常用铸造合金课件.ppt

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1、第二章常用铸造合金铸铁铸钢铸造有色合金第一节铸铁铸铁是碳的质量分数为2.5％~4.0％的铁碳合金。铸铁常用来制造机架、床身、箱体、曲轴、缸套等，是工程材料中最重要的液态成形合金。根据碳在铸铁中存在形式的不同，铸铁可分为：根据铸铁中石墨形态的不同，灰口铸铁又可分为：①普通灰口铸铁，简称灰口铸铁，其石墨呈片状；②可锻铸铁，其石墨呈团絮状；③球墨铸铁，其石墨呈球状；④蠕墨铸铁，其石墨呈蠕虫状。白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁。一、灰口铸铁一)灰口铸铁的化学成分、组织和性能1．灰口铸铁的化学成分与组织灰口铸铁的化学成分：WC＝2.6％-3.6％，

2、WSi＝1.2％-3.0％，WMn＝0.4％-1.2％，WS≤0.15％，WP≤0.3％。灰口铸铁的组织由基体和片状石墨组成。按照基体组织灰口铸铁又可分为以下三类：(1)铁素体灰口铸铁(2)铁素体—珠光体灰口铸铁(3)珠光体灰口铸铁2．灰口铸铁的性能灰口铸铁的组织结构如同在钢的基体上嵌入大量石墨片。石墨的强度、硬度极低，塑性近于零。石墨的存在相当于在基体上分布大量孔洞，特别是片状石墨的尖角引起应力集中。灰口铸铁的抗拉强度比钢低得多，通常σb仅120-250MPa，为钢件的20％-30％，塑韧性近为零。石墨的存在也使得灰口铸铁具有良好的

3、减振性、良好的耐磨性以及低的缺口敏感性，这是钢所不具备的。灰口铸铁具有良好的铸造性能和切削加工性能。焊接性能较差，且不能用于锻造。二)影响铸铁组织和性能的因素铸铁的组织和性能主要取决于石墨化程度。影响铸铁石墨化的主要因素是化学成分和冷却速度。1．化学成分碳是形成石墨的元素，也是促进石墨化的元素。硅是强烈促进石墨化的元素，随着含硅量的增加，石墨显著增多。实践证明，若硅含量过少，即使碳含量甚高，石墨也难以形成，只能得到含渗碳体的白口铸铁。当铸铁中碳、硅含量均高时，析出的石墨就愈多、愈粗大，而金属基体中铁索体增多，珠光体减少；反之，则石墨析

4、出量减少且较细。1)碳和硅2)硫和锰硫强烈阻碍石墨化，硫含量高易使铸铁形成白口组织。硫造成铸铁的热脆性。硫使铸铁铸造性能恶化(如降低流动性，增大收缩率)。常限制硫含量0.1％-0.15％以下，高强度铸铁则更低。锰是弱阻碍石墨化元素，具有稳定珠光体、提高铸铁强度和硬度的作用。锰与硫亲和力大，抵消硫的有害作用。一般控制在0.6％-0.12％之间。3)磷磷对铸铁的石墨化影响不显著。磷共晶体有利于提高铸铁的耐磨性，耐磨铸铁磷的质量分数可高达0.5％-0.7％。磷共晶呈网状，将增加铸铁的冷脆性，一般铸件多限制在0.5％以下，高强度铸铁则限制在0

5、.2％-0.3％以下。2．冷却速度冷却速度小，易得到粗大石墨片和铁素体基体；增大冷却速度则阻碍石墨化，只有部分碳以细石墨片析出，而另一部分碳以渗碳体析出，获得珠光体基体。影响冷却速度的因素有：1)铸型材料金属型冷却速度大，使石墨化受到严重阻碍，易获得白口组织。而砂型冷却速度慢，易获得灰口组织。2)铸件壁厚壁愈厚，石墨化倾向愈大，易得粗大石墨片和铁素体；壁愈薄，石墨化倾向愈小，易得细小石墨片和珠光体。当铸件壁厚小到一定程度时，因冷却速度过快，石墨化不能进行，将产生白口组织。随着壁厚增加，石墨片数量和尺寸都增大，铸铁强度、硬度反而下降。该

6、现象称壁厚(对力学性能的)敏感性。砂型铸件壁厚、化学成分和组织的关系三)灰口铸铁件的生产特点及牌号选用1.灰口铸铁件的生产特点灰铸铁常用冲天炉熔炼且大多不需炉前处理，成本低。具有良好的铸造性能：流动性好，收缩小，铸件缩孔、缩松、浇不足、热裂、气孔倾向均小。灰口铸铁一般不通过热处理来提高其性能，生产中仅对要求高的铸件进行时效处理，以消除内应力，防止加工后变形。2.灰口铸铁的牌号选用灰口铸铁的牌号用汉语拼音“HT”和一组数字表示，数字表示其最低抗拉强度(MPa)，如HT100。普通灰口铸铁广泛用于一般机件；孕育铸铁用于要求更高的重要件。在

7、选择铸铁牌号时，亦须考虑铸件壁厚。二、可锻铸铁可锻铸铁俗称玛钢或玛铁，在铁素体或殊光体的基体上分布着团絮状石墨的铸铁。一）可锻铸铁的性能、牌号及选用1、性能抗拉强度一般达300-400MPa，最高达700MPa；具有一定的塑性和韧性(δ≤12％，αk≤30J/cm2)。2、分类与牌号按退火方法分黑心可锻铸铁、珠光体可锻铸铁和白心可锻铸铁。牌号分别用拼音“KTH”、“KTZ”、“KTB”及两组数字表示，数字分别表示最低抗拉强度和伸长率。3、选用黑心可锻铸铁是铁素体基体，具有良好塑韧性，耐蚀性较高，适于承受振动和冲击、形状复杂的薄壁小件。

8、珠光体可锻铸铁强度、硬度、耐磨性优良，并可通过淬火、调质等强化，可制造小型连杆、曲轴等重要件。白心可锻铸铁在我国极少使用。二）可锻铸铁的生产特点将白口铸铁件经长时间的高温石墨化退火，使白口铸铁中的渗碳体分解，得到可锻铸铁