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1、机械工程材料1.理解并掌握铸铁的组织尤其是石墨的形态、分理解并掌握铸铁的组织尤其是石墨的形态、分布布,性能之间的规律。性能之间的规律。2.理解并掌握工程材料尤其是金属的结构，理解理解并掌握工程材料尤其是金属的结构，理解材料结构与性能之间的关系，尤其是强化工程材材料结构与性能之间的关系，尤其是强化工程材料性能的途径、基本原理与方法。料性能的途径、基本原理与方法。3.掌握常用铸铁的种类、组织结构特点、性能和掌握常用铸铁的种类、组织结构特点、性能和应用，了解其应用范围。应用，了解其应用范围。4.结合实例，初步具备合理选择铸铁与铸钢材料、结合实例，初步具备合理选择铸铁与铸钢材料、正确确定加工方法、妥善
2、安排加工工艺路线的能正确确定加工方法、妥善安排加工工艺路线的能力。力。5.了解铸钢与铸铁的技术现状，前沿动态及今后了解铸钢与铸铁的技术现状，前沿动态及今后的发展方向。的发展方向。第七章第七章铸铁与铸钢铸铁与铸钢机械工程材料铸铁是含碳量大于铸铁是含碳量大于2.11%并含并含有较多硅、锰、硫、磷等元素有较多硅、锰、硫、磷等元素的多元铁基合金。的多元铁基合金。铸铁具有许多优良的性能及生铸铁具有许多优良的性能及生产简便、成本低廉等优点，因产简便、成本低廉等优点，因而是应用最广泛的材料之一。而是应用最广泛的材料之一。 7.1 概 述机械工程材料例如，机床床身、内燃机例如，机床床身、内燃机的汽缸体的汽缸体
3、、缸套、活塞环缸套、活塞环及轴瓦、曲轴等都可用及轴瓦、曲轴等都可用铸铁制造铸铁制造.铸铁曲轴铸铁曲轴内内燃燃机机汽汽缸缸机械工程材料最近最近10年是我国铸铁业发展最快、年是我国铸铁业发展最快、最好的时间。最好的时间。我国铸件产量持续增长，其中，铸铁业以我国铸件产量持续增长，其中，铸铁业以年均年均20%的速度增长，远高于同期的速度增长，远高于同期GDP约约10%的增长速率。我国铸铁件的材质结构的增长速率。我国铸铁件的材质结构持续改善，球铁在铸件中所占的比重由持续改善，球铁在铸件中所占的比重由1998年的年的14增至增至2009年的年的24.7；球铁；球铁与灰铁的比例由与灰铁的比例由0.226上升
4、到上升到0.51。目前，我国年产铸铁件目前，我国年产铸铁件10000吨以上，吨以上，机械工程材料图图1 1、19982009年我国铸件、灰铁件、球铁件的产量年我国铸件、灰铁件、球铁件的产量（近近10年来，我国铸件产量持续增长，其中，尤以铸铁件的产量增长最快）年来，我国铸件产量持续增长，其中，尤以铸铁件的产量增长最快）机械工程材料图图7-17-1中国中国20092009年各材质铸件产量年各材质铸件产量（万吨）（万吨）2009年我国铸件产量为年我国铸件产量为3530万吨，其中，铸铁件产量万吨，其中，铸铁件产量占占2630万吨（球墨铸铁产量为万吨（球墨铸铁产量为870万吨，灰铸铁产量万吨，灰铸铁产量
5、1700万吨，蠕墨铸铁产量约万吨，蠕墨铸铁产量约30万吨），占我国铸件万吨），占我国铸件产量的产量的74.5%，约占当年世界铸铁件产量的，约占当年世界铸铁件产量的39.4机械工程材料一、铸铁的石墨化过一、铸铁的石墨化过程程1、Fe-Fe3C和和Fe-G(石墨石墨)双重相图双重相图Fe3C是亚稳相，在一是亚稳相，在一定条件下将发生分解：定条件下将发生分解：Fe3C3Fe+C（石（石墨）墨）共晶白口铸铁共晶白口铸铁F基体球墨铸铁基体球墨铸铁机械工程材料石墨是碳的单质之石墨是碳的单质之一，其强度、塑性一，其强度、塑性、韧性几乎为零。韧性几乎为零。铸铸铁铁中中的的碳碳除除少少量量固固溶溶于于基基体体中
