第八章铸铁习题参考答案.doc

第八章 铸铁 习题参考答案 一、解释下列名词 答： 1、石墨化：铸铁中碳原子析出石墨的过程。 石墨化退火(或称高温退火)：将温度加热到共析温度以上，使渗碳体分解成石墨的退火。 2、灰口铸铁：碳大部分以游离状态的石墨析出，凝固后断口呈暗灰色。 可锻铸铁：石墨形状为团絮状的灰口铸铁。 球墨铸铁：石墨形状为球状的灰口铸铁。 蠕墨铸铁：石墨形状为蠕虫状的灰口铸铁。 变质铸铁(或称孕育铸铁)：变质(孕育)处理后的灰铸铁。 白口铸铁：碳除少量溶于铁素体外，其余全部以化合态的渗碳体析出，凝固后断口呈白亮的颜色。 二、填空题 1、铸铁与钢比较，其成分主要区别是含 碳 和 硅 量较高，且杂质元素 硫 和 磷 含量较多。 2、 化学成分 和 冷却速度 是影响铸铁石墨化的主要因素。 3、白口铸铁中的碳主要以 渗碳体 形式存在，而灰口铸铁中的碳主要以 石墨 形式存在，两者比较, 前者的硬度 高 而脆性 大 。 4、石墨的存在给灰口铸铁带来一系列的优越性能，如_铸造性能_、_切削加工性_、 减摩性_ 、_消震性能良好_、 _缺口敏感性较低_。 5、含碳量为2.5～4.0% 的铸铁，如果全部按Fe-G 相图进行结晶，其石墨化过程可分为如下二个阶段：第一阶段：在1154℃通过 共晶反应 形成G 共晶。 第二阶段：在1154℃～738℃冷却过程中自 奥氏体 中析出GⅡ 以及在738℃通过 共析反应 形成G共析。 6、渗碳体是亚稳定相，高温长时间加热会分解为 铁 和 石墨 。 7、灰口铸铁、可锻铸铁及球墨铸铁的石墨形态分别呈 片状 、 团絮状 及 球状 。 8、HT200 是 灰铸铁 的牌号，其中的碳主要以 石墨 的形式存在，其形态呈 片 状，由于它具有良好消震性能性能，在机床业中常用来制造 机床床身 。 9、球墨铸铁是通过浇铸前向铁水中加入一定量的 球化剂 进行球化处理，并加入少量的 孕育剂 促使石墨化，在浇铸后直接获得球状石墨结晶的铸铁。 10、铸铁在凝固过程中, 如果第一阶段充分地石墨化, 第二阶段或充分石墨化、或部分石墨化、或完全不石墨化，则分别得到 F 、 F+P 、 P 为基体的铸铁。 11、铸铁的耐热性主要指它在高温下抗 氧化 和抗 生长 的能力，铸铁中加入适量的 Al 、 Si 、 Cr等合金元素可有效地提高其耐热性能。 三、简答题 1、白口铸铁、灰口铸铁和钢，这三者的成分、组织和性能有何主要区别？ 答：碳钢是指含碳量0.02%～2.11%的铁碳合金，铸铁是指大于2.11%的铁碳合金。与钢相比，铸铁中含碳及含硅量较高。比碳钢含有较多硫、磷等杂质元素。 钢的组织为铁素体+珠光体、珠光体、珠光体+二次渗碳体；铸铁的组织为珠光体+二次渗碳体+莱氏体、莱氏体、一次渗碳体+莱氏体。 钢中低碳钢塑性韧性较好、强度和硬度较低，良好的焊接性能和冷成型性能；中碳钢有优良的综合机械性能；高碳钢塑性韧性较低，但强度和硬度较高、耐磨性较好。以上钢均可进行锻造和轧制，并可经过热处理改变其组织，进而极大的提高其性能。 白口铸铁组织中存在着共晶莱氏体，性能硬而脆，很难切削加工，但其耐磨性好，铸造性能优良。 灰铸铁组织中碳全部或大部分以片状石墨形式存在，断口呈暗灰色。其铸造性能、切削加工性、减摩性、消震性能良好，缺口敏感性较低。 2、化学成分和冷却速度对铸铁石墨化和基体组织有何影响？ 答：(1)化学成分 1)碳和硅 碳和硅是强烈促进石墨化元素,铸铁中碳和硅的含量越高,就越容易充分进行石墨化。由于共晶成分的铸铁具有最佳的铸造性能。因此,将灰铸铁的碳当量均配制到4%左右。 2)锰 锰是阻止石墨化的元素,但锰与硫化合成硫化锰,减弱了硫的有害作用,结果又间接促进石墨化的作用。故铸铁中有适量的锰是必要的。 3)硫 硫是强烈阻碍石墨化的元素,它不仅强烈地促使白口化,而且还会降低铸铁的流动性和力学性能,所以硫是有害元素,必须严格控制其含量。 4)磷 磷是弱促进石墨化的元素,同时能提高铁液的流动性,但磷的含量过高会增加铸铁的脆性,使铸铁在冷却过程中易开裂,、所以也应严格控制其含量。 (2)冷却速度 生产实践证明,在同一成分的铸铁件中,其表面和薄壁部分易出现白口组织,而内部和厚壁处则容易进行石墨化。由此可见,冷却速度对石墨化的影响很大。冷却速度越慢,原子扩散时间充分,也就越有利于石墨化的进行。冷却速度主要决定于浇注温度、铸件壁厚和铸型材料。 3、试述石墨形态对铸铁性能的影响。 答：灰铸铁中石墨呈片状，片状石墨的强度、塑性、韧性几乎为零，存在石墨地方就相当于存在孔洞、微裂纹，它不仅破坏了基体的连续性，减少了基体受力有效面积，而且在石墨片尖端处形成应为集中，使材料形成脆性断裂。石墨片的数量越多，尺寸越粗大，分布越不均匀，铸铁的抗拉强度和塑性就越低。由于灰铸铁的抗压强度、硬度与耐磨