第三章4-5节.ppt

非铁合金的应用 1 第四节 铸 铁 一、概述 二、灰口铸铁 三、球墨铸铁 四、蠕墨铸铁 五、可锻铸铁 一、概述 1．铸铁的石墨化过程 2．铸铁中的合金元素 3．铸铁的组织和分类 4．铸铁性能特点 石墨的晶体结构 1．铸铁的石墨化过程 石墨化就是在铸铁中碳原子形成石墨的过程。 石墨既可以从液体和奥氏体中直接析出，也可以通过渗碳体分解来获得。 灰口铸铁和球墨铸铁中的石墨主要要从液体中析小出 可锻铸铁中的石墨则完全由白口铸铁经长时间的高温回火，由渗碳体分解得到。 铸铁的石墨形成过程(石墨化)可分为3个阶段 第一阶段石墨化: 铸铁液体结晶出一次石墨(过共晶铸铁)和在1154℃(E’CF’线)石墨与奥氏体同时从液相中析出(L—γ+G)的共晶反应,形成共晶石墨。 铸铁的石墨形成过程 第二阶段石墨化: 在1154—738℃温度范围内奥氏体沿E’S’线析出二次石墨。 第三阶段石墨化: 在738℃：(P’S’K’线)石墨与铁素体同时由奥氏体中通过(L－α＋G)共析反应析出共析石墨。 2．铸铁中的合金元素 按对石墨化的作用，合金元素可分为两大类 ①促进石墨化的元素C、Si、A1、Cu、Ni等。 ②阻碍石墨化的元素cr、w、Mo、v、Mn等，以及杂质元素P、S。 一般地，非碳化物形成元素大多促进石墨化，而碳化物形成元素则阻碍石墨化。 3．铸铁的组织和分类 铸铁分类 一般根据石墨的形态对非白口铸铁进行分类： 具有片状石墨的铸铁为灰口铸铁，包括普 通灰口铸铁和孕育铸铁2种； 具有团絮状石墨的铸铁为可锻铸铁；具有球状石墨的铸铁为球墨铸铁；具有蠕虫状石墨的铸铁为蠕墨铸铁。 各种铸铁的石墨形态如图3—16所示。 4．铸铁性能特点 石墨的形态对铸铁的力学性能影响较大，见表3—4。 二、灰口铸铁 1．灰口铸铁的牌号 2．影响灰口铸铁组织和性能的因素 3．孕育处理 1．灰口铸铁的牌号 我国灰口铸铁分为普通灰口铸铁和孕育灰口铸铁，均用“HTx x x”表示，“HT”表示灰铁，后面的3位数字表示最低抗拉强度。 例如HT150，表示最低抗拉强度为150MPa的灰口铸铁。 普通灰口铸铁牌号有HTl00、HT150和HT200，孕育灰口铸铁牌号有HT250、HT300、HT350和HT400。 灰口铸铁根据基体组织不同可分为铁素体基体、珠光体基体和铁索体＋珠光体基体3种 2．影响灰口铸铁组织和性能的因素 (1)化学成分 控制化学成分是控制铸铁组织和性能的基本方法。生产中主要是控制C、Si的质量分数。 (2)冷却速度 在一定铸造工艺条件(如浇铸温度、铸型温度、铸型材料种类等)下，铸铁的冷却速度对石墨化完全的程度有 很大影响。 图3—17表示不同时壁厚(即冷却速度)不同的铸件的组织。 3．孕育处理 孕育处理是指铸铁溶液浇铸前加入少量孕育剂，以改善灰口铸铁力学性能的技术，孕育处理后的灰口铸铁叫做孕育铸铁 常用的孕育剂有2种。一种为硅类合金，例如最常用的w(si)＝75％的硅铁合金、w(Si)＝60％一65％和w(Ca)＝25％一35％的硅钙合金等，后者石墨化能力比前者高1.5—2倍， 但价格昂贵。另一类是碳类，例如石墨粉、电极粒等。 孕育处理的目的 (1)获得细小均匀的石墨片，并细化基体组织，提高铸铁的强度 (2)避免铸件边缘及薄断面处出现白口组织，提高组织的均匀性 三、球墨铸铁 1．球墨铸铁的成分和球化处理 2．球墨铸铁的牌号、组织和性能 1．球墨铸铁的成分和球化处理 球墨铸铁的成分要求比较严格，一般范围是：w(C)＝3.6％-3.9％．w(Si)；2.0％-2.8％，w(Mn)＝0.6％一0.8％，w(5)＜0.07％和w(P)＜0.1％。 与灰口铸铁相比，它的碳当量较高，一般为过共晶成分，通常在4.5％一4.7％范围内变动。 2．球墨铸铁的牌号、组织和性能 我国球墨铸铁的牌号用“QT”标明，其后两组数字表示最低抗拉强度和伸长率见表3—5。 四、蠕墨铸铁 蠕墨铸铁是近20年来发展起来的一种新型高强铸铁。 它的强度接近于球墨铸铁，并具有一定的韧度、较高的耐磨性；同时又有良好的铸造性能和导热性(与灰口铸铁相近)。 蠕墨铸铁是在一定成分的铁水中加入适量的蠕化别处理而成的。蠕化剂目前主要采用镁钦合金、稀土镁钦合金或稀土镁钙合金等。 蠕墨铸铁生产中应用 蠕墨铸铁己开始在生产中应用，较成功的是用于汽缸盖、汽缸套、钢锭模、液压阀等铸件。 福特率先在V6柴油机上采用蠕墨铸铁 蠕墨铸铁闸瓦 五、可锻铸铁 可锻铸铁由白口铸铁道过退火处理得到，其强度、塑性和冲击韧度都较高，可以部分代替碳钢。 过去有黑心和白心两种类型。目前我国主要生产黑心可锻铸铁。 六、合金铸铁 1．抗磨铸铁 2．耐热铸铁 3．耐蚀铸铁 1．