6、中外外，主主要要以以化化合合态态的的渗渗碳碳体体(Fe3C)和和游游离离态态的的石石墨墨(G)两两种种形式存在。形式存在。机械工程材料存在两个铁碳相图：存在两个铁碳相图： Fe-Fe3C和和Fe-G双重相图双重相图L+GL+Fe3C机械工程材料2、铸铁的石墨化过程、铸铁的石墨化过程铸铁中的碳原子析出形成石墨铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程称为石墨化。的过程称为石墨化。铸铁中的石墨可以在结晶过程铸铁中的石墨可以在结晶过程中直接析出中直接析出,也可以由渗碳体加也可以由渗碳体加热时分解得到。热时分解得到。机械工程材料石墨化分两个阶段：石墨化分两个阶段：在在PSK线以上发生线以上发生的石墨化称为的石墨
7、化称为第一阶第一阶段石墨化段石墨化。包括结晶时一次石墨包括结晶时一次石墨、二次石墨、共晶石墨二次石墨、共晶石墨的析出和加热时一次的析出和加热时一次渗碳体、二次渗碳体渗碳体、二次渗碳体及共晶渗碳体的分解及共晶渗碳体的分解.P机械工程材料在在PSK线以下发线以下发生的石墨化称为生的石墨化称为第第二阶段石墨化二阶段石墨化。包。包括冷却时共析石墨括冷却时共析石墨的析出和加热时共的析出和加热时共析渗碳体的分解。析渗碳体的分解。石墨化程度不同，石墨化程度不同，所得到的铸铁类型所得到的铸铁类型和组织也不同。和组织也不同。P机械工程材料铸铁的石墨化程度与其组织之间的关系铸铁的石墨化程度与其组织之间的关系（以共
8、晶铸铁为例）（以共晶铸铁为例） 石墨化进行程度石墨化进行程度铸铁的显微组织铸铁的显微组织铸铁类型铸铁类型第一阶段第一阶段石墨化石墨化第二阶段第二阶段石墨化石墨化完全进行完全进行完全进行完全进行F+G灰口铸铁灰口铸铁部分进行部分进行F+P+G未进行未进行P+G部分进行部分进行未进行未进行Le+P+G麻口铸铁麻口铸铁未进行未进行未进行未进行Le白口铸铁白口铸铁机械工程材料3 3、影响石墨化的因素、影响石墨化的因素、影响石墨化的因素、影响石墨化的因素 化学成分的影响化学成分的影响化学成分的影响化学成分的影响 碳和碳和碳和碳和硅硅是强烈促进石墨化的元素。是强烈促进石墨化的元素。是强烈促进石墨化的元素。
9、是强烈促进石墨化的元素。碳、硅含量过低，易出现白口组织，力学性能和铸造碳、硅含量过低，易出现白口组织，力学性能和铸造碳、硅含量过低，易出现白口组织，力学性能和铸造碳、硅含量过低，易出现白口组织，力学性能和铸造性能变差。性能变差。性能变差。性能变差。l l碳、硅含量过高碳、硅含量过高碳、硅含量过高碳、硅含量过高, ,会使石墨数量多会使石墨数量多会使石墨数量多会使石墨数量多且粗大，基体内且粗大，基体内且粗大，基体内且粗大，基体内铁素体量增多，铁素体量增多，铁素体量增多，铁素体量增多，降低铸件的性能降低铸件的性能降低铸件的性能降低铸件的性能. .SiC白口铸铁白口铸铁灰口铸铁灰口铸铁麻口麻口铸铸铁铁
10、共晶共晶碳、硅含量对铸铁石墨化的影响碳、硅含量对铸铁石墨化的影响机械工程材料冷却速度的影响冷却速度的影响铸铸件件冷冷却却缓缓慢慢，有有利利于于碳碳原原子子的的充充分分扩扩散散，结结晶晶将按将按Fe-G相图进行，因而促进石墨化。相图进行，因而促进石墨化。WC+Wsi(%)铸件壁厚和碳硅含量对铸铁组织的影响铸件壁厚和碳硅含量对铸铁组织的影响 l快冷时由快冷时由于过冷度于过冷度大，结晶大，结晶将按将按 Fe-Fe3C相图相图进行进行, 不利不利于石墨化于石墨化.机械工程材料二、二、铸铁的特点及分类铸铁的特点及分类工业上使用的铸铁主要是灰口铸铁。工业上使用的铸铁主要是灰口铸铁。1、铸铁的组织特点、铸铁
