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1、第六章 铸铁,61 铸铁的组织与分类 62 常用铸铁简介 * 63 铸铁的高温石墨化退火（实验）,导言,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2.54.0的范围内，此外还含有硅（Si）、锰（Mn）、硫（S）、磷（P）等元素。,61 铸铁的组织与分类,一、铸铁的分类 二、铸铁的石墨化 三、铸铁的组织与性能的关系,一、铸铁的分类,1根据铸铁在结晶过程中的石墨化程度分：,灰口铸铁 白口铸铁 麻口铸铁,2根据铸铁中石墨形态的不同分：,普通灰铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁,退火状态下铸铁的组织,退火状态下铸铁的组织,二、铸铁的石墨化,石墨化铸铁中碳以石墨形式析出的过程。,
2、1石墨化的途径,铸铁中的石墨可以从液态中直接结晶出或从奥氏体中直接析出，也可以先结晶出渗碳体，再由渗碳体在一定条件下分解而得到（Fe3C3Fe）。,铸铁的石墨化途径,2影响石墨化的因素铸铁的成份、冷却速度,（1）铸铁的成份,一类是促进石墨化的元素，有碳、硅、铝、镍、铜和钴等，其中碳和硅对促进石墨化作用最为显著。铸铁中碳、硅含量越高，往往其内部析出的石墨量就越多，石墨片也越大。 另一类是阻碍石墨化的元素，有铬、钨、钼、钒、锰、硫等。,当铸铁结晶时，冷却速度越缓慢，就越有利于扩散，使石墨析出的越大、越充分；在快速冷却时碳原子无法扩散，则阻碍石墨化，促进白口化。 铸件的冷却速度主要取决于壁厚和铸型材
3、料。铸件越厚、铸型材料散热性能越差，铸件的冷却速度就越慢，越有利于石墨化。,（2）冷却速度,三、铸铁的组织与性能的关系,铸铁的组织：,由于石墨的强度和塑性几乎为零，这样我们就可以把分布在钢的基体上的石墨看作不同形态和数量的微小裂纹或孔洞，这些“孔洞”一方面割裂了钢的基体，破坏了基体的连续性，而另一方面又使铸铁获得了良好的铸造性能、切削加工性能，以及消音、减震、耐压、耐磨、缺口敏感性低等诸多优良性能。,钢的基体+石墨,（其中石墨形态、大小、数量、分布状态不同）,62 常用铸铁简介,一、灰铸铁 二、可锻铸铁 三、球墨铸铁 四、蠕墨铸铁 五、常用铸铁的热处理,一、灰铸铁,1灰铸铁的成份与组织,化学成
4、份一般为：C 2.73.6，Si 1.02.2，S0.15，P0.3。 组织由钢的组织构成的基体和在基体中分布的片状石墨组成。 三种不同基体组织的灰铸铁：,铁素体灰铸铁（铁素体+片状石墨） 铁素体珠光体灰铸铁（铁素体+珠光体+片状石墨） 珠光体灰铸铁（珠光体+片状石墨）,铁素体灰铸铁,铁素体珠光体灰铸铁,珠光体灰铸铁,2灰铸铁的性能和孕育处理,力学性能中抗拉强度、塑性、韧性均远不如钢，而抗压强度和硬度并没有明显降低。 切削性能良好，刀具使用寿命高。 良好的铸造性能、耐磨性能、消音减震性能以及较低的缺口敏感性等优异性能。,（1）性能,（2）孕育处理,孕育处理或称变质处理，在浇注前往铁水中投加少量
5、硅铁、硅钙合金等作孕育剂，使铁水内产生大量均匀分布的晶核，使石墨片及基体组织得到细化。,目的：细化金属基体并增加珠光体数量，改变石墨片的形态和数量 。,3灰铸铁的牌号及用途,由“灰铁”两字的大写汉语拼音字母字头“HT”及后面的一组表示最小抗拉强度数值的数字组成。,HT100 HT150,二、可锻铸铁,俗称玛钢、马铁。它是白口铸铁通过石墨化退火，使渗碳体分解成团絮状的石墨而获得的。,1可锻铸铁的组织与性能,成分一般为：C 22.8，Si 1.21.8，Mn 0.40.6，P0.1，S0.25。,铁素体基体的可锻铸铁（黑心可锻铸铁） 铁素体+珠光体基体的可锻铸铁 珠光体基体的可锻铸铁,黑心可锻铸铁
