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机械工程材料铸铁及有色合金 河北工业大学　材料学院 §1 铸铁 一.铸铁 ： Fe3C为亚稳相，加热易于分解为铁和石墨。即 Fe3C ? 3Fe ＋C（石墨）含碳量为100％C。石墨为稳定相，为特殊的简单 六方晶格。 铁－石墨相图 石墨化过程 第一阶段石墨化——在共晶温度及其温度（≥1154℃）范围内从液体结晶形成石墨，包括过共晶铸铁液体按匀晶转变方式形成一次石墨和在1154℃通过共晶反应形成共晶石墨,共晶反应式为　　　LC’→AE+G共晶 第二阶段石墨化——在1154-738℃温度范围内,由奥氏体析出二次石墨。 第三阶段石墨化——在738℃(PSK线)通过共析反应析出共析石墨,其反应式为:　　As→F+G共析 在高温条件下，由于原子具有较高的扩散能力，第一阶段和第二阶段石墨化比较容易进行。但是在较低温度下进行的第三阶段石墨化，则常因铸铁的成分或冷却条件的不同可能全部或部分受到抑制，从而得到不同的基体组织，即F+G、F+P+G和P+G。 二、分类 按照石墨化程度,铸铁可以分为灰口铸铁、麻口铸铁和白口铸铁三大类。 灰口铸铁分类:（按石墨存在形态划分） 铸铁是C％2.11％的Fe－C合金，除C外，铸铁含有较多的Si、Mn等元素， Si、C是强烈促进石墨化元素。 根据石墨的形态，灰口铸铁可以分为灰（口）铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。 灰口铸铁 － 石墨呈片狀 可锻铸铁 － 石墨呈团絮狀 球墨铸铁 － 石墨呈球狀 蠕墨铸铁－蠕虫状 二、灰口铸铁 分类：孕育处理后的灰口铸铁叫做孕育铸铁。 未处理的为普通灰口铸铁。 孕育处理（变质处理） 目的：得到珠光体＋细片G，从而提高强度。 孕育剂（人工晶核）：硅合金；碳（石墨） 作用：细化组织晶粒，细化G，防止白口产生 成分： 2.5～4.0％C, 1.0～3.0％Si，0.5～1.4％Mn 牌号： HT100 、HT150 、HT200 、（普通灰口铸铁）‖HT250 、HT300 、HT350 、HT400（孕育铸铁） “HT” 表示“灰铁”的拼音字头,后面的数字表示最低抗拉强度。如：HT100 :100表示?b ≥ 100MPa 灰铸铁的性能 灰铸铁具有较高的强度和耐磨性，优良的减震性和良好的切削性能，但塑性较低。灰铸铁断面呈暗黑色。 灰口铸铁的热处理 三、可锻铸铁（不可锻，因有一定的δ %,故称为可锻铸铁） 可锻铸铁中含有团絮状石墨，具有较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代用碳钢。按退火方法不同，有黑心和白心两种类型。黑心可锻铸铁依靠白口铸铁的石墨化退火来获得；白心可锻铸铁利用氧化脱碳退火来制取。我国主要生产黑心可锻铸铁，后者已很少生产。 牌号： KT300-6、KT330-8、KT350-10、KT370-12 、KTZ450-5 、KTZ500-4 、KTZ600-3 、KTZ700-2 黑心可锻铸铁有铁素体和珠光体两种基体 。 “KT”表示F＋G(F基体) ,“KTZ”表示P+G（P基体） 如：KT300-6：“300”表示?b ≥300Mpa，“6”表示δ≥ 6％ 成分特点：C％：2.2％～2.8％；Si％：1.2～2.0％，Mn％：0.4～1.2％ 由于可锻铸铁中石墨呈团絮状，可锻铸铁可用来制造形状复杂、承受冲击和振动载荷的零件。如汽车。拖拉机后轮壳、制动器等。 可锻铸铁显微组织 四、球墨铸铁 牌号：QT400-17、QT420-10、QT500-5、QT600-2、QT700-2 、QT800-2 、QT1200-1 “QT”表示球墨铸铁，石墨呈球状分布于基体组织中。如： QT400-17－400表示?b ≥400MPa， 17表示δ％≥17％，组 织为F + G 。 成分特点 ：成分要求严格，C％：3.6～3.9％，Si％：2.0～2.8％；Mn％；0.6～0.9％ 应用 良好的铸造性能、减磨性、消震性和切削加工性能。可与某些钢媲美。 高强度、高耐磨的P+G球墨铸铁可作拖拉机曲轴、连杆、齿轮。 高韧性、高塑性的F+G球墨铸铁可作受压阀门、机器底座等。 球墨铸铁的热处理 与钢一样，球墨铸铁可以进行多种热处理以改善组织性能。但由于它的硅、碳、锰含量较高，热处理具有其特点，如共析转变温度较高, 淬透性比碳钢较好等。因此中、小铸件可采用油淬，并较易实现等温淬火工艺，获得下贝氏体基体。 对铸件综合机械性能要求较高时，应在保证完全奥氏体化的条件下，尽量采用较低的加热温度，以获得碳含量较低的马氏体基体组织。 球墨铸铁的热处理工艺主要有退火、正火、调质、等温淬火等。 §2 铜及铜合金 铜及其合金按其表面颜色，分为纯铜、黄铜、青铜和白铜，其中后