鑄鐵的基礎(chǔ)知識(shí)

1、2鐵一碳相圖及其應(yīng)用正是因?yàn)殍T鐵的組織與鑄鐵的力學(xué)性能、鑄造性能和使用性能，甚至切削 加工性能等息息相關(guān)，我們就必須要掌握鑄鐵組織的形成規(guī)律，以到達(dá)控制組 織和性能的目的。鐵一碳平衡圖就是掌握凝固過(guò)程及其形成組織極好工具，從 中可以了解鑄鐵的凝固規(guī)律，控制所獲得凝固組織的種類、形狀和多少。另外，生產(chǎn)中有多種因素會(huì)影響鑄鐵組織的形成，從鐵一碳平衡圖上也可 一目了然地分析出這些因素對(duì)組織的影響情況，從而可通過(guò)控制形成的組織類 型和數(shù)量來(lái)控制鑄件的性能。所以，鑄造技術(shù)人員必須具備熟練應(yīng)用鐵一碳平衡圖的能力，這樣才能在 生產(chǎn)實(shí)踐中對(duì)鑄件產(chǎn)生的各類問(wèn)題進(jìn)行有理論依據(jù)的分析和找出有針對(duì)性的解 決方法。2.

2、1鑄鐵的分類鑄鐵是一種以Fe、C、Si為根底的多元合金，其中碳含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 2.0%4.0%。鑄鐵成分中除C、Si外，還有Mn、P、S，號(hào)稱五大元素。在鑄鐵中參加Al、Cr、Ni、Mn等合金元素，可滿足耐熱、抗磨、耐腐蝕等 性能要求，所形成的合金鑄鐵又稱為特種鑄鐵。按使用性能，鑄鐵可被分為工程結(jié)構(gòu)件鑄鐵與特種性能鑄鐵兩大類見(jiàn)表14。表14鑄鐵的分類類別組織斷口工程 結(jié)構(gòu) 件鑄 鐵灰鑄鐵基體+片狀石墨灰口球墨鑄鐵基體+球狀石墨灰口蠕墨鑄鐵基體+蠕蟲(chóng)狀石墨+少量球狀石 墨灰口可鍛鑄鐵基體+團(tuán)絮狀石墨生坯：白口 退火后：灰口特種抗磨鑄鐵基體+滲碳體白口性能冷硬鑄鐵表層：基體+滲碳體表層：白口鑄鐵內(nèi)

3、層：基體+石墨內(nèi)層：灰口耐熱鑄鐵基體+片狀或球狀石墨灰口耐腐蝕鑄鐵基體+片狀或球狀石墨灰口2.2鐵一碳雙重相圖鐵一碳雙重相圖的根本概念表示合金狀態(tài)與溫度、成分之間關(guān)系的圖形稱為合金相圖，是研究合金結(jié)晶過(guò)程中組織形成與變化規(guī)律的工具。在極緩慢冷卻條件下，不同成分的鐵一 碳合金在不同溫度時(shí)形成各類組織的圖形為鐵一碳合金相圖。鑄鐵中的碳能以石墨或滲碳體兩種獨(dú)立相存在，因此鐵一碳相圖存在兩重性，即鐵一石墨C相圖與鐵一滲碳體F&C相圖。在一定條件下，F(xiàn)e FesC系相圖可以向Fe-C系相圖轉(zhuǎn)化，所以Fe-C為穩(wěn)定系平衡相圖，F(xiàn)e FesC 為亞穩(wěn)定系相圖見(jiàn)圖16。圖16 Fe C 石墨、Fe FqC雙重

4、相圖鑄鐵中的咼碳相只有兩種：石墨與滲碳體，石墨 G為100%的碳，滲碳 體FC含碳量?jī)H為6.67%。在生產(chǎn)中常用的三角試塊的尖端處為白口，此處 碳以FC出現(xiàn)；三角試塊厚的部位為灰口，此處碳以 G形式出現(xiàn)。這說(shuō)明，同 一成分的鑄鐵既可按Fe-FqC相圖結(jié)晶，也可按Fe C相圖結(jié)晶，因此，研究 鑄鐵時(shí)，必須研究鐵一碳合金的雙重相圖。222鐵一碳相圖與鑄鐵的結(jié)晶鑄鐵在凝固過(guò)程中要經(jīng)過(guò)三個(gè)結(jié)晶階段，即析出初相、共晶轉(zhuǎn)變、共析轉(zhuǎn)變，在這三個(gè)階段中分別析出不同的組織，見(jiàn)表15。表15鑄鐵結(jié)晶的三個(gè)階段 具有共晶成分的鑄鐵，稱共晶鑄鐵；結(jié)晶過(guò)程結(jié)生男結(jié)晶產(chǎn)物圖標(biāo)初 析 階 段液相線 以下析 出初生 相1BC

