铸铁教学课件.ppt

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1、第六章铸铁1.概述铸铁是指由铁、碳、硅组成的合金系的总称。其含碳量超过了在共晶温度时奥氏体的饱和含碳量。铸铁与钢的主要区别在于铸铁比碳钢含碳和硅更高，且硫、磷等杂质含量也较高。常用铸铁具有良好的铸造性能、耐磨性、减震性、切削加工性等，且制造容易、价格便宜。2.铸铁的分类铸铁中的碳除少量可熔于铁素体外,其余部分因结晶条件不同，可以形成渗碳体或。根据碳在铸铁中存在的形式，铸铁可分为三类：2）白口铸铁碳主要以渗碳体存在，断口呈白亮色，其性能硬而脆，切削加工困难，很少直接使用。但可以用作表面要求高耐磨性的零件，如气门挺杆、球磨机磨球、轧辊等。3）麻口铸铁

2、碳一部分以石墨存在，另一部分以渗碳体存在，断口呈黑白相间，这类铸铁脆性较大，所以很少使用。1）灰口铸铁碳全部或大部分以石墨存在于铸铁中，断口呈灰黑色。是工业上最常用的铸铁，按石墨存在的形式又分为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁。如图6-1所示。3.石墨在铸铁中的作用铸铁性能和使用价值与碳的存在形式有着密切联系。常用铸铁中碳主要以石墨的形式存在，用符号“G”表示,其强度（σb=20MPa）、硬度（3~5HBS）、塑性（δ≈0）、韧性都很低，石墨具有不明显的金属特性（如导电性）。常用铸铁的性能与其组织具有密切关系，其组织可以看成是由钢的基体与不同

3、形状、数量、大小及分布的石墨组成，铸铁中石墨的存在使力学性能下降，一般铸铁的抗拉强度、硬度、屈服点、塑性、韧性比钢低（但抗压强度与钢相当），不能锻造。石墨的含量越多，越粗大，分布越不均匀，石墨的边缘部位越尖锐，铸铁力学性能越差。但是它的存在也赋予铸铁许多钢所不及的优良性能，如良好的铸造性能、切削加工性能、良好的减振性和减磨性等以及缺口敏感性。4.铸铁的石墨化及影响因素1）石墨化过程铸铁中石墨的形成过程,称为石墨化。铸铁结晶过程中，石墨化若能充分进行或大部分进行，则能获得灰口铸，反之将会得到白口铸铁。铁碳合金结晶时，碳更易形成渗碳体，但在具有足够扩

4、散时间的条件下，碳也会以石墨析出。石墨还可以通过渗碳体在高温下分解获得。石墨化过程分三阶段：①高温石墨化，从液相中析出石墨（GⅠ+G共晶）；②中温石墨化，指共晶和共析温度之间，从奥氏体中析出的二次石墨（GⅡ）；③低温石墨化，是指共析转变及以后析出的石墨（G共析）。石墨化过程是原子的扩散过程。在实际生产中，上述三个阶段不一定都充分进行，其中①②阶段温度较高，碳原子的扩散能力强，石墨化容易进行。按这三个阶段石墨化程度不同灰口铸铁的基体组织会不同，如有F、F+P、P除上述三个阶段石墨化外，生产中将白口铸铁在高温下退火，也能使渗碳体分解获得石墨。这也是生

5、产可锻铸铁的方法。2）影响石墨化的因素①化学成分碳和硅是强烈促进石墨化的元素，而硫、锰是阻碍石墨化的元素。磷是微弱促进石墨化的元素，但会使铸铁脆性增大，要严格控制磷的含量。②冷却速度缓慢冷却时碳原子扩散充分，易形成稳定的石墨，即有利于石墨化。铸造生产中凡影响冷却速度的因素均对石墨化有影响。如铸件壁越厚，铸型材料的导热性越差，越有利于石墨化。5.灰铸铁1）化学成分、组织和性能灰铸铁的生产工艺简单，铸造性能优良，是生产中应用最广泛的一种铸铁。约占铸铁总量的80%以上。化学成分一般为ωc=（2.7~3.6）%；ωsi=(1.0~2.5)%；ωMn=(0

6、.5~1.3)%；ωp≤0.3%；ωs≤0.15%。组织特征是片状石墨分布于钢的基体上。有以下三种：F+G片；P+F+G片；P+G片；灰铸铁的力学性能主要取决于石墨的形状、大小及分布状态，同时也与基体组织有关。由于石墨的力学性能几乎等于零，所以灰铸铁的力学性能明显低于钢，也低于其它铸铁件。又因其性能与基体组织有关，具有珠光体基体的灰铸铁强度较高。因其抗压强度较高，约为抗拉强度的3~4倍，所以灰铸铁适宜制造承受简单压力的构件，如机床床身、底座、支柱等。2）灰铸铁的孕育处理在铸铁液中加入少量的孕育剂（即加入含质量4%的硅铁或硅钙合金）以形成大量的晶核

7、，获得极为细小的片状石墨和珠光体基体。经过这样处理后的铸铁称为孕育铸铁。3）灰铸铁的牌号如：HT200“灰铁”字汉语拼音首字母σbmin=200MPa其性能和用途，详见教材P91表6-14）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。主要作用是消除应力、改善切削加工性、提高表面的硬度和耐磨性等，分别有去应力退火、消除白口、降低硬度退火，表面淬火。6.球墨铸铁球墨铸铁是指铸铁液经过球化处理，使石墨全部或大部分呈球状分布的铸铁。球化处理方法是在浇注前的铸铁液中加入一定量的球化剂和孕育剂，以改变石墨的结晶条件，促使石墨形成球状

8、。1）化学成分、组织和性能为保证获得数量较多、形状圆整、分布均匀的球状石墨，球墨铸铁中碳和硅的含量一般高于灰铸铁，其中ωc=（3.6~3