特種性能鑄鐵

第四章特種性能鑄鐵第一節(jié)減摩鑄鐵第二節(jié)冷硬鑄鐵第三節(jié)抗磨鑄鐵第四節(jié)耐熱鑄鐵第五節(jié)耐蝕鑄鐵第一節(jié)減摩鑄鐵1、定義：摩擦系數(shù)小、磨損少、抗咬合性好2、影響磨損因素：成分、組織、性能、條件〔潤滑、載荷、速度、外表質量〕3、現(xiàn)有磨損機理圖4-14、我們研究：成分、組織、性能5、減摩組織特征：軟基體、硬質點一、G對鑄鐵減摩性的影響1、G：固體潤滑劑形成G潤滑膜圖4-2吸附保存潤滑油空穴存油2、影響形成潤滑膜的因素基體太硬不易形膜G形狀片狀好球不易形膜G大小小,不易成膜。但，大對基體不利綜合蠕蟲狀好二、基體組織對減摩鑄鐵的影響理論越硬越耐磨，但，不易形膜，綜合P最好，細小P最好。在輕微磨損下，B下最好，M次之，P最差嚴重磨損時，都差不多三、常用減摩鑄鐵普通灰鐵、球鐵即是，例如機床、活塞環(huán)〔一〕含磷鑄鐵原理：二元、三元磷共晶斷續(xù)網(wǎng)狀分布〔硬質點〕提高耐磨性圖4-3一般含磷0.4—0.7%特點：流動性好，提高30—50%表4-2鑄造應力大〔P降低導熱性、磷共晶膨脹、磷共晶與基體導熱系數(shù)不同〕應用：機床導軌、氣缸套、摩阻零件〔剎車瓦〕〔二〕釩鈦鑄鐵成分：V：0.3—0.5%，Ti：0.15—0.35%原理：V、Ti與C、N形成化合物硬質點細化晶?！睵、G〕F少表4-3應用：機床導軌、活塞環(huán)、缸套〔加Cu、B〕〔三〕硼鑄鐵成分：0.03—0.08%原理：形成硼碳化物，偏析在晶界網(wǎng)狀分布，含磷時，形成磷硼碳化物，硬度更高〔B阻遏石墨化〕應用：氣缸套、活塞環(huán)表4-4第二節(jié)冷硬鑄鐵組織：外層白口，內層灰口，中間麻口性能：外硬、內韌應用：摩擦磨損、磨料磨損一、化學成分、組織特點激冷層硬度、深度是冷硬鑄鐵的關鍵，1、成分：C、SiC調整硬度〔C多，滲碳體多〕Si調整深度〔Si多，深度淺〕石墨化合金元素：增加白口深度W、Mn、Mo、Cr、V〔最強〕減小白口深度C、Si、Ti、Ni、Cu、Co、P〔最弱〕〔Ti有問題〕影響硬度C、Nb、P、Mn、Cr、Mo、V、Si〔最弱〕影響麻口：C、S、P減小麻口Cr、Al、Mn、V增加麻口2、組織白口層：普通冷硬鑄鐵〔P+Fe3C〕低合金冷硬鑄鐵〔S+B上+Fe3C〕高合金鑄鐵〔B+M少量+Fe3C〕麻口層：白口〔與上相同〕+G二、冷硬鑄鐵的獲得與性能特征1、獲得：成分、工藝控制工藝：激冷金屬型復合鑄造雙金屬鑄鐵影響激冷層工藝因素：〔1〕爐料性質爐料白口多，鑄件白口多〔2〕熔煉工藝鐵液溫度，過熱溫度越高，靜置時間越長，白口越多〔形核能力降低〕。澆鑄溫度越低，白口越多?！?〕鑄型工藝冷鐵厚度：壁厚大，冷鐵厚度大一般冷鐵厚度/鑄件厚度1：2-4成分：碳、硅減少白口層，但不能太少，碳少硬度不夠。圖4-5，圖4-6合金元素圖4-92、性能：白口硬度高，但脆性大麻口硬度低，但韌性好圖4-8，圖4-9三、冷硬鑄鐵的應用主要應用于各種軋輥〔耐磨，白口，強度要求高，麻口〕軋輥的生產方法：一體鑄造，溢流鑄造，離心鑄造圖4-10、11、12第三節(jié)抗磨鑄鐵1、定義：抵抗磨料磨損相對耐磨性=標準磨損/試樣磨損2、耐磨原理：磨料磨損磨料對金屬刮削金屬硬度、磨料硬度、外加力相對耐磨性與金屬硬度、磨粒硬度的關系Ha/Hm﹤0.7—1.1耐磨性最好圖4-14