5、及BC線以下析出初生奧氏 體2CD線以下析出初生石墨3CD線以下析出初生滲碳體共晶階段固相線 以下發(fā) 生共晶 轉(zhuǎn)變1ECF線以下發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，共 晶組織為共晶奧氏體+共晶滲碳體2ECF線以下發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變， 共晶組織為共晶奧氏體+共晶石墨典P賀氏陣+Fe-FcjC扶甜葛直林+扶胡麗胡*共析階段共析線 以下發(fā) 生共析 轉(zhuǎn)變1PSK線以下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w滲碳體+鐵素體2PSK線以下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變， 奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體+石墨在三個(gè)階段的結(jié)晶中要記住兩個(gè)臨界點(diǎn)：共晶點(diǎn)與共析點(diǎn)。共晶點(diǎn)的意義是：當(dāng)鐵液溫度到達(dá)共晶溫度、鐵液成分到達(dá)共晶成分時(shí)， 鐵液就會(huì)發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。Fe-C石墨系中，共晶點(diǎn)C

6、勺成分是wC 4.26%； Fe-FesC系中，共晶點(diǎn)C的成分是w C4.30%。共析點(diǎn)的意義是：當(dāng)鑄鐵凝固冷卻到共析溫度、成分到達(dá)共析點(diǎn)成分時(shí)，將發(fā)生共析轉(zhuǎn)變。Fe-C石墨系中，共析點(diǎn)S勺成分為wC 0.69%; Fe-FC 系中，共析點(diǎn)S的成分為w C0.76%。在鐵一碳相圖中：小于共晶成分的鑄鐵，稱亞共晶鑄鐵；大于共晶成分的鑄鐵，稱過(guò)共晶鑄鐵。在鑄鐵的凝固過(guò)程中，要記住四條特性曲線，即 液相線、固相線共晶轉(zhuǎn) 變線、碳在奧氏體中的溶解曲線 和共析線。在雙重相圖、兩個(gè)臨界點(diǎn)、四條特性曲線下，三個(gè)階段結(jié)晶中所形成的鑄 鐵組織不同，記住在不同條件下形成的各類組織是十分重要的。表16為結(jié)晶過(guò)程中的

7、兩個(gè)臨界點(diǎn)與四條特性曲線。表16鑄鐵結(jié)晶過(guò)程中的兩個(gè)臨界點(diǎn)和 4條特性曲線名稱曲線或 臨界點(diǎn)特性圖標(biāo)液相線BCD和BCD線1 該線稱為液相線，此線以上 為液相區(qū)，用L表示2鐵液冷卻至此線時(shí)，開(kāi)始結(jié) 晶并析出初相3BC或BC線以下皆析出初生 奧氏體，用A或丫表示4在CD線以下析出初生滲碳 體，用Fe3C表示5在CD線以下析出初生石墨， 用G表示Fc石期徒料線 /UA金J；固相線 共晶 線ECF與ECF線1 該線稱為固相線，合金冷卻 至此線后凝為固體，此線以下為固 態(tài)區(qū)2液相線與固相線之間，液相 與固相并存，為合金的結(jié)晶區(qū)， BCE或BCE區(qū)內(nèi)為鐵液+初生奧 氏體，在DCF區(qū)內(nèi)為鐵液+初生滲 碳體

8、，在DCF區(qū)內(nèi)為鐵液+初生 石墨3 該線也稱為共晶轉(zhuǎn)變線，鐵 液冷卻至此線以下時(shí)發(fā)生共晶轉(zhuǎn) 變，鐵液轉(zhuǎn)變?yōu)楣簿W氏體+共晶 滲碳體按ECF線或轉(zhuǎn)變?yōu)楣?晶奧氏體+共晶石墨按ECF線4共晶奧氏體+共晶滲碳體可稱 為高溫萊氏體Ld，用公式表示為/ r刪Ld=A+Fe3C共晶點(diǎn)C(C共晶臨界點(diǎn)，其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是：C點(diǎn)為4.30%, C點(diǎn)為4.26%，生產(chǎn)中常簡(jiǎn)化為4.30%I /i / *碳在奧氏 體中的溶 解曲線ES與ES線碳在奧氏體中的含量隨溫度降低 而減少，當(dāng)溫度下降時(shí)，沿著此線 析出二次滲碳體按ES線或析 出二次石墨按ES線乙x曜祀兔氐侔中軸懈解卸燈苗口石冊(cè)共析線PSK與 PSK線1合金冷卻

