常用合金铸件生产第3部分

290
细P
细小片状
阀体、凸轮等；机床导轨、工作台等摩擦件；
260
需经表面淬火的铸件
注：括号内材料牌号为ASTM 常标用准合金铸件生产第3部分
4) 铸造性能
①灰铸铁的碳当量接近共晶成分，结晶温度区 间小、熔点低，故流动性好，可浇注形状复杂的薄 壁铸件；
②灰铸铁收缩小、有自身补缩能力，可不用或 少用冒口；
注: Psi：表示每平方英寸磅力常，用1合0金00铸P件Si生≈产6第.39部MP分a。
表1.4.4灰铸铁的牌号、性能、组织及应用举例
牌号
铸件壁厚mm
>
≤
抗拉强度N/mm2 ≥
显微组织
基体
石墨
应用举例
2.5
10
130
10
20
HT100
20
30
100 90
F
粗壮片
手工铸造用砂箱、盖、下水管、底座、外罩、 手轮、手把、重锤等
常用合金铸件生产第3部分
名称
表1.4.3A 铸铁的表示方法(ASTM)（参考）
牌号组成
说明
1.一般灰铸 铁
一位和二位数组，例：26、 一 位 数 为 序 号 ， 二 位 数 表 示 最 低 抗 拉 强 度 值
40、50
(1000PSi)，有时在数字后加字母表示尺寸种类
2. 阀 门 管 配 用A、B、C字母表示 件灰铸铁
HT200
10
20
(30B)
20
30
195 170
P
中等片状
般机床中的床身、机座等；通用机械承受中等 压力的泵体、阀体等；动力机械中的外壳、轴
30
50
160
承座、水套筒等
4.5
10
HT250
10
20
(35B)
20
30
30
50
270
运输机械中的缸体、缸盖、；机床中立柱、横
240 220
细P
较细片状
梁、床身、滑板、箱体等；冶金矿山机械中的 轨道板、齿轮；动力机械中的缸体、缸套、活
球墨铸铁
本节主要讲述以下几个问题：
1）组织特征 2）性能特点 3）牌号及用途
4）球墨铸铁的生产 5）铸造性能 6）热处理
常用合金铸件生产第3部分
1）组织特征
球墨铸铁的显微组织是由球状石墨和钢的 基体所组成，显微组织如图1.4.5所示。在铸 态下，金属基体通常是铁素体-珠光体的混合 组织，铁素体位于石墨球周围呈现“牛眼状”， 如图1.4.5b）。通过热处理还可以得到铁素体 基体、珠光体基体或下贝氏体基体的球铁。目 前，人们已经通过各种工艺手段在铸态下直接 获得铁素体或珠光体基体，使球墨铸铁的生产 周期缩短，成本降低。
共析及共析温度以下的石墨化过程称为第二阶 段石墨化。
第二阶段石墨化过程进行的程度决定得到什么 基体的铸铁，如表 1 所示。
常用合金铸件生产第3部分
表 1 铸铁组织与石墨化进行程度之间的关系
铸铁名称
铸铁显微组织
石墨化进行的程度
第一阶段石墨化
第二阶段石墨化
灰铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁 可锻铸铁
F+G片 F+P+G片 P+G片
常用合金铸件生产第3部分
表 1.4.5球墨铸铁的牌号、力学性能和用途
牌号
QT400-18 (60-40-18) QT400-15
基体组织
铁素体 铁素体
σb MPa
400
力学性能
σ0.2 MPa
δ%
不小于
250
18
400
250
15
QT450-10
铁素体
450
310
10
QT500-7 (80-55-06)
① 抗拉强度低，塑性差；⑥ 铸造性能好。
② 抗压、弯曲强度较高；⑦ 不能锻造；
③ 减震性好；
⑧ 焊接性能差；
④ 减磨性好；
⑨ 切削加工性好；
⑤ 缺口敏感性低；
3) 牌号及用途
按GB9439-88规定，我国灰铸铁分为六个牌号。 “HT”表示“灰铁”二字的汉语拼音字头，后面三 位数字表示最低抗拉强度值。美国材料与试验协会 标准 (ASTM) 中铸铁表示方法见表1.4.3。（略）
铁素体+珠 光体
500
320
7
QT600-3
铁素体+珠 光体
600
370
3
QT700-2 (100-70-03)
珠光体
700
420
2
QT800-2 珠光体或回 (120-90-02) 火组织
800
480
2
QT900-2
贝氏体或回 火马氏体
900
600
2
HBS
用途举例
130～ 180 130～ 180 160～ 210 170～ 230
铸铁分类
1.铸铁的石墨化及影响因素
2.常用的铸铁
常用合金铸件生产第3部分
铸铁的分类
