鑄鋼與鑄鐵課件

第七章鑄鋼與鑄鐵7.1

鑄鋼7.2

鑄鐵第七章鑄鋼與鑄鐵7.1鑄鋼7.1鑄鋼鋼號——如ZG25

鋼，w(C)=0.25%。性能——

強度和塑性、韌性高于鑄鐵，但鑄造流動性能差，收縮率大。鋼號化學(xué)成分,%機械性能CMnSisMPabMPa5%%akkJ/m2ZG150.12-0.220.35-0.650.20-0.452004002540600ZG250.22-0.320.50-0.800.20-0.452404502032450ZG350.32-0.420.50-0.800.20-0.452805001625350ZG450.42-0.520.50-0.800.20-0.453205801220300ZG550.52-0.620.50-0.800.20-0.4535065010182007.1鑄鋼鋼號——如ZG25鋼，w(C)=0.軋輥外殼組織——P＋F用途——形狀復(fù)雜，需一定強度、塑韌性的零件，如軋輥、機座、外殼。軋輥外殼組織——P＋F7.2鑄鐵1．鑄鐵的特點2．常用鑄鐵7.2鑄鐵1．鑄鐵的特點成分——w(C)=2.5~4.0%，w(Si)=1.0~3.0%.1．鑄鐵的特點（１）鑄鐵的石墨化C

的同素異構(gòu)體：石墨G（簡單六方晶格）金剛石Fe-Fe3C／G

相圖

Fe3C

——亞穩(wěn)定相

G

——穩(wěn)定相成分——w(C)=2.5~4.0%，w(Si)石墨化過程——按Fe-G相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)變G結(jié)晶：過共晶成分L→L+GI共晶轉(zhuǎn)變L4.26→A2.08+G（共晶）(1154℃)G析出：

A→A+GII(1154～738℃)共析轉(zhuǎn)變A0.68→F+G（共析）(738℃)影響石墨化的因素化學(xué)成分

C、Si促進石墨化冷卻速度

冷速慢有利石墨化石墨化過程——按Fe-G相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)變G結(jié)晶：過共晶成（２）鑄鐵的組織和分類名稱石墨化程度顯微組織灰口鑄鐵按Fe-G相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)變F+G較高F+P+G中等P+G麻口鑄鐵較低Le'+P+G白口鑄鐵按Fe-Fe3C相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)變Le'+P+Fe3C灰口鑄鐵的組織——鋼基體+G（２）鑄鐵的組織和分類名稱石墨化程度顯微組織灰口力學(xué)性能強度、塑韌性比鋼低。 G的強度、韌性極低，減小鋼基體的有效截面，并引起應(yīng)力集中。（３）鑄鐵的性能耐磨性好——石墨有利于潤滑、儲油。三種石墨形態(tài)力學(xué)性能（３）鑄鐵的性能耐磨性好——石墨有利于潤滑、缺口敏感性低——表面粗糙對疲勞極限的影響不明顯消震性好（是鋼的十倍）——G組織松軟鑄造性好——接近共晶成分、熔點低、流動性好、凝固收縮小。切削加工性好——G使切屑易斷，還可潤滑刀具。其它性能應(yīng)用——如，機床床身、發(fā)動機缸體、齒輪、曲軸。缺口敏感性低——表面粗糙對疲勞極限的影響不明顯其它性2．常用鑄鐵（１）灰鑄鐵（２）球墨鑄鐵（３）蠕墨鑄鐵（４）可鍛鑄鐵（５）合金鑄鐵2．常用鑄鐵（１）灰鑄鐵（１）灰鑄鐵牌號——如HT100，表示b≥100MPa（直徑＝30mm）。組織——鋼基體（F、F+P、P）+片狀G性能——與其它鑄鐵相比，力學(xué)性能差，其它性能好。分類牌號顯微組織基體粗片普通灰鑄鐵HT100F+少量P粗片HT150F+P較粗片HT200P中等片孕育鑄鐵HT250細(xì)P較細(xì)片HT300S或T細(xì)片HT350HT400F+P基體+片狀G×500F基體+片狀GP基體+片狀G孕育鑄鐵——澆注前在鐵水中加Si-Fe，Si-Ca等孕育劑，

