常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)教學(xué)教材

常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn)9/27/202412-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)鑄鐵分類及性能鑄鐵是含碳量大于2.11％的鐵碳合金，依據(jù)碳在合金中的存在形式鑄鐵可分為白口鑄鐵、灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵等。白口鑄鐵灰口鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵9/27/202422-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)白口鑄鐵碳全部以化合碳的形式存在（Fe3C)，脆、硬，斷面呈白色；性能：硬度高，脆性大，耐磨性好，難于切削加工；主要用于：制造耐磨性要求高的零件，如軋輥、鐵鏵犁、火車車輪等；還可作為可鍛鑄鐵的毛坯、煉鋼原料使用。9/27/202432-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)灰口鑄鐵灰口鑄鐵中的碳一部分形成金屬的基體（化合碳），另一部分則以片狀石墨的形式存在（自由碳）；故而灰口鑄鐵的顯微組織：鋼的基體（F、P）＋片狀石墨。9/27/202442-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)灰口鑄鐵的組織與性能珠光體灰口鑄鐵—金屬基體強(qiáng)，石墨細(xì)小，分布均勻，基體作用得以全面發(fā)揮，強(qiáng)度和硬度較高；珠光體-鐵素體灰口鑄鐵—金屬基體較弱，石墨粗而分布集中，分割基體和應(yīng)力集中明顯，因而強(qiáng)度和硬度較低；鐵素體灰口鑄鐵—金屬基體最弱，片狀石墨量多，分布不均，弱化基體的作用最大，因而強(qiáng)度和硬度也最低。9/27/202462-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)灰口鑄鐵的性能灰口鑄鐵的性能包括：機(jī)械性能工藝性減振性耐磨性缺口敏感性9/27/202472-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)影響灰口鑄鐵組織與性能的因素灰口鑄鐵的性能取決于組織，而組織又取決于C在鑄鐵中的存在形式；實質(zhì)上是取決于鋼的基體及所分布片狀石墨的數(shù)量、形狀、大小。9/27/202482-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)石墨化與金屬組織C總=C石墨+C化合必須控制鑄鐵的石墨化程度：C化合=

0.77％時

P灰鐵；C化合<

0.77％時（P+F）灰鐵；C化合=0時即：C石墨=100％，（碳全部以石墨形式存在時)

F灰鐵。9/27/202492-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)灰口鑄鐵的石墨化石墨化——碳以石墨的形式析出（石墨的結(jié)晶過程），石墨化程度越大灰口鑄鐵組織中的C自由（石墨）越多，C化合越少；因此，不同的石墨化程度形成不同組織和性能的灰口鑄鐵。9/27/2024102-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)影響灰口鑄鐵石墨化的因素灰口鑄鐵的組織取決于C自由與C化合多少，取決于石墨化的程度；影響石墨化程度的因素有：化學(xué)成分冷卻速度碳硅硫錳磷9/27/2024112-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)灰口鑄鐵的孕育處理孕育鑄鐵的組織:珠光體基體＋均勻、細(xì)小的片狀石墨；提高機(jī)械性能。9/27/2024122-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)孕育灰鐵的方法與性能方法：向鐵水中加入少量孕育劑（硅鐵或硅鈣合金），進(jìn)行孕育處理；由于均勻地懸浮著外來彌散質(zhì)點(diǎn)（人造晶核），改善鐵水的結(jié)晶條件，使石墨分布細(xì)小、均勻，并獲得珠光體基體，石墨仍為片狀；機(jī)械性能大為提高，σb＝250～400Mpa，HB=170～270；塑性，韌性仍然很低，本質(zhì)仍屬灰口鑄鐵；常用孕育劑為75%的Ｓi鐵，加入量為0.25～0.10%。9/27/2024132-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)灰口鑄鐵的熱處理人工時效（高溫時效、低溫退火）鑄件因不厚不均及結(jié)構(gòu)復(fù)雜而導(dǎo)致的熱應(yīng)力，必須在開箱出砂后進(jìn)行人工時效以消除之；鑄件緩慢加熱至500～550℃，保溫后隨爐冷卻；表面淬火灰口鑄鐵不能整體淬火，只能表面淬火以提高表面耐磨性；快速加熱冷卻，減小熱影響區(qū)；表面淬火一般使用火焰表面淬火或高頻電熱表面淬火。9/27/2024142-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)灰口鑄鐵的生產(chǎn)特點(diǎn)及牌號灰鐵的牌號以鑄件的機(jī)械性能表示（HT－□□□)，其數(shù)字為最低抗拉強(qiáng)度，選擇牌號時必須考慮其壁厚；

