第三章 球墨铸铁
球墨铸铁管施工方法详解
球墨铸铁管吊运及存储（一）球墨铸铁管的吊运1、注意事项球墨铸铁管应采用专用工具起吊，装卸时应轻装轻放，在倒运、运输时应垫稳、垫牢，不得相互撞击，以免对管子及外防护涂层造成损坏。
2、运输工具短距离运输可采用叉车、平板车；长距离运输要采用汽车。
3、起吊工具（如图1所示）（1）可使用吊车、叉车，在起吊时应使用专用吊钩。
专用吊钩应是在钢钩外包橡胶皮或接触管子的吊钩区缠绕尼龙绳及胶带，达到保护水泥内衬层和外防腐锌层及终饰漆层不受破坏的目的。
图1起吊工具示意图⑵ 起吊管子可根据所吊管径大小选用直径©11.9--- © 23mm钢丝绳（如图2所西，也根据所吊管径大小选用5---20吨尼龙吊带。
图2钢丝绳示意4、提升操作(1)对于打捆包装的球墨铸铁管，要求使用吊带和专用吊具整捆兜底吊装, 严禁用吊钩直接钩住包装钢带起吊，以免吊装时包装带断裂散捆。
起吊时一钩一捆，若需要一钩多捆，应使用专用吊具，确保包装不发生变形，以防出现钢带断裂、包捆变形等包装损坏现象；(2)对于散装的球墨铸铁管，可采用专用吊钩或吊带一次吊运一根或数根 (如图3所示)；图3球墨铸铁管吊装示意图(3)提升管子应平稳、缓慢，小心吊运，不要晃动；切忌钢丝绳缠绕管子致使管子在空中旋转；避免冲击或让球铁管与运输车壁或柱子碰撞。
5、运输(1)采用汽车或火车运输，车厢内必须清扫干净，不得有异物，同时根据运载工具的荷载量制定装车方案；(2)采用汽车或火车运输，都应在车厢底板上放置两块或更多块木块，以避免球墨铸铁管承口直接与车厢底板接触；如采用平板车运输，管子应置于木块上后用楔块固定；管子伸出车体部分不得超过管长的1/4;所装的管子多于一层时，每层管子的承口、插口应交错排放，最后用钢丝绳固定牢固，管子间、管子与刚性车体间以及管子与紧固用钢丝绳间都要用软性防护材料加以隔离；(3)从车上卸货时，严禁将球铁管直接在地上拖拉或摔下，即使在沙地 上或球铁管被包裹着也不能在地上拖拉或摔下。
球 墨 铸 铁
1.2 球墨铸铁的热处理
球墨铸铁的热处理工艺：
主要有退火、正火、调质、等温淬火
1.2 球墨铸铁的热处理
退火的目的在于获得铁素体基体。球化剂增大 铸件的白口化倾向，当铸件薄壁处出现渗碳体时，为 了获得塑性好的铁素体基体，并改善切削性能，消除 铸造应力，根据铸铁的铸造组织，可采用两种退火工 艺。
正火的目的在于温度，又分高温正火（完全奥氏 体化正火）和低温正火（不完全奥氏体化正火）两种。
1.1 球墨铸铁的成分、组织、
性能和用途
应用：
由于球铁具有优异的力学性能，因此可用 于负荷较大、受力较复杂的零件，甚至能代替碳 钢制造某些零件。
如珠光体基体的球铁，常用于制造柴油机曲 轴、连杆、齿轮、机床主轴、蜗轮、蜗杆，轧 钢机的轧辊，水压机的工作缸、缸套、活塞等。 而铁素体的球铁，可用于制造受压阀门、机 器底座、汽车后桥壳等。
工 程 材 料 及 热 处 理
球墨铸铁
石墨成球状的铸铁称为球墨铸铁，是 在灰口铸铁的铁液中加入球化剂（稀土镁合 金等）和变质剂（硅铁）进行球化变质处理 后得到的。
铸造性能好 成本低廉 生产方便
1.1 球墨铸铁的成分、组织、 性能和用途
与灰铸铁相比，它的硫含量较低，而 碳含量较高，一般为过共晶成分，以利于石 墨球化。
但是调质处理一般只适用于小尺寸的铸件，当 尺寸过大时，铸件内部淬不透，处理效果不好。
1.2 球墨铸铁的热处理
淬火等温淬火时，将零件加热到奥氏体区，保温一定时 间后，在300℃左右的等温盐浴中冷却并保温，使基体 在此温度下转变为下贝氏体。球墨铸铁经等温淬火后不 仅可以获得较高的强度，同时还具有良好的塑性和韧性。
1.2 球墨铸铁的热处理
完全奥氏体正火工艺曲线图
第三节 球墨铸铁知识
第三节球墨铸铁一、组织和性能经过球化处理的铸铁液，浇注后石墨结晶球状，获得球墨铸铁，从而提高了铸铁的力学性能。
[组织]：基体+球状石墨，基体的组织有多种，常见的如图所示。
[性能]：球墨铸铁的强度、塑性与韧性都大大优于灰铸铁，力学性能可与相应组织的铸钢相媲美。
