第三章强韧铸铁讲义.ppt

铸造合金及其熔炼 第一节 球墨铸铁 二、球状石墨的球化及大小分级 ㈠ 石墨球化率分级 三、球墨铸铁的生产 第二节 蠕墨铸铁和可锻铸铁 * * 孙玉福 邮箱：yufusun@zzu.edu.cn 电话 强韧铸铁一般具有较高的强度和较好的韧性，根据石墨形状可分为： （1）球墨铸铁（基体+球状石墨） （2）蠕墨铸铁（基体+蠕虫状石墨） （3）可锻铸铁（基体+团絮状石墨） 第三章 强韧铸铁 一、球墨铸铁组织和性能 ① QT400-18、 QT400-15、 QT450-10 组织：铁素体+球状石墨 ② QT500-7、 QT600-3 组织：铁素体+珠光体+球状石墨 ③ QT700-2、 QT800-2 组织：珠光体+球状石墨 ④等温淬火球墨铸铁（ADI） 组织：贝氏体+奥氏体+球状石墨 50% 6级 60% 5级 70% 4级 80% 3级 90% 2级 ≥95% 1级 球化率 球化级别 ㈡ 石墨大小分级 ≤1.5 8 ＞1.5~3 7 ＞3~6 6 ＞6~12 5 ＞12~25 4 ＞25~50 3 100倍下石墨长度/mm 级别 球化率：在铸铁微观组织的有代表性的视场中，在单位面积上，球状石墨数目与全部石墨数目的比值。 ㈠化学成分的影响 ①碳和硅：碳量过低，铸件易产生缩松和裂纹，碳量过高，易产生石墨漂浮，造成铸铁夹杂物增多，性能降低；硅减少过冷倾向、细化石墨、提高石墨圆整度，但降低铸铁韧性，使韧-脆转变温度升高。 碳当量上限以不产生石墨漂浮，下限以不产生自由渗碳体为原则 铁素体QT：C3.6%~4.0%、Si2.4%~2.8% 珠光体QT：C3.4%~3.8%、Si2.2%~2.6% ②锰：在球墨铸铁中锰有严重的正偏析倾向，一般不宜过高 ③硫和磷：二者属于有害元素，在球铁中严格控制硫磷的含量 ④合金元素：钼、铜、镍、铬和锑 ㈡ 球化处理 ①概念：向铁液中加入使石墨在结晶生长时能形成球状的元素，提高球化率 ②球化元素 强球化能力：镁、铈、镧、钙、钇。生产中常用的是镁作为球化剂 中球化能力：锂、锶、钡、钍。此类球化元素要求原铁液含硫量极低 弱球化能力：钠、钾、锌、镉、锡、铝。此类球化元素要求冷却速度快，原铁液含硫量极低 ③球化处理方法：冲入法和型内球化法 ㈢孕育处理 ①目的：消除结晶过冷倾向；促进石墨化，孕育处理能增加石墨核心，细化球状石墨，提高球状石墨生长的相对稳定性，提高石墨的圆整度；减少晶间偏析，孕育处理使共晶团细化，从而可减少共晶团间的偏析程度，提高铸铁的塑性和韧性 ②孕育种类 炉前一次孕育和多次孕育 瞬时孕育：包底孕育、浇口杯孕育、硅铁棒浇口杯孕育、浮硅孕育、插丝法孕育以及型内孕育 四、球墨铸铁的铸造性能及常见缺陷 ㈠凝固特点 较宽的共晶凝固范围 糊状凝固特性 具有较大的共晶膨胀 ㈡铸造性能 在化学成分和浇注温度相同时，球墨铸铁流动性较灰铸铁好 收缩前得膨胀大于灰铸铁，增大了铸件内部缩孔和缩松的倾向 收缩应力和温差应力均大于灰铸铁 ㈢常见缺陷 缩孔缩松、夹渣、石墨漂浮、皮下气孔、球化衰退 五、球墨铸铁的热处理 ㈠退火处理 目的：去除铸态组织中自由渗碳体及获得铁素体球墨铸铁 高温石墨化退火：将铸件加热到AC3以上50~100℃保温 低温石墨化退火：将珠光体分解成为铁素体和石墨 ㈡正火处理 目的：增加金属基体中珠光体的含量和提高珠光体的分散度 高温完全奥氏体化正火：AC1上限加30~50 ℃ 部分奥氏体化正火： AC1上限、下限之间 ㈢等温淬火处理 贝氏体球墨铸铁：淬火温度低 奥贝球墨铸铁：淬火温度高 六、球墨铸铁生产中特殊问题 ㈠大断面球墨铸铁件的生产（壁厚100mm以上） ① 组织特点：石墨数量少、石墨形态差，直径大，易偏析 ②解决措施：添加微量元素Sb或RE，并强化孕育处理，可消除碎块 状石墨；大量使用冷铁，采用金属型或型内通气及通水的强制冷却方法提高冷却速度 ㈡薄壁球墨铸铁件 问题：冷却速度快，易出现白口，共晶团数目少 ㈢高强高韧球墨铸铁 ①基体组织：珠光体+铁素体基体 ②获得方法：加入强化铁素体的合金元素，采用强化孕育、细化石墨的孕育工艺，在此基础上适当提高含锰量，同时适当提高硅量，进一步强化铁素体 一、蠕墨铸铁的组织及性能 ㈠ 石墨形态介于片状石墨及球状石墨之间的中间状态类型石墨，它既有共晶团内部石墨互相连续的片状石墨组织特征，又有石墨头部较圆、其位向特点和球状石墨相似的特征。 ㈡ 蠕化程度常用形状系数（k）表示：K=4πA/L2 ,其中A表示单个石墨的实际面积、 L表示单个石墨的周长 当K＜0.15时 为片状石墨 当0.15＜ K ＜