第五章鑄鐵

1、白口鑄鐵白口鑄鐵性能脆硬，工性能脆硬，工業(yè)很少應用。業(yè)很少應用。改變鐵碳體改變鐵碳體系中碳的存系中碳的存在形式，讓在形式，讓碳以石墨的碳以石墨的形式存在，形式存在，wc為為2.11%-5.0%的鐵的鐵碳合金則是碳合金則是工業(yè)上最常工業(yè)上最常用的鑄鐵！用的鑄鐵！第五章第五章 鑄鑄 鐵鐵知識要點知識要點熟悉鑄鐵的石墨化過程熟悉鑄鐵的石墨化過程掌握常用的幾種鑄鐵的組織和應用掌握常用的幾種鑄鐵的組織和應用鑄鐵及其特點簡介鑄鐵及其特點簡介性能特點性能特點鑄鐵鑄鐵含碳量含碳量W c2.11% 并含有并含有Si、Mn、S、P等元素的多元鐵基合金。等元素的多元鐵基合金。鑄造切削性能優(yōu)良鑄造切削性能優(yōu)良強度、塑

2、性、韌性比較差強度、塑性、韌性比較差減震、成本低減震、成本低第一節(jié)第一節(jié) 鑄鐵的石墨化鑄鐵的石墨化 知識要點知識要點石墨化的三個階段石墨化的三個階段鑄鐵室溫下的組織鑄鐵室溫下的組織影響石墨化的因素影響石墨化的因素一、石墨化過程一、石墨化過程 (分為三個階段）分為三個階段）石墨簡介石墨簡介 石墨化：鑄鐵中石墨的形成過程。石墨化：鑄鐵中石墨的形成過程。簡單六方晶格，片層狀，強、簡單六方晶格，片層狀，強、塑、韌很低。塑、韌很低。石墨中碳的質量分數(shù)近似于石墨中碳的質量分數(shù)近似于100%。 （1 1）液態(tài)石墨化階段：）液態(tài)石墨化階段： 從液相中直接結晶出石墨：從液相中直接結晶出石墨： L GL GI I

3、 (Wc 4.26%) (Wc 4.26%) 通過共晶反應形成的石墨：通過共晶反應形成的石墨： 11541154： Lc gLc gE E+ G+ G共共 （2 2）中間石墨化階段）中間石墨化階段 1154 1154 從從738 738 冷卻過冷卻過程中從程中從A A相中析出的石墨相中析出的石墨: : G GIIII； (3) (3) 低溫石墨化階段低溫石墨化階段 在在738 738 通過共析反應形成的通過共析反應形成的石墨：石墨： s s p p + G + G共析共析液態(tài)石墨液態(tài)石墨化階段化階段中間石墨中間石墨化階段化階段低溫石墨低溫石墨化階段化階段3 3 鑄鐵石墨化過程對室溫組織的影響鑄

4、鐵石墨化過程對室溫組織的影響 液態(tài)石墨液態(tài)石墨化階段化階段中間石墨中間石墨化階段化階段低溫石墨低溫石墨化階段化階段 高、低溫石墨進行高、低溫石墨進行徹底徹底室溫組織：室溫組織：F + G低溫石墨化低溫石墨化不徹底不徹底室溫組織：室溫組織： F + P + G低溫石墨化低溫石墨化未進行未進行室溫組織：室溫組織： P + G鑄鐵的基體組織取決于低溫石墨化階段。鑄鐵的基體組織取決于低溫石墨化階段。二二、影響石墨化的因素、影響石墨化的因素 1 1、化學成分的影響、化學成分的影響 2 2、冷卻速度、冷卻速度 增加增加含碳量含碳量，有利于有利于石墨的形核；石墨的形核；對石墨化過程有利；對石墨化過程有利；

5、增加增加含硅量含硅量, 提高共晶溫度，降低共提高共晶溫度，降低共晶點成分，也晶點成分，也有利于有利于石墨的析出。石墨的析出。冷卻速度愈冷卻速度愈低低，愈，愈有利于有利于石墨化過程。石墨化過程。生產中調整生產中調整C、Si的含量控制的含量控制鑄鐵的組織。鑄鐵的組織。第二節(jié)第二節(jié) 鑄鐵的分類和應用鑄鐵的分類和應用 知識要點知識要點四種灰口鑄鐵的石墨形態(tài)、組織及應用四種灰口鑄鐵的石墨形態(tài)、組織及應用 一一、灰口鑄鐵的組織特點、灰口鑄鐵的組織特點 二二、灰口鑄鐵的性能特點、灰口鑄鐵的性能特點鋼鋼/ /鐵基體鐵基體 + + 石墨石墨FF+PPG片片G團絮團絮G球球與鋼相比：抗拉強度低，較高的抗壓強度與鋼