缺点是凝固收缩较大，容易出现缩松与缩孔，熔铸工艺要求高，铁液成分要求严格。
二、热处理铸态下的球墨铸铁基体组织一般为铁素体与珠光体，采用热处理方法来改变球墨铸铁基体组织，可有效地提高力学性能。
常用的热处理方法如下：[退火]：球墨铸铁的退火分为去应力退火、低温退火和高温退火。
去应力退火工艺与灰铸铁相同。
低温退火和高温退火的目的是使组织中的渗碳体分解，获得铁素体球墨铸铁，提高塑性与韧性，改善切削加工性能。
[正火]：球墨铸铁正火的目的是增加基体中珠光体的数量，或获得全部珠光体的基体，起细化晶粒，提高铸件的强度和耐磨性能的作用。
正火分为低温正火和高温正火。
[调质处理]：将铸件加热到860～920℃，保温2～4小时后油中淬火，然后在550～600℃回火2～4小时，得到回火索氏体加球状石墨的组织，具有良好的综合力学性能，用于受力复杂和综合力学性能要求高的重要铸件，如曲轴与连杆等。
[等温淬火]：将铸件加热到850～900℃，保温后迅速放入250～350℃的盐浴中等温60～90分钟，然后出炉空冷，获得下贝氏体基体加球状石墨的组织，使综合力学性能良好，用于形状复杂，热处理易变形开裂，要求强度高、塑性和韧性好、截面尺寸不大的零件。
三、球墨铸铁的牌号及用途[牌号表示]：是由“QT”（“球铁”两字汉语拼音字首）后附最低抗拉强度σb值（MPa）和最低断后伸长率的百分数表示。
例如牌号QT700—2表示最低抗拉强度为600MPa、最低断后伸长率δ为2％的球墨铸铁。
[应用场合]：球墨铸铁的力学性能优于灰铸铁，与钢相近，可用它代替铸钢和锻钢制造各种载荷较大、受力较复杂和耐磨损的零件。
第3章 球墨铸铁
第三章球墨铸铁第一节球墨铸铁的结晶过程一球墨铸铁冷却曲线特点为了讨论问题的方便，首先按图3—1说明球墨铸铁冷却曲线特征值的符号。
T EN为共晶初生晶核及其有限生长的温度，T EU为大量共晶生长开始的温度，T ER为回升引起的共晶最高温度，T S为固相线温度。
图3—1 说明球墨铸铁冷却曲线特征值符号的示意图图3—2 球铁原铁水、镁处理的球铁和后孕育球铁冷却曲线的比较图3—2分别代表球铁原铁水、镁处理的球铁和后孕育球铁的冷却曲线。
把球铁原铁水同镁处理的球铁冷却曲线进行对比，有如下差别：经镁处理的铸铁在出现T EN后，由于镁的存在，阻滞了共晶石墨继续长大，因此T EU 比原铁水的更低。
试验说明，当共晶回升温度（T ER－T EU）一定时，则球化率随共晶过冷（T EN－T EU）的增加而增高；其次随共晶过冷的增加，组织中的碳化物也增多。
因此可以把共晶过冷或大量共晶生长开始温度T EU作为判断球墨铸铁有无碳化物和预报球化率的一个特征值。
随着共晶转变的进一步发展，大量共晶生成，释放出大量结晶潜热，从而形成一个温度回升引起的最高共晶温度T ER。
试验表明，共晶回升温度（T ER－T EU）是判断球墨铸铁球化率的主要特征值。
回升温度越大，球化级别越低。
其次，回升温度还同石墨球数密切相关，过冷和回升温度增大，石墨球数增加。
原铁水的回升温度虽然也不大，但是它的共晶转变最低温度却比处理后的球铁高得多，因而就能把球铁和片状石墨铸铁区别开来。
由图3－2还可以看出，球铁的冷却曲线，其尾部的曲率比原铁水小，这个特征也是判断球化率的一个重要判据。
曲线尾部曲率越大，则球化率越差。
二、球状石墨的析出过去认为，球墨是从过饱和奥氏体壳里析出或由渗碳体高温分解析出。
今年来，大量实验资料证明，球状石墨主要是从液态铸铁中析出的。
判断石墨是从液态析出的最直接的方法是液淬法，即在不同的液态温度下将球铁水以极快的冷却速度进行激冷，固定铁水在某一温度时的组织，观察球墨的析出。
《球墨铸铁》课件
3
铸造
将熔融的合金浇入模具中，然后自然冷却至室温，最后进行表面处理，如研磨、 抛光或镀铬。铸造中需要控制铸件温度，避免收缩孔和夹杂。
球墨铸铁的性能
机械性能
球墨铸铁具有较高的抗拉强度、 屈服强度和伸长率，而且具有 良好的韧性和较高的疲劳强度， 是一种优质的高强度铸铁材料。
物理性能
