《铸铁经典法则》word版

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1、Abstract:Basedonthecomprehensiveanalysisontheplasticpart’structureservicerequirement,moundingintroduced第二十一章铸铁第一节铸铁的分类、石墨化及影响因素一、铸铁的特点与分类从铁碳合金相图知道，含碳量大于2.11%的铁碳合金称为铸铁（castiron）。虽然铸铁的强度、塑性和韧性较差，不能进行锻造，但它却具有优良的铸造性、减摩性、切削加工性等一系列的性能特点，加上它的生产设备和工艺简单、价格低，因此广泛应用于机械制造、石油、化工、冶金、矿山、交通运输、国防工业等部门。据统计，按重量百分比计算，在

2、农业机械中铸铁件约占(40～60)%；汽车、拖拉机中约占(50～70)%；机床中约占(60～90)%。特别是近年来由于稀土镁球墨铸铁的发展，更进一步打破了钢与铸铁的使用界限，不少过去使用碳钢和合金钢制造的重要零件，如曲轴、连杆、齿轮等，如今已可采用球墨铸铁来制造“以铁代钢”、“以铸代锻”。这不仅为国家节约了大量的优质钢材，而且还大大减少了机械加工的工时，降低了产品的成本。铸铁之所以具有这些特性，除了因为它具有接近共晶的成分，熔点低，流动性好，易于铸造外，还因为它的C、Si含量较高，使碳大部分不以化合(Fe3C)而是呈游离的石墨状态存在，石墨有润滑作用和吸油能力，因而铸铁有良好的减摩性和切削加工

3、性。根据碳在铸铁组织中存在形式不同，可分为以下几类：1.白口铸铁（whitecastiron）简称为白口铁，完全按照Fe-Fe3C相图进行结晶而得到的铸铁。其中碳全部以渗碳体(Fe3C)形式存在，断口呈银白色。由于存在有大量硬而脆的Fe3C，硬度高，脆性大，很难切削加工。很少用来直接制造机器，主要用于炼钢原料或制造可锻铸铁的毛坯。2.灰口铸铁（graycastiron）碳主要结晶成游离状态的石墨。其中碳大部分或全部以片状石墨形状存在，断口为暗灰色，常见的铸铁件多数是灰口铸铁。3.可锻铸铁(malleableiron)由一定成分的白口铸铁经石墨化退火处理而获得，其中碳大部分或全部以团状石墨形式存

4、在，由于具有较灰口铸铁高得多的塑性和韧性，习惯上称为可锻铸铁，实际上不能锻。4.球墨铸铁(nodularcastiron)铁水在浇注前经球化处理，其中碳大部分或全部以球状石墨形式存在，机械性能高，生产工艺比可锻铸铁简单，近年来日益得到广泛的应用。5.蠕墨铸铁碳以蠕虫状石墨形式存在，介于片状和球状石墨之间，是近十几年发展起来的新型铸铁。此外，为了满足一些特殊要求，向铸铁中加入一些合金元素，如Cr、Cu、Al、B等，可得到耐蚀铸铁、耐热铸铁及耐磨铸铁等合金铸铁。二、铸铁的石墨化及影响因素从以上各种铸铁的组织可见，铸铁中的碳可能以化合状态(Fe3C)或自由状态(石墨)两种形态存在。铸铁在结晶过程中，

5、碳以石墨形态析出的现象称为石墨化。铸铁中石墨化程度直接决定了铸铁的组织和性能。影响铸铁中石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度。1.化学成分(1)碳和硅碳和硅是强烈促进石墨化的元素。铸铁中C、Si越高，石墨化越容易进行，越容易得到灰口组织。但过高，石墨多而粗大，组织中铁素体量增多，珠光体量减少，力学性能降低。因此，为了保证得到一定数量的石墨，避免形成白口铸铁，灰口铸铁中C一般控制在(2.5～4.0)%，Si控制在(1.0～3.0)%，厚壁件取下限，薄壁件取上限。砂型铸造时，碳硅含量与铸铁组织的关系如图21-2所示。　　(2)硫S是强烈阻碍石墨化的元素，S阻碍C原子的扩散，S还能增强Fe、C原子的

6、结合力。强烈的阻碍石墨化，S能使铁水的流动性降低，收缩量增大，使铸铁有较大的热裂倾向，因此铸铁中S含量越低越好，一般要控制在0.15%以下。　　(3)锰Mn本身是阻碍石墨化的元素，但它能与S结合，形成MnS浮集到渣中，从而削弱了S阻碍石墨化作用，Mn一般为(0.5～1.4)%。　　(4)磷P对石墨化稍起促进作用，改善铸造性能。但P具有冷脆性，是有害元素，要控制使用。2.冷却速度冷却速度对铸铁石墨化的影响很大。冷却越慢，原子扩散越充分，越有利于石墨化进行。而快冷阻止石墨化越容易得到白口组织。冷却速度的大小主要取决于浇注温度、铸件壁厚和铸型导热能力等多种因素。浇注温度愈高，使得铁水凝固前铸型吸收的

7、热量愈多，铸件冷却就愈慢；各种造型材料的导热性不同，铸件在金属型中的冷却比在砂型中快。同是砂型，湿型的冷却速度大于干型和预热的铸型；铸件壁厚是影响冷却速度的一个重要因素，铸件壁越厚，则冷却速度越小，石墨化就越完全。所以，在实际生产中常常发现同一厚壁处为灰口，而薄壁处出现白口的现象。铸铁的化学成分(C+Si)和冷却速度对组织的影响如图21-3所示。生产中就是利用这一关系，对于不同壁厚的铸件通过调整C