第3章金属材料-铸钢与铸铁-清华大学-工程材料详解.ppt

3.3? 铸钢与铸铁 　 3.3.1 铸钢  用于制造形状复杂，需要一定强度、塑性和韧性的零件，如机车车辆、船舶、重型机械的齿轮、轴，以及轧辊、机座、缸体、外壳等。 ; 一、碳素铸钢的化学成分及机械性能 Fe、C、Si、Mn、S、P 　 碳是影响铸钢件性能的主要元素。 碳含量增加，屈服强度和抗拉强度增加。 碳质量分数超过0.45%时，屈服强度很少增加，而塑性、韧性显著下降。 ; 碳素铸钢牌号： 在生产中使用最多的三种是 ZG230-450(ZG25) ZG270-500(ZG35) ZG310-570(ZG45) ZG表示铸钢，数字分别表示屈服强度和抗拉强度。; 低合金铸钢牌号： ZG45Mn ZG40Cr ZG35CrMo ;; 二、铸钢的组织特征和热处理? 　 1.组织特征 铸钢浇注温度很高，冷却较慢，容易得到粗大的奥氏体晶粒。 ;;3.3.2 铸铁  铸铁是碳质量分数大于2.11%、含有较多的硅、锰、硫、磷等元素的铁碳合金。 铸铁生产设备和工艺简单，价格便宜，具有许多优良的使用性能和工艺性能，应用广泛。 ;;; 石墨的作用： （1）石墨提高铸铁的切削加工性能。;铁碳合金双重相图 在不同条件下，铁碳合金可以有亚稳定平衡的Fe-Fe3C相图和稳定平衡的Fe-G相图。 ; 铸铁的石墨化过程： ●第一阶段石墨化 ? 形成一次石墨和共晶石墨。 ????????LC → G(一次） LC → AE + G(共晶） ; 影响石墨化的主要因素：  (1) 温度和冷却速度? 在生产过程中，铸铁在高温下长时间保温，或缓慢冷却，有利于石墨化。;; 2.灰口铸铁的组织特征和分类? ??　 铸铁组织由基体和石墨组成。 基体：铁素体、珠光体或铁素体加珠光体 石墨：片状、球状、蠕虫状、团絮状; 二、常用铸铁 　 1. 灰铸铁? 价格便宜、应用最广。 （1）灰铸铁的牌号???? HT150、HT250、HT400 “HT”表示“灰铁”，数字表示最低抗拉强度。灰铸铁有铁素体、珠光体和铁素体加珠光体三种基体。 灰铸铁中的碳、硅质量分数一般控制在以下范围：2.5%～4.0%C; 1.0%～2.0%Si。;灰铸铁的显微组织; （2）影响灰铸铁组织和性能的因素 ①成分的影响 ●锰：阻碍石墨化，促进珠光体基体形成。提高铸铁强度。与硫生成MnS，减少硫有害作用。锰质量分数一般为0.5%～1.4%。;; （3）灰铸铁的热处理及应用? ? 热处理不能改变石墨的形态和分布。 ① 消除内应力退火 形状复杂和尺寸稳定性要求较高的铸件 （机床床身、柴油机汽缸），为防止变形和开裂，须进行500 ℃～550 ℃消除内应力退火。;; （4）孕育铸铁 孕育处理（亦称变质处理）后的灰铸铁叫做孕育铸铁。 孕育处理目的：铁水中生成大量均匀分布的非自发核心，获得细小均匀的石墨片，细化基体组织，提高铸铁强度；避免铸件边缘及薄断面处出现白口组织，提高断面组织均匀性。 孕育铸铁具有较高的强度和硬度。; 2. 球墨铸铁 球墨铸铁的石墨呈球状。 具有很高的强度，良好的塑性和韧性。综合机械性能接近于钢，铸造性能好，成本较低，生产方便，得到广泛应用。; (1) 球墨铸铁的成分和球化处理? ? 成分：要求比较严格。3.6%～3.9%C, 2.2%～2.8%Si, 0.6%～0.8%Mn, 0.07%S, 0.1%P。; (2) 球墨铸铁的牌号、组织和性能 ????? QT400-15、QT600-3、QT800-2 球墨铸铁牌号用“QT”标明，其后两组数值表示最低抗拉强度和延伸率。; (3) 球墨铸铁的热处理 ? ① 退火? ? 900 ℃～950 ℃、2 h～5 h。 当铸件薄壁处出现渗碳体和珠光体时，退火可获得塑性好的铁素体基体，改善切削性能，消除铸造应力。; ③ 调质 ? 加热到850 ℃～900 ℃，使基体转变为奥氏体，在油中淬火得到马氏体，然后经550 ℃～600 ℃回火，空冷。 组织：回火索氏体+球状石墨　; ④ 等温淬火? 加热到奥氏体区（840 ℃～9