球墨铸铁的密度接近钢，线膨 胀系数小，导热系数低，弹性 模量较低，自创新特点。球墨 铸铁的热处理性能较差，但是 球化后过冷结构的合金具有很 高的弹性极限和疲劳极限。
未来的方向
在材料研发和制造领域，球 墨铸铁的性能和应用前景不 断向上，将成为推动制造业 进步和未来发展的方向之一。
3 镀铬
采用镀铬技术，能够在球 墨铸铁表面形成一层铜的 光亮镀层，不但提高了球 墨铸铁的外观，也增加了 它的机械强度。
球墨铸铁的应用实例
汽车零部件
汽车发动机缸体、底盘件以及摇臂、阀盖、活塞、 水箱及转向机壳等，都是采用球墨铸铁制造。
机械零部件
各种机床底座、减速器、液压缸、液压泵、轴承座、 空气压缩机底座、马达底盘、紧固体等，都有球墨 铸铁的身影。
使用范围
从汽车零部件、机械零部件、 工程机械到建筑钢结构，球 墨铸铁的应用范围非常广泛。
球墨铸铁的制造工艺
1
材料及比例
球墨铸铁的主要材料为铁水、球化剂、孕育剂和熔炼剂，通过高温熔炼后，调整 成分和温度，得到适宜的液态合金。
2
熔炼
在银包中进行一定时间的处理，使铁水中的杂质不断向上浮起，如此即可获得纯 净的铁水，同时同时应用球化剂使其成为球状。
化学性能
球墨铸铁中含有足够比例的球 状石墨，而碳化铁含量较低， 同时硫、磷等有害元素含量较 低，在各项材料性能优于灰口 铸铁的情况下，能够较好地满 足各种工程要求。
第三章球墨铸铁
• （5）磷共晶 • 磷共晶在球墨铸铁中的危害远比灰铸铁中大，它使铸铁的
硬度提高，而塑性和韧性大幅度降低。因此在球墨铸铁中 应降低磷共晶体的数量。GB9441-88中将磷共晶体的数 量分为五级，检验时可与标准图册对照评定。 • （6）渗碳体 • 渗碳体在球墨铸铁中常呈针状、条状或以莱氏体存在，易 使球墨铸铁变脆，因此生产中应尽量避免其出现。
• 1950年，我国王遵明教授在东北应用球铁获得成功， 到1951年就将球墨铸铁应用到了生产上。
• 在一些主要工业国家，其产量超过了具有百年历史的 铸钢和可锻铸铁，成了仅次于普通灰铸铁的铸造工程 材料。球墨铸铁可用来制造各种受力复杂，强度、韧 性、耐磨性等要求较高的零件，如曲轴、铸管、齿轮、 机床等。据资料介绍，每年这种材料在工程上的应用 以15%的速度递增。
• 图中所示，球状G最好，对基体的割离轻微，故QT的 性能最好。GB9441-88QT金相检验标准中按G的形态 是球化等级分为六级，作为QT分级的依据，见表3-1 和图3-2所示。
第三章球墨铸铁
第三章球墨铸铁
• （2）G的大小 球状G的大小，在金相显微组织放大 100倍后，用测微目镜直接测量。GB9441-88QT金相 检验标准G大小分为六级、见表3-2所示。也可对照标 准图册进行评定。
强度最高、其次是B上、S体、P体、F体。 • QT静载荷性能的一其个突出的特点是屈服点。σ0.2高，超
过正火45钢，比强度σ0.2/σb也高于钢(据测 试:QTσ0.2/σb=0.7—0.8，钢的 σ0.2/σb= 0.3-0.57)。QT可 以代替钢制造静态承力大、材料强度要求较高的件。 • QT硬度比同基体的钢和灰铸铁要高，所以耐磨性能好。 球墨铸铁的弹性模量在159000~172000MPa，而且随球 化率的降低而降低。
3第三章第三节汇总
第3章 金属材料
31
机 械 工 程 材 料
③ 调质 加热到850 ℃～900 ℃，使基体转变为 奥氏体，在油中淬火得到马氏体，然后经550 ℃～600 ℃回火，空冷。 组织：回火索氏体+球状石墨 调质后强度高，塑性、韧性好。 用于要求综合机械性能较高的球墨铸铁零 件，如连杆、曲轴等。 表面要求耐磨的零件可以再进行表面淬火 及低温回火。
14
机 械 工 程 材 料
石墨的作用： （1）石墨提高铸铁的切削加工性能。 （2）铸件凝固时石墨膨胀，减少铸件体积 收缩，降低内应力。铸铁铸造性能良好。 （3）石墨有良好的润滑作用，并能储存润 滑油，使铸件有很好的耐磨性能。 （4）石墨对振动的传递起削弱作用，使铸 铁有很好的抗振性能。 （5）石墨强度、韧性极低，相当于裂纹 或空洞。石墨越多，越大，对基体的割裂作 用越严重，铸铁抗拉强度越低。
