第5章铸铁分析.ppt

第5章 铸铁 铸铁是含碳量大于2.11%并含有较多硅、锰、硫、磷等元素的多元铁基合金。 铸铁具有许多优良的性能及生产简便、成本低廉等优点，因而是应用最广泛的材料之一。 例如，机床床身、内燃机的汽缸体、缸套、活塞环及轴瓦、曲轴等都可用铸铁制造. 一、铸铁的组织特征 根据碳在铸铁中的形式可分为：白口铸铁、灰铸铁和麻口铸铁。 根据石墨的形态可分为：普通灰铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁与球墨铸铁。 二、铸铁的石墨化 1、Fe-Fe3C 和 Fe-G (石墨)复线铁碳相图 Fe3C是亚稳相，在一定条件下将发生分解： Fe3C→3Fe+C（石墨） 石墨是碳的单质之一，其强度、塑性、韧性几乎为零。 铸铁中的碳除少量固溶于基体中外，主要以化合态的渗碳体(Fe3C)和游离态的石墨(G)两种形式存在。 存在两个铁碳相图： Fe-Fe3C和Fe-G双重相图 2、铸铁的石墨化过程 铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程称为石墨化。 铸铁中的石墨可以在结晶过程中直接析出,也可以由渗碳体加热时分解得到。 石墨化分三个阶段： 第一阶段（液态阶段）： “液相-共晶反应” 阶段，。 包括液相直接结晶出一次石墨、共晶石墨的析出和加热时一次渗碳体和共晶渗碳体分解析出的石墨. 第二阶段（中间阶段）： “共晶-共析反应”阶段。包括二次石墨和二次渗碳体在这一温度范围内分解而析出的石墨。 第三阶段（固态阶段）：“共析反应阶段” 共析石墨和共析渗碳体分解析出的石墨。 石墨化程度不同，所得到的铸铁类型和组织也不同。 铸铁的石墨化程度与其组织之间的关系 3、影响石墨化的因素 ⑴ 化学成分的影响 碳和硅是强烈促进石墨化的元素。 碳、硅量控制范围：2.5~4.0%C，1.0~3.0%Si。 Al、Cu、Ni、Co等元素对石墨化有促进作用。 另外，Cr、W、Mo、V等元素也阻碍石墨化。 ⑵ 冷却速度的影响 铸件冷却缓慢，有利于碳原子的充分扩散，结晶将按Fe - G相图进行，因而促进石墨化。 三、石墨的形态及其对铸铁组织、性能的影响 工业上使用的铸铁主要是灰口铸铁。 1、石墨形态对铸铁组织、性能的影响 钢的基体+G（石墨） 基体组织有铁素体、珠光体和铁素体加珠光体三种。 石墨的形态有片状、团絮状、蠕虫状和球状，相应的铸铁可分为灰铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁与球墨铸铁。 石墨呈游离态存在，改变了铸铁的脆性，但不同程度上割裂了钢基体的强度。铸铁的性能主要取决了石墨的形态。 灰铸铁，片状石墨对基体割裂严重，使灰铸铁抗拉强度和塑性较低，塑、韧性几乎没有。 石墨呈蠕虫、团絮状和球状可降低对基体的割裂作用，提高强度，降低应力作用。 ⑵ 耐磨性能好。由于石墨本身有润滑作用。 ⑶ 消振性能好。由于石墨可以吸收振动能量。 ⑷ 铸造性能好。由于铸铁硅含量高, 成分接近于共晶. ⑸ 切削性能好。由于石墨使车屑容易脆断，不粘刀。 一、常用铸铁的牌号与组织特征 工业铸铁的成分范围与组织 一、灰铸铁 灰铸铁是指石墨呈片状分布的灰口铸铁。其产量约占铸铁总产量的80%以上。 1、组织 灰 铸铁 的显 微组 织 常对灰铸铁进行孕育处理，以细化片状石墨。 常用的孕育剂有硅铁和硅钙合金。 经孕育处理的灰铸铁称为孕育铸铁。 2、热处理 热处理只改变基体组织，不改变石墨形态。 灰铸铁强度只有碳钢的30~50%，热处理强化效果不大。 灰铸铁常用的热处理有： ① 消除内应力退火(又称人工时效) ② 消除白口组织，高温退火 ③ 表面淬火 3、用途 制造承受压力和震动的零件,如机床床身、各种箱体、壳体、泵体、缸体。 二、可锻铸铁 石墨呈团絮状的灰口 铸铁，是由白口铸铁 经石墨化退火获得的。 1、组织： 基体(F、P)＋团絮状G 铁素体基体可锻铸铁又称黑心可锻铸铁。 2、性能：强度为碳钢的４0~７0%，接近于铸钢。 名为可锻，实不可锻 可锻铸铁的显微组织 3、用途 用于制造形状复杂且承受振动载荷的薄壁小型件，如汽车、拖拉机的前后轮壳、管接头、低压阀门等。 三、 球墨铸铁 石墨呈球形的灰口铸铁。由液态铁水经石墨化得到. 1、组织：基体（F、F+P、P）+ 球状G 球状石墨是液态铁水经球化处理得到的。 球化剂为镁、稀土和稀土镁。 球墨铸铁的显微组织 2、性能与热处理 强度是碳钢的70~90%。球墨铸铁的突出特点是屈强比(?0.2 /?b)高, 约为0.7~0.8, 而钢一般只有0.3~0.5。 球墨铸铁的热处理特点是： ① 奥氏体化温度比碳钢高，由于硅含量高; ② 淬透性比碳钢高; ③ 奥氏体中碳含量可控。 3、用途 承受震动、载荷大的零件，如曲轴、传动齿轮等。 四、蠕墨铸铁 蠕墨铸铁是20世纪60年代发展起来的一种新型铸铁. 蠕墨铸铁是液态铁水经蠕化处理和孕育处理得到的