《鑄鐵及鑄鋼》PPT課件.ppt

第十章 鑄鐵及鑄鋼,1 鑄鐵概述,鑄鐵的概念：含碳量大于2.11%(一般為2.5%4.0%) 鐵碳合金 （含Si、Mn、S、P等元素，C、Si為主要元素） 鑄鐵的特點(diǎn)： 歷史上使用較早 最便宜的金屬材料之一 鑄造性能極好，且只能用鑄造成形 生產(chǎn)成本低，工藝簡單，減震性、耐磨性好，切削加工性好 應(yīng)用廣主要用于制造各種機(jī)器零件,C在鐵碳合金中的存在形式:,石墨（G）的性能 HBS 35 b20MPa 0 ak 0,石墨對(duì)鑄鐵性能的影響 G 分布于基體中 空洞 有效承載面積降低 力性比碳鋼 耐磨性 消震性 缺口敏感性 切削加工性 鑄造性能,其中碳主要以石墨形狀存在，斷口為暗灰色， 常見的鑄鐵件多數(shù)是灰口鑄鐵。,鑄鐵的分類:,完全按照Fe-Fe3C 相圖進(jìn)行結(jié)晶而得到的鑄鐵。 其中碳全部以滲碳體(Fe3C)形式存在，斷口呈銀白色。,灰口鑄鐵：,白口鑄鐵：,碳以Fe3C、石墨兩種形式存在，斷口呈灰白色相間。,麻口鑄鐵：,Fe-Fe3C相圖和FeG相圖（雙重相圖）,鑄鐵的石墨化過程:,石墨化鑄鐵中碳原子析出并形成石墨的過程,第一階段： 過共晶鑄鐵 共晶、亞共晶鑄鐵 第二階段： 第三階段：,共晶石墨,一次石墨,二次石墨,共析石墨,鑄鐵的石墨化過程:,成分 促進(jìn)石墨化元素 C、Si、Al、Cu、Ni、Co等 阻礙石墨化元素 Cr、W、Mo、V、Mn、S等 工藝 冷卻速度：快速冷卻按 Fe-Fe3C相圖轉(zhuǎn)變 緩慢冷卻按 FeG 相圖轉(zhuǎn)變，石墨化充分 溫度：高溫長時(shí)間保溫有利于石墨化,影響石墨化過程的主要因素:,鑄鐵經(jīng)不同程度石墨化后所得到的組織,灰口鑄鐵的分類:,灰鑄鐵 片狀 可鍛鑄鐵團(tuán)絮狀 球墨鑄鐵珠狀（球狀） 蠕墨鑄鐵蠕蟲狀, 灰口鑄鐵類型 與石墨形態(tài),牌號(hào)：HT,灰鑄鐵,最低b,鐵素體+片狀石墨,鐵素體+珠光體+片狀石墨,珠光體+片狀石墨,灰鑄鐵,石墨成片狀分布,2 常用鑄鐵的特點(diǎn)與應(yīng)用,成分范圍： WC=2.5%4.0%， WSi=1.0%3.0%， WMn=0.5%1.3%， WS0.15%，WP0.3%,如 ：HT100 ，表示 b100MPa,普通（灰）鑄鐵性能：,b 、（）（力學(xué)性能差,但其抗壓強(qiáng)度接近鋼） 缺口敏感性低 大量石墨的割裂作用，表面粗糙， 對(duì)疲勞極限影響不明顯 消震性好（是鋼的十倍） G組織松軟，對(duì)振動(dòng)的傳遞起削弱作用 鑄造性好 熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好、凝固收縮小、內(nèi)應(yīng)力低 切削加工性好G 使切屑易斷，還可潤滑刀具 耐磨性好石墨本身就是良好的固體潤滑劑，又可儲(chǔ)存潤滑油。 焊接性能很差，且不能用于鍛造。