材料科学基础_铸铁 工程上最常用的金属材料.ppt

④ 表面热处理： 对于要求表面耐磨或抗氧化或耐腐蚀的球铁件，可以采用类似于钢的表面热处理，如氮化、渗硼、渗硫、渗铝等化学热处理以及表面淬火硬化处理，以满足性能要求，其处理工艺与钢的类似。 可锻铸铁是由一定成分的白口铁经过可锻化（石墨化）退火而获得的具有团絮状石墨的铸铁。 其大致成分范围为：(2.4~2.7)%C，(1.4~1.8)%Si，(0.5~0.7)%Mn，(0.008%P，(0.025%S； 同时为缩短石墨化退火周期，还往往向铸铁中加入B、Al、Bi等孕育剂（可缩短一半多时间）。 可锻铸铁 牌号中，“KTH”和“KTZ”分别表示铁素体基体可锻铸铁和珠光体基体可锻铸铁的代号，代号后的第一组数字表示铸铁的最低抗拉强度，第二组数字表示其最低延伸率。 如KTZ700-02表示珠光体可锻铸铁，其最低抗拉强度为700MPa，最低延伸率为2%。 石墨化工艺不同，可锻铸铁的组织状态就不同。若对可锻铸铁进行完全石墨化退火，则可得到铁素体+团絮状石墨的组织，称其为铁素体基体可锻铸铁； 若只进行了第一阶段石墨化退火，则得到的组织为珠光体+团絮状石墨，将其称为珠光体基体可锻铸铁。 上述两种可锻铸铁中的团絮状石墨表面不规则，表面积与体积比较大， 使可锻铸铁的力学性能比灰铸铁高，强度、塑性和韧性都有明显的提高。 特殊性能铸铁 耐热铸铁：普通灰铸铁的耐热性较差，只能在小于400(C左右的温度下工作。研究表明，铸铁在高温下的损坏形式，主要是在反复加热冷却过程中相变和氧化引起铸铁的生长和微裂纹形成扩展以致失效； 提高铸铁耐热性的途径可以采取如下措施 (1) 合金化：在铸铁中加入硅、铝、铬等合金元素，可使铸铁表面形成一层致密的稳定性很高的氧化膜，阻止氧化气氛渗入铸铁内部产生内氧化；通过合金化获得单相铁素体或奥氏体基体，使其在工作温度范围内不发生相变，从而减少因相变而引起的铸铁生长和微裂纹。 (2) 球化处理或变质处理：经过球化处理或变质处理，使石墨转变成球状和蠕虫状，提高铸铁金属基体的连续性，减少氧化气氛渗入铸铁内部的可能性，有利于防止铸铁内氧化和生长。 常用耐热铸铁有：中硅耐热铸铁（RTSi-5.5），中硅球墨铸铁（RTQSi-5.5），高铝耐热铸铁（RTA1-22），高铝球墨铸铁（RTQA1-22），低铬耐热铸铁（RTCr-1.5）和高铬耐热铸铁（RTCr-28）等。常用作炉栅、水泥培烧炉零件、辐射管、退火罐、炉体定位板、中间架、炼油厂加热耐热件、锅炉燃烧嘴等。 耐蚀铸铁 提高铸铁耐蚀性的主要途径是合金化。在铸铁中加入硅、铝、铬等合金元素，能在铸铁表面形成一层连续致密的保护膜；在铸铁中加入铬、硅、钼、铜、镍、磷等合金元素，可提高铁素体的电极电位；另外，通过合金化还可以获得单相金属基体组织，减少了铸铁中的腐蚀微电池。广泛用于制造化工管道、阀门、泵、反应器及存贮器等。 目前应用多的耐蚀铸铁有高硅铸铁（STSi15）、高硅钼铸铁（STSi15Mo4）、铝铸铁（STA15）、铬铸铁（STCr28）、抗碱球铁（STQNiCrRE）等。例如，高硅铸铁有优良的耐酸性（但不耐热的盐酸），常用作耐酸泵、蒸馏塔等；高铬铸铁具有耐酸耐热耐磨的特点，用于化工机械零件（如离心泵、冷凝器等）的制造。 耐磨铸铁 耐磨铸铁主要用于制造要求高耐磨性的零件。根据组织可分下面几类： 耐磨灰铸铁： 在灰铸铁中加入少量合金元素磷、钒、铬、钼、锑、稀土等，可以增加金属基体中珠光体数量，且使珠光体细化；同时也细化了石墨，使铸铁的强度和硬度升高，大大提高了铸铁的耐磨性。这类灰铸铁如磷铜钛铸铁、磷钒钛铸铁，铬钼铜铸铁、稀土磷铸铁、锑铸铁等，具有良好的润滑性和抗咬合抗擦伤的能力，可广泛用于制造要求高耐磨的机床导轨、汽缸套、活塞环、凸轮轴等零件。 抗磨白口铸铁：通过控制化学成分（如加入Cr、Mo、V等促进白口化元素）和增加铸件冷却速度，可以使铸件获得没有游离石墨而只有珠光体，渗碳体和碳化物组成的组织，这种白口组织具有高硬度和高耐磨性。例如，含铬大于12%的高铬白口铸铁，经热处理后基体可为高强度的马氏体；加上高硬度的铬碳化物，具有优异的抗磨料磨损性能。抗磨白口铸铁广泛应用于制造犁铧、杂质泵叶轮、泵体、各种磨煤机、矿石破碎机、水泥磨机、抛丸机的衬板、磨球、叶片等零件。 冷硬铸铁（激冷铸铁） 冷硬铸铁实质上是一种加入少量硼、铬、钼、碲等元素的低合金铸铁经表面激冷处理（工艺中用冷的金属铸模成型即可）获得的，其表面有一定深度的白口层，而心部仍为正常铸铁组织。如冶金轧辊、发动机凸轮、汽门摇臂及挺杆等零件，要求表面应具有高硬度和耐磨性且心部应具有一定的韧性，就可以采用冷硬铸铁。 中锰抗磨球墨铸铁： 中锰抗磨球墨铸铁是一种含锰为(4.5~9.5)%的抗磨合金铸铁。当含锰量在(5~7)%时，基体部分