11、的组织特点钢的基体钢的基体+G（石墨）（石墨）基体组织有铁素体、珠光体和铁素体加珠光体三种。基体组织有铁素体、珠光体和铁素体加珠光体三种。F+GF+P+GP+G机械工程材料耐磨性能好。由于石墨本身有润滑作用。耐磨性能好。由于石墨本身有润滑作用。消振性能好。由于石墨可以吸收振动能量。消振性能好。由于石墨可以吸收振动能量。铸造性能好。由于铸铁硅含量高铸造性能好。由于铸铁硅含量高,成分接近于共晶成分接近于共晶.切削性能好。由于石墨使车屑容易脆断，不粘刀。切削性能好。由于石墨使车屑容易脆断，不粘刀。l2、铸铁的性能特点、铸铁的性能特点l 力学性能低。由于力学性能低。由于石墨相当于钢基体中石墨相当于钢基
12、体中的裂纹或空洞，破坏的裂纹或空洞，破坏了基体的连续性，且了基体的连续性，且易导致应力集中。易导致应力集中。铸铁与铸钢的强度比较铸铁与铸钢的强度比较机械工程材料铸铁根据石墨的形态进行分类。铸铸铁根据石墨的形态进行分类。铸铁中石墨的形态有片状、团絮状、铁中石墨的形态有片状、团絮状、球状和蠕虫状四种，其所对应的铸球状和蠕虫状四种，其所对应的铸铁分别为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铁分别为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。铸铁和蠕墨铸铁。机械工程材料7.2灰铸铁灰铸铁碳大部分是以片状石墨存在，因其断口呈碳大部分是以片状石墨存在，因其断口呈暗灰色而得名。灰铸铁生产工艺简单、价暗灰色而得名。灰铸铁生产工艺简
13、单、价格低廉、应用广泛，其产量约占铸铁总产格低廉、应用广泛，其产量约占铸铁总产量的量的70汽车业是灰铸铁的主要应用领域之一，近汽车业是灰铸铁的主要应用领域之一，近年来随着汽车轻量化要求的不断提高，薄年来随着汽车轻量化要求的不断提高，薄壁高强度灰铸铁的应用迅速推进壁高强度灰铸铁的应用迅速推进机械工程材料(1)灰铸铁的组织灰铸铁的组织机械工程材料灰灰 铸铸铁铁 的的显显 微微组组 织织铁铁素素体体灰灰铸铸铁铁珠珠光光体体灰灰铸铸铁铁铁铁素素体体加加珠珠光光体体灰灰铸铸铁铁石石墨墨片片的的三三维维形形貌貌机械工程材料(2)灰铸铁的热处理灰铸铁的热处理热处理只改变基体组织，不改变石热处理只改变基体组织
14、，不改变石墨形态。墨形态。灰铸铁强度只有碳钢的灰铸铁强度只有碳钢的3050%，热处理强化效果不大。热处理强化效果不大。灰铸铁常用的热处理有：灰铸铁常用的热处理有：消除内应力退火消除内应力退火(又称人工时效又称人工时效)消除白口组织退火消除白口组织退火表面淬火表面淬火灰铸铁件灰铸铁件汽汽缸缸套套活活塞塞环环机械工程材料12.9L6缸蠕铁柴油机缸体（缸蠕铁柴油机缸体（2008，Brazil）机械工程材料3、用途、用途制造承受压力和震动的零件制造承受压力和震动的零件,如机床床身、各种箱体、壳如机床床身、各种箱体、壳体、泵体、缸体。体、泵体、缸体。大型船用柴油机汽缸体大型船用柴油机汽缸体(HT-300
15、)重型机床床身重型机床床身(HT-250)变速箱体变速箱体机械工程材料(3)灰铸铁的牌号及用途灰铸铁的牌号及用途灰铸铁牌号中灰铸铁牌号中“HT”为灰铁汉语拼音字首，为灰铁汉语拼音字首，其后数字表示该材料的最低抗拉强度其后数字表示该材料的最低抗拉强度（MPa）。例如）。例如HT200表示抗拉强度表示抗拉强度b200MPa的灰铸铁。灰铸铁的强度与铸的灰铸铁。灰铸铁的强度与铸件的壁厚大小有关系，因此在根据性能要件的壁厚大小有关系，因此在根据性能要求选择铸铁牌号时，必须注意到铸件的壁求选择铸铁牌号时，必须注意到铸件的壁厚。如铸件的壁厚超出表中所列的尺寸时，厚。如铸件的壁厚超出表中所列的尺寸时，应根据基