﹥0.7—1.1耐磨性開始變差﹥1.1—1.3耐磨性不變﹤0.7—1.1，﹥1.3—1.7增加硬度無意義。因此，單純提高硬度，對鑄鐵而言，不能提高耐磨性，硬度高，脆性大，反而降低耐磨性。一、普通白口鐵1、成分：高C低Si，Si﹤1%,Mn﹤1%一般不含或少量的合金元素2、組織：P+Fe3CLd3、性能：脆性大、耐磨性差4、應用：鏵犁，磨粉機的磨片導板二、鎳硬白口鐵1、成分：在普通白口鐵中參加一定量的鎳4—6%，鉻2-8%，2、組織：M+A3、性能：提高硬度韌性4、應用：軋輥，球磨機，雜質泵鎳短缺昂貴元素，盡量少用，我國少用。三、鉻系白口鐵1、鉻的作用提高淬透性，穩(wěn)定奧氏體改變共晶碳化物類型，鉻量不同，可得M3C、M7C3、M23C6硬質相，提高硬度，M7C3硬度最高表4-14M3C網(wǎng)狀分布，M7C3、M23C6條狀或條塊狀形貌圖4-19、20〔一〕、低鉻白口鐵1、成分：在普通白口鐵的根底上參加少量的鉻元素Cr=1—5%2、組織性能：形成(Fe,Cr)3C提高硬度，提高韌性〔原滲碳體是蜂窩狀,對基體割裂〕(Fe,Cr)3C形態(tài)，局部網(wǎng)狀和板條狀3、應用：球磨機〔二〕中鉻白口鐵1、成分：Cr=7—11%2、組織：M3C、M7C3混合物3、性能：與鎳硬鑄鐵相近，介于低鉻和高鉻之間表4-164、應用：取代鎳硬鑄鐵〔三〕、高鉻白口鑄鐵1、成分：Cr=12—28%〔1〕Cr、C重要元素，影響形成M7C3的數(shù)量碳化物數(shù)量=12.33〔%C〕+0.55〔%Cr〕-15.2C：一般調節(jié)碳量調節(jié)M7C3的數(shù)量Cr/C：影響M7C3相對數(shù)量，一般大于5能獲得大局部，高鉻還能提高淬透性圖4-22〔2〕Mo、Mn、Cu提高淬透性Mo：提高淬透性〔融入A中〕，提高硬度〔Mo2C〕Cu：提高淬透性，降低Ms線，2%左右Mn：提高淬透性，提高硬度(Fe,Mn)3C，降低Ms線，和Mo共同作用，提高淬透性更大。﹤1%常用：15Cr-3Mo，15Cr-3Mo-1Cu，20Cr-2Mo-1Cu2、組織：基體〔F、A、P、M〕+M7C3M7C3〔六角形桿狀及板條狀〕組織韌性好3、鑄造工藝1〕充分補縮〔與鑄鋼相同〕2〕澆鑄系統(tǒng)按灰鐵計算各斷面面積增加20—30%即可3〕不適宜用沖天爐熔煉〔鉻燒損〕4〕澆鑄溫度不要太高，比液相線高55℃即可4、熱處理特點：有二次碳化物的析出和溶入〔基體過多地融入了碳及合金元素，加熱時，易析出，溫度再高，又溶入?！扯翁蓟锏奈龀?，提高Ms線，獲得M多，減少剩余A。但，使C曲線左移，降低淬透性。淬火溫度隨鉻量的增大而增大5、性能強度硬度高，韌性好，〔奧氏體、馬氏體〕取決于基體和M7C3M7C3規(guī)那么排列強度可達3100MP6、應用球磨機，輸送煤灰管道，工業(yè)雜質泵表4-23第四節(jié)耐熱鑄鐵

