工程材料第八章鑄鋼與鑄鐵2

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第三淚節(jié)、植球墨雕鑄鐵石墨逐呈球槐狀，綜物合機哈械性顫能接仗近鋼在且鑄精造性踏好，跌成本霞低廉禮；（1）球刪墨鑄匪鐵的純成分弱和球少化處恩理成分納要求遇比較擔嚴格藥：3.登6~碎3.余9%室C，2.建2~遵2.鉗8%浸Si，0.勾6~境0.擴8%灘Mn價,＜0.痕07具%S，＜0.我1%哲P球化騎處理余必須孫伴隨副著孕并育處遠理球化小劑（稀悟土鎂刷），沉石墨瓦球化孕育劍劑（硅機鐵和寶硅鈣奴），謎石墨兼球細釋小、參均勻膠分布17圖3-儲16球墨星鑄鐵籌的顯透微組蜜織例：QT傅42傾0-劍10、QT步60扯0-費2、QT棉80食0-古2“Q充T”，球鐵，最低年抗拉旺強度和延伸貼率。（2）球權(quán)墨鑄撒鐵的大牌號勻、組云織和棚性能18性能薄特點絹：強柜度是斧碳鋼圾的70射~9同0%。球趴墨鑄祖鐵的哄突出朋特點繡是屈速強比(0.勤2/b)高,約為0.趙7~盈0.采8,而鋼托一般歸只有0.董3~伶0.家5，疲璃勞強裂度較藏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代替殃鋼制造笑某些末重要閉零件意，如曲軸、連監(jiān)桿、雹凸輪桐軸、界軋輥按等。19鑄鐵曲軸(3恩)球墨欠鑄鐵棗的熱劃處理退火乒：Ｆ，高頃溫退頃火或青低溫懂退火正火嶺：Ｐ，并尿細化坦組織喜，提繼高強冬度和子耐磨熱性調(diào)質(zhì)水：回火龍Ｓ，好給的綜婚合性責能等溫愚淬火低：下Ｂ，高圖強度駕及良恨好的炒塑韌蘋性球墨鑄鐵管道接口與鋼棋大致尋相同核燃料貯存運輸容器(QT350-22)20第四主節(jié)、蜘蠕墨善鑄鐵牌號Ru夏T3海00、Ru屠T4盟20Ru得T，蠕飛鐵+最低鋒抗拉瞞強度組織?。喝洳南x狀，短省片較紛鈍蠕墨鑄鐵20世紀60年代俘發(fā)展銹起來陳的一蘋種新商型高剪強鑄賤鐵材貴料。恩強度葵接近壘于球堪墨鑄棒鐵，襪一定倡的韌齡性、狐較高悄的耐互磨性辨；和箱灰口背鑄鐵茅一樣助的良剖好的怪鑄造正性能押和導(dǎo)坑熱性撤。蠕墨閉鑄鐵勒是液飽態(tài)鐵佛水經(jīng)蠕化惑處理士和孕麗育處市理得到曉的.蠕墨鑄鐵中的石墨21蠕墨亮鑄鐵昂的強權(quán)度、愁塑性投和抗振疲勞史性能訪優(yōu)于紐奉灰鑄秩鐵，局其力掠學性秀能介任于灰節(jié)鑄鐵阿與球竹墨鑄掛鐵之哄間?；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牧于制窮造承虹受熱悲循環(huán)賽載荷棋的零待件和扮結(jié)構(gòu)島復(fù)雜茶、強斯度要掌求高橡的鑄贈件。頁如高溪壓熱商交換飼器、旺汽缸宣、汽賓缸蓋忌、排眾氣閥許、液耐壓閥忍等22由白仗口鑄題鐵通邊過退守火處煌理得汪到的石墨前→團胡絮狀較高約的強栽度、陷塑性努和沖燙擊韌科性，不可凱鍛，部評分代叼替碳賄鋼第五姨節(jié)、筑可再鍛鑄甩鐵牌號KT35美0-嬌10，Ｆ可鍛彼鑄鐵循；KT泡Z60崗0-嶼3，Ｐ可鍛揚鑄鐵23可鍛廈鑄鐵賴的生版產(chǎn)和溪熱處巡壽理：第一矩步，鑄造碌純白駱口鑄狀鐵第二雀步，長時虛間石播墨化腫退火往處理G完全壁由滲滔碳體銀分解睬得到24可鍛止鑄鐵臂常用岔來制吐造形籠狀復(fù)怒雜、對承受佩沖擊德和振峽動載諸荷的薄壁怠零件，如輪轂峽，減躍速器峽殼、汽香車拖計拉機大的后似橋外沒殼、菌管接訴頭、架低壓絞閥門師等?？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(fù)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第六堡節(jié)弊合患金鑄母鐵耐磨及鑄鐵在生腦產(chǎn)中捷常采袖用激葉冷的協(xié)辦法悔來獲延得激恩冷鑄然鐵。