使P細(xì)化、G細(xì)而均勻，強度、塑韌性明顯提高。（１）灰鑄鐵牌號——如HT100，表示b≥100MP熱處理去應(yīng)力退火——500~550℃，防止機加工、使用時變形或開裂。水泵

葉輪

發(fā)動機飛輪高溫退火

——850~900℃,表面、薄壁等白口處Cm→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。應(yīng)用——如，機床床身、導(dǎo)軌，汽缸體。熱處理去應(yīng)力退火——500~550℃，防止機加工、使用（２）球墨鑄鐵——在鐵水澆注前加球化劑（稀土Mg）使G球化牌號——如QT700-2，表示b≥700，≥2％。組織——鋼基體（F、F+P、P、

回火S、下B

)+球狀G性能——強度、塑韌性明顯優(yōu)于灰鑄鐵。（球狀G

對基體的割裂作用?。┡铺柣w機械性能bMPa0.2MPa5%akkJ/m2HB

QT400-17F40025017600179

QT420-10F42027010300207QT500-5F+P5003505－147-241QT600-2P6004202－229-302QT700-2P7004902－229-302QT800-2P8005602－241-321

QT1200-1下B1200840130038HRCF+P基體

×500F基體

×100（２）球墨鑄鐵——在鐵水澆注前加球化劑（稀土Mg）使G球熱處理退火——去應(yīng)力退火，500～600℃。

低溫退火，720~760℃，P→G+F，塑韌性、切削加工性↑

高溫退火，900~950℃，P,Cm→G+F，塑韌性、切削加工性↑正火——

P%↑，細(xì)化組織，強度、耐磨性↑

低溫正火，840~860℃，→P+F+G，塑韌性較好。

高溫正火，880~920℃，→P+G+

少量F，強度較高。不完全A化正火完全A化正火調(diào)質(zhì)

——

850~900℃油淬+550~600℃回火→回火S+G

等溫淬火——

840~900℃+300℃等溫→下B+G調(diào)質(zhì)、等溫淬火后綜合機械性能好，但僅適于小尺寸零件。熱處理退火——去應(yīng)力退火，500～600℃。不完全A應(yīng)用替代部分鑄鋼、鍛鋼件，如曲軸、連桿、軋輥、汽車后橋等。

連桿管道接口

應(yīng)用替代部分鑄鋼、鍛鋼件，如曲軸、連桿、軋輥、汽車后橋等（３）蠕墨鑄鐵——在鐵水澆注前加蠕化劑而得牌號——如RuT420，表示b≥420

。組織——鋼基體+蠕蟲狀G性能——強度、塑韌性優(yōu)于灰鑄鐵。牌號bMPa0.2MPa%硬度HB基體不小于RuT4204203350.75200~280PRuT3803803000.75193~274PRuT3403402701.0170~249P+FRuT3003002401.5140~217F+PRuT2602601953121~197F應(yīng)用——高壓熱交換器、汽缸蓋、液壓閥等。進氣管排氣管（３）蠕墨鑄鐵——在鐵水澆注前加蠕化劑而得牌號——如（４）可鍛鑄鐵——白口鑄鐵經(jīng)長時間石墨化退火（900－960℃）而得牌號——如KT300-6，表示b≥300，≥6％。組織——鋼基體+團絮狀G性能——強度、塑韌性優(yōu)于HT，低于QT。分類牌號壁厚mmbMPa%硬度HBF基體KT300-6>123006120~163KT330-8>123308120~163KT350-10>1235010120~163KT370-12>1237012120~163P基體KT450-54505152~219KTZ500-45004179~241KTZ600-36003201~269KTZ700-27002240~270*試棒直徑16mmF+P基×500F基×500F基×100（４）可鍛鑄鐵——白口鑄鐵經(jīng)長時間石墨化退火（900應(yīng)用——管接頭、低壓閥門等。應(yīng)用——管接頭、低壓閥門等。（５）合金鑄鐵耐磨鑄鐵減摩鑄鐵——P灰鑄鐵（F為軟基體，Cm為硬質(zhì)點，G潤滑、儲油）抗磨鑄鐵——白口鑄鐵表層＋灰口鑄鐵心部（強度好）

