铸铁的结构原理及应用铸铁的构原理及应用铸铁的结构原理及应用铸铁的结构原理及应用.ppt

课题四 铸 铁 ?§1 铸铁的分类及石墨化 ?§2 灰 铸 铁 ?§3 球墨铸铁 ?§4 蠕墨铸铁与可锻铸铁 引 言 从铁碳相图知道，含碳量大于2.11%的铁碳合金称为铸铁，工业上常用的铸铁的成分范围是2.5~4.0%C，1.0~3.0%Si，0.5~1.4Mn，0.01~0.50%P，0.02~0.20%S，有时还含有一些合金元素，如：Cr、Mo、V、Cu、Al等。 虽然铸铁的机械性（抗拉强度、塑性、韧性）较低，但是由于其生产成本低廉，具有优良的铸造性、可切削加工性、减震性及耐磨性，因此在现代工业中仍得到了普遍的应用，典型的应用是制造机床的床身、内燃机的汽缸、汽缸套、曲轴等。 铸铁的组织可以理解为在钢的组织基体上分布有不同形状、大小、数量的石墨。 §1 铸铁的分类及石墨化 铸铁是指一系列主要由铁、碳和硅组成的合金总称。在这些合金中，碳的质量分数超过了共晶温度时奥氏体中碳的最大固溶量，即wC＞2.11%。铸铁中除铁、碳和硅以外还含有锰、磷、硫等元素；有时为了提高铸铁的力学性能或获得某种特殊性能，还需向普通铸铁中加入铬、钼、钒、钢、铝等合金元素，从而形成合金铸铁。铸铁的化学成分范围一般为：wC=2.5%～4.0%，wSi=1.0%～3.0%，wMn =0.4%～1.4%，wP =0.1%～0.5%，wS =0.02～0.20%。 §1 铸铁的分类及石墨化 ?铸铁的分类 ?白口铸铁 指碳主要以游离碳化物形式出现的铸铁，断口呈白色，故称为白口铸铁。因为白口铸铁硬度高，脆性大，难切削，所以很少用来制造机械零件，工业中应用较少。 §1 铸铁的分类及石墨化 ?灰口铸铁 指碳主要以石墨形式出现的铸铁，断口呈灰色，故称为灰口铸铁。根据石墨形态不同，灰口铸铁又分为以下几类： (1)灰口铸铁。碳主要以片状石墨形式出现的铸铁。 (2)可锻铸铁。碳主要以团絮状石墨形式出现的铸铁。 (3)球墨铸铁。碳主要以球状石墨形式出现的铸铁。 (4)蠕墨铸铁。碳主要以蠕虫状石墨形式出现的铸铁。 §1 铸铁的分类及石墨化 ?麻口铸铁 碳部分以游离碳化物、部分以石墨形式出现的铸铁，断口呈灰白色相间，故称麻口铸铁。因其硬度高，脆性大，工业中很少应用。 §1 铸铁的分类及石墨化 ?铸铁的石墨化 ? 1．石墨的结构 石墨为稳定相，具有特殊的简单六方晶格，其底面原子呈六方网格排列，原子间距小（1.42×10-10m），结合力很强；而底面之间的间距较大（3.04×10-10m），结合力较弱。所以石墨的强度、硬度和塑性都很差。 §1 铸铁的分类及石墨化 §1 铸铁的分类及石墨化 Fe-G相图 §1 铸铁的分类及石墨化 对铁碳合金的结晶过程来说，实际上存 在两种相图，即Fe3C-Fe和Fe-G相图，铁碳 合金结晶条件不同可以全部或部分地按照其 中的一种或另一种相图进行结晶. §1 铸铁的分类及石墨化 ?铸铁的石墨化过程 铸铁组织中石墨的形成叫叫“石墨化”过程。第一阶段 共晶石墨 第二阶段 二次石墨 第三阶段 共析石墨 §1 铸铁的分类及石墨化 ③P含量大于0.3%后出现Fe3P，硬而脆，细小均匀分布时，提高铸铁的耐磨性，反之连成网，降低铸铁的强度，除耐磨铸铁外，（0.5~1.0%P）通常铸铁P含量＜0.3%。 ④阻碍石墨化Mn、S等。 ⑤S不仅阻碍石墨化，还会降低铸铁的强度和流动性，故其含量应尽量低，一般在0.15%以下，而錳因为可与硫形成MnS，减弱硫的有害作用，同时可促进珠光体基体的形成，从而提高铸铁的强度，故可充许其含量在0.5~1.4% . §1 铸铁的分类及石墨化 §1 铸铁的分类及石墨化 ?冷却速度的影响 冷却速度愈慢，即过冷度愈小，愈有利于按照Fe-G相图进行结晶，对石墨化愈有利，反之冷却速度愈快，过冷度增大，不利于铁和碳原子的长距离扩散，愈有利于按Fe-Fe3C相图进行结晶，不利于石墨化的进行。 生产中铸铁冷却速度可由铸件的壁厚来调态，综合了铸铁化学成分和冷却速度对铸铁组织的影响，可见，碳硅含量增加，壁厚增加易得到灰口组织，石墨化愈完全；反之，碳硅含量减少，壁厚愈小，愈易得到白口组织，石墨化过程越不易进行。 §1 铸铁的分类及石墨化 §２ 　 灰铸铁 §２ 　 灰铸铁 §２ 　 灰铸铁 ?灰铸铁的性能特点 1）优良的铸造性能 含碳量高，（2.5~4.0%C），成分接近共晶点，熔点比钢低得多，流动性好，分散缩孔少，偏析程度小。且在凝固过程中会析出比容较大的石墨，所以收缩率也小，凡无法用锻造成型的形状复杂的零件，汽缸体，变速箱外壳等均可用灰铸铁铸造而成． §２ 　 灰