16、体情况适当提高或降低铸铁的牌应根据基体情况适当提高或降低铸铁的牌号。灰铸铁主要用于制造承受压力和振动号。灰铸铁主要用于制造承受压力和振动的零部件。的零部件。机械工程材料 灰铸铁的牌号、力学性能、显微组织及用途灰铸铁的牌号、力学性能、显微组织及用途牌号牌号铸件壁铸件壁厚厚/mm力学性能力学性能基体组基体组织织Rm/MPabb/MPabc/MPaHBWHT100所有尺所有尺寸寸100260140FHT1501530150330650150200F+PHT2001530200400750170220PHT25020302504701000190240HT30015303005401100187225
17、细细PHT35015303506101200197269HT4002030400680207269细细P机械工程材料实例实例7-17-1乘用车的刹车盘通常是使用乘用车的刹车盘通常是使用HT250HT250或相近的低或相近的低合金灰铸铁，要求材料具有良好的导热性和合金灰铸铁，要求材料具有良好的导热性和冷热疲劳性能，所以要求冷热疲劳性能，所以要求A A型石墨，以利于热型石墨，以利于热传导。国内发动机的一些缸体已采用传导。国内发动机的一些缸体已采用HT300HT300甚甚至至HT350HT350铸铁制作。我国一汽铸造公司已稳定铸铁制作。我国一汽铸造公司已稳定地采用地采用HT300HT300生产生产6
18、DL6DL道依茨发动机缸体，同道依茨发动机缸体，同时也储备了时也储备了HT350HT350的生产技术，的生产技术，机械工程材料7.3球墨铸铁球墨铸铁中国从中国从1950年开始研究和生产球铁，是世界上较年开始研究和生产球铁，是世界上较早生产球铁的国家之一。早生产球铁的国家之一。从从2005年起，我国球铁产量连续五年居世界第一，年起，我国球铁产量连续五年居世界第一，2008年已达年已达820万吨，约占当年世界球铁产量的万吨，约占当年世界球铁产量的1/3，比世界第，比世界第2、3、4名美国（名美国（360万吨）、日万吨）、日本（本（200万吨）和德国（万吨）和德国（185万吨）的总和还多万吨）的总和
19、还多2004到到2008年，世界球铁铸件的产量从年，世界球铁铸件的产量从1870万万吨增加到吨增加到2384万吨，年均增长率为万吨，年均增长率为5.5%。中国球。中国球铁与灰铁的比例为铁与灰铁的比例为0.50，世界平均水平为，世界平均水平为0.55，美国的比例为美国的比例为1.0。我国球铁产量的提升空间还很大我国球铁产量的提升空间还很大机械工程材料图7-6 中国球铁件应用领域其中铸管和管件年产量约其中铸管和管件年产量约280280万吨，占万吨，占33%33%；汽车铸件约；汽车铸件约280280万万吨，为吨，为33%33%，约占我国工程结构球铁产量（不包括铸管）的，约占我国工程结构球铁产量（不包
20、括铸管）的50%50%；其他如工程机械、农机、机床、建筑、冶金、矿山、能源工；其他如工程机械、农机、机床、建筑、冶金、矿山、能源工业部门等约占业部门等约占33% 33% 机械工程材料DN 2600X 8150 热模法球铁管 （新兴铸管公司生产. 单重14.76吨，壁厚28mm）机械工程材料东汽生产的QT400-18-LT风电球铁铸件要求低要求低温冲击性能温冲击性能-20，V型缺口试样冲击韧性型缺口试样冲击韧性12机械工程材料:一汽铸造公司用壳型背丸工艺生产的球铁曲轴 （尺寸精度高，外观精美，综合废品率在0.5%以下）机械工程材料90吨重高延伸率和高低温冲击韧性球铁铸件机械工程材料 135吨机床
