《特殊性能铸铁》由会员分享，可在线阅读，更多相关《特殊性能铸铁（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、5 特殊性能铸铁5.1 耐磨铸铁耐磨铸铁分为减摩铸铁和抗磨铸铁。前者在有润滑、受粘着条件下工作，例如机床导轨、 发动机缸套、活塞环、轴承等；后者在干摩擦的磨料磨损条件下工作，例如轧辊、磨球等。 5.1.1 减摩铸铁减摩铸铁通常是在软基体上嵌有坚硬的强化相。控制铸铁的化学成分和冷却速度获得细 片状珠光体基本上能满足这种要求。铸件的耐磨性随珠光体数量的增加而提高，细片状珠光 体耐磨性比粗片状好；粒状珠光体的耐磨性不如片状珠光体。故减摩铸铁希望得到片状珠光 体。托氏体和马氏体基体铸铁耐磨性更好。球墨铸铁耐磨性比片状石墨铸铁好，但球墨铸铁 吸振性差，铸造性能不如灰铸铁。因此，减摩铸铁常用灰铸铁。在灰铸
2、铁的基础上，加入适 量的 Cu，Mo，Mn 等元素，可以强化基体增加珠光体含量，有利于提高耐磨性；加入少量 P 形成磷共晶，加入 V， Ti 等碳化物形成元素形成稳定的，高硬度 C ， N 化物质点，起支撑 骨架作用，能显著提高耐磨性。在灰铸铁基础上加入质量分数0.4%-0.7%的P形成高磷铸铁，由于高硬度的磷共晶细小 而断续的分布，提高提高铸铁的耐磨性。用高磷铸铁作机床床身,其耐磨性比孕育铸铁HT250 提高一倍。在高磷铸铁的基础上加入质量分数0.6%-0.8%的Cu和0.1%-0.5%的Ti,形成磷铜钛铸铁。Cu 在铸铁凝固时能促进石墨化并使石墨均匀分布，在共析转变时促进珠光体形成并使之细
3、 化。少量Ti使石墨细化，并形成咼硬度TiC。因此磷铜钛铸铁耐磨性超过咼磷铸铁和镍铬铸 铁，是用于精密机床的一种重要结构材料。利用我国钒钛资源加入一定量稀土硅铁，处理得到高强度稀土钒钛铸铁，其中Wv=0.18%-0.35%,叫=0.05%-0.15%。钒钛是强碳化合物形成元素，能形成高硬度强化相质点， 并能显著细化片状石墨和珠光体基体。其耐磨性高于磷铜钛铸铁，比孕育铸铁HT300高约2 倍。近年来迅速发展了廉价的硼耐磨铸铁，其中叫=0.02%-0.2%，形成珠光体基体加石墨加B硼化物的铸铁组织。若铸铁中含少量磷，则可形成磷共晶、硼化物硬质点，珠光体是软基体， 因此具有有亮的耐磨性。用来制造柴油
4、机缸套，其寿命比高磷铸铁提高50%。5.1.2 抗磨铸铁抗磨铸铁是在干摩擦和磨粒磨损条件下工作。这类铸铁不仅受到严重的磨损，而且承受 很大的负荷。获得高而均匀的硬度是提高这类铸铁件耐磨性的关键。白口铸铁是一种很好的耐磨铸铁，普通白口铸铁加入Cr，Mo, Cu，V，B等元素，形成 珠光体合金白口铸铁，局有咼硬度和耐磨性，又具有一定韧性。加入Cr, Ni， B等提咼淬透 性的元素可以形成马氏体合金白口铸铁，获得更高的硬度和耐磨性。将铁液注入放有冷铁的金属型，形成激冷铸铁，可以获得更高的硬度和耐磨性，铸件表 层因冷速快得到一定深度的白口层而获得高硬度和高耐磨性，而心部为灰口铸铁，具有一定 韧性。加入
5、合金元素Cr, Ni, Mo,可进一步提高其表面耐磨性和心部强度。广泛用来做轧 辊和车轮等耐磨件。3 Mn=5.%-9.0%、3户3%-5.。的中锰合金球墨铸铁耐磨性很好，并具有一定韧性。这 种铸铁的组织为马氏体碳化物加球状石墨(C=5%-7%)或为奥氏体加球状石墨(3 C=7%-9%), 适于制造在冲击载荷和磨损条件下工作的零件，如球磨机的磨球，拖拉机履带等。可以用来 代替部分高锰铸钢和锻钢。具有良好的抗磨料磨损性能的白口铸铁，称为抗磨白口铸铁。抗磨白口铸铁可分为： 普通抗磨白口铸铁、合金抗磨白口铸铁。普通白口铸铁的成分特点是高碳低硅、共晶或过共 晶，组织为珠光体+渗碳体，硬度高、抗磨，但由
