金属材料与热处理 教学课件 ppt 作者 吴惠明 第8章 铸铁.ppt

第8章 铸铁 知识目标： 了解铸铁的分类 掌握灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁的牌号 了解灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁的组织、性能、用途及热处理 了解耐磨铸铁、耐热铸铁和耐蚀铸铁 技能目标： 掌握灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁的表示方法 根据用途正确选用灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁的牌号 铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。工业上常用的铸铁，含碳量一般在2.5%～4.0%。 铸铁具有优良的铸造性能、切削加工性能，生产成本低廉，且耐压、耐磨和减震等性能俱佳，应用广泛。但因铸铁的强度、塑性和韧性较差，不能通过锻造、轧制、拉丝等方法加工成型。 第8章 铸铁 8.1 铸铁的基础知识 8.1.1 铸铁的分类 8.1.2 铸铁的石墨化及影响因素 8.1.1 铸铁的分类 据碳存在形式不同，铸铁分为以下几种： 白口铸铁 碳全部以渗碳体（Fe3C）的形式存在，断口呈银白色，性能特征既硬又脆，，很少直接用它来做机械零件，主要用于炼钢原料（炼钢生铁）。 灰口铸铁 碳大部分或全部以石墨（G）的形式存在，断口呈暗灰色，是工业中应用最广泛的一种铸铁。 麻口铸铁 碳大部分以渗碳体（Fe3C）的形式存在，少部分以石墨（G）的形式存在，断口呈灰白相间的麻点状，具有较大的硬脆性，工业上很少应用。 8.1.1 铸铁的分类 据石墨形态不同，铸铁分为以下几种： 普通灰铸铁 石墨（G）呈片片状，有一定的强度，耐磨、耐压和减震性能良好。 可锻铸铁 石墨（G）呈团絮状，白口铸铁经石墨化退火获得，强度较高，具有韧性和一定的塑性。“可锻”铸铁不能锻造。 球墨铸铁 石墨（G）呈球状，经球化处理获得，强度高，韧性好，在生产中的应用日益广泛。 蠕墨铸铁 石墨（G）呈蠕虫状，经蠕墨化处理获得，抗拉强度、耐热冲击性能、耐压性能均比普通灰铸铁有明显改善，力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间。 8.1.2 铸铁的石墨化及影响因素 铸铁中的碳以两种形式存在：化合物状态的渗碳体（Fe3C）和自由状态的石墨（G）。 石墨的形态或为片状，或为球状，或为蠕虫状，或团絮状。各种形态的石墨可以从液态或奥氏体中析出，也可以由渗碳体在一定条件下分解得到：Fe3C→3Fe+C 铸铁中的碳以石墨形态析出的过程称为铸铁的石墨化 8.1.2 铸铁的石墨化及影响因素 影响石墨化的因素：铸铁的成分和冷却速度。 成分的影响 铸铁中的一类合金元素是促进石墨化进程的元素，按其作用由强至弱的顺序为：铝、碳、硅、钛、镍、磷、钴、锆；其中以碳和硅的作用最为显著，属于强烈促进石墨化的元素 另一类是阻碍石墨化进程的元素，按其作用由强至弱的顺序为：硼、镁、铁、钒、铬、硫、锰、钨 8.1.2 铸铁的石墨化及影响因素 冷却速度 铸铁结晶时，冷度越快，越容易白口化，阻碍石墨化；冷度越慢，越有利于石墨化，石墨化过程可充分进行 影响冷却速度的因素主要有造型材料、铸造方法和铸件壁厚。一般根据铸件的尺寸（即壁厚）调整铸铁中的化学成分 图8-1 铸件成分和冷却速度（铸件壁厚）对铸铁组织的影响 8.2 灰铸铁 8.2.1 灰铸铁的化学成分、显微组织及性能 8.2.2 灰铸铁的孕育处理 8.2.3 灰铸铁的牌号、性能和用途 8.2.4 灰铸铁的热处理 8.2.1 灰铸铁的化学成分、显微组织及性能 灰铸铁的化学成分一般为： C2.7%～3.6%、Si1.0%～2.2%、 Mn0.4%～1.2%、S0.15%、P0.5% 灰铸铁的显微组织是在钢的基体上分布着一些片状石墨 灰铸铁根据基体组织不同分为以下三种： 铁素体灰铸铁（铁素体+石墨） 铁素体-珠光体灰铸铁（铁素体+珠光体+石墨） 珠光体灰铸铁（珠光体+石墨） 珠光体灰铸铁 8.2.1 灰铸铁的化学成分、显微组织及性能 灰铸铁的性能主要取决于金属基体及石墨的数量、形态、大小和分布状况。石墨的存在就像在钢的基体上分布着许多细小的裂缝和空洞,对钢的基体有种割裂作用，故灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远远低于钢，而且石墨的数量越多，尺寸越大，分布越不均匀，灰铸铁的力学性能就越差 石墨本身密度小、比容大、润滑良好，使得灰铸铁凝固时收缩率小，铸造性能优良，同时具有较高的抗压强度、耐磨性、减震性和低的缺口敏感性 灰铸铁生产方便，成品率高，成本低廉，应用最广泛，占各类铸件总产量的80% 8.2.2 灰铸铁的孕育处理 铸铁中石墨片越少、越细小，分布越均匀，灰铸铁的力学性能就越高。生产上常用孕育处理细化金属基体并增加珠光体的数量，改变石墨片的形态和数量 孕育处理（又称变质处理），是在浇注前向铁水中投入少量的硅铁、硅钙合金等孕育剂，使