工程材料第八章鑄鋼與鑄鐵

1第八章鑄鐵碳鋼合金鋼鑄鋼與鑄鐵有色金屬及其合金黑色金屬2第一節(jié)鑄鐵概述灰口鑄鐵與白口鑄鐵的區(qū)別：成分不同—白口鑄鐵是Fe-C合金，灰口鑄鐵是以Fe-C-Si-Mn為主要元素的多元合金組織不同—在灰口鑄鐵中，碳主要以晶態(tài)G存在，組織中不存在Le性能不同—不存在高脆性的Le，脆性小，多種工程應(yīng)用3人們通常所說的鑄鐵，指的就是灰口鑄鐵

在機床制造中，鑄鐵件用量60~90%41、碳的三種存在形式：①溶于α-Fe或γ-Fe中形成F或A；②形成滲碳體(Fe3C)；③游離態(tài)石墨(G)。石墨強度、硬度和塑性都很差。石墨為穩(wěn)定相。

滲碳體為亞穩(wěn)相，F(xiàn)e3C→3Fe+C

一、鑄鐵成分（C＞2.11%；2.5-4%）二、鑄鐵的的石墨化過程和特點石墨的晶體結(jié)構(gòu)——簡單六方晶格Si(1-3%）,Mn(0.5–1.4%）,P(0.01–0.5%）,S(0.02–0.2%）;Gr,Ni,Mo,Cu–合金鑄鐵（提高機械性能、耐磨、耐腐蝕、耐熱）5亞穩(wěn)定平衡的Fe-Fe3C相圖和穩(wěn)定平衡的Fe-G相圖，6鑄鐵中碳原子析出并形成石墨的過程稱為石墨化

石墨既可以從液體和奧氏體中析出，也可以通過滲碳體分解來獲得。2、鑄鐵的石墨化過程第一階段：≥1154℃

一次石墨：過共晶鑄鐵液體結(jié)晶

共晶石墨：L4.25A2.08+G(共晶)第二階段：1154℃～738℃

二次石墨：A→G第三階段:738℃

共析石墨：

A0.68→Fp’+G(共析)1154℃7①溫度和冷卻速度緩慢冷卻，或在高溫下長時間保溫，均有利于石墨化。影響石墨化的主要因素：②合金元素促進石墨化的元素(C、Si、A1、Cu、Ni、Co等）阻礙石墨化的元素(Cr、W、Mo、V、Mn等)兩大類。S強烈促進白口化，控制＜0.15%生產(chǎn)中，調(diào)整碳、硅含量，是控制鑄鐵組織和性能的基本措施。

83、鑄鐵的組織特征和分類名稱石墨化程度顯微組織第一階段第二階段第三階段灰口鑄鐵充分進行充分進行充分進行充分進行充分進行充分進行充分進行部分進行不進行F+GF+P+GP+G麻口鑄鐵部分進行部分進行不進行Le’+P+G白口鑄鐵不進行不進行不進行Le’+P+Fe3C表3-20鑄鐵經(jīng)不同程度石墨化后所得到的組織鑄鐵組織：石墨和基體（F、P、F+P）9根據(jù)石墨形態(tài)：普通灰口鑄鐵

片狀；可鍛鑄鐵

團絮狀；球墨鑄鐵

球狀；蠕墨鑄鐵

蠕蟲狀。球狀石墨各種鑄鐵的石墨形態(tài)（未腐蝕）片狀石墨団絮狀石墨蠕蟲狀石墨10由于石墨的存在，使鑄鐵具備下列特殊性能：①優(yōu)良的切削加工性；脆性切屑②鑄造性能好；石墨膨脹③減磨性及耐磨性很高；石墨有好潤滑作用,并能存油④優(yōu)異的消振性；石墨削減振動的傳遞⑤低的缺口敏感性。大量石墨的割裂作用4、鑄鐵的性能特點石墨相當于鋼基體上的裂紋或空洞，它減小基體的有效截面，并引起應(yīng)力集中。石墨對基體的嚴重割裂致灰口鑄鐵的抗拉強度和塑性都很低。壓縮強度不受影響11第二節(jié)灰口鑄鐵（80%）（1）牌號“HT”—“灰鐵”，數(shù)字—最低抗拉強度。

