第5章.常用工程材料.ppt

* 5. 特殊性能铸铁 ◆ 铸铁内加入硅、铝、铬等合金元素，以保护内层不被继续氧化；合金元素的加入也提高铸铁的临界点，使铸铁在使用的温度范围内部不发生固态相变，以减少由此而造成的体积变化和显微裂纹。 ◆ 理想的组织：铁素体基体上分布着球状石墨。（球状石墨孤立分布，互不相连，不构成氧化性气体渗入铸铁内的通道） ◆ 我国广泛使用的耐热铸铁：硅系和硅铝系耐热铸铁。（铬系耐热铸铁也有使用） ◆ 成分：1.7～3.0％C，1.3～6.0% Si，＜0.8％Mn，0.1％＜P，Al(4.0~5.0%，21~24%)，或Cr(32~36%)等。 * 5.8.3 耐蚀铸铁 提高耐蚀性能的途径：加入大量的Si、Al、Cr、Ni、Cu等合金元素提高合金铸铁基体组织的电位，并在铸铁的表面形成一层致密的保护性氧化膜。 理想的组织：单相基体上分布着孤立的球状石墨。（球状石墨孤立分布，互不相连，不构成氧化性气体渗入铸铁内的通道） * * * 2.铸铁的石墨化 （1）铸铁的石墨化过程 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） 共晶白口铸铁 F基体球墨铸铁 * 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。 * 台车式石墨化退火炉 铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程称为石墨化。 铸铁中的石墨可以从液体和奥氏体中析出，也可以由渗碳体加热时分解得到。 * 石墨化分三个阶段： 第一阶段 （液相－共晶阶段） L→LC，+GI LC，→ AE，+G共晶 第二阶段（共晶－共析阶段） AE，→ AS’ +GⅡ 第三阶段（共析阶段）： AS，→ FP，+G共析 P’ * 灰口铸铁和球墨铸铁中的石墨主要从液体中析出，可锻铸铁中的石墨完全由白口铸铁经长时间退火，由渗碳体分解而得到。 石墨化程度不同，所得到的铸铁类型和组织也不同。 P’ * 铸铁的石墨化程度与其组织之间的关系（以共晶铸铁为例） 石墨化进行程度 铸铁的显微组织 铸铁类型 第一阶段石墨化 第二阶段 石墨化 第三阶段 石墨化 ? 完全进行 完全进行 完全进行 F+G ? 灰口铸铁 部分进行 F+P+G 未进行 P+G 部分进行 部分进行 未进行 Le’+P+G 麻口铸铁 未进行 未进行 未进行 Le’ 白口铸铁 * 1） 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。 Si C 白口铸铁 灰口铸铁 麻口 铸 铁 共晶 碳、硅含量对铸铁石墨化的影响 （2）影响石墨化的因素 碳、硅含量过高，会使石墨数量多且粗大，基体内铁素体量增多，降低铸件的性能。 * 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。 铸铁中的磷共晶 磷虽然可促进石墨化，但其含量高时易在晶界上形成硬而脆的磷共晶，降低铸铁的强度，只有耐磨铸铁中磷含量偏高 (达0.3%以上)。 * 2）冷却速度的影响 WC + Wsi (%) 铸件壁厚和碳硅含量对铸铁组织的影响 快冷时由于过冷度大，结晶将按 Fe-Fe3C相图进行, 不利于石墨化。 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。 * 3.铸铁的分类及特点 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。 F+G F+P+G P+G * 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。 ⑹ 对缺口不敏感。 2、铸铁的性能特点 铸铁与铸钢的强度比较 ⑴ 力学性能低。由于石墨相当于钢基体中的裂纹或空洞，破坏了基体的连续性，且易导致应力集中。 * 3、铸铁的分类与牌号表示方法 铸铁 名称 石墨 形态 基体 组织 编 号 方 法 牌号实例 灰 铸 铁 片 状 F HT + 一组数字 数字表示最低抗拉强度值，单位MPa。 “HT”表示灰铸铁代号。 HT100 F+P HT150 P HT200 可 锻 铸 铁 团 絮 状 F KTH +两组数字、KTB +两组数字、 KTZ + 两组数字 KTH、KTB、KTZ分别为黑心、白心、珠光体