6、,具有一定的强度和一定的塑性与韧性。,铁素体+珠光体可锻铸铁,珠光体可锻铸铁,2可锻铸铁的牌号及用途,三个字母及两组数字组成。前两个字母“KT” ，第三个字母代表可锻铸铁的类别。后面两组数字分别代表最低抗拉强度和伸长率的数值。,例如：,KTH30006表示黑心可锻铸铁，其最低抗拉强度为300MPa，最低伸长率为6。 KTZ45006表示珠光体可锻铸铁，其最低抗拉强度为450MPa，最低伸长率为6。,三、球墨铸铁,铁水在浇注前经球化处理，使析出的石墨大部分或全部呈球状的铸铁。,1球墨铸铁的组织与性能,化学成分一般为：C 3.63.9，Si 2.02.8，Mn 0.60.8，S0.07，P0.1。
7、,铁素体球墨铸铁 铁素体珠光体球墨铸铁 珠光体球墨铸铁,强度和塑性超过灰铸铁和可锻铸铁，接近铸钢，而铸造性能和切削性能均比铸钢要好,铁素体球墨铸铁,铁素体珠光体球墨铸铁,珠光体球墨铸铁,2球墨铸铁的牌号及用途,“QT两组数字”，两组数字分别代表其最低抗拉强度和伸长率。,例如：,QT40018表示球墨铸铁，其最低抗拉强度为400 MPa，最低伸长率为18。,四、蠕墨铸铁,在高碳、低硫、低磷的铁水中加入蠕化剂（目前采用的蠕化剂有镁钦合金、稀土镁钛合金或稀土镁钙合金），经蠕化处理后，使石墨变为短蠕虫状的高强度铸铁。 蠕虫状石墨介于片状石墨和球状石墨之间，金属基体和球墨铸铁相近。 性能介于优质灰铸铁和
8、球墨铸铁之间。抗拉强度和疲劳强度相当于铁素体球墨铸铁，减震性、导热性、耐磨性、切削加工性和铸造性能近似于灰铸铁。,牌号表示方法为： “RUT数字”，数字代表其最低抗拉强度,蠕墨铸铁的显微组织,五、常用铸铁的热处理,1热处理作用,只能改变基体组织，但不能改变石墨的大小、数量、形态和分布。 灰铸铁：提高力学性能的作用不大，主要是减小内应力，提高表面硬度和耐磨性能，消除因冷却过快而在铸件表面产生的白口组织。 可锻铸铁：一般不再进行热处理。 球墨铸铁：改变基体组织来提高和改善其力学性能。 蠕墨铸铁：通过正火使其获得以珠光体为主的基体组织，在一定程度上提高其力学性能。,2热处理方法,* 63 铸铁的高温
9、石墨化退火（实验）,一、实验目标 二、实验原理 三、实验器材 四、实验内容,1用断口分析法观察分析白口铸铁、灰口铸铁的组织特征。 2通过编制白口铸铁石墨化退火工艺并进行实际操作，体会热处理在铸铁生产中的作用。 3进一步明确影响铸铁石墨化的主要因素。,一、实验目标,二、实验原理,将铸件加热到850950，保温15 h，使共晶渗碳体发生分解，即进行第一阶段石墨化，然后又在随炉缓慢冷却过程中使二次渗碳体及共析渗碳体发生分解，即进行中间和第二阶段石墨化，待随炉缓冷到500400时，再出炉空冷，这样就可获得铁素体或铁素体+珠光体基体的灰口铸铁，从而降低了铸件的硬度，改善切削加工性能。,1设备和仪器：箱式电阻炉1台，洛氏硬度计两台，台虎钳两台，手锤2把，热处理夹钳、钩子等。 2材料：白口层深的薄壁铸件、局部白口且不深的铸件。,三、实验器材,四、实验内容,1对两种试样进行退火前断口观察分析，用硬度计测其硬度。 2对两种试样进行石墨化退火。 3对两种试样进行退火后断口观察分析，用硬度计测其硬度。,
