《金屬材料與熱處理（第八版）》- 課件 第七章 鑄鐵

第七章鑄鐵§7-1鑄鐵的組織與分類(lèi)一、鑄鐵的分類(lèi)退火狀態(tài)下鑄鐵的組織a)普通灰鑄鐵b)可鍛鑄鐵c)球墨鑄鐵d)蠕墨鑄鐵二、鑄鐵的石墨化石墨化的途徑鑄鐵中的石墨可以從液態(tài)中直接結(jié)晶出或從奧氏體中直接析出，也可以先結(jié)晶出滲碳體，再由滲碳體在一定條件下分解而得到(Fe3C→3Fe+C)。鑄鐵的石墨化途徑2.影響石墨化的因素影響石墨化的因素主要是鑄鐵的成分和冷卻速度。鑄鐵中的各種合金元素根據(jù)對(duì)石墨化的作用不同，可以分為兩大類(lèi):一類(lèi)是促進(jìn)石墨化的元素，有碳、硅、鋁、鎳、銅和鈷等;另一類(lèi)是阻礙石墨化的元素，有鉻、鎢、鉬、釩、錳和硫等。冷卻速度對(duì)石墨化的影響也很大，當(dāng)鑄鐵結(jié)晶時(shí)，冷卻速度越緩慢，就越有利于擴(kuò)散，使析出的石墨越大、越充分。三、鑄鐵的組織與性能的關(guān)系在相同基體的情況下，不同形態(tài)和數(shù)量的石墨對(duì)基體的割裂作用是不同的。呈片狀時(shí)表面積最大，割裂最嚴(yán)重;蠕蟲(chóng)狀次之;球狀表面積最小，應(yīng)力最分散，割裂作用的影響最小。石墨的數(shù)量越多、越集中，對(duì)基體的割裂也就越嚴(yán)重，鑄鐵的抗拉強(qiáng)度也就越低，塑性就越差。鑄鐵的硬度則主要取決于基體的硬度?！?-2常用鑄鐵一、灰鑄鐵1.灰鑄鐵的成分與組織灰鑄鐵的化學(xué)成分一般為:C(2.7%~3.6%)、Si(1.0%~2.2%)、S(<0.15%)、P(<0.3%)。其組織由金屬基體和在基體中分布的片狀石墨組成。2.灰鑄鐵的性能和孕育處理為了改善灰鑄鐵的性能，一方面要改變石墨的數(shù)量、大小和分布，另一方面要增加基體中珠光體的數(shù)量。由于石墨對(duì)鑄鐵強(qiáng)度的影響遠(yuǎn)比基體的影響大，所以提高灰鑄鐵性能的關(guān)鍵是改變石墨片的形態(tài)和數(shù)量。石墨片越少、越細(xì)小且分布越均勻，鑄鐵的力學(xué)性能就越高。為了細(xì)化金屬基體并增加珠光體數(shù)量，改變石墨片的形態(tài)和數(shù)量，在生產(chǎn)中常采用孕育處理工藝。孕育處理(或稱(chēng)變質(zhì)處理)是在澆注前向鐵液中投加少量硅鐵、硅鈣合金等作為孕育劑，使鐵液內(nèi)產(chǎn)生大量均勻分布的晶核，使石墨片及基體組織得到細(xì)化。3.灰鑄鐵的牌號(hào)及用途灰鑄鐵的牌號(hào)、力學(xué)性能（摘自GB/T9439—2023）灰鑄鐵的組織和應(yīng)用（摘自GB/T9439—2023）續(xù)表二、可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵俗稱(chēng)瑪鋼、馬鐵。它是白口鑄鐵通過(guò)石墨化退火，使?jié)B碳體分解成團(tuán)絮狀的石墨而獲得的。1.可鍛鑄鐵的組織與性能可鍛鑄鐵的基體組織不同，其性能也不相同。黑心可鍛鑄鐵具有一定的強(qiáng)度、塑性與韌性，而珠光體可鍛鑄鐵則具有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，塑性與韌性較低。2.可鍛鑄鐵的牌號(hào)及用途黑心可鍛鑄鐵和珠光體可鍛鑄鐵的牌號(hào)、力學(xué)性能（摘自GB/T9440—2010）黑心可鍛鑄鐵和珠光體可鍛鑄鐵的應(yīng)用續(xù)表三、球墨鑄鐵1.球墨鑄鐵的組織與性能球墨鑄鐵按其基體組織不同，可分為鐵素體球墨鑄鐵、鐵素體—珠光體球墨鑄鐵和珠光體球墨鑄鐵三種。由于球墨鑄鐵中的石墨呈球狀，其割裂基體的作用及應(yīng)力集中現(xiàn)象大為減少，可以充分發(fā)揮金屬基體的性能，所以它的強(qiáng)度和塑性已超過(guò)灰鑄鐵和可鍛鑄鐵，接近鑄鋼，而鑄造性能和切削性能均比鑄鋼好。2.球墨鑄鐵的牌號(hào)及用途球墨鑄鐵的牌號(hào)、力學(xué)性能（摘自GB/T1348—2019）球墨鑄鐵的組織及用途（摘自GB/T1348—2019）續(xù)表四、蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵是近代發(fā)展起來(lái)的一種新型結(jié)構(gòu)材料。它是在高碳、低硫、低磷的鐵液中加入蠕化劑(目前采用的蠕化劑有鎂鈦合金、稀土鎂鈦合金或稀土鎂鈣合金)，經(jīng)蠕化處理后，使石墨變?yōu)槎倘湎x(chóng)狀的高強(qiáng)度鑄鐵。蠕墨鑄鐵的牌號(hào)、力學(xué)性能及用途（摘自GB/T26655—2022）五、常用鑄鐵的熱處理1.熱處理的作用對(duì)灰鑄鐵的力學(xué)性能改變不大?？慑戣T鐵通過(guò)先澆注成白口鑄鐵，再通過(guò)不同的退火工藝來(lái)獲得不同的基體組織和團(tuán)絮狀石墨，所以一般不再進(jìn)行其他熱處理。球墨鑄鐵中的石墨對(duì)基體的割裂作用小，因此可通過(guò)熱處理改變其基體組織來(lái)提高和改善其力學(xué)性能，在生產(chǎn)中常常采用不同的熱處理方法來(lái)改善其性能。蠕墨鑄鐵中的石墨的