15:14
第3章 金属材料
25
机 械 工 程 材 料
灰铸铁的应用 灰铸铁铸造性能优良、价格便宜。 但强度较低、韧性差。 制造机床床身、床头箱、阀体、叶轮、飞轮等。
箱体
启动阀
叶轮
15:14
发动机飞轮 第3章 金属材料
26
机 械 工 程 材 料
（4）孕育铸铁
孕育处理（亦称变质处理）后的灰铸铁叫 做孕育铸铁。 孕育处理目的：铁水中生成大量均匀分布 的非自发核心，获得细小均匀的石墨片，细化 基体组织，提高铸铁强度；避免铸件边缘及薄 断面处出现白口组织，提高断面组织均匀性。 孕育铸铁具有较高的强度和硬度。 应用：制造机械性能要求较高的铸件，如 汽缸、曲轴、凸轮等，尤其是截面尺寸变化较 大的铸件。
不同基体的球墨铸铁，性能差别很大。 珠光体球墨铸铁的抗拉强度比铁素体球 墨铸铁的抗拉强度高50%以上。 铁素体球墨铸铁的伸长率为珠光体球墨 铸铁伸长率的3-5倍。
球墨铸铁
球墨铸铁球墨铸铁是指铁液经球化处理后，使石墨大部或全部呈球状形态的铸铁。
与灰铸铁比较，球墨铸铁的力学性能有显著提高。
因为它的石石墨呈球状，对基体的切割作用最小，可有效地利用基体强度的70％～80％灰铸铁—般只能利用基体强度的30％。
球墨铸铁还可以通过合金化和热处理，进一步提高强韧性、耐磨性、耐热性和耐蚀性等各项性能。
球墨铸铁自1947年问世以来，就获得铸造工作者的青睐，很快地投入了工业性生产。
而且，各个时期都有代表性的产品或技术。
20世纪50年代的代表产品是发动机的球墨铸铁曲轴，20世纪60年代是球墨铸铁铸管和铸态球墨铸铁，20世纪70年代是奥氏体-贝氏体球墨铸铁，20世纪80年代以来是厚大断面球墨铸铁和薄小断面轻量化、近终型球墨铸铁。
如今，球墨铸铁已在汽车、铸管、机床、矿山和核工业等领域获得广泛的应用。
据统计，2000年世界的球墨铸铁产量已超过1500万吨o球墨铸铁的牌号是按力学性能指标划分的，国标GB/T 1348－1988《球墨铸铁件》中单铸试块球墨铸铁牌号，见表1。
球墨铸铁中常见的石墨形态有球状、团状、开花、蠕虫、枝晶等几类。
其中，最具代表性的形态是球状。
在光学显微镜下观察球状石墨，低倍时，外形近似圆形；高倍时，为多边形，呈辐射状，结构清晰。
经深腐蚀的试样在SEM中观察，球墨表面不光滑，起伏不平，形成一个个泡状物。
经热氧腐蚀或离子轰击后的试样在SEM中观察，球墨呈年轮状纹理，且被辐射状条纹划分成多个扇形区域；经应力腐蚀即向试样加载应力后观察，呈现年轮状撕裂和辐射状开裂。
球墨是垂直0001面向各个方向生长的，从而形成很多个从核心向外辐射的角锥体二维为扇形区域，0001面即呈年轮状排列。
在SEM中看到的年轮状及辐射状条纹或裂纹，就是球墨晶体学特征的反映。
球墨铸铁一般为过共晶成分，因此球状石墨的长大，应包括两个阶段：①先共晶结晶阶段，球墨核心形成后，在铁液及贫碳富铁的奥氏体晕圈中长大。
②共晶结晶阶段，球墨周围形成奥氏体外壳，即球墨-奥氏体共晶团。
球墨铸铁概述介绍课件
04
浇注控制：控 制浇注速度， 保证球墨铸铁 的成型质量
球墨铸铁的质量控 制
化学成分的控制
碳含量：控制碳含量在2 硅含量：控制硅含量在0 锰含量：控制锰含量在0 磷含量：控制磷含量在0 硫含量：控制硫含量在0 稀土含量：控制稀土含量在0
球化处理工艺的控制
01
球化剂的选择： 选择合适的球化 剂，保证球化效
果
02
球化处理温度： 控制球化处理温 度，保证球化效
果
03
球化处理时间： 控制球化处理时 间，保证球化效
果
04
球化处理搅拌： 控制球化处理搅 拌，保证球化效
果
05
球化处理后处理： 控制球化处理后 处理，保证球化
效果
06
球化处理质量检 测：控制球化处 理质量检测，保
证球化效果
铸件质量的检测与控制
原材料质量控制： 选择优质原材料， 确保化学成分和物 理性能符合要求
冲天炉：适用于中小型球墨铸铁生产，具有 生产效率高、能耗低、环保性能好等优点。
熔炼炉：适用于大型球墨铸铁生产，具有生 产效率高、能耗低、环保性能好等优点。