,灰鑄鐵,石墨成片狀分布,澆注前在鐵水中加 Si-Fe，Si-Ca等孕育劑 G細(xì)而均勻，壁厚敏感性小 P細(xì)化，強(qiáng)度、塑性、韌性明顯提高,灰鑄鐵,石墨成片狀分布,孕育鑄鐵：,灰鑄鐵,石墨成片狀分布,熱處理特點(diǎn) 去應(yīng)力退火 (低溫退火、又稱人工時(shí)效) ： 500550，防止機(jī)加工、使用時(shí)變形或開裂 高溫退火（消除白口組織退火 ）： 850900, 使表面、薄壁等處Fe3C G, 硬度, 切削加工性 表面淬火：提高導(dǎo)軌表面、汽缸體內(nèi)壁等的耐磨性,只改變基體組織，不能改變石墨的形態(tài),灰鑄鐵,石墨成片狀分布,應(yīng)用制造承受壓力和震動(dòng)的零件 如：機(jī)床床身、各種箱體、殼體、泵體、缸體等,灰鑄鐵,石墨成片狀分布,水泵葉輪,發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪,灰鑄鐵齒輪箱,牌號(hào) ： KT -,鐵素體可鍛鑄鐵,珠光體可鍛鑄鐵,可鍛鑄鐵（瑪鋼、馬鐵）,石墨成團(tuán)絮狀分布,可鍛鑄鐵,最低b,最低,由白口鑄鐵經(jīng)長時(shí)間石墨化退火而得,可鍛鑄鐵,石墨成團(tuán)絮狀分布,生產(chǎn)過程 ：,性能特點(diǎn)： 強(qiáng)度、塑韌性優(yōu)于HT，低于QT 鐵素體可鍛鑄鐵：有一定的強(qiáng)度，塑性、韌性較好 珠光體可鍛鑄鐵：強(qiáng)度、硬度、耐磨性好，有一定的塑性、韌性,有一定的塑性變形能力（12%），但不能鍛造,可鍛鑄鐵,石墨成團(tuán)絮狀分布,可鍛鑄鐵,石墨成團(tuán)絮狀分布,應(yīng)用：形狀復(fù)雜、承受沖擊和振動(dòng)載荷的零件 （汽車拖拉機(jī)的后橋外殼、管接頭、低壓閥門等）,鐵素體球墨鑄鐵,珠光體+鐵素體球墨鑄鐵,珠光體球墨鑄鐵,球墨鑄鐵,石墨成球狀分布,牌號(hào) ： QT -,球墨鑄鐵,最低b,最低,生產(chǎn)過程球化處理,在鐵水澆注前同時(shí)加入： 球化劑（Mg或稀土Mg） 孕育劑（硅鐵和硅鈣合金）,使 G 球化,如 ：QT700-2 ，表示 b700， 2,球墨鑄鐵,石墨成球狀分布,熱處理特點(diǎn) 退火 去應(yīng)力退火，500 600。 低溫退火，720760， PG + F ，塑韌性、切削加工性 高溫退火，900950， P, Fe3C G + F ，塑韌性、切削加工性 正火 P% ，細(xì)化組織，強(qiáng)度、耐磨性 低溫正火，840860， P + F + G ，塑韌性較好。 高溫正火，880920， P + G + 少量F ，強(qiáng)度較高。 調(diào)質(zhì) 850900油淬 + 550600回火 回火S + G 等溫淬火 840900 + 300等溫 下B+G,球墨鑄鐵,石墨成球狀分布,球墨鑄鐵,石墨成球狀分布, 調(diào)質(zhì)、等溫淬火后綜合機(jī)械性能好，但僅適于小尺寸零件,下B+G,鋼基體 (F 、F+P、P、S回火、B下) + 球狀G,組織特點(diǎn)：,球墨鑄鐵中的石墨球 （經(jīng)深腐蝕）,球墨鑄鐵,石墨成球狀分布,性能特點(diǎn)： 強(qiáng)、塑、韌、彎曲、疲勞明顯優(yōu)于灰鑄鐵 其綜合機(jī)械性能接近于鋼 缺點(diǎn)：消振性能低,應(yīng)用：受力復(fù)雜、負(fù)荷較大、要求耐磨的鑄件 （替代部分鑄鋼、鍛鋼件） P 