6、于其脆性大，一般不能承受冲击载荷，因而不用在泵零件上。合金抗磨白口铸铁其金相组织为强韧的金属基体支撑着高硬度的碳化物 因而提高了抗磨性。由于材料具有良好的耐磨性，因而在液固两相流渣浆泵中具有广泛的应 用。标准型抗磨白口铸铁主要包括以镍铬为主要合金元素的抗磨白口铸铁和以铬为主要合 金元素的抗磨白口铸铁。根据GB/T8263-1999抗磨白口铸铁件标准规定，把标准合金白 口铸铁分为9个牌号，其化学成分和硬度分别见表5-1、表5-2所示。表5-1抗磨白口铸铁的化学成分(GB/T8263-1999)牌号化学成分(未标示者为允许范围最大值)%CSiMnCrMoNiCuSPKmTBNi4Cr2-DT2.4
7、-3.00.82.01.5-3.01.03.3-5.00.150.5KmTBNi4Cr2-GT3.0-3.62.02.01.5-3.01.03.3-5.00.150.15KmTBCr9Ni52.5-3.61.22.07.0-11.01.04.5-7.00.150.15KmTBCr22.1-3.61.5-2.22.01.5-3.01.01.01.20.100.15KmTBCr82.1-3.21.52.07.0-11.01.51.01.20.060.10KmTBCr122.0-3.31.22.011.0-14.03.02.51.20.060.10KmTBCr15Mo2.0-3.31.22.014.
8、0-18.03.02.51.20.060.10KmTBCr20Mo2.0-3.31.22.018.0-23.03.02.51.20.060.10KmTBCr262.0-3.31.22.023.0-30.03.02.52.00.060.10表2抗磨白口铸铁的硬度(GB/T8263-1999)牌号铸态或铸态并去应力 处理硬化或硬化态并去应 力处理软化退火态HRCHBHRCHBHRCHBKmTBNi4Cr2-DT三53三550三56三600KmTBNi4Cr2-GT三53三550三56三600KmTBCr9Ni5三50三450三56三600KmTBCr2三46三450三56三600W41400KmT
9、BCr8三46三450三56三600W41400KmTBCr12三46三450三56三600W41400KmTBCr15Mo三46三450三58三650W41400KmTBCr20Mo三46三450三58三650W41400KmTBCr26三46三450三56三600W41400抗磨白口铸铁金相组织如表5-3所示。表5-3抗磨白口铸铁的金相组织和使用特性(GB/T8263-1999)牌号金相组织使用特性铸态或铸态并去应 力处理硬化或硬化态并去应 力处理KmTBNi4Cr2-DT共晶碳化物M3C+马氏体+贝氏 体+奥氏体共晶碳化物M3C+马 氏体+贝氏体+残余奥 氏体可用于中等冲击载 荷的磨料磨
10、损KmTBNi4Cr2-GT可用于较小冲击载荷 的磨料磨损KmTBCr9Ni5共晶碳化物共晶碳化物(M7C3+有很好的淬透性，（M7C3+少量 M3C）+马氏体+奥氏体少量M3C） +二次碳 化物+马氏体+残余奥 氏体可用于中等冲击载荷 的磨料磨损KmTBCr2共晶碳化物M3C+珠光体共晶碳化物M3C+二 次碳化物+马氏体+残 余奥氏体可用于较小冲击载 荷的磨料磨损KmTBCr8共晶碳化物（M7C3+少量 M3C）+细珠光体共晶碳化物（M7C3+ 少量M3C） +二次碳 化物+贝氏体+马氏体+奥氏体有一定的耐蚀性， 可用于中等冲击载荷 的磨料磨损KmTBCr12共晶碳化物M7C3 +奥氏体及其