熔炼工艺的控制
温度控制：严 格控制熔炼温 度，确保球墨 铸铁的质量
01
脱氧控制：采用 合适的脱氧方法， 防止氧化物对球 墨铸铁的影响
03
02
成分控制：精 确控制合金成 分，保证球墨 铸铁的性能
球墨铸铁的生产工艺和技术不断创新，提高了产品质量 和生产效率，降低了生产成本，增强了市场竞争力。
谢谢
冲击性能。
耐磨损：球墨铸铁
3
的耐磨性优于灰口
铸铁，适用于耐磨
损的部件。
耐腐蚀：球墨铸铁
4
第三章球墨铸铁
第二节 球墨铸铁的生产
㈡球化处理
1、球化及反球化元素
球化元素：Mg,Ce,La,Ca,Y等。常用Mg、Ce、Y。 反球化元素：Al,Ti,Pb,As等。球化的目的是为了抵消反球化元素
的作用。 球化元素的球化能力和所要求的条件 类 别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 球化 球化元素 能力 强 镁、钙、铈、镧系、钇 中 弱 锶、钠、钡、锂、钾、钍、铯 锌、镉、锡、铝
Teaching Materials/Yuandong Li
3
第一节 球墨铸铁的组织、性能特点及应用
一、球墨铸铁的发展 国际上创始于20世纪40年代,1947年美国人 H.Norrogh发现, 在过共晶的灰铸铁铁液中,加入铈和其它稀土元素,并以SiMn-Zr合金孕育, 如果此时铁中的铈含量在0.02%以上时,则 其中的石墨呈球状. 1949年美国人A.B.Gagnebin研究在铁液中加入镁,随后用硅 铁孕育,如果镁残留量在0.04%以上时可得到球状石墨,从此 球墨铸铁进入了大规模工业化生产. 我国的发展,一阶段:50-58年,镁球墨铸铁时期; 二阶段:59-64年,稀土镁球墨铸铁试验成功, 围绕 高硫生铁制作球墨铸铁和适合我国生产条件的新球化剂; 三阶段:65-今,稀土镁球墨铸铁的推广应用. 到目前为止,世界产量为400万吨,国内250万吨。
Teaching Materials/Yuandong Li 6
第二节 球墨铸铁的生产
二、球墨铸铁的熔炼及炉前处理技术
球墨铸铁的力学性能是以石墨球化状况良好为前提的，衡 量石墨球化状况的标准是球化率、石墨球径和石墨球的圆 整度。石墨球化率越高、石墨越圆整、石墨细小表明球化 处理的效果越好。 ㈠对熔炼的要求 总要求:高温、低硫、低磷、低杂质（反球化元素） 1、高温出炉，球化、孕育处理时降温幅度大，达到50100℃，要求>1450-1470℃。球化、孕育时带入大量的 Si，原铁液低硅：小于1.2-1.4%。（国外1500 ℃以上） 2、低硫，采用双联并中间配以脱硫措施。 3、原材料，采用低硫、磷的材料，尽可能少的含反球化元 素，以及来源和成分稳定。
球墨铸铁的微观结构与力学性能研究
球墨铸铁的微观结构与力学性能研究第一章：引言球墨铸铁（Ductile Iron），是一种优良的铸铁材料，具有较高的强度和韧性，在工业制造、建筑工程和机械制造等领域广泛应用。
球墨铸铁的力学性能与其微观结构密切相关，因此对其微观结构和力学性能的研究具有重要意义。
本文将从球墨铸铁的微观结构和力学性能两个方面进行研究，以期为球墨铸铁的开发和应用提供科学依据。
第二章：球墨铸铁的微观结构2.1 球墨铸铁的相组成球墨铸铁的基体主要由铁素体和珠光体组成，其中铁素体是由铁和碳组成的晶格，珠光体则是由铁、碳和球墨石组成的准晶体。
球墨石是球墨铸铁得名的重要成分，其形成主要受到球化剂的影响。
2.2 球化过程球化是球墨铸铁制备过程中的关键环节。
球化剂的添加和一定的热处理过程能够使铁素体中形成球状的颗粒。
球化的成功与否直接影响着球墨铸铁的力学性能。
2.3 球墨铸铁的缺陷在球墨铸铁制造过程中，可能会出现一些缺陷，如气孔、夹杂物和晶界组织不良等。
这些缺陷对球墨铸铁的力学性能产生负面影响，因此需要在制备过程中加以控制和修复。
第三章：球墨铸铁的力学性能3.1 强度球墨铸铁的强度是其最主要的机械性能之一。
强度受到微观结构中相的类型、尺寸和分布等因素的影响。
