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1、淮安信息职业技术学院 教 案 首 页 一、章节：第八章 铸铁 第一节 铸铁的石墨化及影响因素 第二节 灰铸铁 二、教学目的： 使学生了解铸铁的石墨化过程和灰口铸铁组织、性能及热处理 和灰口铸铁的牌号。 三、教学方法： 讲授与启发结合。 四、教学重点： 灰口铸铁组织、性能及热处理和灰口铸铁的牌号。 五、教学难点： 灰口铸铁组织、性能及热处理和灰口铸铁的牌号。 六、使用教具： 挂图与模型。 七、课后作业：习题集：P142 1、3、5、6。 八、课后小结： 第八章 铸铁 铸铁是指在凝固过程中经历共晶转变，用于生产铸件的铁基合金的总称。在这些合金中，碳当量超过了在共晶温度时能使碳保留在奥氏体固溶体中的
2、量。铸铁中含有的碳、硅、锰元素及硫磷等杂质元素比碳钢多。 铸铁中的碳以游离碳化物(渗碳体)或以石墨(G)的形式存在。根据碳在铸铁中的存在形式，铸铁可分为以下几种： 1、白口铸铁 这种铸铁中的碳主要以游离碳化物的形式析出，断口呈银白色。 2、灰口铸铁 这种铸铁中的碳大部分或全部以石墨的形式析出，断口呈暗灰色。 3、麻口铸铁 这种铸铁中的碳部分以游离碳化物形式析出，部分以石墨形式析出，断口灰、白相间。此类铸铁硬脆性较大，故工业上很少使用。 第一节 铸铁的石墨化及其影响因素 石墨（G)具有六方晶格。碳原子呈层状排列，同一层晶面上碳原子间距较近。 原子结合力较强。层与层之间的距离较远，原子结合力较弱。
3、 因此，石墨受力时，容易沿层面间滑移，故其强度、塑性和韧性极低，接近于零，硬度仅为3HBS。 ， 一、铸铁的石墨化铸铁中原子以石墨形式析出的过程称为石墨化。按FeC(G)相图，铸铁的石墨化过程可分为以下三个阶段：第一阶段：包括从铸铁液中结晶出一次石墨(过共晶铸铁)和在1154通过共晶转变形成的共晶石墨。第二阶段：在共晶温度和共析温度之间(1 154738)，奥氏体沿ES线析出二次石墨。第三阶段：在738，通过共析转变而析出共析石墨。二、影响石墨化的因素影响石墨化的主要因素是化学成分和冷却速度。1化学成分的影响碳和硅是强烈促进石墨化的元素，碳、硅含量越高，越易获得灰口组织。 硫是强烈阻碍石墨化的
4、元素。硫使铸铁白口化，而且还降低铸铁的铸造性能和力学性能，故应严格控制其含量，一般s03时，会形成磷共晶体。 2冷却速度的影响一定成分的铸铁，其石墨化程度取决于冷却速度。冷却速度越慢，越有利于碳原子的扩散，促使石墨化进行。冷却速度越快，析出渗碳体的可能性就越大。 第二节 灰铸铁灰铸铁是碳主要以片状石墨形式析出的铸铁。一、灰铸铁的成分、组织性能灰铸铁的化学成分一般为：c=2.5%4.0%，Si=1.0%2.5%,Mn=0.5%1.4%，P0.3%，S0.15%。石墨虽然降低了铸铁的强度、塑性和韧性，但却使铸铁获得了下列优良性能：1)铸造性能好 灰铸铁熔点低、流动性好。在结晶过程中析出比体积(俗称
5、比容)较大的石墨，部分补偿了基体的收缩，所以收缩率较小。2)减振性好 石墨割裂了基体，阻止了振动的传播，并将振动能量转变为热能而消失，其减振能力比钢高10倍左右。3)减摩性好 石墨本身有润滑作用，石墨从基体上剥落后所形成的孔隙有吸附和储存润滑油的作用，可减少磨损。4)切削加工性能好 片状石墨割裂了基体，使切屑易脆断，且石墨有减摩作用，减小了刀具的磨损。5)缺口敏感性低 铸铁中石墨的存在就相当于许多微裂纹，致使外来缺口的作用相对减弱。二、灰铸铁的孕育处理为提高灰铸铁的力学性能，生产中常采用孕育处理，即在浇注前向铁液中加入一定量的孕育剂。以获得大量的、高度弥散的人工晶核，从而得到细小、均匀分布的片
6、状石墨和细化的基体。经孕育处理后获得亚共晶灰铸铁，称为孕育铸铁。三、灰铸铁的牌号及用途灰铸铁的牌号是由“HI(“灰铁”二字汉语拼音字首)和其后一组数字组成，数字表示30mm 试棒的最小抗拉强度值(MPa)。灰铸铁的牌号、性能及用途见表。 四、灰铸铁的热处理灰铸铁的热处理只能改变基体组织，不能改变石墨的形状、数量、大小和分布，因此对提高灰铸铁力学性能的作用不大，故灰铸铁的热处理主要用来消除应力和白口组织、改善切削加工性能、稳定尺寸、提高表面硬度和耐磨性等。1去应力退火凡大型或形状复杂或精度要求高的铸件，例如机床床身等，为稳定尺寸、防止变形或开裂必须进行去应力退火。2消除白口组织，改善切削加工性能
7、的退火退火方法是将铸件加热到850900，保温25 h，使Fe3C分解，然后随炉冷至500400后出炉空冷，以消除白口、降低硬度、改善切削加工性能。3表面淬火为提高铸件的表面硬度和耐唐性，例如床身的导轨面和缸体内壁等，可采用表面淬火处理。常用的方法有高频感应淬火、火焰淬火和接触电阻加热淬火。 教 案 首 页 一、章节：第八章 铸铁 第三节 球墨铸铁 第四节 可锻铸铁 第五节 其它铸铁 二、教学目的： 使学生了解球墨铸铁、可锻铸铁和其它铸铁的组织、性能及热处理方法及牌号。 三、教学方法： 讲授与启发结合。 四、教学重点： 球墨铸铁、可锻铸铁和其它铸铁的组织、性能及热处理方法及牌号。 五、教学难点
8、： 球墨铸铁、可锻铸铁和其它铸铁的组织、性能及热处理方法及牌号。 六、使用教具： 挂图与模型。 七、课后作业：习题集：P142 7、8、9。 八、课后小结： 第三节 球墨铸铁球墨铸铁是铁液经球化处理而不是在凝固后经过热处理，使石墨大部分或全部呈球状，有时少量为团絮状的铸铁。由于石墨呈球状，对基体的割裂作用最小，故铸铁的力学性能得到改善。常用的球化剂有镁、稀土和稀土镁合金。我国普遍采用的是稀土镁合金。镁是良好的促进石墨球化的元素，当铁液中含有004一008镁时，石墨就能完全球化。但镁的沸点低（1120)、密度小(17388cm3)，若直接加入铁液中，镁会立即沸腾气化，其回收率只有510%且操作方法复杂，劳动条件差，易出事故。稀土元素的球化作用不如镁，但其具有强烈的脱硫、去氧、除气、净化金属、细化晶粒、改善铸造性能等作用。一、球墨铸铁的成分、组织和性能球墨铸铁的成分要求比灰铸铁严格。按基体组织不同，常用球墨铸铁有铁素体球墨铸铁、铁素体珠光体球墨铸铁、珠光体球墨铸铁和贝氏体球墨铸铁(经等温淬火获得的) 。 二、球墨铸铁的牌号及用途 ，球墨铸铁