根据碳在铸铁 中存在形式分
①白口铸铁：碳主要以Fe3C的形式存在，
断口呈银白色；
②灰口铸铁：碳全部或大部分以石墨(G)
的形式存在，断口呈暗灰 色；
③麻口铸铁：碳部分以石墨的形式存在，
部分以Fe3C的形式存在， 断口呈黑白相间的麻点。
1.4 常用合金铸件生产
1.4.1 铸铁件生产 1.4.2 铸钢件生产 1.4.3 非铁合金铸件生产
常用合金铸件生产第3部分
1.4.1 铸铁件生产
铸铁是Wc>2.11%的铁碳合金。实用的铸 铁是Fe—C—Si 为主的多元合金。铸铁具有 许多优良性能，且制造简单，成本低廉，是 最常用的金属材料之一。
提高，尤其是屈强比（σ0.2/σb）高，更增
加了使用的可靠性。球墨铸铁仍具有良好的
铸造性能、切削加工性能、减震性、耐磨性， 及低的缺口敏感性等性能。
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3）牌号及用途
球墨铸铁的牌号、力学性能和用途 见表2.5.5，其中“QT”表示“球铁”二 字的汉语拼音字头，后面的两组数字分 别表示最低抗拉强度和最小伸长率数值。 (ASTM标准中的表示方法见表1.4.5)。
190～ 270
225～ 305 245～ 335 280～ 360
承受冲击、振动的零件，如汽车、拖拉 机、驱动桥壳、差速器壳、拨叉，中低
压阀门、管道、齿轮箱等
机座、传动轴、飞轮、电动机架、油泵 齿轮、机车轴瓦等
载荷大、受力复杂的零件，如汽车、拖 拉机的曲轴、连杆、凸轮轴、气缸套、 部分机床的主轴、机床蜗杆、蜗轮、轧 钢机轧辊、大齿轮、小型水轮机主轴、
生白口，厚壁晶粒粗大，因此，力学性能差（使用）。
普通灰铸 铁的壁厚越厚， 心部的强度、
硬度低。
如壁厚为 30～50mm的铸 件，要求σb为 200MPa时，应
选HT250。
图1.4.4 铸铁件截面上的硬度分布
影响铸态组织的因素：原始炉料常、用合冷金却铸速件度生产、第孕3部育分处理。
5) 孕育处理
粗大的片状石墨是普通灰口铸铁力学性能差的原因之一， 因此，可以通过工艺手段使石墨片变得细小、均匀。 晶粒粗大—(自发形核早、少，时间长)。
3.球墨铸铁 六位三组数，例80—55—06
铸 4.可锻铸铁
五位数组，例：32510、 50005
第一组数：最低抗拉强度值 (1000PSi) 第二组数：最低屈服强度值 (1000PSi) 第三组数：最小伸长率 (%)
铁
5. 奥 氏 体 铸 D—Байду номын сангаас字序号+字母类号，例：
铁
D—3B
6. 机 动 车 用 G+四位数字组 灰铸铁
③灰铸铁熔点低（与铸钢比），对型砂耐火度要求 低，适合于湿型铸造。
由于灰铸铁铸造性能好，不需炉前处理，一般
不用冒口和冷铁等特殊工艺，铸后不需热处理，仅
复杂件铸后时效处理，以消除内应力和防止变形，
所以应用十分广泛（由上述① ② ③ 得来的结果）。 常用合金铸件生产第3部分
但是，普通灰铸铁石墨呈粗大的片状，薄壁易产
图1.4.2碳硅含量和铸件壁厚对铸件组织的影响
常用合金铸件生产第3部分
2.常用的铸铁
白口铸铁自学
（1）灰铸铁
1）组织特征 2）性能特点 3) 牌号及用途 4) 铸造性能 5) 孕育处理 6) 热处理
（2）球墨铸铁
（3）蠕墨铸铁
1）组织特征 2）性能特点 3) 牌号及用途 4）蠕墨铸铁生产 5) 铸造性能
四位数组：缩小10倍的最低抗拉强度值 (PSi)
7. 汽 车 用 可 M+四位数字组 锻铸铁
前两位数：最小屈服强度 (1000PSi)，后两位数： 最小伸长率 (%)
百分数+元素符号+.HC (或 8.耐磨铸铁 LC) 例：20%-Cr-Mo-LC
百分数代表第一位元素含量。HC：高含碳量，LC： 低含碳量
在这三类铸铁中，灰口铸铁用的最多 。
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灰口铸铁的分类
灰口铸铁根据组织中石墨形态的不同可分为四类， 如表2.5.1所示
表2.5.1灰口铸铁的分类
灰铸铁：
石墨呈片状（
）
球墨铸铁： 石墨呈球状 （
）
灰铸铁分类
蠕墨铸铁：
石墨呈蠕虫状 （
）
可锻铸铁： 石墨呈团絮状 （
）
常用合金铸件生产第3部分
常用合金铸件生产第3部分
a）F球铁250x
b)F+P球铁250x