21、球铁件机械工程材料注塑机头板、二板与尾板机械工程材料用途用途承受震承受震动、载动、载荷大的荷大的零件，零件，如曲轴、如曲轴、传动齿传动齿轮等。轮等。核燃料贮存运输容器核燃料贮存运输容器(QT350-22)铸铁曲轴铸铁曲轴机械工程材料实例实例7-2发动机曲轴是球铁在我国应用最典型的零发动机曲轴是球铁在我国应用最典型的零件，研究开发最早，应用范围最广，产量件，研究开发最早，应用范围最广，产量最多。汽车、拖拉机、船用及工程机械上最多。汽车、拖拉机、船用及工程机械上的许多发动机曲轴以及空压机、空调压缩的许多发动机曲轴以及空压机、空调压缩机上的曲轴都是球墨铸铁的。据统计，我机上的曲轴都是球墨铸铁的。据统
22、计，我国年产用于发动机的各类球铁曲轴约国年产用于发动机的各类球铁曲轴约20万吨，万吨，1000万根以上。一汽铸造公司用万根以上。一汽铸造公司用壳型背丸工艺年产球铁曲轴约壳型背丸工艺年产球铁曲轴约50万只，万只，综合废品率在综合废品率在0.2%以下。以下。机械工程材料(4)球墨铸铁的牌号及用途球墨铸铁的牌号及用途球墨铸铁的牌号是由球铁汉语拼音字首球墨铸铁的牌号是由球铁汉语拼音字首“QT”及及其后的两组数字组成。这两组数字分别表示该材其后的两组数字组成。这两组数字分别表示该材料的最低抗拉强度（单位为料的最低抗拉强度（单位为MPa）和最低伸长率。）和最低伸长率。例如例如QT600-3表示表示Rm60
23、0MPa，A3%的球墨铸的球墨铸铁。铁。球墨铸铁主要用于制造受力复杂，强度、韧性和球墨铸铁主要用于制造受力复杂，强度、韧性和耐磨性要求高的零件。如在机械制造业中，珠光耐磨性要求高的零件。如在机械制造业中，珠光体球墨铸铁常用于制造拖拉机或柴油机的曲轴、体球墨铸铁常用于制造拖拉机或柴油机的曲轴、连杆、凸轮轴、各种齿轮、机床的主轴、蜗杆、连杆、凸轮轴、各种齿轮、机床的主轴、蜗杆、蜗轮、轧钢机的轧辊、大齿轮及大型水压机的工蜗轮、轧钢机的轧辊、大齿轮及大型水压机的工作缸、缸套、活塞等；铁素体球墨铸铁常用于制作缸、缸套、活塞等；铁素体球墨铸铁常用于制造受压阀门、机器底座、汽车后轮壳等造受压阀门、机器底座、
24、汽车后轮壳等机械工程材料表表7-4 球墨铸铁的牌号、组织、力学性能及用途球墨铸铁的牌号、组织、力学性能及用途牌号牌号Rm / MPaRp0。2/MPaA/%硬度硬度HBW基体组织基体组织应用举例应用举例QT350-22L35022022160汽车、拖拉机底盘零件；汽车、拖拉机底盘零件；阀门的阀体和阀盖等阀门的阀体和阀盖等QT350-22R35022022160QT350-2235022022160QT400-18L4001818130180FQT400-18R4001515130180FQT400-184501010160210FQT400-15QT450-10QT500-7500771702
25、30F+P机油泵齿轮等机油泵齿轮等QT550-5QT600-360033190270F+P柴油机、汽油机的曲轴；柴油机、汽油机的曲轴；磨床、铣床、车床的主磨床、铣床、车床的主轴；空压机、冷冻机的轴；空压机、冷冻机的缸体、缸套缸体、缸套QT700-270022225305PQT800-280022245335P或回火组织或回火组织QT900-290022280360B或回火或回火M汽车、拖拉机传动齿轮汽车、拖拉机传动齿轮等等机械工程材料(1)球墨铸铁的组织球墨铸铁的组织由基体和球状石墨组成的，铸态下的基体有三种。由基体和球状石墨组成的，铸态下的基体有三种。球状石墨是液态铁水经球化处理得到的。加入
