第9章 鑄鐵 - 副本

第9章鑄鐵第一節(jié)鑄鐵的石墨化第二節(jié)鑄鐵的分類第三節(jié)灰鑄鐵第四節(jié)可鍛鑄鐵第五節(jié)球墨鑄鐵第六節(jié)合金鑄鐵亞共析鋼過(guò)共析鋼過(guò)共晶白口鐵亞共晶白口鐵工業(yè)純鐵共析鋼共晶白口鐵鑄鐵的特點(diǎn)：

歷史上使用較早，最便宜的金屬材料之一；

接近共晶成分，熔點(diǎn)低，流動(dòng)性好，鑄造性能極好；

鑄鐵的減震性耐磨性好；對(duì)切削加工性有利；

成分：含碳量2.11%~4%的鐵碳合金，組織中有萊氏體。組織：碳主要以石墨（G）的形式存在，塑性、韌性很差。

組織為鋼的基體(F、P、F+P)上分布著不同形態(tài)的石墨。與鋼的主要不同：含有較高的C、Si、Mn；P、S等雜質(zhì)也較多。

如：機(jī)床床身、內(nèi)燃機(jī)的汽缸體、缸套、活塞環(huán)及軸瓦、曲軸等都可用鑄鐵制造.鑄鐵曲軸內(nèi)燃機(jī)汽缸1、如何獲得G？2、為何液態(tài)鐵碳合金結(jié)晶下來(lái)生成Fe3C，而不是G？3、C到底以Fe3C還是G存在，條件？第一節(jié)鑄鐵的石墨化鑄鐵中碳原子形成石墨的過(guò)程。1、雙重鐵碳合金相圖1、圖中實(shí)線表示亞穩(wěn)定的Fe-Fe3C相圖2、圖中虛線表示穩(wěn)定的平衡Fe-G相圖二者主要區(qū)別2、鑄鐵中石墨化過(guò)程由滲碳體一定條件下加熱時(shí)分解得到：Fe3C→3Fe+C（G）Ⅰ階段共晶溫度以上成石墨的過(guò)程

LC'→AE'+GⅡ階段共析溫度或以下形成石墨的過(guò)程

AS'→FP'+GGI、GII、GIII、共晶G、共析G、Fe3CI

、Fe3CII、Fe3CIII、共晶Fe3C、共析Fe3C、化學(xué)成分和冷卻速度的影響：（1）碳和硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素。問(wèn)：為何生產(chǎn)中有些鑄鐵件的邊緣附近常常很硬，不容易加工？（2）冷卻速度慢，有利于原子的擴(kuò)散，對(duì)石墨化有利。第二節(jié)鑄鐵分類（1）灰鑄鐵：Ⅰ石墨化過(guò)程充分進(jìn)行，碳主要以石墨形式存在，斷口呈灰暗色。一、按石墨化程度（2）白口鑄鐵：Ⅰ、Ⅱ石墨化過(guò)程全部被抑制，按Fe-Fe3C相圖進(jìn)行結(jié)晶，碳以Fe3C形式存在，斷口呈銀白色。（3）麻口鑄鐵：Ⅰ石墨化過(guò)程部分進(jìn)行，碳以石墨和Fe3C兩

種形式存在，斷口黑白相間構(gòu)成麻點(diǎn)。Fe3C按第II階段石墨化程度不同，可以得到三種不同的組織，都稱之為灰鑄鐵：F+G、P+G、F+P+GL+GL+Fe3C鐵素體為基體的灰鑄鐵G呈片狀暗灰色鐵素體基體白色珠光體為基體的灰鑄鐵G呈片狀珠光體鐵素體+珠光體為基體的灰鑄鐵鐵素體珠光體G呈片狀1、灰鑄鐵：G呈片狀2、可鍛鑄鐵：G呈團(tuán)絮狀3、球墨鑄鐵：G呈球狀二、按石墨形態(tài)分213第三節(jié)普通灰鑄鐵一、灰鑄鐵的成分和組織根據(jù)第II階段石墨化進(jìn)行的程度不同，可分為：

F灰鑄鐵

F

+P灰鑄鐵

P灰鑄鐵1、組織：片狀石墨+金屬基體組成灰鑄鐵齒輪箱碳當(dāng)量：CE%=C%+1/3Si%，接近共晶成分：2.7~3.6%C，1.0~2.2%Si，砂型鑄造條件下鑄鐵壁厚化學(xué)成分與鑄鐵組織關(guān)系冷卻速度對(duì)石墨化過(guò)程的影響鑄鐵與鑄鋼的強(qiáng)度比較（4）切削性能好

