金属工艺学铸铁.ppt

特殊性能铸铁7.4耐磨铸铁1.抗磨铸铁——用于抵抗磨料磨损（由硬颗粒或突出物作用使材料迁移导致的磨损）的铸铁一.耐磨性及影响因素1.材料的耐磨性绝对耐磨性——磨损量的倒数相对耐磨性=2.影响耐磨性的主要因素（1）外部条件：载荷、速度、温度、磨料的性质。7.4铬系白口铁Cr↑，碳化物的形态：（Fe、Cr）3C→（Fe、Cr）7C3→（Fe、Cr）23C6（Fe、Cr）3C：连续网状或板状1000-1230HV（Fe、Cr）7C3：不连续条状或条块状1200-1800HV（Fe、Cr）23C6：不连续条状或条块状1140HV1.低铬白口铸铁Cr﹤5%组织：P+（Fe、Cr）3C宏观硬度450-550HB2.中铬白口铸铁Cr=7-11%组织：P+（Fe、Cr）7C3+（Fe、Cr）3C高铬白口铸铁Cr=12-28%组织：M+（Fe、Cr）7C3+（Fe、Cr）23C6性能特点高硬度，高耐磨性；较好的韧性；淬透性高；b.高抗腐蚀磨损和高抗氧化性。化学成分a.CC↑碳化物↑；C↓碳化物↓，A稳定性↓，易出现Pa.Crc.合金元素当Cr﹥10%时，M7C3才能成为主要碳化物，Cr↑淬透性↑01Mo、Mn、Cu提高淬透性（3）铸造性能02减少铸件收缩时的受阻；缓冷；用电炉熔炼；低温浇注。铸态组织热处理M+A+P+M7C3a.退火目的：降低硬度，便于加工。应用目的：消除P，获得M。高铬铸铁基体马氏体→水泥行业珠光体→冲击较大场合奥氏体→湿磨工况b.淬火石墨的作用:(1)可作固体润滑剂；（2）储存润滑剂促进油膜形成。片状石墨成膜能力强，球状石墨成膜能力弱，蠕墨介于两者之间。7.4.2减摩铸铁一.石墨对铸铁减摩性的影响二.基体组织对铸铁减摩性的影响珠光体是最理想的基体，铁素体较差。三.常用的减摩铸铁1.含磷铸铁（1）含磷铸铁——一般指含磷量高于0.3%的灰铸铁a.P在铸铁基体中的固溶度很低，凝固过程中在最后凝固的晶界处往往出现二元磷共晶（F+Fe3P）或三元磷共晶（F+Fe3C+Fe3P）。一般P﹥0.15%就会出现磷共晶。b.磷共晶硬度较高：600～800HV，以断续状分布在基体金属中，不易剥落，对提高铸铁的耐磨性有利。高磷铸铁P基+片状石墨+磷共晶100（2）铸造性能a.P↑，液相线↓，共晶温度↓→流动性↑；b.P↑，铸铁导热性↓磷共晶与基体热膨胀系数不同，应力↑。（3）应用：机床导轨，拖拉机和柴油机缸套，刹车闸瓦等2.钒钛铸铁V=0.3～0.5%，Ti=0.15～0.35%。V、Ti与碳和氮有很强的亲和力，易形成高硬度的碳化物和氮化物质点，显微硬度可达960～1840HV，弥散分布在基体中，使铸铁的耐磨性大大提高。7.4.2耐热铸铁金属的氧化——金属从表面开始逐渐向金属化合物变化的现象金属的生长——金属在高温下工作，其体积将发生不可逆转的胀大现象耐热铸铁——在高温条件下，具有一定的抗氧化和抗生长性能，并能承受一定载荷的铸铁一.铸铁在高温下的氧化1.氧化过程（1）氧原子在铁表面形成化学吸附Fe+O2→FeO受Fe-O化学反应速度控制的氧化过程;1T1000℃时，FeO膜厚度达到500um，隔绝氧与金属基体的直接接触，此时，铁的氧化就开始受金属铁离子通过FeO膜不断扩散至表面与氧反应。受扩散速度控制的氧化过程.27.4常用耐热铸铁灰铁：F+G片状球铁：F+G球状性能：力学性能和耐热性能↑中硅耐热铸铁形成单一的F形成致密的氧化膜SiO2提高F—A相变温度(1)硅的作用Si﹥5%，C=2.2~2.6%（2）组织2.含铝耐热铸铁Al的含量：Al﹥5%性能耐热温度↑↑（1）Al的作用促进石墨化，形成单一的F形成致密的氧化膜Al2O3提高F—A相变温度（3）组织灰铁：F+G片状+ε球铁：F+G球状+ε提高淬透性，获得单一的A形成致密的氧化膜Cr2O3提高F—A相变温度（1）Cr的作用阻碍石墨化，稳定P（2）含量高Cr：15-18A基体低Cr：0.5-2P基体（3）组织高Cr：A+M7C3低Cr：P+G片状（4）性能高温下具有抗磨性3.含铬耐热铸铁耐蚀铸铁在电解质溶液中，石墨电极电位最高（+3.7V），渗碳体次之，铁素体较低（-0.44V）。因此，发生电化学腐蚀时，一般是形成以石墨或渗碳体为阴极，铁素体为阳极的原电池，造成腐蚀破坏。