《工程材料与热加工基础》.doc第8章 铸铁.ppt

第8章 铸铁(Cast iron) 铸铁： C含量大于2.11%（2.5%-5.0%）并含有Si, Mn, S, P等元素的多元铁基合金 抗拉强度 塑性 韧性 钢 铸铁 铸造性能 切削加工性能 减振性 Fe-G相图 石墨 Graphite 8.1 铸铁的石墨化 1，铸铁的成分、组织和性能特点 成分：C：2.5～4.0%；Si：1.0～3.0%；S：0.02～0.20%；P：0.01～0.5%； 特点：与钢比较 1)C、Si、S、P含量高； 2)强度、塑性、韧性低，减磨性好； 3)价格低廉，球墨铸铁（QT）：“可以实现以铁代钢”； 4)铸造性能好 2，铸铁的石墨化过程 碳在钢中存在的形式： 化合态 Fe3C 固溶态 游离态 ：石墨G 石墨的晶体结构 3.40? 1.42? (1) 温度和冷却速度? 在生产过程中，铸铁的缓慢冷却，或在高温下长时间保温，均有利于石墨化。 ?(2) 合金元素 按对石墨化的作用，可分为促进石墨化的元素（C、Si、Al、Cu、Ni、Co等）和阻碍石墨化的元素（Cr、W、Mo、V、Mn、S等）两大类。一般来说，碳化物形成元素阻碍石墨化，非碳化物形成元素促进石墨化，其中以碳和硅最强烈。生产中，调整碳、硅含量，是控制铸铁组织和性能的基本措施。 (2)影响石墨化的主要因素 (2) 铸铁的分类 白口铸铁：C大部分以渗碳体的形式存在，断口呈亮白色。莱氏体组织，脆性大。主要用做炼钢原料或高耐磨零件。 灰铸铁：C全部或大部分以石墨形式存在，断口呈灰色。 麻口铸铁：C介于白口和灰口铸铁之间，一部分以渗碳体存在，一部分以石墨存在。 3，铸铁的组织特征? 铸铁的组织可以看成是铁或钢的基体上分布着石墨夹杂 铸铁的组织: 石墨 基体 铁素体 珠光体 铁素体 + 珠光体 4，铸铁的性能特点 缺点 抗拉强度和塑性低 灰口铸铁 石墨强度、韧性极低 相当于钢基体上的裂纹或空洞 减小基体的有效截面，并引起应力集中 石墨越多，越大，对基体的割裂作用越严重，其抗拉强度越低 优点 因石墨的存在，造成脆性切削，铸铁的切削加工性能优异 铸铁的铸造性能良好，铸件凝固时形成石墨产生的膨胀，减少了铸件体积的收缩，降低了铸件中的内应力 石墨有良好的润滑作用，并能储存润滑油，使铸件有很好的耐磨性能。 石墨对振动的传递起削弱作用，使铸铁有很好的抗振性能 大量石墨的割裂作用，使铸铁对缺口不敏感 Relative ability of ferrous metals to dampen vibrations. The energy absorbed per cycle, or specific damping capacity of these can differ by more than 10 times. 铸铁和钢减振性能的比较 8.2 常用铸铁 普通灰铸铁（Gray cast iron）：石墨呈片状 球墨铸铁 (Ductile /Nodular cast iron)：石墨呈球状 可锻铸铁(Malleable cast iron )：石墨呈团絮状 蠕墨铸铁 (Vermicular Graphite Cast Iron )：石墨呈蠕虫状 1，灰铸铁 （1）灰铸铁的牌号：HT150、HT250、HT400 “HT”表示“灰铁”，后面的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。 F+G片 F+P+G片 P+G片 （2）影响灰铸铁组织和性能的因素 1）成分对铸铁的影响 Mn：阻碍石墨化的元素，能溶于铁素体和渗碳体中，增强铁、碳原子间的结合力，扩大奥氏体区，阻止共析转变时的石墨化，促进珠光体基体的形成。锰还能与硫生成MnS，减少硫的有害作用。锰质量分数一般为0.5%～1.4%。 P：是促进石墨化的元素。铸铁中磷含量增加时，液相线降低，从而提高了铁水的流动性。在铸铁中，磷质量分数大于0.3%时，常常形成二元或三元磷共晶体，其性能硬而脆，降低铸铁的强度，但提高其耐磨性。所以，要求铸铁有较高强度时，要限制磷含量（一般在0.12%以下），而耐磨铸铁则要求有一定的磷含量（可达0.3%以上）。 S：有害元素，它强烈促进白口化，并使铸铁的铸造性能和机械性能恶化。少量硫即可生成FeS(或MnS)。FeS与铁形成低熔点(约980 ℃)共晶体，沿晶界分布。因此限定硫的质量分数在0.15%以下。 2）冷却速度的影响 在一定的铸造工艺（如浇注温度、铸型温度、造型材料种类等）条件下，铸件的冷却速度对石墨化程度影响很大 不