铸造合金及其熔炼---第3章 强韧铸铁.ppt

第三章 强韧铸铁 第一节：球墨铸铁 第二节：蠕墨铸铁 第三节：可锻铸铁 （强度：1400MP，韧度：延伸率24%） 第一节：球墨铸铁 1947年 发明 1950年 我国开始生产 1960年 我国开始应用稀土 一、球铁的性能特点及应用 组织（F、P、F+P、A+B）+G （一）P球铁的性能及应用 1、性能：强度高、一定韧性， 2、应用：重载荷、耐磨零件，曲轴、齿轮等 （二)F球铁性能及应用 1、性能：塑性韧性高，强度低，耐蚀性好 2、应用：受力较大、冲击振动零件，汽车底盘、 农机部件。 （三）F+P球铁性能及应用 1、性能：较高强度及韧性 2、应用：汽车、农机、柴油机等部件 （四）B球铁的性能及应用 1、性能：高强度塑性韧性，综合性能好。 2、应用：承受高载荷的齿轮、曲轴连杆等 二、球铁的生产 熔炼合格铁液—球化处理—孕育处理—炉前检验—浇铸--清理—热处理—质量检验 （一）化学成分的确定 1、基本成分（C、Si、Mn、S、P） （1）C、Si C： 在3.2—3.8%性能变化不大 ，以铸造性能考虑， 球化元素使C、E右移，4.6—4.7%，可以适当提高 Si：细化G ，减小白口倾向（镁促使白口） 升高韧脆转变温度，降低韧性(2.8%) 一般：C：3.4—4.0% Si：2.2—2.8% （2）Mn 强化F、稳定P，脱O、S， 易正偏析、形成晶间碳化物，降低韧性 一般：0.3—0.8% （3）P 严重偏析、磷共晶，易产生缩松 球铁要求高韧性时：P﹤0.04—0.06% （4）S 消耗球化剂，加快球化衰退速度,形成夹杂物, 严格控制 ：S﹤0.02% 2、合金元素 （1）Mo 提高强度、提高淬透性、正偏析（Ｐ、Ｍｏ四元磷共晶）严格控制 （２）Cu 稳定珠光体 （３）Ni 强化元素、与Cu作用相近，不易偏析，易产生A-B组织，贵重，少用 （4）Cr 稳定P，提高强度，0.2—0.3 （二）球墨铸铁熔炼要求及炉前处理技术 1、要求 （1）球化：球化率、园整度、大小 （2）其他：高温、低硫磷、低杂质 2、球化处理 （1）球化及反球化元素 （2）常用球化剂及处理方法 ①Mg特点及作用 密度1.738、熔点651℃、沸点1107 ℃ ，活泼，脱O、S，上浮、气化、烧损 回收率A=(Mg残+Mg脱O、S)/Mg ②稀土镁合金的性质及作用 我国含量丰富、价格便宜，沸点高、比重大，活泼，脱氧脱硫， 白口倾向大、偏析严重、严格控制。 ③ 处理方法 压力加Mg法 转包法 冲入法 型内处理法 3、孕育处理 （1）目的 ①消除结晶过冷：图3-9 Fe液纯净异质晶核少， 需大过冷度（球化作用） Mg降低共晶转变温度图3-2 ②促进石墨球化、细化 ③减少晶间偏析 （2）方法 ①炉前孕育法 ②瞬时孕育法，图3-10、11、12、13 （三）球铁的质量控制 1、实践经验 2、实验 ： 三角试块、火苗判断、热分析、 金相法 三、球铁的铸造性及常见缺陷 （一）球铁凝固特点 1、球铁有较宽的凝固范围（需大过冷度） 铁液纯净 球墨形核、长大特点 2、糊状凝固特性 图3-16 3、具有较大的共晶膨胀 石墨 外壳软 （二）球铁的铸造性 1、流动性 较好 铁液纯净，但球化、孕育降低温度，Mg使张力增大，降低流动性 2、收缩性 小 有膨胀图3-17 刚度影响大 大、组织密 小、组织松 3、内应力 收缩应力大，弹性模量比灰铁大 热应力大，导热性差 （三）常见缺陷及防止方法 1、缩孔、缩松 措施： 加大铸型刚度 增大石墨化膨胀体积 适宜的浇注温度，较少液态收缩 采取合理工艺措施 2、夹渣 一次夹渣 浇注前 大 二次夹渣 浇注后 小 O、S化物 措施：减少铁液含O、S量 减少Mg稀土残留量 提高浇注温度 除渣要净 3、石墨漂浮 C、Si量过高 措施：严格控制碳当量 4.6—4.7%以下 降低原铁液的Si量 用孕育剂加入 4、皮下气孔 Mg、MgS与H2O作用产生H2、H2S 措施：减少Mg的残留量和沙型中的水 添加煤粉、刷涂炭层 形成气层 5、球化衰退 先浇注球化好、后浇注不好， 炉前检验球化好、浇注球化不好。 原因：镁和稀土逃逸、烧损、氧化、硫化、孕育衰退 措施：保留足够球化元素 降低铁