26、到球状石墨是液态铁水经球化处理得到的。加入到铁水中能使石墨结晶成球形的物质称为球化剂，铁水中能使石墨结晶成球形的物质称为球化剂，常用的球化剂为稀土镁合金常用的球化剂为稀土镁合金 机械工程材料球墨铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织 铁铁素素体体加加珠珠光光体体球球墨墨铸铸铁铁 铁铁素素体体球球墨墨铸铸铁铁 珠珠光光体体球球墨墨铸铸铁铁 球球墨墨铸铸铁铁中中的的石石墨墨球球 机械工程材料(2)球墨铸铁的性能球墨铸铁的性能由于球状石墨，对基体的割裂作用和产生的应力由于球状石墨，对基体的割裂作用和产生的应力集中小，基体强度利用率可达集中小，基体强度利用率可达7090，接近，接近于碳钢，塑性和韧性比灰铸铁
27、和可锻铸铁都高。于碳钢，塑性和韧性比灰铸铁和可锻铸铁都高。球墨铸铁的突出特点是球墨铸铁的突出特点是屈强比屈强比(s/b)高高，约为，约为0.70.8，而钢一般只有，而钢一般只有0.30.5。球墨铸铁还具有球墨铸铁还具有较高的疲劳强度较高的疲劳强度。带孔和带台肩。带孔和带台肩球墨铸铁件的疲劳强度与球墨铸铁件的疲劳强度与45钢的相当钢的相当(表表7-3)。因。因此，多数带孔和台肩的重要零件可用球墨铸铁代此，多数带孔和台肩的重要零件可用球墨铸铁代替钢来制造。试验还表明，球墨铸铁的扭转疲劳替钢来制造。试验还表明，球墨铸铁的扭转疲劳强度甚至超过强度甚至超过45钢钢机械工程材料表7-3 球墨铸铁和45钢的
28、疲劳强度材材 料料对称弯曲疲劳强度对称弯曲疲劳强度/MPa光滑试光滑试样样光滑带光滑带孔试样孔试样带台肩带台肩试样试样带孔、带孔、带台肩带台肩试样试样珠光体球珠光体球墨铸铁墨铸铁25520517515545钢钢305225195155机械工程材料(3)球墨铸铁的热处理球墨铸铁的热处理l球墨铸铁球墨铸铁可进行各可进行各种热处理种热处理,如退火、如退火、正火、淬正火、淬火加回火、火加回火、等温淬火等温淬火等。等。 机械工程材料球墨铸铁的热处理特点是：球墨铸铁的热处理特点是：奥氏体化温度比碳钢高，由于硅含量高奥氏体化温度比碳钢高，由于硅含量高;淬透性比碳钢高淬透性比碳钢高;奥氏体中碳含量可控。奥氏体
29、中碳含量可控。制制品品(轧轧辊辊与与辊辊环环)组织组织组织组织贝贝氏氏体体基基球球墨墨铸铸铁铁机械工程材料Austempered Ductile Iron 简称简称ADIADI是一种具有较高性价比的新型工程材料，是一种具有较高性价比的新型工程材料，等温淬火热处理后有很好的综合性能。与等温淬火热处理后有很好的综合性能。与同等韧性的普通球墨铸铁相比，其强度提同等韧性的普通球墨铸铁相比，其强度提高一倍，与合金钢相当，但其弹性模量最高一倍，与合金钢相当，但其弹性模量最低低20%（减少接触应力），且减震性及抗（减少接触应力），且减震性及抗磨性好等许多优点，发展很快，应用范围磨性好等许多优点，发展很快，应
30、用范围逐步扩大，产量不断增加，逐步扩大，产量不断增加，2007年世界产年世界产量已近量已近30万吨，其中美国最多，达万吨，其中美国最多，达20万吨，万吨，欧洲欧洲2.5万吨，中国约万吨，中国约7万吨；去年我国万吨；去年我国ADI年产量约年产量约8万吨，约占世界年产量万吨，约占世界年产量50万吨的万吨的1/61/5；机械工程材料我国所生产的我国所生产的ADI铸件中，要求不高的抗磨件如铸件中，要求不高的抗磨件如磨球、衬板、锤头等占磨球、衬板、锤头等占35%，重型卡车底盘上悬，重型卡车底盘上悬挂件、支架件、拖钩件等零件、铁路机车衬套、挂件、支架件、拖钩件等零件、铁路机车衬套、支架、垫板、风镐缸体、榨