石墨起到斷屑的作用，不粘刀。（1）力學(xué)性能低2、灰鑄鐵的性能（3）鑄造性能好

流動(dòng)性好，成分接近于共晶，收縮率小。G破壞了基體的連續(xù)性，抗拉強(qiáng)度和塑韌性比鋼差。抗壓和硬度取決于基體，適合做成受壓件，如：機(jī)床床身（2）耐磨性、消振性好

石墨本身有潤(rùn)滑、吸收振動(dòng)的作用。3、灰鑄鐵的牌號(hào)HT100HT150HT200HT300用途：汽車、拖拉機(jī)的氣缸、氣缸套，機(jī)床床身及承受壓力、振動(dòng)的零件等。“灰鐵”+最低抗拉強(qiáng)度灰鑄鐵的強(qiáng)度與鑄件厚度有關(guān)，有些標(biāo)注鑄件壁厚。二、灰鑄鐵的孕育處理1、孕育鑄鐵：澆注前向鐵水加入少量孕育劑，形成細(xì)小分布的石墨，減小石墨對(duì)組織的割裂的不利影響，這種稱為孕育鑄鐵。2、應(yīng)用：孕育鑄鐵用來(lái)制造力學(xué)性能要求高，截面尺寸變化較大的大型鑄件，如：機(jī)床的機(jī)身、凸輪、液壓件、齒輪等。硅鐵硅鈣如：HT100~200增加到HT250~350用途:大型船用柴油機(jī)汽缸體(HT-300)重型機(jī)床床身(HT-250)制造承受壓力和震動(dòng)的大型零件，如：機(jī)床床身、各種箱體、殼體、泵體、缸體。三、灰鑄鐵的熱處理鑄鐵的性能主要取決于石墨的形態(tài)和分布，熱處理只對(duì)基體有影響，對(duì)提高力學(xué)性能效果不大。1、去應(yīng)力退火：

消除冷卻過(guò)程中的內(nèi)應(yīng)力（時(shí)效）

長(zhǎng)時(shí)間放置消除內(nèi)應(yīng)力/或人工時(shí)效

3、石墨化退火：

消除白口組織，使局部Fe3C→G，降低硬度汽缸套2、表面淬火：提高表面硬度和耐磨性，如：機(jī)床導(dǎo)軌、缸體內(nèi)壁等目的：消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力、改善切削加工性和表面磨損性能。第四節(jié)可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間石墨化退火得到的一種具有團(tuán)絮狀G的鑄鐵。（不可鍛造，可進(jìn)行少量的塑性變形）團(tuán)絮狀G減輕了對(duì)金屬基體的割裂作用和應(yīng)力集中又稱：馬鐵、瑪鋼；表示具有一定的塑性δ=2-12；韌性ak＜30J/cm2可鍛鑄鐵管件

用于制造管類零件和農(nóng)機(jī)具等大批量的中小型或薄壁零件。首先：澆注成純白口鑄鐵（C、Si含量較低）F+團(tuán)絮G900~980Fe3C→A+G770650A→F+GP+團(tuán)絮G溫度時(shí)間一、可鍛鑄鐵的組織與性能抑制II階段I和II階段都進(jìn)行KTHKTZ白口鑄鐵其次：石墨化退火GII鐵素體為基體可鍛鑄鐵G呈團(tuán)絮狀暗灰色珠光體為基體可鍛鑄鐵G呈團(tuán)絮狀暗灰色珠光體

