机械制造基础 教学课件 ppt 作者 马永杰 汪洋 编著项目七 铸铁.ppt

项目七 铸 铁 * 化学工业出版社 * §7.1铸铁的概述 铸铁是指含碳量大于2.11％的铁碳合金。工业上使用的铸铁，含碳量一般在2.5％～4.0％的范围内，此外含有一定量的硅、锰、硫、磷等元素。铸铁与钢相比虽然力学性能较低，但是它具有良好的铸造性能和切削加工性能，生产成本低，并具有耐压、耐磨和减震等性能，因此获得了广泛的应用。 用于制造曲轴、连杆、凸轮轴、阀门等重要零件，广泛用于内燃机、汽车、机床、矿山机械和石油化工设备等，是工程上最常用的金属材料之一。 箱体 启动阀 2.铸铁分类？ 根据碳在铸铁中存在形式不同，可分三大类： （1）白口铸铁 （2）灰口铸铁 （3）麻口铸铁 C的存在形式：渗碳体(Fe3C)，断口为白色。 性能硬而脆，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）。 C的存在形式：石墨，断口为灰黑色。灰口铸铁又分 灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁。 C的存在形式：石墨+渗碳体，断口为黑白色。 灰铸铁是铸造性能最好，应用最广泛的铸铁材料。 性能：脆性大，很少使用。 项目七 铸 铁 根据石墨（G）在铸铁中存在形态，可分为： 普通灰铸铁：石墨呈片状 可锻铸铁：石墨呈团絮状 蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状 球墨铸铁：石墨呈球状 3.灰口铸铁的种类 项目七 铸 铁 4.铸铁的石墨化？ 铸铁中碳以石墨形式析出的过程称为石墨化。影响铸铁石墨化的主要因素是化学成分和冷却速度。 （1）化学成分的影响 ①碳和硅：碳、硅是强烈促进石墨化的元素，它们的含量愈高，析出的石墨就愈多、愈粗大。为避免出现粗大的石墨或出现硬脆的白口组织，通常把铸铁中碳含量控制在2.7％～3.9％，硅含量控制在1％～3％。磷是弱促进石墨化的元素，但磷含量超过0.3％时，将增加铸铁的脆性和降低强度，因此，一般磷含量控制在0.3％以下。 ②硫和锰：硫、锰是阻碍石墨化的元素。硫又是钢中的有害元素，应严格控制其含量，一般应小于0.1％～0.15％。锰虽然也阻碍石墨化，但它可以减弱硫的有害作用，并间接起着促进石墨化的作用，因此，一般铸铁中的含锰量在0.5％～1.4％。 （2）冷却速度的影响 冷却速度对石墨化的影响很大，在铸铁结晶时冷却速度越慢，越有利于石墨化过程的进行。反之，快速冷却不利于石墨化过程的进行，有利于白口化。 铸件的冷却速度主要取决于造型材料和铸件壁厚。例如金属型铸造冷却快，砂型铸造冷却慢。铸件的壁厚越大，则冷却速度越慢，越容易进行石墨化；反之薄壁铸件冷却速度快，则不利于石墨化。但是生产中不可能用调整壁厚的方法调整铸铁的组织，而只能根据铸件的壁厚来调整铁水中碳和硅的含量来控制铸铁的组织和性能。 项目七 铸 铁 §7.2 普通灰铸铁 一、灰铸铁的化学成分、组织 灰铸铁的化学成分一般为：C2.7％～3.6％,Si 1.0％～2.2％,Mn 0.4％～1.2％,S＜0.15％,P＜0.3％。其中C、S、M是调节组织的元素，P是控制使用的元素，S是应限制的元素。它的组织由金属基体和片状石墨两部分组成。根据石墨化进行的程度不同，可分为三种不同基体组织的灰铸铁： （1）铁素体灰铸体（铁素体+片状石墨）。 （2）铁素体-珠光体灰铸体（铁素体+珠光体+片状石墨）。 （3）珠光体灰铸体（珠光体+片状石墨）。 F+片状石墨 （F+P）+片状石墨 P+片状石墨 项目七 铸 铁 灰铸铁的性能主要取决于基体的组织和石墨的形态。石墨虽然降低了铸铁的强度、塑性和韧性，但却是铸铁获得了下列优良性能： 1.铸造性能好：灰铸铁的熔点低，流动性好，铸件在结晶过程中析出比容较大的石墨，部分补偿了基体的收缩，所以铸铁收缩率较小。 2.减振性好：石墨对振动起缓冲作用，可组织振动传播。其减振力比钢大10倍左右。 3.减磨性好：石墨本身油润滑作用，石墨剥落后形成的孔隙有吸附和贮存润滑油的作用，可减少磨损。 4.缺口敏感性低：铸铁中石墨本身就相当于许多微小裂纹，致使外加缺口造成的影响相对减弱。 5.切削加工性能好：石墨割裂了基体，使切屑易脆断，有减磨作用，减小了刀具磨损。 二、灰铸铁的性能与应用 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 §7-2 普通灰铸铁 三、灰铸铁的孕育处理 为了改善灰铸铁的性能，一方面要改变石墨的数量大小和分布，另一方面要增加基体中珠光体的数量。由于石墨对铸铁强度的影响远比基体的影响大，所以提高灰铸铁性能的关键是改变石墨片的形态和数量，石墨片越少，越细小，分布越均匀，铸铁的力学性能就越高。为了细化金属基体并增加珠光体数量。改变石墨的形态和数量，生产中常采用孕育处理工艺。 孕育处理（或称变质处理）就是在浇注前往铁水中投入少量的硅铁、硅钙合金等作孕育剂，