一般来说，球墨铸铁的强度随着珠光体的含量增加而提高。
3.2 韧性韧性是指材料在受到外力作用下能够发生塑性变形而不断分裂或破损的能力。
球墨铸铁具有较高的韧性，这得益于其珠光体和球墨石的存在。
珠光体的存在可以阻碍裂纹的扩展，而球墨石能够吸收和分散应力，从而提高材料的韧性。
3.3 疲劳性能球墨铸铁的疲劳性能是其在长时间反复加载下不断发生微裂纹和断裂的能力。
球墨铸铁的疲劳性能与其微观结构紧密相关，尤其是珠光体的分布和形态。
一般来说，球墨铸铁的疲劳寿命较高，能够满足长时间的使用要求。
第四章：球墨铸铁的研究现状目前，关于球墨铸铁的微观结构和力学性能的研究已经取得了一系列重要的成果。
现代材料科学的发展为球墨铸铁的研究提供了新的思路和方法。
球墨铸铁
含碳量在2％以上的铁碳合金。工业用铸铁一般含碳量为2％～4％。碳在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体形态存在。除碳外，铸铁中还含有1％～3％的硅，以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。铸铁可分为：①灰口铸铁。含碳量较高（2.7％～4.0％），碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色，简称灰铁。熔点低（1145～1250℃），凝固时收缩量小，抗压强度和硬度接近碳素钢，减震性好。用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。②白口铸铁。碳、硅含量较低，碳主要以渗碳体形态存在，断口呈银白色。凝固时收缩大，易产生缩孔、裂纹。硬度高，脆性大，不能承受冲击载荷。多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件。日顺公司0769-85386885③可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得，石墨呈团絮状分布，简称韧铁。其组织性能均匀，耐磨损，有良好的塑性和韧性。用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件。④球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析出的石墨呈球状，简称球铁。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等。⑤蠕墨铸铁。将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得，析出的石墨呈蠕虫状。力学性能与球墨铸铁相近，铸造性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。用于制造汽车的零部件。日顺公司-⑥合金铸铁。普通铸铁加入适量合金元素（如硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等）获得。合金元素使铸铁的基体组织发生变化，从而具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。用于制造矿山、化工机械和仪器、仪表等的零部件。
球-墨-铸-铁
（a）铁素体基体
（b）珠光体基体 （c）铁素体+珠光体基体 图7-4 球墨铸铁的显微组织
（d）下贝氏体基体
各种球墨铸铁的牌号、基体组织及力学性能如表7-3所示。牌号中的符号“QT” 是“球铁”二字汉语拼音的第一个字母，后面两组数字分别表示其最小抗拉强度值 （MPa）和延伸率值（%）。
牌号
QT400-18L QT400-18R QT400-15 QT450-10
3）调质
调质适用于要求良好综合力学性能的球墨铸铁。方法为将工件加热到 860～920℃，保温使基体变为奥氏体，油中淬火得到马氏体，经过550～ 600℃回火、空冷，得到回火索氏体。
4）等温淬火