9、至此線時(shí)發(fā)生共析 轉(zhuǎn)變，按PSK線奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣?體鐵素體+滲碳體，用P來(lái)表示， 按PSK線奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體 +石墨，鐵素體用a或F表示2共析轉(zhuǎn)變按Fe-FesC進(jìn)行，咼 溫萊氏體奧氏體+滲碳體那么變 為低溫萊氏體珠光體+滲碳體， 低溫萊氏體的表示公式為L(zhǎng)d=P+FesCK共析點(diǎn)S( S共析臨界點(diǎn)，其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是：S 點(diǎn)為 0.76%, S點(diǎn)為 0.69%223鐵一碳相圖與鑄鐵組織表17為鑄鐵在初析、共晶、共析三個(gè)階段中結(jié)晶時(shí)形成的組織，表18為鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程與室溫組織，表19為鐵一碳雙重相圖中的鑄鐵組織。在實(shí)際生 產(chǎn)中，鑄鐵的組織遠(yuǎn)不止表19中的7個(gè)組成相，還會(huì)多出6個(gè)組成相，它們對(duì)

10、鑄鐵性能的影響也十分巨大，必須牢牢記住。表20即為鐵一碳相圖中不出現(xiàn)的鑄鐵的6個(gè)組成相。表17鑄鐵在初析、共晶、共析結(jié)晶時(shí)形成的組織結(jié) 晶 過(guò) 程亞共晶鑄鐵共晶鑄鐵過(guò)共晶鑄鐵Fe-CFe-Fe3CFe-CFe-Fe3CFe-CFe-Fe3C初 析 階 段初生奧氏體初生奧氏體一一初生石墨初生滲碳體共晶階段共晶奧氏體+共晶石墨共晶奧氏體+共晶滲碳 體共晶奧氏體+共晶石墨共晶奧氏體+共晶滲碳 體共晶奧氏體+ 共晶石墨共晶奧氏體+ 共晶滲碳體共析階段共析鐵素體+共析石墨珠光體共析鐵素體+共析石墨珠光體共析鐵素體+ 共析石墨珠光體表18鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程與室溫組織類別按 Fe-C (:石墨穩(wěn)定系結(jié)晶按Fe-

11、FesC亞穩(wěn)定系結(jié)晶1T初生樂(lè)氏體4析出利相劇詁鐵灌亞亞結(jié)晶* 共晶轉(zhuǎn)覚！ |僕踣轉(zhuǎn)變共 過(guò)程|1晶1鑄氏輔岀二次石感*-析岀二狀障碳彈ft鐵體共析轉(zhuǎn)先T【共析轉(zhuǎn)變室溫鐵素體+石墨共晶石墨+次石墨+珠光體+萊氏體珠光體+共晶滲碳體組織共析石墨+二次滲碳體過(guò) 共 晶 鑄 鐵結(jié)晶過(guò)程室溫組織共 晶 鑄 鐵結(jié)晶過(guò)程*f 血出初疝 | 初坐石昴劇余枝貳IcmrnSFI共甜奧氏體 共品石品F析出二次石歸共析找i 共析轉(zhuǎn)愛(ài)，I1鐵務(wù)棒共析右帚鐵素體+石墨初生石墨+共晶石墨+ 二次石墨+共析石墨tt6iKK4J6SII共緡饕變 I 共晶石曷栽隔関氏悴析出二檢石趙十|；共析織pW5TRWT|n扶累暉狀析石空室