加入合金元素，以提高強度、韌性、耐磨性。耐熱鑄鐵

耐蝕鑄鐵

隨著生產(chǎn)的發(fā)展，對鑄鐵不僅要求有更高的機械性能，而且有時還要求具有某些特殊性能。如耐磨性、耐熱性和耐蝕性等。為此，可向鑄鐵中加入一定量的合金元素制成合金鑄鐵（alloycastiron）。（５）合金鑄鐵耐磨鑄鐵耐熱鑄鐵隨著生產(chǎn)的發(fā)展，對鑄鐵不僅要耐磨鑄鐵(wearresistantcastiron)

向鑄鐵中加入一定的P、B、V或Ti等元素，使鑄鐵組織中形成大量均布的高硬度顯微夾雜物，大大提高了鑄鐵的耐磨性。向鑄鐵中加入Cr、Mo和Cu等元素使基體組織細(xì)化和強化，也能提高耐磨性。高P、Cu、Ti合金鑄鐵是制造機床導(dǎo)軌的好材料。Cr、Mo、Cu合金鑄鐵主要用在汽車、拖拉機、精密機床方面以及要求較高的大型柴油機汽缸套及活塞環(huán)等零件。此外，還有中錳球墨鑄鐵用于農(nóng)機上的耙片、犁鏵、球磨機的襯板、磨球、拖拉機上的履帶板等。耐磨鑄鐵(wearresistantcastiron)耐熱鑄鐵（heat-resistantcastiron）

耐熱鑄鐵是指在高溫下具有較好的抗氧化和抗生長的能力。所謂“生長”是指由于氧化性氣體沿著石墨片的邊界和裂紋滲入鑄鐵內(nèi)部所造成的氧化以及由于Fe3C分解而發(fā)生的石墨化引起鑄鐵件體積膨脹。向鑄鐵中加入一定量的Al、Si或Cr等元素，一方面使鑄鐵表面形成致密的氧化膜(Al2O3、SiO2、Cr2O3)，使這類鑄鐵在高溫下具有抗氧化、不起皮的能力；另一方面，這些元素提高了鑄鐵組織的相變溫度，阻止了Fe3C的分解，增強了鑄鐵在高溫下的抗生長性，使鑄件的性能與尺寸穩(wěn)定，即提高了耐熱性。耐熱鑄鐵可用于制造爐門、爐柵等耐熱件。耐熱鑄鐵（heat-resistantcastiron）耐蝕鑄鐵（corrosionresistantcastiron）

耐蝕鑄鐵是指在腐蝕性介質(zhì)中工作時具有耐蝕能力的鑄鐵。它們主要應(yīng)用于化工部門，如閥門、管道、泵、容器等。提高鑄鐵耐蝕性主要靠加入大量的Si、Al、Cr、Ni、Cu等合金元素。在鑄件表面形成保護膜，可以提高鑄鐵的耐蝕性能。耐蝕鑄鐵（corrosionresistantcast小結(jié)重點要求灰鑄鐵和球墨鑄鐵的成分，組織，性能特點，牌號及用途。一般要求1.鑄鐵的石墨化原理，石墨的形態(tài)、大小對鑄鐵性能的影響。2.鑄鐵的常用熱處理的方法和目的。3.了解可鍛、蠕墨、合金鑄鐵。小結(jié)重點要求一般要求思考題1.出現(xiàn)下列不正?，F(xiàn)象時，應(yīng)采取什么有效措施予以防止或改善？

a.灰鑄鐵磨床床身鑄造以后就進行切削,在切削加工后出現(xiàn)不允許的變形。

b.灰鑄鐵薄壁處出現(xiàn)白口組織，造成切削加工困難。

2.指出下列鑄鐵的類別、組