31、油机榨螺，小型柴油支架、垫板、风镐缸体、榨油机榨螺，小型柴油机曲轴、凸轮轴等一般机械承载件占机曲轴、凸轮轴等一般机械承载件占50%，精度，精度要求较高的齿轮和增压发动机曲轴等不到要求较高的齿轮和增压发动机曲轴等不到5%。在北美和欧洲在北美和欧洲ADI应用市场中，汽车占了主要位应用市场中，汽车占了主要位置，约占置，约占ADI总量的总量的50%以上，特别是重卡的底以上，特别是重卡的底盘零件，应用很多。美国每辆重卡至少有盘零件，应用很多。美国每辆重卡至少有500公斤公斤以上的以上的ADI零件；欧洲零件；欧洲ADI在风力发电零件和工程在风力发电零件和工程机械上的应用取得较大进展。机械上的应用取得较大进
32、展。机械工程材料ADI取代原球墨铸铁件、铸钢件、锻钢取代原球墨铸铁件、铸钢件、锻钢焊接件和某些铝合金件，在载重汽车、焊接件和某些铝合金件，在载重汽车、小轿车、柴油机、建筑机械、铁路小轿车、柴油机、建筑机械、铁路（机车）、农业机械、闸门工程等领（机车）、农业机械、闸门工程等领域得到越来越多的应用，用来制造曲域得到越来越多的应用，用来制造曲轴、齿轮、齿轮架、钢板弹簧支架、轴、齿轮、齿轮架、钢板弹簧支架、支撑座、衬套、发动机固定支架、连支撑座、衬套、发动机固定支架、连杆、缸体、风镐机头、万向连轴节、杆、缸体、风镐机头、万向连轴节、闸瓦、火车斜楔、销套、磨耗板、汽闸瓦、火车斜楔、销套、磨耗板、汽车轮毂
33、等要求高强度、耐冲击、耐磨车轮毂等要求高强度、耐冲击、耐磨和有疲劳性能要求的零件。和有疲劳性能要求的零件。机械工程材料实例实例7-4东风汽车公司在东风汽车公司在5吨高机动性越野车吨高机动性越野车试制中，采用试制中，采用ADI代替传统的代替传统的45号铸号铸钢的底盘零件，使钢的底盘零件，使14个零件采用个零件采用ADI后，总重量由后，总重量由630.62kg减轻至减轻至380kg，减重率达减重率达39.6%，并在后续的改进中，并在后续的改进中进一步增加进一步增加ADI零件的数量，使整车零件的数量，使整车ADI件重量达到了件重量达到了550.4kg。机械工程材料7.4蠕墨铸铁蠕墨铸铁国外（主要是欧
34、洲）每年生产大约国外（主要是欧洲）每年生产大约50万台内燃机用的缸体、缸盖等蠕铁件，万台内燃机用的缸体、缸盖等蠕铁件，重量约重量约10万吨，约占欧洲蠕铁产量的万吨，约占欧洲蠕铁产量的2/3，其余是钢锭模、排气管、支架、，其余是钢锭模、排气管、支架、飞轮、制动毂、液压阀等。在欧洲，飞轮、制动毂、液压阀等。在欧洲，柴油发动机的比例比较高，约占柴油发动机的比例比较高，约占50%机械工程材料四、蠕墨铸铁四、蠕墨铸铁蠕墨铸铁是蠕墨铸铁是20世纪世纪60年代年代发展起来的一种新型铸铁发展起来的一种新型铸铁.蠕墨铸铁是液态铁水经蠕蠕墨铸铁是液态铁水经蠕化处理和孕育处理得到的化处理和孕育处理得到的.蠕化剂为稀
35、土硅铁镁合金蠕化剂为稀土硅铁镁合金、 稀土硅铁合金稀土硅铁合金、稀土硅铁钙合金等。稀土硅铁钙合金等。l蠕墨铸铁的组织：蠕墨铸铁的组织： 基体（基体（F、F+P、P）+ 蠕虫状蠕虫状G 蠕墨铸铁中的石墨蠕墨铸铁中的石墨机械工程材料蠕墨铸铁的蠕墨铸铁的显微组织显微组织蠕墨铸铁中的石墨蠕墨铸铁中的石墨珠光体基体珠光体基体铁素体基体铁素体基体机械工程材料蠕墨铸铁的强度、塑性和抗疲劳性能优于灰铸铁，蠕墨铸铁的强度、塑性和抗疲劳性能优于灰铸铁，其力学性能介于灰铸铁与球墨铸铁之间。其力学性能介于灰铸铁与球墨铸铁之间。灰铸铁灰铸铁灰铸铁灰铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁灰灰