球墨鑄鐵：內(nèi)燃機(jī)曲軸、凸輪軸、連桿、軋輥等 F 球墨鑄鐵：閥門、汽車后橋、犁鏵、收割機(jī)導(dǎo)架等,管道接口,鑄鐵曲軸,軋輥與軋環(huán),連桿,球墨鑄鐵,石墨成球狀分布,蠕墨鑄鐵,石墨成蠕蟲狀分布,牌號(hào) ： RuT ,蠕墨鑄鐵,最低b,生產(chǎn)過程在鐵水澆注前加蠕化劑,（稀土鎂鈦合金、稀土鎂、硅鐵或硅鈣合金）,如： RuT420 ，表示 b420MPa,組織 鋼基體+ 蠕蟲狀 G,圓滑的石墨邊緣,蠕墨鑄鐵,石墨成蠕蟲狀分布,性能特點(diǎn)：強(qiáng)度、塑性和抗疲勞性能優(yōu)于灰鑄鐵， 其力學(xué)性能介于灰鑄鐵與球墨鑄鐵之間。,蠕墨鑄鐵,石墨成蠕蟲狀分布,應(yīng)用：制造承受熱循環(huán)載荷的零件和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、強(qiáng)度要求高的鑄件 （鋼錠模、玻璃模具、汽缸蓋、排氣閥、 液壓閥、耐壓泵、高壓熱交換器等）,蠕墨鑄鐵,石墨成蠕蟲狀分布,蠕墨鑄鐵,石墨成蠕蟲狀分布,高強(qiáng)度合金鑄鐵：加入Cr、Ni、Cu、Mo等，增加基體中珠光體 數(shù)量并細(xì)化珠光體，從而顯著提高鑄鐵強(qiáng)度 耐熱合金鑄鐵：加入Si、Al、Cr等，使鑄件表面形成一層致密的 SiO2、 Al2O3、CrO3等氧化膜 耐蝕合金鑄鐵：加入Si、Al、Cr、Cu、Ni等，在鑄鐵表面形成致 密的保護(hù)膜，減少各相間的電位差 耐磨合金鑄鐵：白口鑄鐵表層灰口鑄鐵心部（強(qiáng)度好） 激冷鑄鐵、高磷鑄鐵、高鉻耐磨鑄鐵等,合金鑄鐵,工業(yè)鑄鐵的成分范圍與組織,ZG- 如 ZG200-400，表示：s200 、b400 ZG+鋼號(hào) 如：ZG25 鋼， w(C)=0.25 %,2 鑄鋼,牌號(hào) ：,鑄鐵與鑄鋼的強(qiáng)度比較,2 鑄鋼,組織： PF,強(qiáng)度和塑性、韌性高于鑄鐵 ，但鑄造流動(dòng)性能差，收縮率大。,性能：,熱處理：退火或正火，細(xì)化晶粒，消除魏氏組織及鑄造應(yīng)力,形狀復(fù)雜，需一定強(qiáng)度、塑性、韌性的零件，如： 機(jī)車車輛、 船舶、重型機(jī)械齒輪、軸、軋輥、機(jī)座、缸體、外殼、閥體等,2 鑄鋼,用途：,課堂練習(xí)（三）,鑄鐵與碳鋼都屬于鐵-碳合金，鑄鐵的含碳量一般為 , 而鋼的含碳量范圍是 。 灰鑄鐵中G主要以 形式存在，可制造 。 可鍛鑄鐵中G的形態(tài)為 ，可制造 。 球墨鑄鐵中G的形態(tài)為 ，可制造 。 蠕墨鑄鐵中G的形態(tài)為 ，可制造 。 影響石墨化的主要因素是 和 。 球墨鑄鐵的強(qiáng)度、塑韌性均較普通灰鑄鐵高，是因?yàn)?。 HT200牌號(hào)中“HT”表示（ ）,“200”表示（ ）。,填空：,1. 鑄鐵與碳素鋼的根本區(qū)別在于： A、 鑄鐵的含碳量高，碳素鋼的含碳量低； B、鑄鐵中硫、磷的含量高，而碳鋼中低； C、 鑄鐵的力學(xué)性能遠(yuǎn)不如碳鋼高。 2. 灰口鑄鐵的力學(xué)性能差，但是為什么應(yīng)用非常廣泛？ A、 灰口鑄鐵的鑄造性能非常好； B、 灰口鑄鐵