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第6章 铸铁 根据碳的存在形式分 白口铸铁 Fe3C 断口为白色，硬而脆，难以切削 加工。主要用作炼钢原料，高耐磨零件（如 轧辊、犁铧等）。 灰口铸铁 石墨 断口为灰黑色，铸造性能最好，应 用最广泛的铸铁材料。 麻口铸铁 石墨+渗碳体，断口为黑白色。脆性大，很少 使用 灰口铸铁根据石墨形态分 普通灰口铸铁 片状 可锻铸铁 团絮状 球墨铸铁 球状 普通铸铁 根据化学成分 合金铸铁 蠕墨铸铁 蠕虫状 6.1 铸铁的分类 （σb=20MPa δ＝0 HB＝3 似裂 纹、孔洞:①减少实际受力面积， ②片尖易引起应力集中。） 金 属 基 体＋片状石墨 P P+F F 一、灰口铸铁 1、组织 F+片状石墨 （F+P）+ 片状石墨 P+片状石墨 6.2 常用铸铁 ④ 切削加工性好 ⑤ 不可锻、焊接性较差 2、性能 δ＝0％ αk＝0 ② 铸造性能好 ③ 具有良好的减振性、耐磨性和低的缺口敏感性。 ① 抗拉强度低，塑性、韧性差（石墨片的缩减、割裂作用） σb＝120～250 MPa 灰口铸铁的抗压强度与钢相近，因此普通灰铸铁广泛用 于作承受压力载荷的零件和结构，如机座、机床床身、 轴承等。 叶轮 发动机飞轮 箱体 启动阀 Fe-Fe3C相图和Fe－G相图（双重相图） 3、影响铸铁组织与性能的因素（石墨化） 碳以石墨形式析出的过程称为石墨化 第二阶段（中间）石墨化 1154 ～ 738冷却过程中从A中析出的石墨:，A → GⅡ Fe3C→3 Fe+G 第一阶段（高温）石墨化 从液相中直接结晶出石墨： L → GⅠ 通过共晶反应形成的石墨： 在1154℃， Lc’ → AE’+ G共晶 Fe3C→3 Fe+G 低温石墨化阶段 在738℃通过共析反应形成的石墨， As’ → Fp + G共析 Fe3C→3 Fe+G ① 化学成分 碳是形成石墨的元素 硅是强烈促进石墨化的元素 锰本身是阻碍石墨化的元素但锰能去硫起着间接的促进 作用 Ⅰ——白口铸铁区，其组织为： Ld′+Fe3CⅡ+P Ⅱ——麻口铸铁区，其组织为： Ld′+Fe3CⅡ+P+G Ⅲ——珠光体灰口铸铁区，其组织为：P+G Ⅳ——珠光体-铁素体灰口铸铁区，其组织为：P+F+G Ⅴ——铁素体灰口铸铁区，其组织为：F+G ② 冷却速度 铸型材料 V金属型＞V砂型 V湿型 ＞ V干型 铸件壁厚 硫是强烈阻碍石墨化的元素 磷对石墨化影响不大 4、孕育处理 孕育处理是指在浇注前，向铁水 中冲入孕育剂（75%Si的硅铁合金） 进行孕育处理，然后浇注，获得细 晶粒的珠光体基体和细片状石墨的 方法，用这种方法得到的铸铁称为 孕育铸铁（高强度铸铁）。 灰 铁 σbmin，MPa ① 时效——消除内应力 ② 软化退火——消除白口 6、热处理 H T ××× 5、牌号及应用 ① 机械性能↑ HB＝170～270 ② 冷却速度对组织性能的影响很小 σb＝250～400 Mpa ③ 表面淬火——提高表面硬度、耐磨性和疲劳强度。 F P 二、可锻铸铁 1、组织 金属基体＋团絮状石墨 2、性能 σb＝300～400 MPa σbmax＝700 MPa δ≤12 αk≤30J／cm2 ① 强度较高，塑性韧性较好，但仍不可锻 ② 铸造性能差 (石墨呈团絮状,对基体的割裂和 应力集中较小,提高了铸铁的σb、δ和αk，)。 ＊处理时间很长 40～70h 3、制取方法 ① 浇制白口铸件 ② 进行高温石墨化退火 温 度 ℃ 900～930℃ Fe3C→ A+石墨 P→F+石墨 720℃ 600～700℃ 空冷 F+石墨 空冷 P+石墨 时间t 77 0 ℃ A → F + 石墨 可 铁 黑 δmin，% σbmin，MPa K T H ×××－×× 4、 牌号及应用 如：KTH350-10(汽车后桥、低压阀、管接头) K T Z ×××－×× 可 铁 珠 δmin，% σbmin，MPa 主要用于制造形状复杂、承受冲击的薄壁铸件及在潮湿 环境中工作的零件 。如弯管、管件、车轮壳、活塞环、 万向接头和农机件等零件。 如：KTZ650-02(柴油机曲轴) 1、组织 三、球墨铸铁 (应力集中基本消除,同样体积的石墨，球形的表面积最小,石墨孤立存在于基体中，基体不再被割裂成不连续状，σb可以发挥80～90％) 金属基体＋球状石墨 P P+F F σ0.2 σb