6、相比：抗拉強度低，較高的抗壓強度塑塑、韌性差韌性差鑄造性能好，可切削加工性能好鑄造性能好，可切削加工性能好減摩性好，消振性好，耐磨性好減摩性好，消振性好，耐磨性好成本低成本低THE END 三三、灰口鑄鐵的分類、灰口鑄鐵的分類普通灰口鑄鐵（簡稱灰鑄鐵）：普通灰口鑄鐵（簡稱灰鑄鐵）：片狀石墨片狀石墨可鍛鑄鐵：可鍛鑄鐵：團絮狀石墨團絮狀石墨球墨鑄鐵：球墨鑄鐵：球狀石墨球狀石墨蠕墨鑄鐵：蠕墨鑄鐵：蠕蟲狀石墨蠕蟲狀石墨 四四、常用的灰口鑄鐵、常用的灰口鑄鐵 1. 1. 普通灰口鑄鐵普通灰口鑄鐵( (灰鑄鐵灰鑄鐵) ) 組織組織： P+G片片P+F+G片片F(xiàn)+G片片成分成分：C：2.54.0%，Si：1

7、.02.5%，少量，少量Mn ,S ,P 等。等。性能性能： 抗壓不抗拉，強度低、塑性韌性差；抗壓不抗拉，強度低、塑性韌性差； 耐耐 磨、消磨、消振性好；缺口敏感性低；振性好；缺口敏感性低；工藝工藝：鐵水澆注，常孕育處理以細化石墨片，提高強度。：鐵水澆注，常孕育處理以細化石墨片，提高強度。(a)(b)(c)F+GF+P+GP+G灰鑄鐵的微觀組織FP牌號牌號：HT + 數(shù)字數(shù)字 表示表示最低抗拉強度最低抗拉強度。HT200應用廣泛，如應用廣泛，如機床床座，床身、工作臺；汽車拖拉機的汽缸、汽缸套等。機床床座，床身、工作臺；汽車拖拉機的汽缸、汽缸套等。機床床身機床床身工作臺工作臺汽缸套汽缸套 2 2

8、、球墨鑄鐵：石墨為、球墨鑄鐵：石墨為球狀球狀成分：成分： C：3.84.0%，Si ：2.02.8%， Re: 0.030.05%組織：組織：F + G （球）；（球）； F + P + G (球球)； P + G (球球)； (a)(b)(c)F+GF+P+GP+G工藝：球化處理工藝：球化處理+孕育處理，可以孕育處理，可以 熱處理強化。熱處理強化。性能：性能： 良好的抗拉強度，彎曲疲勞強度，塑性、韌性；良好的抗拉強度，彎曲疲勞強度，塑性、韌性； 優(yōu)異的鑄造性，可切削加工性及低的缺口敏感性。優(yōu)異的鑄造性，可切削加工性及低的缺口敏感性。 （可熱處理或合金化（可熱處理或合金化 ）；）； 牌號：牌號

9、： QT + QT + 數(shù)字數(shù)字- -數(shù)字數(shù)字 球鐵球鐵最低抗最低抗拉強度拉強度斷后延斷后延伸率伸率QT450-10 球墨鑄鐵已代替中碳鋼和中碳合金鋼制造發(fā)動機曲軸、連球墨鑄鐵已代替中碳鋼和中碳合金鋼制造發(fā)動機曲軸、連桿和機床的主軸等零件。桿和機床的主軸等零件。 F + G : F + G :汽車拖拉機汽車拖拉機底盤零件底盤零件；閥體、閥蓋；閥體、閥蓋； F + P + G :F + P + G :機油泵齒輪；機油泵齒輪； P + G :P + G :代替中碳鋼制造代替中碳鋼制造柴油機、汽油機曲軸、連桿、車床主軸。柴油機、汽油機曲軸、連桿、車床主軸。應用應用球墨鑄鐵的牌號、性能和應用球墨鑄鐵的