12、溫鐵素體+石墨共晶石墨+二次石墨+ 組織共析石墨鐵菠伽叩C4.3O%液相纜t析岀初相 初生灌碳體劇余液固相握 共甜轉(zhuǎn)璽 共品奧氏體共晶曲碳體尸祈岀二津碳體1扶析餞1珠光缽軼索體+濯羈悴萊氏體珠光體+共晶滲碳體+滲碳體 初生滲碳體+二次滲碳體Ml Wc4JF%I囲栩flI共偉轉(zhuǎn)變 共晶澹碳體共晶虞氏體析出二次港碳體十共析線共析轉(zhuǎn)變I攜索體科專碳似萊氏體珠光體+共晶滲碳體+二次滲碳體表19 Fe-C 石墨、Fe-Fe3C雙重相圖中的鑄鐵組織類 別組織代號(hào)特征主要性能液 相液 溶 體L1存在液相線之上的鐵液為液相， 是碳與其他元素在鐵中的無(wú)限液溶 體。2在液、固線之間也有液體，但成 分隨溫度而變化。

13、1.優(yōu)良的流動(dòng)性；2流動(dòng)性的上下與溫度、成分有 關(guān)。高 碳 相石 墨G1石墨是鑄鐵中以游離狀態(tài)存在的 碳，含碳量近乎100%。2按化學(xué)成分與溫度不同，石墨有 初析石墨、共晶石墨、二次石墨和 共析石墨。3.石墨的形態(tài)有片狀、球狀、蠕蟲(chóng)1. 力學(xué)性能低:Rm 4.26%的鑄鐵，稱為過(guò)共晶鑄鐵。2共晶度鑄鐵偏移共晶點(diǎn)的程度也可用鑄鐵的實(shí)際含碳量與共晶點(diǎn)的實(shí)際含碳量之比值來(lái)表示，這個(gè)比值稱為共晶度，以 SC表示，其計(jì)算公式為：4+26T* 心 i)+呎卩)|式中:w C 鑄鐵中實(shí)際的含碳量質(zhì)量分?jǐn)?shù)，;w C鑄鐵共晶點(diǎn)的實(shí)際含碳量質(zhì)量分?jǐn)?shù)，它已包含了 w Si和 w P的折算；4.26%為鑄鐵共晶點(diǎn)在穩(wěn)

14、定系時(shí)的 w C量，%;w Si 鑄鐵中實(shí)際的Si質(zhì)量分?jǐn)?shù)，;w P 鑄鐵中實(shí)際的P質(zhì)量分?jǐn)?shù)，。以共晶度SC的上下可判斷鑄鐵偏離共晶點(diǎn)的程度，以此將鑄鐵分類：Sc=1，稱共晶鑄鐵；Sc1，稱過(guò)共晶鑄鐵；Sc1，稱亞共晶鑄鐵。生產(chǎn)中常根據(jù)CE的上下、2的大小來(lái)推斷鑄鐵力學(xué)性能的上下、鑄造性能的好壞及石墨化能力的大小，因此，碳當(dāng)量、共晶度是十分重要的參數(shù)。2.4 鐵一碳相圖與鑄鐵的性能241鐵一碳相圖與鑄鐵的力學(xué)性能生產(chǎn)中似乎很難將所熔制的鑄鐵與鐵一碳相圖聯(lián)系起來(lái)，如果將各類鑄鐵按碳當(dāng)量的上下列在鐵一碳相圖上，將會(huì)給我們什么樣的啟發(fā)呢？圖17列出了 7種鑄鐵在相圖上的位置，它們分別為可鍛鑄鐵KTZ

15、470-04 ,灰鑄鐵 HT350、HT250、HT150、HT100,球墨鑄鐵 QT600-3,蠕墨鑄鐵 RuT400。它們的碳當(dāng)量CE分別為 2.9%、3.3%、3.6%、4.0%、4.4%、4.6%和 4.7%。tlZ47D-Uor*oo-j00600SOO400JOO2002j02-53.Q Jd斗血MCX%)n4 44 4.7 a ft |i4.55.0100呎CE)】4 010 1 1 11500I4M皿1200i IW圖17 7種鑄鐵在鐵碳相圖中的位置圖通過(guò)7種鑄鐵在相圖上的位置，可作出以下分析：1灰鑄鐵HT350、HT250、HTI50與可鍛鑄鐵 KTZ470-04是亞共晶鑄鐵