HT100、HT200、HT300（表3-22）性能：強度較低，韌性較差應(yīng)用：承壓件，如床身，機架，箱體，缸體，殼體等Ｆ、Ｐ和Ｆ+Ｐ三種基體12圖3-14灰口鑄鐵的顯微組織F+G片F(xiàn)+P+G片P+G片石墨片的三維形貌13（2）影響灰鑄鐵組織和性能的因素②冷卻速度:鑄件壁厚越薄，冷速越快，越易形成白口鐵①化學成分:控制化學成分是控制鑄鐵組織和性能的基本方法主要C（2.5~4.0%）、Si（1.0~2.0%）促進石墨化。Mn（0.5～1.4%）：阻止石墨化，促進P基體的形成。生成MnS;P：促進石墨化，↓強度(0.12%)，↑耐磨性(0.3%);S(0.15%):有害，強烈促進白口化。不同C+Si含量，不同壁厚（冷卻速度）鑄件的組織灰口鑄鐵的機械性能主要取決于石墨的形態(tài)、含量和分布14（3）孕育鑄鐵經(jīng)孕育處理（變質(zhì)處理）后的灰鑄鐵叫孕育鑄鐵。

孕育的目的：獲得細小均勻的石墨片，細化基體組織，提高強度和硬度常用的孕育劑:硅鐵和硅鈣合金、碳類孕育處理前孕育處理后15b．消除鑄件白口、降低硬度的退火（高溫退火）在共析溫度以上進行，使?jié)B碳體分解成石墨；c．表面淬火高頻、火焰、激光，50HRC~55HRC（4）灰鑄鐵的熱處理及應(yīng)用a．去應(yīng)力退火（人工時效）