鑄鐵高溫缺陷：生長、氧化、機械性能下降1、定義：抗高溫氧化生長、具有高溫強度、硬度的鑄鐵。2、分類：Si、Al、Cr耐熱鑄鐵。3、耐熱分級：穩(wěn)定性，表4-24一、鑄鐵高溫氧化〔一〕氧化過程氧化產物的存在形式：﹤570℃Fe3O4—Fe2O3﹥570℃FeO--Fe3O4—Fe2O3高溫氧化三步驟：1〕氧原子在鐵外表形成化學吸附，2〕受Fe-O化學反響控制的氧化過程，氧的供給超過反響速度，﹥1000℃例外。3〕受擴散速度控制的氧化過程，氧化膜增厚，供氧量缺乏?！捕秤绊戣F氧化的因素氧化膜性質、合金元素、基體、G特征1、氧化膜性質的影響〔是否完整〕1〕氧化膜是否完整，決定是否繼續(xù)氧化。用PB比考察：γ=VMO2/VMγ﹥1膜完整，有保護性γ﹤1膜不完整，沒有保護性但當γ>>1膜易破裂，也不具保護性，實踐證明，稍大于1最好，表4-252〕氧化膜的導電性氧化膜導電有離子組成，離子擴散增大氧化綜合前兩項，鋁、硅、鉻最好，氧化鐵導電性好。2、合金元素合金元素抗氧化的條件：1〕氧化物PB比大于1，低的導電性2〕與氧的親和力大于鐵3〕元素的氧化物與鐵的氧化物互不溶解稀土氧化物也很好，可以抗高溫氧化3、鑄鐵組織對氧化的影響G形狀QT>RuT>HTG大小，晶粒細，不利于內部氧化，二、鑄鐵高溫下生長1、低于相變溫度的生長〔400-600℃〕P—F+G膨脹生長措施：1〕獲得鐵素體基體鑄鐵2〕參加穩(wěn)定P組織的元素，Cr、Sn等2、在相變溫度范圍的生長F—AG溶入A中AFA析出G，沒回原位，形成空洞，生長措施：提高相變溫度、降低使用溫度。3、高于相變溫度的生長氧化增重三、常用耐熱鑄鐵〔一〕中硅耐熱鑄鐵1、耐熱原理：形成氧化膜SiO2、形成單一F基體提高相變溫度。表4-292、成分、組織Si：5—6%，C：2.2—2.6%圖4-28、29F+G〔片狀、球狀〕球狀好3、鑄造工藝特點：流動性好、線收縮大〔C少〕鐵液易氧化、鐵液易產生G漂浮4、應用：鍋爐。〔二〕含鋁耐熱鑄鐵1、耐熱原理：形成氧化膜Al2O3、形成單一F基體、提高相變溫度。2、成分、組織Al：2—6%〔低〕，16—26%〔高〕圖4-30F+G+鐵鋁化合物硬度高、耐熱3、工藝特點：熔制困難：Al密度小，偏析、氧化，燒損大、易產生G漂浮。高鋁流動性好，但氧化膜阻遏流動性。4、應用：加熱爐底板，換熱器等〔三〕含鉻耐熱鑄鐵1、耐熱原理形成保護膜、無G〔高Cr，同抗磨白口鐵〕2、應用高爐、焦爐、燒結爐具有較高的高溫強度、硬度、耐磨性第五節(jié)耐腐蝕鑄鐵1、腐蝕：化學、電化學、機械、生物腐蝕等，電化學腐蝕最嚴重圖4-312、提高耐蝕途徑：形成保護膜、形成單相組織、提高基體的電極電位。3、方法:參加合金元素，參加量：〔固溶體中〕塔曼定律，1/8、2/8……11/8表4-31質量百分數(shù)原子份數(shù)一、高硅耐蝕鑄鐵1、成分：Si14.4—18%，圖4-32、332、組織：F+G+硅鐵化合物〔脆性〕3、性能：硬、脆，耐酸腐蝕，不耐堿、氫氟酸、氟化物加稀土、銅，可提高韌性4、應用：耐酸鑄件二、含鋁耐蝕鑄鐵1、成分：Al=4—6%〔高了，脆性大〕2、組織：P+F+G+