名為可鍛，實(shí)不可鍛！可鍛鑄鐵的牌號(hào)、力學(xué)性能和用途P179表9-3KTH300-06等KTZ450-06等（F+團(tuán)絮狀G）黑心可鍛鑄鐵；（P+團(tuán)絮狀G）白心P可鍛鑄鐵2、可鍛鑄鐵比灰鑄鐵強(qiáng)度高，還具有一定的塑性和較高的韌性。二、可鍛鑄鐵的分類（F+團(tuán)絮狀G）：塑韌性較HT好，適合鑄造薄壁類零件（P+團(tuán)絮狀G）：雖強(qiáng)硬度較高，但塑韌性差，應(yīng)用不多。1、“可鐵”+最低抗拉強(qiáng)度+伸長(zhǎng)率生產(chǎn)周期長(zhǎng)、工藝復(fù)雜，逐漸被QT替代一、球墨鑄鐵的成分球化劑對(duì)石墨化不利，碳：3.6%C，2.2~2.7%Si高碳高硅：有利于石墨化，并獲得共晶成分；S、P含量嚴(yán)格控制：避免消耗過(guò)多的球化劑；孕育劑：使G細(xì)小第五節(jié)球墨鑄鐵鐵水中加入球化劑使石墨球化，再加入少量孕育劑促進(jìn)石墨化，具有良好的力學(xué)性能，鑄造性能好，成本低，生產(chǎn)方便。稀土鎂二、球墨鑄鐵的組織和性能組織：F+G球、F+P+G球、P+G球三種性能：石墨呈球狀，極大減輕了對(duì)基體的割裂作用，力學(xué)性能遠(yuǎn)高于一般鑄鐵，接近鋼；同時(shí)具有HT的優(yōu)點(diǎn)，工業(yè)應(yīng)用廣?！耙澡F代鋼、以鑄代鍛”鑄鐵曲軸核燃料貯存運(yùn)輸容器(QT450-10)用于承受重載荷、受力復(fù)雜、力學(xué)性能要求較高的零件，如曲軸、連桿、軋輥、缸套、活塞、閥門(mén)等。F+G球P+G球F+P+G球3、球墨鑄鐵的牌號(hào)牌號(hào)：QT600-03QT700-02“球鐵”+最低抗拉強(qiáng)度+伸長(zhǎng)率（1）低溫退火：無(wú)滲碳體時(shí)使用。

退火工藝：加熱到720~760℃，保溫3~6h后，隨爐緩冷至600℃出爐空冷（2）高溫退火：分解滲碳體和P。

退火工藝：加熱到900~950℃，保溫2~5h后，隨爐緩冷至600℃出爐空冷。四、球墨鑄鐵的熱處理1、退火熱處理特點(diǎn)：石墨對(duì)基體影響最小，可以通過(guò)熱處理改變基體組織，提高力學(xué)性能。目的：獲得F+G，提高塑韌性，改善切削性，消除鑄造應(yīng)力，高溫正火工藝曲線低溫正火工藝曲線組織：F+P+G組織：細(xì)P+G球墨鑄鐵的正火工藝曲線2、正火目的：得到P+G/P+F+G，以提高強(qiáng)度，硬度和耐磨性3、調(diào)質(zhì)處理目的：對(duì)要求綜合力學(xué)性能較高的零件，如連桿、曲軸等。4、等溫淬火組織：目的：使形狀復(fù)雜、熱處理易變形、開(kāi)裂的零件，具有良好的綜合力學(xué)性能，如齒輪、軸承套等。S回+球G組織：B下+球G下貝氏體+球狀石墨工業(yè)鑄鐵的成分范圍與組織鑄鐵的分類與牌號(hào)表示方法鑄鐵名稱石墨形態(tài)基體組織編號(hào)方法牌號(hào)實(shí)例

灰鑄鐵片狀FHT+一組數(shù)字?jǐn)?shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度值，單位MPa?！癏T”表示灰鑄鐵代號(hào)。

HT100F+PHT150PHT200

可鍛鑄鐵團(tuán)絮狀FKTH+兩組數(shù)字KTZ+兩組數(shù)字KTH300-06PKTZ450-06KTH、KTZ分別為黑心、珠光體可鍛鑄鐵代號(hào)；第一組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度值，MPa；第二組數(shù)字表示最低伸長(zhǎng)率值，%鑄鐵的分類與牌號(hào)表示方法鑄鐵名稱石墨形態(tài)基體組織編號(hào)方法牌號(hào)實(shí)例球墨鑄鐵球狀FQT+兩組數(shù)字第一組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度值，MPa；第二組數(shù)字表示最低伸長(zhǎng)率值，%。“QT”表示球墨鑄鐵代號(hào)QT400-15F+PQT600-3PQT700-2蠕墨鑄鐵蠕蟲(chóng)狀FRuT+一組數(shù)字?jǐn)?shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度值,MPa。“RuT”表示蠕墨鑄鐵代號(hào)

RuT260F+PRuT300PRuT42