)析出石墨?；诣T鐵：灰鑄鐵的化學(xué)成分一般為:碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.7%～3.6%、硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%～2.2%、錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%～1.3%、磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.3%、硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.15%。其中碳、硅、錳是調(diào)節(jié)組織的元素，磷元素是被控制使用的，硫元素是被限制的?；诣T鐵的力學(xué)性能主要取決于基體的性能及石墨的數(shù)量、形狀、大小和分布狀況。灰鑄鐵中的片狀石墨對基體的割裂嚴(yán)重，在石墨尖角處易造成應(yīng)力集中，使灰鑄鐵的抗拉強度、塑性和韌性遠低于鋼，但抗壓強度與鋼相當(dāng)。同時，基體組織對灰鑄鐵的力學(xué)性能也有一定的影響，鐵素體基體灰鑄鐵的石墨片粗大，強度和硬度最低，故應(yīng)用較少;珠光體基體灰鑄鐵的石墨片細小，有較高的強度和硬度，主要用來制造較重要鑄件;鐵素體一珠光體基體灰鑄鐵的石墨片較珠光體灰鑄鐵稍粗大，性能不如珠光體灰鑄鐵。故工業(yè)上使用較多的是珠光體基體的灰鑄鐵。三、可鍛鑄鐵：可鍛鑄鐵又稱為瑪鋼、馬鐵?？慑戣T鐵是由一定化學(xué)成分的鐵液澆注成白口坯件，再經(jīng)退火而成的鑄鐵?？慑戣T鐵中石墨為團絮狀，對基體的割裂和引起應(yīng)力集中作用比灰鑄鐵小，因此，它與灰口鑄鐵相比，可鍛鑄鐵有較好的強度和塑性，特別是低溫沖擊性能較好，耐磨性和減振性優(yōu)于普通碳素鋼;鑄造性能較灰鑄鐵差;切削性能則優(yōu)于鋼和球磨鑄鐵而與灰鑄鐵接近。必須指出的是，可鍛鑄鐵是不可以鍛造的?？慑戣T鐵的生產(chǎn)必須經(jīng)過兩個步驟:先澆注成白口鑄鐵件，然后經(jīng)高溫長時間的可鍛化退火，使?jié)B碳體分解為團絮狀石墨，而獲得可鍛鑄鐵件。為了保證在一般冷卻條件下鑄件能夠獲得全部的白口組織，須使可鍛鑄鐵的碳和硅含量較低，化學(xué)成分一般為:wc=2.2%～2.8%，wSi=1.0%～1.8%，wMn=0.3%～0.8%，wS≤0.2%，wP≤0.1%。四、球墨鑄鐵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。球墨鑄鐵是20世紀(jì)五十年代發(fā)展起來的一種高強度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼。正是基于其優(yōu)異的性能，已成功地用于鑄造一些受力復(fù)雜，強度、韌性、耐磨性要求較高的零件。球墨鑄鐵已迅速發(fā)展為僅次于灰鑄鐵、應(yīng)用十分廣泛的鑄鐵材料。所謂“以鐵代鋼”主要指球墨鑄鐵。球墨鑄鐵的成分中C、Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，Mn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，S、P的質(zhì)量分?jǐn)?shù)限制很嚴(yán)，同時含有一定量的Mg和稀土元素。球墨鑄鐵的大致化學(xué)成分如下:wC=3.6%～4.0%、wSi=2.0%～2.8%、wMn=0.6%～0.8%、wS≤0.07%、wP≤0.1%、wMg=0.03%～0.05%、wRe=0.02%～0.04%。蠕墨鑄鐵：蠕墨鑄鐵作為一種新型鑄鐵材料出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代。通常蠕墨鑄鐵是鑄造以前加蠕化劑（鎂或稀土）隨后凝固而制得的。迄今為止，國內(nèi)外研究結(jié)果一致認(rèn)為，稀土是制取蠕墨鑄鐵的主導(dǎo)元素。我國稀土資源富有，為發(fā)展我國蠕墨鑄鐵提供了極其有利的條件和物質(zhì)基礎(chǔ)。蠕墨鑄鐵的化學(xué)成分要求與球磨鑄鐵相似，即要求高碳、高硅、低硫和低磷。蠕墨鑄鐵的化學(xué)成分一般為:wC=3.5～3.9%、wSi=2.1～2.8%、wS<