灰鑄鐵的組織及性能

7.2.1灰鑄鐵的組織及性能內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系數(shù)控1101班王逸祿同學(xué)指導(dǎo)教師：董香萍1.灰鑄鐵的成分

成份：一般為Wc=2.5%～4.0%,Wsi=1.0%～3.0%,WMn=0.5%～1.4%,Ws≤0.15%,Wp≤0.30%。組織：看成是碳鋼的基體加片狀石墨，分為三類：鐵素體基體、鐵素體-珠光體基體、珠光體基體灰鑄鐵。2.灰鑄鐵的金相組織及其對性能的影響(一)石墨(P29)

凝固條件不同(化學(xué)成分、冷卻速度、形核能力)灰鑄鐵的金相組織星狀(或蜘蛛狀)與短片狀石墨混合均勻分布F星狀短小片狀枝晶間石墨呈有方向分布E枝晶片狀點(diǎn)狀、片狀枝晶間石墨呈無向分布D枝晶點(diǎn)狀部分帶尖角塊狀、粗大片狀初生石墨及小片狀石墨C塊片狀片狀與點(diǎn)狀石墨聚集成菊花狀分布B菊花狀片狀石墨均勻分布A片狀說明代號名稱表2-1石墨形狀分類3.灰鑄鐵的金相組織及其對性能的影響灰鑄鐵的金相組織(一)石墨(P29)過共晶成分，快冷時(shí)形成，如活塞中常出現(xiàn)F型石墨F過共晶成分，滿冷時(shí)形成的初析石墨C碳當(dāng)量較形成D型時(shí)更低，但冷卻速度慢，共晶凝固時(shí)液體數(shù)量已很少，故呈方向性分布(取決于初析奧氏體)E實(shí)質(zhì)上中心是D型，外圍是A型，開始時(shí)過冷度大，呈褐條件差，先析出D型，后期析放出凝固潛熱，過冷減少而析出A型B碳當(dāng)量低，成核條件差，初析奧氏體多，冷卻速度快，過冷度大D石墨成核能力強(qiáng)，冷卻速度慢，過冷度小A形成條件石墨類型形成條件石墨類型表2-2各型石墨的形成條件4.灰鑄鐵的金相組織及其對性能的影響(二)基體(P30)

鑄態(tài)或熱處理后，分為：鐵素體、片狀珠光體、粒狀珠光體、托氏體、粒狀貝氏體、針狀貝氏體、馬氏體(表2-4)?；诣T鐵的金相組織5.灰鑄鐵的金相組織及其對性能的影響灰鑄鐵的金相組織(三)碳化物針條狀、網(wǎng)狀、塊狀和萊氏體狀。6.灰鑄鐵的金相組織及其對性能的影響灰鑄鐵的金相組織(四)磷共晶

二元、三元二元磷共晶——碳化物復(fù)合物三元磷共晶——碳化物復(fù)合物7.灰鑄鐵的金相組織及其對性能的影響灰鑄鐵的金相組織(五)共晶團(tuán)

8.灰鑄鐵的金相組織及其對性能的影響金相組織對性能的影響(一)石墨的影響(P31)：

軟、強(qiáng)度極低(σb<20MPa;δ≈0%)3%游離石墨即占鑄鐵體積約10%減小有效截面積，尖端引起應(yīng)力集中降低強(qiáng)度；2.減低彈性模量；3.有好的減振性；4.缺口敏感性?。?.有好的減摩性；6.致密性差，導(dǎo)熱性好。9.灰鑄鐵的金相組織及其對性能的影響金相組織對性能的影響(二)基體的影響(P34)：

灰鑄鐵(Si%=2%)中：鐵素體：σb≈

400MPa;HBS≈

95；δ=50%；狀光體：σb≈

700MPa;HBS≈

200；δ=15%；

為提高σb，除石墨形狀、分布、數(shù)量外，力爭100%細(xì)小珠光體。10.灰鑄鐵的金相組織及其對性能的影響金相組織對性能的影響(三)共晶團(tuán)的影響：