16、，HTI00、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵是過(guò)共晶鑄鐵。2 亞共晶灰鑄鐵中，碳當(dāng)量最低、離共晶點(diǎn)最遠(yuǎn)的HT350的強(qiáng)度最高，HT250次之，HTI50最低，即灰鑄鐵的碳當(dāng)量越低，離共晶點(diǎn)越遠(yuǎn)，強(qiáng)度越高。 由相圖分析，原因有二：一是離共晶點(diǎn)遠(yuǎn)，碳當(dāng)量低，說(shuō)明鑄鐵中石墨減少， 降低了石墨對(duì)基體的削弱作用，使鑄鐵強(qiáng)度增加；二是離共晶點(diǎn)遠(yuǎn)，液相線與 固相線距離變大，析出的奧氏體粗大，數(shù)量增多，形成骨架，使鑄鐵強(qiáng)度增高。3過(guò)共晶鑄鐵HT100在7種鑄鐵中強(qiáng)度最低。由相圖看出，該鑄鐵初析 階段析出粗大的初生石墨，加上較高的碳當(dāng)量與石墨數(shù)量，顯著增大了石墨對(duì) 基體的割裂作用，從而導(dǎo)致強(qiáng)度極大地降低。4球墨鑄鐵QT60

17、0-3與蠕墨鑄鐵RuT400在相圖上雖屬過(guò)共晶鑄鐵，但 石墨呈球狀與蠕蟲(chóng)狀，碳當(dāng)量雖高，但其強(qiáng)度不因碳當(dāng)量升高而下降，其強(qiáng)度 還遠(yuǎn)高于灰鑄鐵。這說(shuō)明對(duì)鑄鐵力學(xué)性能的影響中，石墨形態(tài)是起決定性作用 的，只有在片狀石墨下，碳當(dāng)量對(duì)力學(xué)性能才起主要作用。高碳當(dāng)量的球墨鑄 鐵與蠕墨鑄鐵之所以有高強(qiáng)度，原因是因石墨的形態(tài)發(fā)生了變化，即由片狀變 為球狀或蠕蟲(chóng)狀，從而大幅度地降低了石墨對(duì)基體的割裂作用，說(shuō)明石墨形態(tài) 對(duì)強(qiáng)度的作用遠(yuǎn)大于碳當(dāng)量，是第一位的。5可鍛鑄鐵的強(qiáng)度高于灰鑄鐵，除其碳當(dāng)量低于灰鑄鐵外，主要是熱處 理后石墨形態(tài)變?yōu)閳F(tuán)絮狀石墨的緣故，而后者的作用是主要的。從以上分析可看出鐵一碳相圖實(shí)用價(jià)值的

18、一個(gè)側(cè)面。鐵一碳相圖與鑄鐵的鑄造性能1鐵一碳相圖與鑄鐵的凝固方式鑄鐵的凝固方式有層狀凝固、糊狀凝固和中間凝固三種，三種凝固方式的 鑄鐵分別為共晶灰鑄鐵、球墨鑄鐵和低碳當(dāng)量的灰鑄鐵。這三種鑄鐵在鐵一碳鑄鐵的凝固與一次結(jié)晶都是研究鑄鐵從液態(tài)到固態(tài)的變化狀況的，即研究 液態(tài)到固態(tài)的熱交換、鑄件斷面上凝固層的變化、凝固方式和凝固時(shí)間等。一 次結(jié)晶是研究液態(tài)到固態(tài)的晶體的形核長(zhǎng)大、各結(jié)晶組織形成規(guī)律等，表21為三種凝固方式對(duì)鑄件質(zhì)量的影響。表21鑄鐵三種凝固方式的特性及對(duì)鑄鐵質(zhì)量的影響凝固形式共晶鑄鐵層 狀 凝固凝固特性1. 液相線與固相線重 合，無(wú)凝固區(qū)。在凝 固前沿，固相與液相 界面清楚。流動(dòng)性極

19、好，即使在晶間由于 凝固收縮而形成的空 間，也易被液態(tài)金屬 充填，鑄件致密性好。2. 凝固由外表逐層凝 固直至中心，故稱逐 層凝固或?qū)訝钅獭?. 凝固特征是：在凝固 過(guò)程中，表層已凝固， 中心仍為液態(tài)。對(duì)鑄件質(zhì)量的影響1. 凝固前沿平整，流動(dòng) 性好，凝固收縮時(shí)易 得鐵液補(bǔ)縮。2. 逐層凝固使鑄件很 快形成堅(jiān)硬外殼，中 心鐵液凝固時(shí)的石墨 化膨脹，促使鐵液對(duì) 枝晶間、共晶團(tuán)晶界 間剩余鐵液的凝固收 縮進(jìn)行補(bǔ)縮，故縮松、 晶間裂紋及熱裂等缺 陷很少發(fā)生。凝周中期0既和00 G 譏沁譏球墨鑄鐵糊 狀 凝固1. 液、固線間距大，凝 固開(kāi)始線與凝固終了 線相距甚遠(yuǎn)。2. 凝固與結(jié)晶不是從 外表開(kāi)始，而