500℃～550℃，防止變形和開裂

熱處理只改變基體組織，不能改變石墨的形態(tài)和分布，對提高灰鑄鐵整體機械性能作用不大，消除鑄件內(nèi)應(yīng)力、改善切削加工性能和提高表面耐磨性。船用柴油機汽缸體(HT-300)16第三件節(jié)、管球墨牙鑄鐵石墨推呈球夜狀，綜景合機繩械性互能接百近鋼晶且鑄旱造性號好，拋成本帳低廉低；（1）球為墨鑄趴鐵的喝成分太和球卷化處陣理成分葡要求弦比較奴嚴格留：3.話6~豈3.田9%規(guī)C，2.幟2~撞2.匯8%公Si，0.巨6~拔0.鏈8%平Mn凈,＜0.住07跳%S，＜0.機1%絞P球化轟處理臂必須丸伴隨丟著孕無育處鋸理球化取劑（稀何土鎂地），戲石墨皇球化孕育謀劑（硅變鐵和雜硅鈣歌），女石墨羊球細鞭小、盤均勻勝分布17圖3-斯16球墨器鑄鐵美的顯職微組逆織例：QT鬼42犧0-逼10、QT珍60歲0-登2、QT蹤蝶80退0-專2“Q獸T”，球鐵，最低障抗拉么強度和延伸謝率。（2）球病墨鑄倍鐵的蝕牌號啟、組通織和畜性能18性能禮特點纏：強屠度是商碳鋼拋的70掉~9廟0%。球鵲墨鑄豬鐵的貪突出身特點其是屈瘋強比(0.竄2/b)高,約為0.改7~南0.稿8,而鋼巷一般城只有0.慰3~拍0.逝5，?？蛣趶娕芏容^對好牌號基體機械性能bMPa0.2MPa5%akkJ/m2HBQT400-17F40025017600179QT420-10F42027010300207QT500-5F+P5003505－147-241QT600-2P6004202－229-302QT700-2P7004902－229-302QT800-2P8005602－241-321QT1200-1下B1200840130038HRC代替表鋼制造址某些旺重要糖零件蜂，如曲軸、連籮桿、如凸輪努軸、遷軋輥提等。19鑄鐵曲軸(3立)球墨璃鑄鐵撓的熱隊處理退火未：Ｆ，高新溫退鎖火或襲低溫柏退火正火扭：Ｐ，并糧細化棍組織俘，提碗高強俗度和德耐磨挨性調(diào)質(zhì)竿：回火俗Ｓ，好租的綜斧合性腹能等溫濁淬火卡：下Ｂ，高仍強度擇及良飽好的敞塑韌睜性球墨鑄鐵管道接口與鋼譽大致賽相同核燃料貯存運輸容器(QT350-22)20第四糕節(jié)、授蠕墨攪鑄鐵牌號Ru哪T3罩00、Ru區(qū)T4贏20Ru袍T，蠕筍鐵+最低顆抗拉損強度組織象：蠕透蟲狀，短添片較管鈍蠕墨鑄鐵20世紀60年代酒發(fā)展題起來麻的一狹種新腹型高緒強鑄善鐵材闊料。酒強度才接近毅于球翁墨鑄醬鐵，旗一定勺的韌百性、宜較高衡的耐缸磨性蝦；和懼灰口忌鑄鐵侄一樣腳的良附好的夢鑄造耍性能忍和導忠熱性病。蠕墨最鑄鐵點是液科態(tài)鐵修水經(jīng)蠕化蜂處理需和孕陸育處床理得到森的.蠕墨鑄鐵中的石墨21蠕墨吧鑄鐵粒的強取度、妄塑性血和抗鵝疲勞欺性能抄優(yōu)于痛灰鑄肥鐵，刊其力電學性圾能介條于灰磨鑄鐵惱與球其墨鑄串鐵之橡間?；诣T鐵灰鑄鐵蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵灰鑄鐵蠕墨鑄鐵球墨鑄鐵常用濁于制燦造承憤受熱近循環(huán)底載荷慮的零吧件和屑結(jié)構(gòu)需復雜罰、強姑度要旁求高神的鑄踩件。拘如高純壓熱堅交換員器、丈汽缸宅、汽逮缸蓋殊、排屠氣閥根、液而壓閥落等22由白盯口鑄蔽鐵通敘過退穿火處誘理得刊到的石墨筋→團那絮狀較高必的強瓦度、伶塑性宿和沖嫂擊韌厲性，不可匠鍛，部矮分代嬸替碳宋鋼第五帝節(jié)、辛可達鍛鑄般鐵牌號KT35襖0-潛10，Ｆ可鍛秤鑄鐵緞；KT筋Z60擾0-遲3，Ｐ可鍛撿鑄鐵23可鍛團鑄鐵懶的生吼產(chǎn)和傍熱處懷理：第一龜步，鑄造鋸純白墨口鑄情鐵第二途步，長時剖間石墳?zāi)蓖嘶鹚吞幚鞧完全攜由滲端碳體族分解帆得到24可鍛廢鑄鐵偽常用銳來制傭造形何狀復趕雜、臘承受趣沖擊敗和振少動載惑荷的薄壁胸零件，如輪轂獄，減扯速器佳殼、汽徒車拖需拉機襲的后勇橋外捉殼、票管接旺頭、覆低壓毫閥門撫等?？慑戣T鐵管件25灰口鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵石墨形態(tài)片狀團絮狀球狀基體組織F，F(xiàn)＋P，PF，PF，F(xiàn)＋P，P，B下牌號及含義HT×××KT（Z）×××-××QT×××-××工藝鐵水經(jīng)緩冷，G化去應(yīng)力退火表面淬火先澆注成白口，后石墨化退火鐵水+球化+孕育熱處理與鋼同性能特點強度較低，韌性較差韌性較好，但不可鍛造強度高，韌性好，可與鋼媲美應(yīng)用承壓件，如床身，機架，箱體，缸體，殼體等制造形狀復雜、承受沖擊和振動載荷的薄壁零件，如：車輪外殼，管接頭、活塞環(huán)可用球鐵代替鋼制造某些重要零件，如曲軸、連桿、凸輪軸等26第六遼節(jié)賢合距金鑄逗鐵耐磨才鑄鐵在生疲產(chǎn)中非常采桿用激洪冷的希辦法巴來獲居得激視冷鑄頂鐵。構(gòu)即用湊金屬懷型鑄墓造鑄雕件的蘋耐磨輪表面芒，其余它部世位采桶用砂洲型。常將技鑄鐵鬧的磷即的質(zhì)輛量分殃數(shù)提勵高，傾生成換磷共的晶，其硬度域高，披有利接于耐卻磨。彩還可授加入Cr、Mo、W、Cu等合搶金元勇素，刪改善士組織胳，提摸高基腹體強澆度和熱韌性享。如晶高鉻退耐磨呀鑄鐵競、奧霜－貝綢球墨餅鑄鐵槽等。耐熱脹鑄鐵在高膚溫下頂工作觸的鑄宿鐵（戴爐底毯板、遍換熱倦器、省坩堝偵、爐匪內(nèi)運香輸鏈滲條等裝），躬加入Al、Si、Cr等元船素，室主要先形成榴致密捕的氧丈化膜駕，阻呼礙繼斗續(xù)氧喉化。耐蝕呼鑄鐵主要桐用于策化工恰部件祖（閥哥門、禽管道召、泵靠、容舊器等通）。乳加入Si、Cr、Al、Mo、Cu、Ni等合獄金元叔素形斯成保望護膜愧，或湖使基虜體電床極電梨位升視高，虛可以乎提高劫鑄鐵脅的耐荒蝕性蒸能。妻