HT200－－最低抗拉強(qiáng)度為200MPa的灰口鑄鐵左右?；铱阼T鐵的牌號9/27/2024152-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)球墨鑄鐵在灰口鑄鐵水中添加球化劑（純鎂或稀土鎂合金）和孕育劑（硅鐵或硅鈣合金），使石墨由片狀變?yōu)榍驙畈⒌靡约?xì)化的高綜合機(jī)械性能鑄鐵稱為球墨鑄鐵；球墨鑄鐵的組織鋼的基體＋分布其上的球狀石墨由于球墨鑄鐵中的石墨呈球狀，分割基體的作用小，造成應(yīng)力集中的程度減弱，金屬基體的強(qiáng)度得以充分發(fā)揮，所以其機(jī)械性能比灰口鑄鐵大大提高。9/27/2024162-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)球墨鑄鐵的性能工藝性能：球墨鑄鐵的鑄造性能較好，流動性近于灰口鑄鐵，優(yōu)于鋼；體收縮較大，近于鑄鋼，所以，生產(chǎn)工藝上應(yīng)采取順序凝固原則，以預(yù)防縮孔、縮松，線收縮小，近于灰口鑄鐵，小于鑄鋼，形成裂紋的傾向??；機(jī)械性能大為提高（σb＝400～600Mpa），抗壓強(qiáng)度高（優(yōu)于鋼），而成本則較鋼為低，可以“以鐵代鋼”；加工性能近于灰口鑄鐵，可焊性比灰口鑄鐵好；球墨鑄鐵具有良好的減振性、耐磨性及低缺口敏感性。9/27/2024172-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)球墨鑄鐵的牌號及應(yīng)用球墨鑄鐵隨化學(xué)成分、冷卻速度和熱處理方法的不同，可得到不同的顯微組織；鐵素體球鐵塑性、韌性好；珠光體球鐵強(qiáng)度、硬度高；球墨鑄鐵的牌號（QT□□□-□□）由兩組數(shù)字表示，分別代表其最低抗拉強(qiáng)度和最低相對延伸率，其含義與可鍛鑄鐵相同；

QT500-5－－最低抗拉強(qiáng)度為500MPa左右，最低相對延展率為5%的球墨鑄鐵。球墨鑄鐵的牌號9/27/2024182-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)可鍛鑄鐵的組織可鍛鑄鐵又稱瑪鋼或瑪鐵，它是將白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火(950℃左右，保溫10～20h)而成；組織中的滲碳體(Fe3C)分解成團(tuán)絮狀石墨，大大減輕了對基體的割裂作用；鐵素體可鍛鑄鐵（黑心可鍛鑄鐵）的組織鐵素體基體＋團(tuán)絮狀石墨；珠光體可鍛鑄鐵（白心可鍛鑄鐵）的組織珠光體基體＋團(tuán)絮狀石墨。9/27/2024192-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)可鍛鑄鐵的性能可鍛鑄鐵不可鍛；可鍛鑄鐵是指其塑性、韌性較好，能承受沖擊及振動載荷，并且有良好的耐蝕性；可鍛鑄鐵的加工性能優(yōu)于鋼，同樣也具有良好的減振、耐磨、低缺口敏感性；可鍛鑄鐵的機(jī)械性能較好，質(zhì)量穩(wěn)定，成本較球墨鑄鐵低，適于大批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜、承受沖擊載荷的薄壁件；如減速器殼體、管件、機(jī)床附件及農(nóng)機(jī)配件等。9/27/2024202-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)可鍛鑄鐵的牌號及應(yīng)用可鍛鑄鐵牌號（KT□□□-□□）由兩組數(shù)字表示，分別代表其最低抗拉強(qiáng)度和最低相對延伸率，同球鐵；KT370-12： 最低抗拉強(qiáng)度370MPa、最低相對延伸率12%的鐵素體可鍛鑄鐵；KTZ450-6：最低抗拉強(qiáng)度450MPa、最低相對延伸率6%的珠光體可鍛鑄鐵。9/27/2024212-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)9/27/2024課間休息音樂欣賞9/27/2024222-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)灰口鑄鐵的顯微組織9/27/2024232-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)灰口鑄鐵的機(jī)械性能灰鐵的機(jī)械性能

組織

金屬基體的強(qiáng)度及其石墨的分布形式?jīng)Q定（方式、數(shù)量和大?。?；片狀石墨削弱了金屬基體的有效承載面積，起到分割基體，增大應(yīng)力的作用；同時，片狀石墨的尖端造成應(yīng)力集中，容易使整個鑄件發(fā)生脆性斷裂。9/27/2024242-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)灰口鑄鐵的機(jī)械性能（續(xù)）灰鐵的機(jī)械性能較差，脆性大，抗拉強(qiáng)度低，但抗壓強(qiáng)度高；但是，因為灰口鑄鐵的抗壓強(qiáng)度受片狀石墨的影響較小，故灰口鑄鐵擁有較高的抗壓強(qiáng)度；抗壓強(qiáng)度接近鋼。9/27/2024252-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)灰口鑄鐵的工藝性鑄造性能好；接近共晶成分，結(jié)晶溫度范圍小，流動性好；結(jié)晶時，析出的石墨，造成體積膨脹，可抵消鑄鐵的凝固收縮，故收縮率?。换诣F切削時，呈崩碎切屑，不用冷卻液，且有石墨的存在，切削加工性能好；灰鐵屬脆性材料，不能鍛造和沖壓；可焊性差，焊接時產(chǎn)生裂紋的傾向大，焊接區(qū)常產(chǎn)生白口組織，難切削。9/27/2024262-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)灰口鑄鐵的減振性減振性好，這是由于石墨對機(jī)械振動起緩沖作用，阻止了晶粒間振動能量傳播，并將振動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?；減振能力為鋼的5~10倍，是制造床身、機(jī)座底座、箱體的好材料。

