第二章常用合金铸件的生产.pptVIP

第二章 ? 铸铁 第一节 铸铁的分类 铸铁是铁碳合金的一个大类，另一个大类就是钢。铸铁与钢的根本区别在于含碳量的不同，钢的含碳量低（2.11%），铸铁的含碳量高（2.11%，一般为2.5% ~4.0%）。 工业上使用的铸铁，并不是单纯的铁、碳二元合金，而是以铁和碳为主要元素并含有较 多量的硅、一定量的锰及少量磷和硫的亚共晶合金。 铸铁的基体结构与钢相似，有铁素体、铁素体+珠光体、珠光体三种，大部分碳以石墨形态存在，并分布于基体之中，铸铁与钢在组织上的区别就在于铸铁中有石墨存在。 只有一种铸铁，碳是以化合状态（即Fe3C）存在，形成珠光体与Fe3C组成的结构，其断口呈银白色，称白口铸铁，其特点是硬而脆，难以切削加工，故白口铸铁在生产中应用较少，仅利用其硬度高、抗磨损的特点，制造一些耐磨性要求高的轧棍、破碎机的压板、碾砂轮的轮缘等，制造可锻铸铁时先铸成自口铁的铸件，然后退火而成。 按铸铁中碳的存在形态（反映在截面颜色），可将铸铁分为灰口铸铁、白口铸铁、麻口铸铁三类。 灰口铸铁按石墨的形状不同，可分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁四种。 第二节 灰铸铁 灰铸铁是应用最广的一种铸铁，灰铁铸件约占铸铁件总产量的80%以上。灰铸铁中的碳以片层状石墨形状存在，因其断口为灰黑色，故称灰口铸铁。铸铁通常占机器设备总重量的50%以上。 一、灰铸铁的性能 灰铸铁显微组织由金属基体（铁素体、珠光体）和片状石墨组成，相当于在钢的基体中嵌入大量的石墨片，力学性能较差，抗拉强度较低，塑性、韧性几乎为0，属脆性材料。灰铸铁的抗压强度受石墨的影响较小，与钢的抗压强度近似。 1．可焊性差，焊接区易产生难加工的白口组织，易产生裂纹； 2．铸造性能好，铸件缺陷少； 3．切削性能好，因含有石墨，润滑性好，且产生崩碎切屑，对刀具磨损小； 4．减振性好，石墨有缓冲作用，阻止振动能量传播，适于制造机床床身、底座等； 5．耐磨性好，石墨本身就是良好的固体润滑剂，脱落后在摩擦面上形成大量显微凹坑，能起储存润滑油的作用，使摩擦面上保持油膜连续。适于制造导轨、衬套、活塞环等； 6．缺口敏感性小，石墨已在金属基体上形成大量的缺口，故外来缺口影响甚微。 二、灰铸铁的组织 灰铸铁按基体组织可分为铁素体灰铸铁、铁素体+珠光体灰铸铁、珠光体灰铸铁三种。 三、影响铸铁组织和性能的因素 铸铁的组织和性能与石墨化程度有关，影响石墨化的主要因素有化学成分和冷却速度。 1．化学成分 主要是碳和硅。碳是形成石墨的元素，碳和硅都是促进石墨化的元素，碳和硅含量越高，析出的石墨就越多、越粗大。 2．冷却速度 石墨析出需要高温条件，冷却速度快，则会阻碍石墨化。铸件的冷却速度主要取决于铸件壁厚及铸型材料的蓄热能力。 四、灰铸铁的牌号和应用 与钢不同，灰铸铁的牌号不能用化学成分表示，而是用力学性能来表示。 五、灰铸铁的孕育处理 为了提高灰铸铁的力学性能，尽量使石墨片细化，对其进行孕育处理。孕育处理就是在铁水中加入孕育剂（常用含硅75%的硅铁），增加石墨结晶核，可得到珠光体基体灰铸铁，石墨片细小，且受冷却速度影响小。孕育铸铁适于较高强度、高耐磨性、高气密性铸件。 第三节 可锻铸铁 可锻铸铁又称玛铁、玛钢，是白口铸铁经石墨化退火而成的一种铸铁。其石墨呈团絮状，对基体的割裂作用大大减轻，应力集中也明显降低，故抗拉强度提高，且有一定的塑性和韧性，但仍不可锻造。 一、生产过程 首先需铸造出全白口的铸件，再进行长时间的高温退火，使渗碳体（Fe3C）分解成Fe和C原子，C原子通过扩散聚集到一起形成团絮状石墨。故可锻铸铁生产周期长，成本高。 二、牌号及应用 可锻铸铁根据热处理工艺、组织和性能的不同，又分为黑心可锻铸铁（KTH）、珠光体可锻铸铁（KTZ）和白心可锻铸铁（KTB）。 白心可锻铸铁是在氧化性介质中退火，表面脱碳层约1.5~2.0mm厚，内部组织为珠光体和团絮状石墨，因石墨数量少而呈白亮色，故称其为白心可锻铸铁。白心可锻铸铁因生产工艺复杂，退火时间长，性能一般，所以应用少。 可锻铸铁牌号由3个字母（KTH、KTZ、KTB）+3位数+2位数，中间3位数表示抗拉强度，最后2位数表示延伸率。如KTH350-10， KTZ450—06。 由于可锻铸铁的力学性能远高于灰口铸铁，所以可以用于承受冲击和振动的零件。例如：汽车、拖拉机的后桥壳、轮壳、转向机构，曲轴、连杆、凸轮、齿轮、活塞，扳手等，但大中型零件不宜采用。 第四节 球墨铸铁 由于石墨呈球状，对基体的割裂作用降到了最低程度，同时大大减轻了片状石墨边缘造成的应力集中，因此，球墨铸铁的强度、塑性和韧性比灰口铸铁高得多，与钢相当，具有