2013第七章铸铁-1概述.ppt

三、灰口铸铁的热处理 对灰口铸铁进行热处理只能改变其基体组织，不能改变石墨的形态和分布。因此，热处理虽然不会对灰口铸铁的力学性能产生明显的影响，但是可以消除铸件的内应力，改善切削加工性和表面磨损性能。 (1)消除内应力退火 铸铁件冷却时，因冷却速度不同会产生较大的内应力，从而在冷却过程中会导致铸件的变形和开裂。 在机加工之前一般应进行消除内应力退火，具体方法是把铸铁件缓慢加热到500-600℃，保温4-8h后随炉冷却至150-200℃出炉。生产中也常称之为“时效处理”，处理后的铸件内应力可消除90％以上。 (2)改善切削加工性的退火 铸铁件冷却时，表层和薄壁处冷却速度较快，局部会出现白口组织，铸件硬度和服性加大，难以进行切削加工。通常可采用高温退火法解决：把铸件加热到850-900℃，保温2-5h，使局部的Fe3C分解成石墨.消除白口倾向，然后随炉冷却至400-500℃后再出炉空冷。 (3)表面淬火 某些重要的铸铁件如机床导轨、内燃机缸套等在服役时内壁需要较高的硬度和耐磨性，对其进行表面淬火可使表面得到细小的马氏体＋片状石墨，硬度可达(59-61)HRc，耐磨性也大大提高。表面处理工艺方法可采用高频淬火、火焰淬火、激光淬火、接触电阻淬火等。 第一节 铸铁的分类、石墨化及影响因素特点与分类 一. 铸铁的特点和分类 1. 铸铁的特点 含碳量大于2.11％ 的铁碳合金 含C和Si较多,而且含杂质元素S, P也较多 强度、塑性和韧性较差 有良好的减摩性和切削加工性 Fe-Fe3C和Fe-C双重相图 2.铸铁的分类 白口铸铁 灰口铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁 二、铸铁的石墨化及影响因素 碳 和 硅 碳和硅是强烈促进石墨化的元素。铸铁中C、Si越高，石墨化越容易进行，越容易得到灰口组织。但过高，石墨多而粗大，组织中铁素体量增多，珠光体量减少，力学性能降低。因此，为了保证得到一定数量的石墨，避免形成白口铸铁，灰口铸铁中C一般控制在(2.5～4.0)％，Si控制在(1.0～3.0)％，厚壁件取下限，薄壁件取上限。 1.化学成分 硫 S是强烈阻碍石墨化的元素，S阻碍C原子的扩散，S还能增强Fe、C原子的结合力。强烈的阻碍石墨化，S能使铁水的流动性降低，收缩量增大，使铸铁有较大的热裂倾向，因此铸铁中S 含量越低越好，一般要控制在0.15％以下。 锰 Mn本身是阻碍石墨化的元素，但它能与S结合，形成MnS浮集到渣中，从而削弱了S阻碍石墨化作用，Mn一般为(0.5～1.4) ％。 磷 P对石墨化稍起促进作用，改善铸造性能。但P具有冷脆性，是有害元素，要控制使用。 2.冷却速度 冷却速度对铸铁石墨化的影响很大。冷却越慢，原子扩散越充分，越有利于石墨化进行。而快冷阻止石墨化越容易得到白口组织。 冷却速度的大小主要取决于浇注温度、铸件壁厚和铸型导热能力等多种因素。 第二节 灰口铸铁 灰口铸铁(简称为灰铁)是价格便宜，应用最广的一种铸铁，占各种铸铁总含量的80％以上 一、灰口铸铁的成分、 组织与性能 (一)灰口铸铁的成分与组织 灰口铸铁的化学成分大致为：(2.6～3.6)％C，(1.2～3.0)％Si，(0.4～1.2) ％Mn，≤0.15％S，≤0.3％P。 灰口铸铁组织特点是石墨呈片状分布在金属的基体组织上。按金属基体组织的不同，灰口铸铁分为三种类型：铁素体灰口铸铁；铁素体－珠光体灰口铸铁；珠光体灰口铸铁。 1.铁素体灰口铸铁 在铁素体的金属基体上分布着粗大的片状石墨。此铸铁的强度、硬度最低，很少用来制造机器零件，但质软，易加工，铸造性能好，可用来制造少数要求不高的铸件或薄件。 2.珠光体灰口铸铁（最好） 它是在珠光体的基体上分布着细小而均匀的片状石墨。强度、硬度最高，主要用于制造重要机件 (二)灰口铸铁的性能 1.机械性能 灰口铸铁组织是钢的基体上分布有片状石墨，其体积约占铸铁的（7～10）％，塑性近于零，石墨的这种特性是改变灰口铸铁机械性能的主要因素。 由于片状石墨象刀口一样对金属基体的严重割裂作用，减少了基体受力的有效面积，使铸件金属基体的作用不能充分发挥，抗拉强度比碳钢低得多，塑性、韧性较差，并且几乎没有延伸率，使普通灰口铸铁成为脆性材料，故常把灰口铸铁看成具有大量微小裂纹或孔洞的碳钢。但抗压强度较高。 　2.工艺性能 由于铸铁很脆，因此不能进行锻造和冲压，焊接时易于产生裂纹，并出现白口组织，使切削加工增加困难，所以说焊接性能差。 灰口铸铁接近共晶成分，铸造时流动性好，又由于石墨膨胀可使收缩减小，铸造性能最好。 由于石墨具有割裂基体连续