9/27/2024272-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)灰口鑄鐵的耐磨性鑄鐵中的石墨起到潤滑和儲油的作用；石墨本身就是良好的潤滑劑；同時，石墨的脫落，使摩擦面上形成大量顯微凹坑，能起儲存潤滑油作用；常用于制造導(dǎo)軌、襯套、活塞環(huán)、滑動軸承等。9/27/2024282-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)灰口鑄鐵的低缺口敏感性由于石墨已使金屬基體形成了大量缺口，因此外來缺口對疲勞強(qiáng)度影響甚微，故其缺口敏感性低，增加了零件工作的可靠性；鋼則相反，缺口敏感性高，因此，要求表面加工很光。

9/27/2024292-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)碳和硅對石墨化的影響C和Si對鑄鐵的組織和性能有決定性的影響；C是形成和促進(jìn)石墨化元素，C％↑→析出的石墨↑愈粗大↑

促進(jìn)石墨化；Si強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素，若Si％↑→Si與Fe結(jié)合→Fe與C原子結(jié)合力↓→石墨化↑。9/27/2024302-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)硫和錳對石墨化的影響S是嚴(yán)重阻礙石墨化的元素易形成白口組織；S和Fe在晶界上形成低熔點(diǎn)(98.5℃)共晶體FeS，具有熱脆性，產(chǎn)生熱裂；使流動性降低，增大收縮率；應(yīng)嚴(yán)格限制在０.1～0.15%以下；Ｍn單獨(dú)作用是阻礙石墨化的元素但Ｍn能抵消Ｓ的有害作用；故Ｍn的含量應(yīng)合適Ｍn的含量一般應(yīng)在0.6～1.2％，可調(diào)節(jié)與控制鑄鐵的組織與性能。9/27/2024312-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)磷對石墨化的影響磷對石墨化影響不顯著；但磷可降低鐵水粘度，提高鑄鐵的流動性；當(dāng)P>0.3％時，形成以Fe3P為主的共晶體,熔點(diǎn)低,硬度高，呈網(wǎng)狀,增加冷脆傾向，一般屬有害雜質(zhì)；多限制在0.5％以下，高強(qiáng)度鑄鐵則限制在0.2～0.3％以下。9/27/2024322-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)冷卻速度對石墨化的影響冷卻速度對石墨化有顯著影響；緩慢冷卻時,石墨有充分的時間得以順利析出，冷卻速度愈慢，愈容易獲得灰口組織，金屬型則相反；實際中必須化學(xué)成分、冷卻速度綜合考慮，確定鑄件的牌號，以期獲得滿意的組織及性能。鑄件壁厚和化學(xué)成分對鑄件組織的影響9/27/2024332-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)白口組織鑄鐵—低碳硅、高冷速、薄壁，不利于石墨化，得到機(jī)械性能好的高牌號鑄鐵；灰口組織鑄鐵—高碳硅、低冷速、厚壁，有利于石墨化，得到機(jī)械性能差的低牌號鑄鐵。Ⅰ—白口鑄鐵區(qū)Ⅱa—麻口鑄鐵區(qū)Ⅱ—珠光體灰口鑄鐵區(qū)Ⅱb—珠光體-鐵素體灰口鑄鐵區(qū)Ⅲ—鐵素體灰口鑄鐵區(qū)鑄件壁厚和化學(xué)成分對鑄鐵組織的影響9/27/2024342-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)壁厚、成分與組織之間的關(guān)系成分不變壁厚變——增加壁厚，冷卻速度慢，有利于石墨的析出，得到灰口組織鑄鐵，反之，得到白口組織鑄鐵；壁厚不變成分變——增加碳硅含量，促進(jìn)石墨化，得到灰口組織鑄鐵，反之亦然；壁厚和成分都發(fā)生變化，其實質(zhì)就是利用鑄件壁厚（冷卻速度）和化學(xué)成分（碳硅含量）對鑄件石墨化的綜合影響。9/27/2024352-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)灰口鑄鐵的牌號9/27/2024362-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)按基體組織的不同可以將球墨鑄鐵分為兩類鐵素體球墨鑄鐵；珠光體球墨鑄鐵。球墨鑄鐵的顯微組織9/27/2024372-3常用合金鑄鐵件的生產(chǎn)球化劑的作用是使石墨球化，孕育劑的作用是促進(jìn)鑄鐵石墨化，防止球化劑造成的白口傾向，同時使石墨球細(xì)化以進(jìn)一步改善鑄鐵機(jī)械性能；球化處理工藝的關(guān)鍵在于石墨的球化、細(xì)化及防白口。孕育劑硅鐵球化劑稀土硅鐵鎂中間合金球化處理與球化劑9/