1.5 铸造金属材料的特性.ppt

1.5 铸造金属材料的特性 二、灰口铸铁： （1）石墨对灰铸铁性能的影响：灰口铸铁的显微组织由金属基体与石墨片所组成，相当于在钢的基体中嵌入了大量石墨片。 机械性能：σb=120~250MPa，σ压≈钢 塑性、韧性近于零，属于脆性材料。 石墨强度极低，塑性近于零，3%的石墨占10%的体积，所以灰口铸铁可视为充满裂纹的钢。基体强度利用率仅30~50%。 吸震性：吸震能力为钢的5~10倍，是制造机床床身、机座的好材料。 耐磨性：石墨凹坑可以储存润滑油，石墨本身也是良好的润滑剂。 缺口敏感性低：零件工作可靠。 灰口铸铁基体类别：P基体、P-F混合基体、F基体。 影响铸铁石墨化的因素： ①化学成份： a）碳和硅：碳愈多，可能析出的石墨量愈多；硅越多，碳石墨化的可能性越大； 含碳量高，而含硅量少时，只能得到含化合碳的白口铁。 控制铸铁中碳、硅含量的不同配比，将得到不同组织与性能的铸铁。 b）硫和锰：硫是强烈的反石墨化元素。 锰具有稳定珠光体的作用，能提高铸铁的强度和硬度。 锰与硫形成熔点高（1600℃）、密度小的MnS，进入熔渣而排出炉外。 锰在0.6%～1.2%时是铸铁中有益的元素。 c）磷：含磷量超过0.3%时，形成Fe3P共晶体。呈网状分布于晶界、低熔点、硬度高（390～520HB）。 利于提高铸铁的耐磨性，故耐磨铸铁件的含磷量可高达0.5%～0.7%。 ② 冷却速度： 冷却速度越慢，石墨片越粗大。冷却速度很大时，产生白口组织。 冷却速度主要受铸型及铸件壁厚的影响： 铸型材料：砂型与金属型。 铸件壁厚： （2）灰铸铁的孕育处理： 孕育处理是先熔炼出低碳、硅含量（C2.7%～3.3%、Si1.0%～2.0%）的高温铁水(1400～1450℃)；然后向铁水中冲入少量细颗粒状或粉末状孕育剂。孕育剂占铁水重量的0.25%～0.6%。 孕育剂一般为含Si75%的硅铁(有时也用硅钙)。经孕育处理后的铸铁称为孕育铸铁，它的强度、硬度显著提高。 冷却速度对孕育铸铁组织和性能影响很小。 (3) 灰铸铁件的生产特点及牌号选用 ① 灰铸铁件的生产特点： 一般在冲天炉中熔炼，成本低廉。 一般不需冒口补缩，也较少应用冷铁，通常采用同时凝固。 一般不通过热处理来提高其机械性能。 ② 灰铸铁牌号的选用： 用HT表示，其数值表示其最低抗拉强度。 HT250～350是经过孕育处理后的的孕育铸铁，用于要求更高的重要件。 选择牌号时要考虑壁厚。 三、可锻铸铁： 定义：白口铁经石墨化退火、得到团絮状石墨铸铁，因其有一定的塑性，故称可锻铸铁。 低碳、硅量的铁水，通常为C2.4%～2.8%、Si0.4%～1.4%,以获得完全的白口组织。 壁厚不得太厚，尺寸不宜太大。 可锻铸铁件的石墨化退火工艺是，缓慢加热到920～980 ℃，保温10～20小时，再按规范冷到室温。 石墨化退火的总周期一般为40～70小时，生产过程复杂且周期长、能耗大、铸件的成本高。 （2）可锻铸铁的性能、牌号及应用： 使用性能： ①耐热性：可锻铸铁的耐热性优于灰铸铁和碳钢。 ② 耐蚀性：耐蚀性优于碳钢。黑心可锻铸铁的耐 蚀性优于珠光体可锻铸铁。 .铸造性能： ① 流动性：流动性差，宜增大浇道尺寸，薄件宜适当提高浇注温度。 ② 收缩大：铸件易产生应力和开裂，应改善砂型及型芯的退让性。铸件易产生缩孔、缩松。在铸造工艺上多采用冒口和冷铁等措施来防治。 可锻铸铁可分为黑心可锻铸铁、珠光体可锻铸铁及白心可锻铸铁，牌号分别用汉语拼音“KTH”、“KTZ”及“KTB”表示。KTHxxx--xx,前面的大写字母代表黑心可锻铸铁，后面的两组数字代表最低抗拉强度和延伸率。 可锻铸铁在生产形状复杂、承受冲击载荷的薄壁小件时，目前仍有不可替代的位置。 今后发展方向，主要是探求快速退火新工艺，发展可锻铸铁新品种。 四、球墨铸铁（简称球铁）： 铁水中加入一定数量的球化剂和孕育剂，直接得到球状石墨的铸铁。 (1)球铁对原铁水的要求及制备： ①铁水成分：控制S≤0.07%、P≤0.1%，并要求适当提高含碳量（C 3.6%～4.0%） ② 铁水温度：出炉温度应高于1400℃。 ③ 球化和孕育处理：球化剂的作用是使石墨呈球状析出。孕育剂的主要作用是促进石墨化，防止球化元素所造成的白口倾向。 球化剂：稀土镁合金。 球化处理工艺有：冲入法和型内球化法。 球墨铸铁易产生缩孔、缩松、皮下气孔、夹渣等缺陷。 缩孔、缩松倾向大（石墨化膨胀），应采用如 下工艺措施：