20、是在整 個(gè)截面上幾乎同時(shí)形 核與生長(zhǎng)，形成液、 固同時(shí)存在的糊狀混 合物。凝固特點(diǎn)是：內(nèi)部液 體未凝固前，外表不 結(jié)殼，其形成堅(jiān)硬外 殼的時(shí)間遠(yuǎn)大于灰鑄 鐵。1. 因凝固與結(jié)晶在整 個(gè)截面上幾乎同時(shí)進(jìn) 行，當(dāng)形成結(jié)晶骨架 時(shí)，骨架間互不連接 的孤立的鐵液或共晶 團(tuán)之間的剩余鐵液無(wú) 法補(bǔ)縮，易形成分散 性縮孔，即縮松。2. 凝固過(guò)程中，鑄件外 部一直是一層軟殼， 石墨化膨脹時(shí)，膨脹 力直接傳至鑄型，常 使型壁外移導(dǎo)致鑄件 縮松。3. 晶間縮松導(dǎo)致的枝 晶間裂紋及熱裂傾向 增大。低碳當(dāng)量亞共晶鑄鐵中間凝固1該凝固界于層狀凝 固與糊狀凝固之間。2碳當(dāng)量越低，液、固 線距離越大，糊狀凝 固傾向越大。3

21、. 凝固初期為層狀凝 固，因液、固線有較 大距離，故中心為糊 狀凝固。1. 鑄鐵碳當(dāng)量越低， 液、固線間距增大，奧氏體枝晶數(shù)量增 多、粗大，使晶間補(bǔ) 縮更加困難，縮松及 熱裂傾向增大。2. 碳當(dāng)量越低，石墨減 少、石墨化膨脹小， 抵消凝固收縮的作用 變小，從而使凝固收 縮相對(duì)增大，鑄造應(yīng) 力增加。由表21聯(lián)系到生產(chǎn)中的問(wèn)題，就能理解共晶成分的鑄鐵為什么流動(dòng)性好， 球鐵鑄件的鑄型為什么要椿緊、砂箱為什么結(jié)構(gòu)剛性要好，高強(qiáng)度鑄件為什么 要走高碳當(dāng)量、高強(qiáng)度的途徑，以及日本用戶為什么不同意用無(wú)箱造型做球鐵 件等問(wèn)題。2鐵一碳相圖與鑄鐵的流動(dòng)性鑄鐵的流動(dòng)性是指鐵液充滿鑄型的能力，通常用螺旋線長(zhǎng)度來(lái)表示

22、。流動(dòng)性上下取決于兩個(gè)因素：一是澆注溫度；二是鑄鐵的成分即鑄鐵在 鐵一碳相圖上的位置。澆注溫度高，流動(dòng)性好，其道理不必解釋，重要的是第 二點(diǎn)，圖19、圖20表示在兩種情況下的鑄鐵流動(dòng)性。124砒Qi購(gòu)槻注狙度/過(guò)冊(cè)慣J I圖20相同澆注溫度下流動(dòng)性和含由圖可知，在同一過(guò)熱度下：亞共晶鑄鐵一一離共晶點(diǎn)越遠(yuǎn)，流動(dòng)性越差，原因是液、固線距離長(zhǎng)，初 生奧氏體變粗大，阻礙了鐵液的流動(dòng)。過(guò)共晶鑄鐵一一隨著含 C量的增高，液、固線距離增大，初生石墨阻礙了 鐵液的流動(dòng)，導(dǎo)致了流動(dòng)性的下降。由圖還可知，在相同澆注溫度下：亞共晶鑄鐵遠(yuǎn)離共晶的鐵液不僅液、固線距離加大，且過(guò)熱減小，故 流動(dòng)性下降越甚，反之越好。過(guò)共

