鑄鐵與球墨鑄鐵

鑄鐵與球墨鑄鐵鑄造用生鐵（即灰口鐵）鑄造生鐵硅含量為1.25-3.6%。碳多以片狀石墨狀態(tài)存在。斷口呈灰色，質(zhì)軟易切削加工。主要用來生產(chǎn)各種鑄鐵件原料如床身、箱體等。鑄造用生鐵按含硅（Si）量劃分鐵號(hào)，按含錳（Mn）、磷（P）、硫（S）分組、級(jí)、類。球墨鑄鐵用生鐵球墨鑄造用生鐵也是一種鑄造生鐵，只是低硫低磷。低硫使碳充分在鐵中石墨化。低磷提高生鐵的機(jī)械性能；主要用于生產(chǎn)性能（機(jī)械性能）較好的球墨鑄鐵件。球墨用生鐵也是按含硅（Si）量劃分鐵號(hào)，按含錳（Mn）、磷（P）、硫（S）分組、級(jí)、類。（二）灰口鑄鐵的性能機(jī)械性能灰口鑄鐵組織是鋼的基體上分布有片狀石墨，石墨的密度為鑄鐵的1/3，其體積約占鑄鐵的（7~10）%,石墨的抗拉強(qiáng)度小于20MPa，塑性近于零，硬度3HBS，石墨的這種特性是改變灰口鑄鐵機(jī)械性能的主要因素。由于片狀石墨象刀口一樣對(duì)金屬基體的嚴(yán)重割裂作用，減少了基體受力的有效面積，使鑄件金屬基體的作用不能充分發(fā)揮，據(jù)統(tǒng)計(jì)灰口鑄鐵金屬基體強(qiáng)度的利用率一般不超過（30~50）%，這表現(xiàn)為鑄鐵抗拉強(qiáng)度比碳鋼低得多，氣為（120~250）MPa，塑性、韌性較差，并且?guī)缀鯖]有延伸率皆0），使普通灰口鑄鐵成為脆性材料，故常把灰口鑄鐵看成具有大量微小裂紋或孔洞的碳鋼。但石墨對(duì)基體的割裂作用和造成的應(yīng)力集中對(duì)壓應(yīng)力的有害影響較小，所以灰口鑄鐵的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度，如圖所示。石墨數(shù)量愈多，愈粗大，分布愈不均勻，對(duì)基體的割裂就愈嚴(yán)重，其機(jī)械性能愈差。工藝性能由于鑄鐵很脆，因此不能進(jìn)行鍛造和沖壓，焊接時(shí)易于產(chǎn)生裂紋，并出現(xiàn)白口組織，使切削加工增加困難，所以說焊接性能差?；铱阼T鐵接近共晶成分，鑄造時(shí)流動(dòng)性好，又由于石墨膨脹可使收縮減小，鑄造性能最好，能夠鑄造形狀復(fù)雜的零件。由于石墨具有割裂基體連續(xù)性的作用，從而使鑄件的切削屑易脆斷成碎片，具有良好的切削加工性。減振性鑄鐵中的石墨對(duì)振動(dòng)能起緩沖作用，阻止晶粒間振動(dòng)能的傳遞，并將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋Ｋ?，灰口鑄鐵具有很好的減振性。并且，粗大片狀石墨的減振能力大于球狀石墨，因此對(duì)于承受振動(dòng)較大的零件，在強(qiáng)度允許時(shí)應(yīng)先采用具有片狀石墨的普通灰口鑄鐵。耐磨性石墨對(duì)鑄鐵耐磨性的影響主要表現(xiàn)在儲(chǔ)油與潤(rùn)滑兩個(gè)方面。鑄鐵摩擦面上的石墨構(gòu)成大量的顯微凹坑，起儲(chǔ)油作用，可維持油膜的連續(xù)性，同時(shí)石墨本身又是良好的潤(rùn)滑劑，脫落在摩擦面上也起潤(rùn)滑作用。所以灰口鑄鐵具有良好的耐磨性。5?缺口敏感性小石墨在鑄鐵中形成大量的小切口，從而減少了它對(duì)外來切口的敏感性。因此，表面加工質(zhì)量不高對(duì)鑄鐵疲勞強(qiáng)度的不利影響要比對(duì)鋼的影響小得多。由于灰口鑄鐵具有以上一系列的特點(diǎn)，故被廣泛地用來制造各種承受壓力和要求消振性好的床身、機(jī)架、箱體、殼體和經(jīng)受摩擦的導(dǎo)軌、缸體、活塞環(huán)等。二、 灰口鑄鐵的孕育處理為了改善灰口鑄鐵的組織和力學(xué)性能，生產(chǎn)中常采用孕育處理的方法。它是把作為孕育劑的硅鐵或硅鈣合金(加入量一般為鐵水總質(zhì)量的0.4%左右)沖入到C、Si含量稍低的鐵水中，經(jīng)攪拌去渣后進(jìn)行澆注，以獲得大量的人工晶核，從而得到石墨片極為細(xì)小且均勻分布的珠光體灰口鑄鐵，這種鑄鐵又常稱為“孕育鑄鐵七其強(qiáng)度、硬度比普通灰口鑄鐵有顯著提高。孕育鑄鐵具有較高的強(qiáng)度和硬度，可用來制造力學(xué)性能要求較高的鑄件，如汽缸、曲軸、凸輪、機(jī)床床身等，尤其是截面尺寸變化較大的鑄件。另外，工廠里常用去應(yīng)力退火和軟化退火來消除鑄件內(nèi)應(yīng)力和白口組織。三、 灰口鑄鐵的牌號(hào)和應(yīng)用灰口鑄鐵的牌號(hào)由“灰鐵”漢語拼音的字首“HT”和后面的三位數(shù)字組成。后續(xù)數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度(MPa)的數(shù)值。一、球墨鑄鐵的組織和性能球墨鑄鐵是20世紀(jì)五十年代發(fā)展起來的一種高強(qiáng)度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼，正是基于其優(yōu)異的性能，目前已成功地用于鑄造一些受力復(fù)雜，強(qiáng)度、韌性、耐磨性要求較高的零件。球墨鑄鐵已迅速發(fā)展為僅次于灰鑄鐵的、應(yīng)用十分廣泛的鑄鐵材料。所謂“以鐵代鋼”，主要指球墨鑄鐵。球墨鑄鐵是通過球化和孕育處理得到球狀石墨，有效地提高了鑄鐵的機(jī)械性能，特別是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強(qiáng)度。球墨鑄鐵與灰口鑄鐵相比，C、Si含量較高，而Mn較低，對(duì)S、P的限制較嚴(yán)。其化學(xué)成分一般為：(3?5~3?8)%C，(2.0~3.0)%Si，(0.5-0.7)%Mn，＜0.08%P，＜0.02%S，(0.0