影響因素：爐料、化學(xué)成分、熔化工藝、孕育劑與孕育方法、冷卻速度。優(yōu)點(diǎn)：共晶團(tuán)細(xì)化，明顯提高σb；缺點(diǎn)：過多共晶團(tuán)會增加縮孔，縮松傾向。11.灰鑄鐵的金相組織及其對性能的影響金相組織對性能的影響(四)非金屬夾雜物的影響(P35)：

Mn低時(shí)，S形成三元硫化物共晶或富鐵硫化物，影響σb；Mn高時(shí)，形成MnS(Tm=1650℃)，入渣；磷共晶常沿共晶團(tuán)晶界呈網(wǎng)狀、島狀或魚骨狀分布；硬而脆，韌性極低，但耐磨，可用于缸套或剎車盤。12.灰鑄鐵的性能力學(xué)性能Φ30mm試棒，不完全代表不同形狀、壁厚的鑄件性能(P36)抗拉強(qiáng)度σb：用于區(qū)分鑄鐵等級HT100～HT350；

σb=786.5-150×C%-47×Si%+45×Mn%+219×S%

斷后伸長率

δ：很低，HT150～HT300之間δ=0.3～0.8%；抗壓強(qiáng)度：為σb的3～4倍；抗彎強(qiáng)度：為σb的2倍；硬度：一定條件下代表強(qiáng)度的大小，耐磨性的高低以及切削性能的好壞。外商驗(yàn)貨。

HBS=444-71.2×C%-13.9×Si%+21×Mn%+170×S%13.灰鑄鐵的性能使用性能(P41)耐磨性：剎車片、氣缸套、活塞環(huán)、機(jī)床導(dǎo)軌、液壓閥件；提高硬度，改善基體組織，表面硬化處理。2.減振性：制造內(nèi)燃機(jī)和機(jī)床零件；3.耐熱疲勞性能：球鐵、蠕鐵比灰鐵好；添加合金元素。14.灰鑄鐵的性能工藝性能(一)鑄造性能(P42)流動性：鐵液充填鑄型的能力；

熔點(diǎn)以上的過熱度（提高澆溫）；溫度一定時(shí)接近共晶成分流動性好；

磷可提高共晶度，形成低熔點(diǎn)共晶體，降低液相溫度；薄壁且表面光潔度要求高的使用高磷鑄鐵（如工藝品）；2.收縮性：液態(tài)收縮、凝固收縮、固態(tài)收縮

(P43)

鑄型條件、石墨化膨脹、鑄件結(jié)構(gòu)的機(jī)械阻礙；3.鑄造應(yīng)力：1〉熱應(yīng)力鑄件壁厚?。?P44)

2〉相變應(yīng)力

3〉機(jī)械阻礙應(yīng)力

4〉斷面敏感性（內(nèi)外厚薄處結(jié)晶后的組織和性能差異）15.灰鑄鐵的性能工藝性能(二)切削性能(P45)石墨對刀具的潤滑和斷屑作用有游離滲碳體(白口)時(shí)差合金元素V、Ti、B、Cr、P硬化相16.灰鑄鐵的性能工藝性能(二)焊補(bǔ)性能

易形成滲碳體；易產(chǎn)生裂紋；

產(chǎn)生新的渣孔、氣孔。17.對灰鑄鐵組織和性能的影響因素

冷卻速度的影響(P45)成分一定，共晶凝固，冷卻越快，過冷度越大，越易白口。影響因素：1〉逐漸大小和厚薄；2〉鑄型條件：干型、濕型、金屬型、石墨型、樹枝型、鐵型復(fù)砂、冷鐵18.對灰鑄鐵組織和性能的影響因素