36、铸铸铁铁蠕蠕墨墨铸铸铁铁球球墨墨铸铸铁铁机械工程材料蠕墨铸铁常用于制造承受热循环载荷的零件和结构复杂、蠕墨铸铁常用于制造承受热循环载荷的零件和结构复杂、强度要求高的铸件。如钢锭模、玻璃模具、柴油机汽缸、强度要求高的铸件。如钢锭模、玻璃模具、柴油机汽缸、汽缸盖、排气阀、液压阀的阀体、耐压泵的泵体等。汽缸盖、排气阀、液压阀的阀体、耐压泵的泵体等。制动鼓制动鼓返返 回回机械工程材料可锻铸铁石墨化退火工艺曲线可锻铸铁石墨化退火工艺曲线 7.5可锻铸铁可锻铸铁石墨呈团絮状的灰口石墨呈团絮状的灰口铸铁，是由白口铸铁铸铁，是由白口铸铁经石墨化退火获得的。经石墨化退火获得的。1、组织：、组织：基体基体(F、P
37、)团絮状团絮状G铁素体基体可锻铸铁又称黑心可锻铸铁。铁素体基体可锻铸铁又称黑心可锻铸铁。2、性能：强度为碳钢的、性能：强度为碳钢的00%，接近于铸钢。，接近于铸钢。名为可锻，实不可锻名为可锻，实不可锻机械工程材料可锻铸铁的显微可锻铸铁的显微组织组织黑心可锻铸铁黑心可锻铸铁 珠光体可锻铸铁珠光体可锻铸铁 可锻铸铁的石墨化退火可锻铸铁的石墨化退火机械工程材料3、用途、用途用于制造形状复杂且承受振用于制造形状复杂且承受振动载荷的薄壁小型件，如汽动载荷的薄壁小型件，如汽车、拖拉机的前后轮壳、管车、拖拉机的前后轮壳、管接头、低压阀门等。接头、低压阀门等。可锻铸铁管件可锻铸铁管件机械工程材料表7-6 黑心
38、可锻铸铁的牌号、力学性能及用途牌牌 号号试样试样直径直径mmRmb/ MPaReLs/ MPaA/%硬度硬度/HBW应用举例应用举例KTH300-0612或或153006150弯头、接头、三通、弯头、接头、三通、中压阀门中压阀门KTH330-083308各种扳手、犁刀、各种扳手、犁刀、犁柱、车轮壳等犁柱、车轮壳等KTH350-1035020010汽车拖拉机前后轮汽车拖拉机前后轮壳、减速器壳、转壳、减速器壳、转向节壳、制动器等向节壳、制动器等KTH370-1237012机械工程材料工工业业铸铸铁铁的的成成分分范范围围与与组组织织工业铸铁的成分范围工业铸铁的成分范围温度温度快冷中速冷却中速冷却缓冷
39、缓冷缓冷快冷白口铸铁珠光体灰铸铁铁素体灰铸铁铁素体球墨铸铁珠光体球墨铸铁珠光体可锻铸铁铁素体可锻铸铁石墨化退火中速冷却缓冷珠光体蠕墨铸铁铁素体蠕墨铸铁Si/Mg/Ce返返 回回机械工程材料冶炼后直接铸造成形的钢材。冶炼后直接铸造成形的钢材。主要用于制造一些形状复杂难以主要用于制造一些形状复杂难以锻造或切削加工，又要求较高强度和塑性，并承受冲击载荷的锻造或切削加工，又要求较高强度和塑性，并承受冲击载荷的零件，如轧钢机机架、水压机横梁、重型机械齿轮、轴、轧辊、零件，如轧钢机机架、水压机横梁、重型机械齿轮、轴、轧辊、机座、缸体、外壳、阀体等。机座、缸体、外壳、阀体等。7.6 7.6 铸钢铸钢由于铸钢
40、的铸造性能不佳，炼钢设备价格昂贵，故近来有以球由于铸钢的铸造性能不佳，炼钢设备价格昂贵，故近来有以球墨铸铁部分代替铸钢趋势。墨铸铁部分代替铸钢趋势。轧辊轧辊外壳外壳五吨铸造大齿轮五吨铸造大齿轮机械工程材料铸钢件铸钢件2.5吨吨大大齿齿轮轮铸铸件件返回返回机械工程材料轧钢机机架（铸钢，轧钢机机架（铸钢，400400吨）吨）机械工程材料一般工程用铸造碳钢力学性能一般工程用铸造碳钢力学性能牌牌 号号屈服屈服强度强度RmMPa抗拉强抗拉强度度ReLs/MPa伸长伸长率率A5/%根据合同选择根据合同选择断面收缩断面收缩率率Z/%冲击吸收冲击吸收功功AAV/J冲击吸收冲击吸收功功AKU/J/ZG200-40020040025403047ZG230-45023045022322535ZG270-50027050018252227ZG310-57031057015211524ZG340-64034064010181016
