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1、铸铁 河北工业大学材料学院 铸铁是碳含量大于 2.11%的铁碳合金 ,往往还含有 Si、 Mn、 P、 S等。 由于价格便宜、性能优良，铸铁是工程上最常用的金属材料 ,广泛应用在机械制造、冶金、矿山、石油化工、交通等部门。据统计 ,若按重量百分比计算，农业机械中铸铁件占 40-60%；汽车拖拉机中约占 50-70%；机床制造中约占 60-90%。 1 概论 1.1复线铁碳相图 当 C%固溶体的溶解度，多余的碳的存在方式有两种，即渗碳体 Fe3C和石墨 (G)。 相图也有两套 石墨的结构与性质 Fe3C为亚稳相，加热易于分解为铁和石墨。 石墨为稳定相，简单 六方晶格。 底面碳原子结合力较强。而层
2、之间结合力较弱 ,所以石墨的强度和硬度不高 ,韧性也很低，接近于零。 1.2 石墨的形成过程 铸铁中析出石墨的过程也称作石墨化。 石墨来源： L、 A析出或渗碳体分解 铸铁的石墨形成过程分为以下三个阶段。 第一阶段石墨化 （ 1154 ） 从液体结晶形成石墨 ， 匀晶转变方式形成一次石墨和共晶反应形成共晶石墨； 第二阶段石墨化 （ 1154-738 ） 由奥氏体析出二次石墨 。 第三阶段石墨化 (=738 )通过共析反应析出共析石墨 ,其反应式为 :A F+G共析 1.3 影响石墨化的因素 温度 高温慢冷 ,碳以石墨的形式析出。 冷速较快时 , 更容易形成亚稳相渗碳体。 化学成分 促进石墨化的
3、元素 C、 Si、 Al、 Cu、 Ni、 Co等； 阻碍石墨化的元素 Mg、 Cr、 W、 Mo、 V、Mn、 S、 Ce、 B等 1.4 铸铁的分类 按照第一、二两阶段石墨化进行的程度 ,铸铁可以分为灰口铸铁、麻口铸铁和白口铸铁三大类。 麻口铸铁和白口铸铁用作耐磨材料。灰口铸铁可作机器零件。 按照石墨形态，灰口铸铁可以分为灰铸铁，可锻铸铁，球墨铸铁、蠕墨铸铁。 灰口铸铁的特点 切削加工性能优异； 铸铁的铸造性能良好 ,石墨所产生的膨胀 ,减少了收缩和内应力； 很好的耐磨性 ， 石墨有良好的润滑作用并能储存润滑油 。 具有良好的减振性能； 对缺口不敏感 。 石墨形态明显影响力学性能 2 灰铸
4、铁的牌号与应用 灰口铸铁除了 G以外，根据第三阶段石墨化进行的程度，基体可以是 F,P, F+P 一般 灰口铸铁 =钢的基体 +G 灰铸铁的牌号与应用 成分： 2.5-4.0%， 1.0-3.0%Si ， 0.5-1.4% Mn, 0.3%P,0.15%S 孕育处理：显著细化石墨片及基体组织，提高铸铁的强度 , 防止局部白口。 牌号 :HT100,HT150,HT300,HT400等 应用： 机床床身、机架、导轨、箱体、气缸，凸轮等 热处理：去应力，去白口，表面淬火 3 球墨铸铁 成分： 3.6 3.9 C, 2.0 2.8 Si 0.6 0.9 Mn 0.07%S， 0.1%P 牌号： QT
5、420-10 等 球化处理： Mg Re Ca等球化剂及孕育剂 热处理： 退火、正火、调质、等温淬火等。 应用：良好的铸造性能、减磨性、消震性和切削加工性能，可与某些钢媲美。 P+G球墨铸铁可作拖拉机曲轴、连杆、齿轮 ; F+G球墨铸铁可作受压阀门、机器底座等 球铁与可锻铸铁的显微组织 4 可锻铸铁 成分 2.2 2.8 C； 1.2 2.0 Si， 0.4 1.2 Mn 牌号： KT300-6,KTZ500-4等 应用： 可锻铸铁常用来制造形状复杂、承受冲击和振动载荷的零件，如 三通，壳体， 曲轴、凸轮轴、连杆、齿轮等 热处理： 可锻化退火 可锻铸铁的生产与热处理 先铸造白口铸铁； 可锻化退火，将碳化物转化为 G 不同的冷却方式可以得到不同的基体 作业 一、 三 四、 3， 12， 13