緊即用繪金屬已型鑄寸造鑄蹲件的匹耐磨那表面拋，其懇它部去位采勇用砂活型。常將聞鑄鐵裹的磷像的質(zhì)臘量分輪數(shù)提筍高，凍生成凡磷共仗晶，筍硬度黎高，婆有利股于耐陪磨。翼還可儲加入Cr、Mo、W、Cu等合艇金元折素，蠻改善奏組織財，提腫高基油體強熊度和溝韌性呈。如罵高鉻自耐磨混鑄鐵擾、奧闊－貝澡球墨漲鑄鐵噴等。耐熱椒鑄鐵在高話溫下扛工作腎的鑄蓋鐵（壇爐底合板、快換熱響器、漫坩堝貨、爐餓內(nèi)運進輸鏈擦條等肝），銳加入Al、Si、Cr等元榮素，誕主要習形成孕致密干的氧陰化膜度，阻蠟礙繼朽續(xù)氧謊化。耐蝕篇鑄鐵主要點用于劍化工雖部件鋒（閥掉門、否管道過、泵墳、容素器等戲）。休加入Si、Cr、Al、Mo、Cu、Ni等合績金元術(shù)素形釋成保鐵護膜澤，或糧使基顛體電喝極電膊位升斯高，康可以鍬提高康鑄鐵圖的耐承蝕性猛能。呀常用袖耐蝕辨鑄鐵夜有高緒硅、瞎高硅漠鉬、累高鋁商、高吧鉻等紅耐蝕封鑄鐵純。27第七挎節(jié)絹鑄斃鋼1.碳素聽鑄鋼氣的化控學成包分及觀機械節(jié)性能從機歸械性怨能看須：W(燥c)倆↑→屈服甚強度瞎和抗析拉強日度↑W(網(wǎng)c)濕>炭0.躺45侵%時，撞屈服脫強度累增加廢很少卸，但航塑性突和韌闖性下降從鑄滋造性益能看助：W(蜓c)理↑→降低菌鋼的閃熔化登溫度慶，增海加鋼特水的照流動勻性，改鋼中氣扣體、思夾雜寒也能煙減少粘。28ZG樸2活5、ZG今3斧5、ZG長45鑄鋼W(C)=0.35%牌號嘴：ZG本+平均障碳質(zhì)探量分爐數(shù)29牌號：ZG爐+σs河-σb302.鑄鋼木的組析織特陰征和廈熱處甲理鑄造辭冷卻抽：粗益大的滲奧氏圈體晶糠?！蔽菏蠞丑w組甩織。熱處遇理：側(cè)退火滑或正圣火。熱處悲理后法的組沃織：聽顆粒洞比較站細小擁的P+伸F魏氏陽體組廟織特唱點：醒鐵素項體沿原晶界圍分布喬并呈役針狀館插入蝕珠光壓體內(nèi)螞，使盞鋼的揪塑性臺和韌鞠性下黎降，渴不能阻直接拒使用肚。1.有一舒灰口哲鑄鐵存鑄件映，經(jīng)澆檢查聽發(fā)現(xiàn)雨石墨眠化不谷完全避，尚能有滲牧碳體蔥存在煉試分燥析其凳原因淺，并呼提出圣使這廢一鑄摧件完述全石戀墨化系的方留法？答：綁原因議：高逢溫下投沒長罵時間特保溫叉，鑄造斤時冷敢卻過甲快，經(jīng)有阻屯礙石密墨化園的元熄素，禿雜質(zhì)撐元素油硫成應(yīng)分比織較多晶。方法莊：在穗高溫恥下長卡時間贊保溫淘、減緩慢蹲冷卻抖、容加入勿促進恢石墨孝化的約元素摸。鑄鋼帳和鑄雕鐵部番分的綠習題2.試述絞石墨題形態(tài)套對鑄鞭鐵性餅?zāi)艿你U影響荒。答：池片狀糧石墨芒對基娃體有乖割裂衡作用執(zhí)，引琴起應(yīng)藥力集甘中，扭抗拉缸強度犬和塑抗性都寇低。細片云狀石燙墨：沃減輕拼對基宰體有拾割裂李作用華，提素高強縫度。球狀拖石墨稼：應(yīng)獸力集表中較分低，塌具有龜很高敞的強淚度，碰又有桑良好摘的塑克性和謠韌性息。蠕蟲永狀石求墨：沾強度敲接近捏于球紐奉墨鑄掀鐵，濕有一順定的悄韌性逗和耐肢磨性箏。團絮澇狀石鈴墨：妖應(yīng)力君集中樹較低胡，具鏡有較錄高的章強度治、塑轉(zhuǎn)性和凝沖擊購韌性酸。3.試比塑較各賞類鑄端鐵之丸間的債性能誘的優(yōu)廟劣順銀序，賭與鋼絞相比威有什個么優(yōu)做缺點火？答：灰口孩鑄鐵寇是價襲格便俱宜，誓是應(yīng)疲用最昏廣泛旦的鑄芬鐵材例料各竿項性盛能一凡般。球墨仿鑄鐵鞋的石扣墨成黃球狀槐具有性很高蘭的強贈度，兇又有鵝良好霉的塑襯性和然韌性霞，其秩綜合殃性能盼接近霜于鋼徐。蠕墨棍鑄鐵儲是一桐種新忙型高剃強鑄碌鐵材