机械工程材料 于永泗 课件 7第七章 铸铁.pptVIP

第七章 铸铁 铸铁是含碳量大于2.11%并含有较多硅、锰、硫、磷等元素的多元铁基合金。 铸铁具有许多优良的性能及生产简便、成本低廉等优点，因而是应用最广泛的材料之一。 例如，机床床身、内燃机的汽缸体、缸套、活塞环及轴瓦、曲轴等都可用铸铁制造. 第一节 概述 一、铸铁的石墨化过程 1、Fe-Fe3C 和 Fe-G (石墨)双重相图 Fe3C是亚稳相，在一定条件下将发生分解： Fe3C→3Fe+C（石墨） 石墨是碳的单质之一，其强度、塑性、韧性几乎为零。 铸铁中的碳除少量固溶于基体中外，主要以化合态的渗碳体(Fe3C)和游离态的石墨(G)两种形式存在。 存在两个铁碳相图： Fe-Fe3C和Fe-G双重相图 2、铸铁的石墨化过程 铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程称为石墨化。 铸铁中的石墨可以在结晶过程中直接析出,也可以由渗碳体加热时分解得到。 石墨化分两个阶段： 在P’S’K’线以上发生的石墨化称为第一阶段石墨化。 包括结晶时一次石墨、二次石墨、共晶石墨的析出和加热时一次渗碳体、二次渗碳体及共晶渗碳体的分解. 在P’S’K’线以下发生的石墨化称为第二阶段石墨化。包括冷却时共析石墨的析出和加热时共析渗碳体的分解。 石墨化程度不同，所得到的铸铁类型和组织也不同。 铸铁的石墨化程度与其组织之间的关系（以共晶铸铁为例） 3、影响石墨化的因素 ⑴ 化学成分的影响 碳和硅是强烈促进石墨化的元素。 碳、硅含量过低，易出现白口组织，力学性能和铸造性能变差。 碳、硅量控制范围：2.5~4.0%C，1.0~3.0%Si。 Al、Cu、Ni、Co等元素对石墨化有促进作用。 S、Mn、Cr、W、Mo、V等元素阻碍石墨化。 ⑵ 冷却速度的影响 铸件冷却缓慢，有利于碳原子的充分扩散，结晶将按Fe - G相图进行，因而促进石墨化。 二、铸铁的特点及分类 工业上使用的铸铁主要是灰口铸铁。 1、铸铁的组织特点 钢的基体+G（石墨） 基体组织有铁素体、珠光体和铁素体加珠光体三种。 ⑵ 耐磨性能好。由于石墨本身有润滑作用。 ⑶ 消振性能好。由于石墨可以吸收振动能量。 ⑷ 铸造性能好。由于铸铁硅含量高, 成分接近于共晶. ⑸ 切削性能好。由于石墨使车屑容易脆断，不粘刀。 3、铸铁的分类与牌号表示方法 铸铁的分类与牌号表示方法（续） 铸铁的分类 工业铸铁的成分范围与组织 第二节 常用铸铁 一、灰铸铁 灰铸铁是指石墨呈片状分布的灰口铸铁。其产量约占铸铁总产量的80%以上。 1、组织 灰 铸铁 的显 微组 织 常对灰铸铁进行孕育处理，以细化片状石墨。 常用的孕育剂有硅铁和硅钙合金。 经孕育处理的灰铸铁称为孕育铸铁。 2、热处理 热处理只改变基体组织，不改变石墨形态。 灰铸铁强度只有碳钢的30~50%，热处理强化效果不大。 灰铸铁常用的热处理有： ① 消除内应力退火(又称人工时效) ② 消除白口组织退火 ③ 表面淬火 3、用途 制造承受压力和震动的零件,如机床床身、各种箱体、壳体、泵体、缸体。 二、可锻铸铁 石墨呈团絮状的灰口 铸铁，是由白口铸铁 经石墨化退火获得的。 1、组织： 基体(F、P)＋团絮状G 铁素体基体可锻铸铁又称黑心可锻铸铁。 2、性能：强度为碳钢的４0~７0%，接近于铸钢。 名为可锻，实不可锻 可锻铸铁的显微组织 3、用途 用于制造形状复杂且承受振动载荷的薄壁小型件，如汽车、拖拉机的前后轮壳、管接头、低压阀门等。 三、 球墨铸铁 石墨呈球形的灰口铸铁。由液态铁水经石墨化得到. 1、组织：基体（F、F+P、P）+ 球状G 球状石墨是液态铁水经球化处理得到的。 球化剂为镁、稀土和稀土镁。 球墨铸铁的显微组织 2、性能与热处理 强度是碳钢的70~90%。球墨铸铁的突出特点是屈强比(?0.2 /?b)高, 约为0.7~0.8, 而钢一般只有0.3~0.5。 球墨铸铁的热处理特点是： ① 奥氏体化温度比碳钢高，由于硅含量高; ② 淬透性比碳钢高; ③ 奥氏体中碳含量可控。 3、用途 承受震动、载荷大的零件，如曲轴、传动齿轮等。 四、蠕墨铸铁 蠕墨铸铁是20世纪60年代发展起来的一种新型铸铁. 蠕墨铸铁是液态铁水经蠕化处理和孕育处理得到的. 蠕化剂为稀土硅铁镁合金、 蠕墨铸铁的显微组织 蠕墨铸铁的强度、塑性和抗疲劳性能优于灰铸铁，其力学性能介于灰铸铁与球墨铸铁之间。 蠕墨铸铁常用于制造承受热循环载荷的零件和结构复杂、强度要求高的铸件。如钢锭模、玻璃模具、柴油机汽缸、汽缸盖、排气阀、液压阀的阀体、耐压泵的泵体等。 核燃料贮存运输容器(QT350-22) 铸铁曲轴 稀土硅铁合金、稀土硅铁钙合金等。 蠕墨铸铁的组织： 基体（F、F+P、P）+ 蠕虫状G 蠕墨铸铁中的石墨