10、牌號、性能和應用 3 3、可鍛鑄件：、可鍛鑄件： 石墨為石墨為團絮狀團絮狀 （不可鍛造）（不可鍛造） 成分成分：C：2.42.8%；Si：1.22.0%；少量；少量 Mn , S , P等元素。等元素。 工藝工藝： 將亞共晶白口鑄鐵進行石墨化退火（將亞共晶白口鑄鐵進行石墨化退火（900 C-980 C 保溫保溫15小時左右）小時左右） ，F(xiàn)e3C在固態(tài)下分解形成團絮狀石墨。在固態(tài)下分解形成團絮狀石墨。 組織組織： F + G團團； P + G團團 (a)(b)性能性能：介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，：介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，韌性較好，但不可鍛造韌性較好，但不可鍛造 應用應用：形狀復雜、承受沖擊載

11、荷的薄壁零件。（汽車的前后輪形狀復雜、承受沖擊載荷的薄壁零件。（汽車的前后輪殼，減速器的外殼等）殼，減速器的外殼等） （相對于片狀石墨，團絮狀石墨對基體的切割作用?。?。（相對于片狀石墨，團絮狀石墨對基體的切割作用?。?工藝時間長，成本高，應用受限，被球鐵代替。工藝時間長，成本高，應用受限，被球鐵代替。4 4、蠕墨鑄鐵：石墨呈、蠕墨鑄鐵：石墨呈蠕蟲狀蠕蟲狀和和球狀球狀 （少量）（少量） 性能性能： 蠕蟲狀石墨長寬比小，尖端圓鈍對基體切割作用小。蠕蟲狀石墨長寬比小，尖端圓鈍對基體切割作用小。 抗拉強度、塑性、疲勞強度抗拉強度、塑性、疲勞強度 灰鑄鐵灰鑄鐵 導熱性導熱性、鑄造性、可切削性鑄造性、可

12、切削性 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 組織組織：F + G （蠕蟲狀、球狀）；（蠕蟲狀、球狀）； F + P + G （蠕蟲狀、球狀）；（蠕蟲狀、球狀）； P + G （蠕蟲狀、球狀）（蠕蟲狀、球狀） 成分成分：C：3.53.9%；Si：2.22.8%； 少量少量Mn ,P ,S 等；等； 工藝工藝：蠕墨化處理：蠕墨化處理應用：應用：熱循環(huán)載荷條件下的鋼錠模，玻璃模具，柴油機汽缸、熱循環(huán)載荷條件下的鋼錠模，玻璃模具，柴油機汽缸、氣缸蓋、排氣管、剎車件等。氣缸蓋、排氣管、剎車件等。課堂討論題有一薄壁零件，鑄造后又硬又脆，請分析原有一薄壁零件，鑄造后又硬又脆，請分析原因。如何改善（提高）該零件的塑性？分因。如

13、何改善（提高）該零件的塑性？分析其中的機理。析其中的機理。三、合金鑄鐵三、合金鑄鐵 高 強 度 合 金 鑄 鐵 ：高 強 度 合 金 鑄 鐵 ： 加 入加 入Cr ,Ni ,Cu ,Mo 等；用于制造等；用于制造曲軸、曲軸、連桿連桿等等，可代替，可代替45、40Cr鋼。鋼。 向鑄鐵中添加一些合金元素可獲得一些向鑄鐵中添加一些合金元素可獲得一些合金鑄鐵合金鑄鐵，滿足高強，滿足高強度、耐熱、耐蝕、耐磨等特殊性能要求。度、耐熱、耐蝕、耐磨等特殊性能要求。耐熱鑄鐵：耐熱鑄鐵：加入加入Al ,Cr ,Si等；等； 用于制造用于制造加熱爐的爐底板、加熱爐的爐底板、煙道擋板煙道擋板等）等） 耐蝕鑄鐵：耐蝕鑄鐵： 加入加入Ai ,AL ,Cr ,Mo ,Cu ,Ni等；等； 用于制造用于制造化工行業(yè)管道、閥門化工行業(yè)管道、閥門等等。 中硅球墨鑄鐵中硅球墨鑄鐵Wsi：5-6%高鋁球墨鑄鐵高鋁球墨鑄鐵WAl：20-24%高鉻球墨鑄鐵高鉻球墨鑄鐵WCr：26-30%稀土鎂球墨鑄鐵基礎上添加稀土鎂球墨鑄鐵基礎上添加Cu（0.51.0%）、）、Mo（0.31.2%）形成的高強度鑄鐵。形成的高強度鑄鐵。稀土高硅鑄鐵稀土高硅鑄鐵Wsi：14-16%中鋁耐蝕鑄鐵中鋁耐蝕鑄鐵WAl：4-