c)P球铁200x
d)B下球铁500x
图1.4.5球墨铸铁的显微组织
常用合金铸件生产第3部分
2）性能特点
由于球状石墨对基体的割裂作用小，从 而使基体强度的利用率从灰铸铁的30%～50% 提高到70%～90%，其力学性能远远超过灰铸 铁，抗拉强度可与钢媲美，塑性、韧性明显
（4）可锻铸铁 （5）特殊性能铸铁
常用合金铸件生产第3部分
（1）灰铸铁
1）组织特征
灰铸铁的组织由钢的基体+片状石墨所组
成，按基体不同，灰铸铁分为三种类型，如图 1.4.3所示。
a）铁素体基体
b)铁素体+珠光体基体
c)珠光体基体
图1.4.3 灰铸铁的显微组织
常用合金铸件生产第3部分
2）性能特点（制造与使用，不记但提到要懂）
30
50
80
2.5
10
HT150
10
20
(20B)
20
30
30
50
175
机械制造业中一般铸件，如底座、手轮、刀架
145 130
F+P
较粗壮片
等；冶金业中流渣槽、渣缸、压钢机托辊等； 机车用一般铸件，如水泵壳、阀体、阀盖等；
120
动力机械中拉钩、框架、阀门、油泵壳等
2.5
10
220
一般运输机械中的气缸体、缸盖、飞轮等；一
含碳、硅量低，浇注温度高，收缩大，有时要冒口补缩， 铸造性能比普通灰口铸铁差，工艺较复杂。孕育铸铁石墨仍 为片状，塑形、韧性仍很低，本质仍属灰口铸铁。
常用合金铸件生产第3部分
选择铸铁牌号必须考虑铸件壁厚。
6) 热处理
常用的热处理（难以提高力学性能）方法：
①去应力退火-人工时效（也有自然时效）
加热、保温、缓冷，消除铸件中残余应力，防止 铸件变形或开裂，保证铸件加工精度；
（1）限制石墨晶核过早生成---尽量降低原铁水含碳量， 同时适当降低硅含量；此时易生成渗碳体，得到珠光体基 体。但易形成白口或麻口，（2）因此在浇注前的铁水中加 硅铁或硅钙合金，产生大量的人工晶核，促进石墨形核和结晶。
目前应用最多的孕育剂是含硅75%的硅铁。 孕育处理常用的方法在出铁槽内加孕育剂。孕育衰退-近 年发展了瞬时孕育（后孕育）--如浇口杯、型内孕育。
1.铸铁的石墨化及影响因素(核心-石墨)
（1）铸铁的石墨化
铸铁的石墨化是指铸铁中碳以石墨形式析出的过程。
图1.4.1铁常碳用合合金金铸双件重生产相第图3部分
石墨化过程的两个阶段
共析温度以上的石墨化过程称为第一阶段石墨 化；
第一阶段石墨化过程进行的程度决定得到什么 铁。第一阶段石墨化过程无法进行，得到白口铸铁； 第一阶段石墨化部分进行，得到麻口铸铁；第一阶 段石墨化过程能够充分进行，得到灰口铸铁。
F+G球 F+P+G球 P+G球
F+G蠕虫 F+P+G蠕虫
F+G团絮 P+G团絮
完全进行 完全进行 完全进行 完全进行
常用合金铸件生产第3部分
完全进行 部分进行 未进行
完全进行 部分进行 未进行
完全进行 部分进行
完全进行 未进行
（2）影响石墨化的主要因素
化学成分和冷却速度是影响铸铁石墨 化的两个主要因素，如图1.4.2所示 。
偶然发现了铸铁中的球状石墨，1949年成功利用Mg进
行球化）很短，却在国内外得到迅速发展， 在一些工业发达国家，其产量已超过铸钢， 仅次于灰铸铁。我国1950年开始生产球墨 铸铁，20世纪60年代又结合国内丰富的稀 土资源开发了稀土镁球墨铸铁，使我国球 墨铸铁生产处于世界前列。
常用合金铸件生产第3部分
②软化退火（消除表面硬化层）
加热850℃～950℃，保温、缓冷，使Fe3C分解成 铁和石墨，改善铸件的切削加工性；
③表面淬火
提高表面硬度和耐磨性，如机床导轨面采用接触 电阻加热表面淬火，使用寿命可提高1.5倍。
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(2) 球墨铸铁
球墨铸铁是通过球化处理和孕育处理使 石墨呈现球状，并配合适当的热处理改善 基体组织，从而使铸铁的性能产生了质的 飞跃，尽管球墨铸铁的历史（1947年英国人
200
塞
10
20
HT300 (45B)
20
30
30
50
290
机床导轨、受力较大的机床床身、立柱机座等；
250
细P
较小片状
通用机械的水泵出口管、吸入盖等；动力机械 中的液压阀体、涡轮、汽轮机隔板、泵壳、大
230
型发动机缸体、缸盖
10
20
HT350 (50B)
20
30
30
50
340
大型发动机气缸体、缸盖、衬套；水泵缸体、