化學(xué)成分的影響1、形成固溶體；2、組成碳化物(P47)：1〉強(qiáng)碳化物形成元素：V、Zr、Nb、Ti2〉中碳化物形成元素：Cr、Mo、W3〉弱碳化物形成元素：Mn4〉A(chǔ)l:8-9%,20-24%之間進(jìn)入固溶體，對石墨化有利10-20%之間Fe3AlCr反石墨化〉24%形成特殊碳化物3、組成硫化物、氧化物、氮化物FeSMnSMgS4、組成金屬間化合物較少5、純金屬相超過溶解度，如：Cu、Pb(一)各元素在鑄鐵中存在的狀態(tài)與分布(P47)19.對灰鑄鐵組織和性能的影響因素

化學(xué)成分的影響(二)化學(xué)成分對灰鑄鐵組織的影響

1、各元素對石墨化作用的影響(表2-14)注：+為促進(jìn)石墨化；-為阻礙石墨化；0為無影響20.對灰鑄鐵組織和性能的影響因素

化學(xué)成分的影響(二)化學(xué)成分對灰鑄鐵組織的影響

2、各元素對金屬基體的影響(表2-15)21.對灰鑄鐵組織和性能的影響因素

化學(xué)成分的影響(三)五個(gè)常見元素的影響(表2-16)22.對灰鑄鐵組織和性能的影響因素

化學(xué)成分的影響(三)五個(gè)常見元素的影響(P48)1、碳和硅含碳量增加，石墨數(shù)量增多，促進(jìn)石墨化；含碳量減少，偏離共晶點(diǎn)，結(jié)晶間隔大，初生奧氏體，性能提高；硅強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化；作為孕育劑，石墨化效果比原鐵水中的硅大得多；促進(jìn)結(jié)晶核心形成和石墨化，并減少白口傾向；高Si/C比鑄鐵；碳和硅也促進(jìn)共析石墨化，珠光體量減少，鐵素體量增加。23.對灰鑄鐵組織和性能的影響因素

化學(xué)成分的影響(三)五個(gè)常見元素的影響2、錳和硫錳和硫均穩(wěn)定碳化物，阻礙石墨化；錳阻礙共晶石墨化作用弱，阻礙共析石墨化作用強(qiáng)，均珠光體；灰鑄鐵含錳量一般0.4～1.2%，〉1.5%時(shí)屬于合金鑄鐵；硫的作用：1〉強(qiáng)烈阻礙石墨化；2〉形成MnS，作為石墨的非均質(zhì)晶核，有利于石墨析出；3、磷P使共晶點(diǎn)左移，計(jì)入碳當(dāng)量；形成磷共晶，耐磨性提高，脆性增加。24.對灰鑄鐵組織和性能的影響因素

化學(xué)成分的影響(四)合金元素的影響(P51)Ni、Cu、Cr、Mo、W、Mn、V、Ti、Nb25.對灰鑄鐵組織和性能的影響因素

化學(xué)成分的影響(五)常見微量元素的影響Sn、Sb、Bi、Pb、Zn、B、Te、Zr26.對灰鑄鐵組織和性能的影響因素

其他鑄造工藝條件的影響(P55)(一)鐵液過熱和高溫靜置的影響鐵液過熱的臨界溫度為：1500～1550℃與成分、冷卻速度和形核能力有關(guān)27.對灰鑄鐵組織和性能的影響因素

其他鑄造工藝條件的影響(二)孕育處理的影響生產(chǎn)高強(qiáng)度鑄鐵時(shí)，要求鐵液過熱，并適當(dāng)降低碳硅含量；形核能力降低，往往出現(xiàn)過冷石墨和一定量的自由滲碳體；孕育能降低鐵液過冷傾向，形成較理想石墨形態(tài)，增加非均質(zhì)晶核數(shù)量，細(xì)化晶粒，提高組織和性能均勻性，性能提高28.對灰鑄鐵組織和性能的影響因素

其他鑄造工藝條件的影響(三)氣體的影響(P57)1、氫：促進(jìn)白口，反白口，皮下氣孔；2、氮：適量，鐵素體減少，珠光體增加，片狀石墨變短，變鈍，強(qiáng)度提高。含量