11、转变 产物共晶碳化物M7C3 +二次碳化物+马氏体+ 残余奥氏体可用于中等冲击载 荷的磨料磨损KmTBCr15Mo共晶碳化物M7C3 +奥氏体及其转变 产物共晶碳化物M7C3 +二次碳化物+马氏体+ 残余奥氏体可用于中等冲击载 荷的磨料磨损KmTBCr20Mo共晶碳化物M7C3 +奥氏体及其转变产 物共晶碳化物M7C3 +二次碳化物+马氏体+ 残余奥氏体有很好的淬透性， 有较好的耐蚀性。可用于较大冲击载何 的磨料磨损KmTBCr26共晶碳化物M7C3+奥氏体共晶碳化物M7C3 +二次碳化物+马氏体+ 残余奥氏体有很好的淬透性，有 良好的耐蚀性。可用 于较大冲击载荷的磨 料磨损高铬抗磨白口铸铁分
12、为 4 种：铬含量分别在11-14%、14-18%、18-23%、23-30%，其特 性见表 5-4。表 5-4 高铬抗磨白口铸铁铬含量硬度HRC冲击韧度J/cm3应用11-14三48三3渣浆泵过流件14-18三58三318-23三58三3腐蚀磨损渣浆泵过 流件23-30三46三3.5抗磨白口铸铁铸造性能：合金元素含量高，导热性差，流动性差，线收缩大，普通白口铸铁线收缩一般为1.3 2.0 %，合金白口铸铁的线收缩为1.72.2 %，受阻收缩约三1.5 %。体收缩大，约7.59%, 易缩松、缩孔。铸造应力大，热裂、冷裂倾向大。白口铸铁的铸造工艺要把铸钢和铸铁的特 点结合起来。必须充分注意铸件的
13、补缩，其原则与铸钢相同（采用冒口和冷铁，遵循顺序凝固）。冒口大小计算按碳钢规定，而 浇注系统则按灰铸铁计算，但须把各断面积增加2030%。白口铸铁的冒口不易切除，不能 气割，考虑侧冒口和易割冒口。5.2 耐热铸铁加热炉炉地板、换热器、坩埚、废气管道以及压铸型等在高温下工作的铸件要求选用耐 热性高的合金耐热铸铁。铸铁的耐热性是指在高温下抵抗氧化和生长的能力。生长是铸铁在 反复加热冷却时基体组织变化引起的体积变化。加入Cr,AI,S i等元素可在铸铁表面形成Cr2O3,Al2O3,SiO2等稳定性高致密性好的氧化膜， 具有良好的保护作用。Cr，Al，Si等元素能提高相变温度，促使铸件得到单相铁素体
14、基体。 加入Ni, Mn，Cu时，能降低相变温度，有利于单相奥氏体基体，从而使铸件高温时不发生 相变。加入 Cr， V， Mn， Cu 时能碳使化物稳定，在高温下不发生分解，以免发生石墨化过 程。耐热铸铁分为硅系，铝系，铝硅系及铬系铸铁。牌号为RTSi5的中硅耐热铸铁，Si=4.5%-5.5%,高温下能形成SiO2保护膜，同时获得 单相铁素体基体，其上分布细片状石墨。Si还使铸铁的相变温度（Acl点）提高到900C以 上，故在850C以下不发生a y转变，因此中硅耐热钢具有良好的耐热性，工作温度在700C 以下。这种耐热钢铸铁含硅量高，故硬度大，脆性大。适宜制造载荷较小，不收冲击的零件， 如锅炉炉栅，横梁，换热器，节气阀等。采用 RQTSi5 中的硅球墨铸铁可进一步提高中硅铸铁的耐磨性。这种铸铁组织为铁素体 加球状石墨（珠光体体积分数不大于 10%），由于石墨呈球状，不仅改善力学性能，铸铁的 耐热性也明显提高，工作温度可提高到 900C。铸铁中加入Al （Al=20%-24%）,形成高铝耐热铸铁（RQTAl22）,在高温下表面可形成 Al2O3保护膜，能得到单相铁素体基体。因此具有很高的耐热性