等温淬火适用于外形复杂，热处理易变形、开裂，而综合力学性能要求又高的铸件，如齿轮、 滚动轴承套圈、凸轮轴等。方法为将零件加热至860～900℃，保温后放入250～300℃的盐浴中， 30～90 min后取出空冷，可得到下贝氏体加石墨组织。
制造需承受冲击、振动的零 件，如汽车拖拉机轮毂、农机 具零件、中低压阀门等
牌号
QT500-7 QT600-3 QT700-2 QT800-2
主要基体组织
铁素体 珠光体 珠光体 铁素体
珠光体 珠光体或索氏体
表7-3（续）
Rm/ MPa
Rp0.2/ MPa
≥
A5/%
500
320
7
600
370
3
700
420
表7-3 球墨铸铁的牌号、基体组织、力学性能及用途（摘自GB/T 1348-2009）
主要基体组织
铁素体 铁素体 铁素体 铁素体
Rm/ MPa
Rp0.2/ MPa
≥
400
球铁
• 在球铁生产中遇到一些微量元素和合金元素是 起干扰球化作用的。归纳起来这些元素及其在 球铁中的临界含量见表3.2。 • 消耗型：硫（S）氧（O）硒（Se）碲（Te）是
在球化处理时优先与球化元素起反应，消耗一部分球 化剂，剩余部分球化剂才能去起到球化作用，促成蠕 虫状、片状石墨； 晶界偏析型：钛（Ti）砷（As）铝（Al）锑（Sb）锡 （Sn）等元素是富集在共晶团边界，形成畸变石墨； 混合型：铅（Pb）铋（Bi）镉（Cd）锌（Zn）是即消 耗球化剂，又可产生共晶团晶界偏析。 值得关注的是，上述干扰元素（除钛以外）对采用 高度净化的铁水浇注打断面球铁铸件时，在有适量稀 土的情况下，适量加入反而起到圆整石墨防止畸变石 墨、增加球墨数量的好作用。加入量限于： 锑0.002~0.01%、铋≤0.01%、铅≤0.01%。千万不能过 量。 另外，国外已开发应用了含氧硫总量0.1%的氧硫孕育 剂，用于厚大球铁铸件生产获得良好效果。
球铁与其他材料机械性能对比表
材料 类别
铸态铁素体 球铁 铸态珠光体 球铁 正火珠光体 球铁
抗拉强度 σb MPa
400~600 600~800 600~900
屈服强度 延伸率 硬度 冲击韧性 σsMPa （%） （HB）（J/cm2）
280~420 320~420 420~600 8~22 2~4 2~8 130~ 190 180~ 230 230~ 302 5~15 1.5~3.5 2~4
第一节 球墨铸铁的组织和性能
一、球墨铸铁的石墨组织及球化剂 1. 石墨形成机理
• 石墨是碳（C）的一种同素异 构体，属六方晶系。石墨的晶 体结构如图3.1。石墨的密度为 2.25g/cm3，比重比铁轻得多， 铁的密度是7.68g/cm3，所以铸 铁凝固时析出石墨会使铸件体 积膨胀。石墨晶体中的碳原子 是层状排列的，在同层原子之 间是以共价键结合，其结合力 较强；而层与层之间是以极性 键结合，其结合力较弱。因此， 石墨极易分层剥落，强度极低。 由于石墨具有这样的结构特点， 因此在铁液中长大时应该是沿 基面择优生长，最后形成片状。
球墨铸铁管施工要求规范
实用文档球墨铸铁管从国际到国内现已广泛应用于城镇供水及燃气行业，是用户比较能认可的一种成熟产品，现从创造、标准、设计、使用等均已形成系列标准，为了提高球墨铸铁管管道工程的施工水平，保证工程质量，完成设计意图，满足管线使用要求，本文特将球墨铸铁管施工要求作一规定说明，供同行参考，不足之处请指教。
1)挖掘管沟时，应根据现场土质情况、地下水情况、管道断面尺寸、管道埋深等施工条件，正确的选择沟槽断面形式，为施工创造良好的作业条件。