23、晶鑄鐵一一含C量越高，離共晶點(diǎn)越遠(yuǎn)，不僅液、固線距離增大，且 過(guò)熱度減小，因此流動(dòng)性下降。由上述分析可知，通過(guò)不同碳當(dāng)量的鑄鐵在鐵一碳相圖上的位置看鑄鐵的 流動(dòng)性，一目了然。所以，在選擇碳當(dāng)量對(duì)力學(xué)性能影響時(shí)，必須考慮對(duì)鑄造 性能的影響，尤其是灰鑄鐵。(3) 鐵一碳相圖與鑄鐵的收縮及應(yīng)力鑄鐵的收縮分液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮三個(gè)階段如圖21所示液態(tài)收縮和凝固收縮，用體收縮表示；固態(tài)收縮，用線收縮表示。鑄鐵三個(gè)階 段的收縮特性見(jiàn)表22。P就頤4? / X/11J1收縮率wCM%冬澆注艦度 倫-液相線溫度凝固收縮圖21鑄鐵收縮三階段示意圖表22鑄鐵三個(gè)階段的收縮特性收 縮 階 段階 段 范 圍影

24、響收縮的因素對(duì)鑄件產(chǎn)生的后果液態(tài)收縮澆注 至液 相線澆注溫度/C1 3001 400液相線溫度/ C1 2501 250過(guò)熱度/C501 50體收縮% 10.92.41相同碳當(dāng)量下，澆注溫度越高，液態(tài)收縮越大, 見(jiàn)下表。2.相同澆注溫度下，亞共晶鑄鐵含碳量越高，液態(tài) 收縮越大。對(duì)于亞共晶灰鑄件，每增加 w C量1 %，液相線溫度下降 90 C；也即過(guò)熱度增加400 C時(shí)，不同w C量鑄,鐵的液態(tài)收縮。w (C) (%)2.02.53.03.54.0液態(tài)收縮%0.71.52.43.54.790 C，液態(tài)收縮隨之增加。下表為澆注溫度為I1澆注溫度高，液態(tài)收縮 增大，易產(chǎn)生縮孔。2澆注溫度高，液態(tài)收

25、縮 大，需補(bǔ)縮的鐵液增多， 增加鑄鐵本錢。3高溫出爐，低溫澆注是 一個(gè)總的原那么，在不產(chǎn) 生氣孔、夾雜的條件下， 降低澆注溫度、減少收 縮，可提高鑄件成品率。4澆注溫度確實(shí)定需考 慮鑄件碳當(dāng)量的上下， 低碳當(dāng)量澆溫高，高碳 當(dāng)量澆溫低。液相 凝固線至收縮固相1鑄鐵的凝固收縮是指鑄鐵由液相凝固至固相的 收縮，但鑄鐵凝固時(shí)，因有石墨化而發(fā)生膨脹， 此膨脹可抵消局部或全部甚至超過(guò)全部凝固收縮 量。凝固時(shí)每析出石墨1 %,鑄鐵體積增加2%, 故隨著w (C)量的增加，凝固收縮是減小的。2.白口鑄鐵無(wú)石墨化過(guò)程，故凝固收縮大于灰鑄 鐵，但凝固收縮隨w (C)量增加而減少的規(guī)律是 與灰鑄鐵相同的。下表是白

26、口鑄鐵與灰鑄鐵的凝 固收縮率(% )。w(C) (%)2.02.53.03.54.0白口鑄鐵:5.1：4.16r 4.2 :3.7:3.3 灰鑄鐵4.32.81.40.1-1.53實(shí)踐證實(shí)：鑄鐵的CE 500珠光體+來(lái)氏體，為白口鑄鐵注：鑄鐵的化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 C 3.4%, Si 2.5%, Mo 0.4% , P 0.4%, S 0.1%表28冷卻速度對(duì)共晶團(tuán)數(shù)的影響試棒直徑/mm冷卻速度/Cmin-1直徑70 mm圖片中共晶團(tuán)數(shù)量放大40倍41501130771422168181526624256冷卻速度與鑄件的熱處理鑄鐵熱處理的原理就是根據(jù)冷卻速度對(duì)鑄鐵共析組織的影響來(lái)進(jìn)行的，即 將已定型的鑄態(tài)組織的鑄鐵通過(guò)加熱到奧氏體溫度區(qū)，然后用不同的冷卻速度 通過(guò)共析轉(zhuǎn)變區(qū)，以此改變