铸铁(石墨化膨胀、凝固、热处理等).docxVIP

铸铁不是纯铁，它是一种以Fe、C、Si为主要成分且在结晶过程中具有共晶转变的多元铁基合金。化学成分一般为：C2.5%-4.0%、Si1.0%一3，0%、P0.4%～1.5%、S0.02%-02%。为了提高铸铁的机械性能，通常在铸铁成分中添加少量Cr、Ni、C。、Mi、等合金元素制成合金铸铁。

1铸铁的特点和分类

一、铸铁的特点

1.成分与组织特点

铸铁与碳钢相比拟，其化学成分中除了有较高的C、Si含量外(C2.5%～4，0%、Si1.0%一3.0%)，还含有较高的杂质元素Mn、P，S，在特殊性能的合金铸铁中，还含有某些合金元素。所有这些元素的存在及其含量，都将直接影响铸铁的组织和性能。

由于铸铁中的碳主要是以石墨(G)形式存在的，所以铸铁的组织是由金属基体和石墨所组成的。铸铁的金属基体有珠光体、铁素体和珠光体加铁素体三类，它们相当于钢的组织。因此，铸铁的组织特点，可以看成是在钢的基体上分布着不同形状的石墨。

2.铸铁的性能特点

铸铁的抗拉强度、塑性和韧性要比碳钢低。虽然铸铁的机械性能不如钢，但由于石墨的存在，却赋予铸铁许多为钢所不及的性能。如良好的耐磨性、高消振性、低缺口敏感性以及优良的切削加工性能。此外，铸铁的碳含量高，其成分接近于共晶成分，因此铸铁的熔点低，约为1200℃左右，铁水流动性好，由于石墨结晶时体积膨胀，所以传送收缩率小，其铸造性能优于钢，因而通常采用铸造方法制成铸件使用，故称之为铸铁。

二、铸铁的分类

铸铁的分类方法很多。根据碳存在的形式可分为三种：

1.白口铸铁(简称白口铁)

白口铸铁中的碳主要以渗碳体(Cm)形式存在，断口呈白亮色。其性能硬而脆，切削加工困难。除少数用来制造硬度高、耐磨、不需要加工的零件或外表要求硬度高、耐磨的冷硬铸件外(如破碎机的压板、轧辊、火车轮等)，还可作为炼钢原料和可锻铸铁的毛坯。

2.灰口铸铁(简称灰口铁)

灰口铸铁中的碳主要以片状石墨的形式存在，断口呈灰色。灰口铸铁具有良好的铸造性能和切削加工性能，且价格低廉，制造方便，因而应用比拟广泛。

3.麻口铸铁(简称麻口铁)

麻口铸铁中的碳既以渗碳体形式存在，又以石墨状态存在。断口来杂着白亮的游离渗碳体和暗灰色的石墨，故称为麻口铁。生产中很少用麻口铁。

根据石墨形状的不同，将铸铁分为以下四种：

(1)灰口铸铁，铸铁中的石墨形状呈片状。

(2)蠕墨铸钟持铁中的石墨大局部为短小蠕虫状

(3)球墨铸铁(又称玛铁、玛钢)，铸铁中的石墨是不规那么团絮状。

(4)球墨铸铁：铸铁中的石墨呈球状。

此外，为了获得某些特殊性能，应使铸铁中的常规元素高干规定的含量，并且参加一定的合金元素，此称之为特殊性能铸铁。例如、耐磨铸铁、耐热铸铁和耐蚀铸铁等。

2铸铁的结晶

通过金属学的学习我们已经知道，铸铁的结晶过程和组织转变依化学成分和铸造工艺条件不同，可以按Fe-Fe3C系进行或者按Fe-G系进行。研究铸铁时为了方便起见，通常将这两种状态图叠加在一起称为Fe-C合金双重状态图，如下图。

由图可见，亚共晶成分的发口铸铁(简称灰铸铁)结晶时，首先拆出的是初生奥氏体A，以后残留下的液相再经过共晶转变，变为固态。共晶转变完毕后继续冷却时，还要发生碳自A中脱港析出那以后的共折转变，完成结晶过程，形成亚共晶铸铁的最终纷纷通常把初生A的析出和以后共晶转变称为铸铁的一次结晶；而把凝固后进行的碳自A中的脱溶、共析转变称为二次结晶。

一次结晶决定了铸铁的晶粒大小、石墨形状和分布，二次结晶决定了铸铁的基体组织。因此。要控制铸铁的组织，就必须控制这两个结晶过程。

3铸铁的石墨化

一，铸铁的石墨化过程

铸铁中石墨的形成过程称为石墨化过程。铸铁组织形应的根本过程就是铸铁中石墨的形成过程。因此，了解石墨化过程的条件与影响因素对掌握铸铁材料的组织与性能是十分重要的。

根据Fe－C合金双重状态图，铸铁的石墨化过程可分为三个阶段：

第一阶段，即液相亚共晶结晶阶段。包括，从过共晶成分的液相中直接结晶出一次石墨和共晶成分的液相结晶出奥氏体加石墨由一次渗碳体和共晶渗碳体在高温退火时分解形成的石墨。

中间阶段，即共晶转变亚共折转变之间阶段。包括从奥氏体中直接析出二次石墨和二次渗碳体在此温度区间分解形成的石墨。

第三阶段，即共折转变阶段。包括共折转变时，形成的共析石墨和共析渗碳体退火时分解形成的石墨。

铸铁石墨化过程进行的程度与铸铁组织的关系概括于表中

二、影响铸铁石墨化的因素

铸铁的组织取决于石墨化进行的程度，为了获得所需要的组织，关键在于控制石墨化进行的程度。实践证明，铸铁化学成分、铸铁结晶的的冷却速度及铁水的过热和静置等诗多因素都影响石墨化和铸铁的显微组织。