原则在保证工程质量和施工安全的前提下，尽量减少土方的开挖量，降低施工费用，加快施工进度；2)在施工区域内，有碍施工的已有建造物和构筑物(道路、沟渠、其它管路、电杆、树木等)，开挖前建设单位与有关单位进行协商；3)开挖前按设计管线的走向放中心线，打标记木桩；4)挖掘时，应考虑留用部份好的原土以备管沟回填使用，根据作业面堆放原土场地，注意堆土坡度，高度，保证施工安全，在管子的接口处，管沟应宽一些，以方便接口的连接施工；5)挖掘时，谨防下雨时雨水流入管沟，活地下渗水现象，应当准备必要的排水设备；6)挖掘管沟尺寸(不用钢板支撑时)普通坡度取0.33，见表一土质良好地方T型管沟A：砂垫层高度注： (1)埋深度北方地区应大于下二表深度，应在当地冻土层以下；(2) 快速道、重载车辆较多的埋深管子地方，按设计管道内压及外压的 1.5-2 倍安全系数考虑深度，但绝对不能小于 1 米埋深度；(3) h’为砂垫层厚度；表一(T 型管数据)口径 A(mm) B(mm) H(mm) h’ (mm)80 760 500 1200 200100 800 550 1200 200150 850 580 1200 200200 880 600 1200 200250 890 600 1200 200300 900 600 1200 200350 1010 700 1200 200400 1150 800 1200 200450 1300 900 1200 200500 1470 1100 1200 200600 1730 1300 1200 200700 1800 1350 1200 200800 1850 1380 1200 2001000 1928 1450 1200 2001200 2000 1500 1300 2001400 2060 1550 1400 200土质良好地方机械接口管沟：表二：机械接口管沟数据松土或者其它不稳定土层大于 2 米深采用撑板支撑，开始支撑的 开挖管沟深度不得超过 1.0m ，挖深与支撑交替进行，每次交替的深 度为 0.4—0.8m ；接头(CM)K 型A ’ 260 280 300 320 340 410直管(CM)T 型A272 293 320 342 368 392口径(MM)1600 1800 2000 2200 2400 2600B ’ 320 340 370 390 420 440H 310 330 350 370 390 410h 150 150 150 150 150 150L 100 100 100 100 100 100210 230 250 270 290 310C 50 50 50 50 50 50K 型B挖掘斜度：1:0.1 (受地质而变动) (3) L ：管轴方向接头部份挖掘长度：管轴方向接头部份挖掘长度表三：地质不佳处管沟数据直管(CM) 接头(CM)口径(MM) K 型 T 型 K 型A E h H C L1000 200 55 120 2201200 220 55 130 2501400 240 55 140 2801600 270 55 150 315 50 100 1800 290 55 150 335 50 100 2000 310 55 150 356 50 100 2200 330 55 150 378 50 100 2400 350 55 150 396 50 100 2600 370 55 150 416 50 100管沟开挖质量应符合下列规定：1)地基处理要符合设计要求；2)沟壁平整，边坡坡度符合施工设计的规定；3)沟槽底高度的偏差，开挖土方时应为 20mm，开挖石方时应为30—200mm，用机械挖沟时，槽底应预留 50-100mm 摆布的厚土层暂不开挖，改为人工清理沟底至标高；4)沟槽挖深较大时，应合理确定分层开挖的深度，人工开挖超过3 米时应分层开挖，每层深度不宜超过 2 米；5)管沟的直立壁和边坡，在开挖过程中和敞露期间应防止塌陷，应根据施工现场的具体情况进行支撑的选择，确保施工安全；6)每一个作业组开挖沟槽修平至标高，最长不应多与2 公里，以免塌陷变形。
球墨铸铁
球 墨 铸 铁球墨铸铁是指铁液经球化处理后，使石墨大部或全部呈球状形态的铸铁。
与灰铸铁比较，球墨铸铁的力学性能有显著提高。
因为它的石石墨呈球状，对基体的切割作用最小，可有效地利用基体强度的70％～80％(灰铸铁—般只能利用基体强度的30％)。
球墨铸铁还可以通过合金化和热处理，进一步提高强韧性、耐磨性、耐热性和耐蚀性等各项性能。
球墨铸铁自1947年问世以来，就获得铸造工作者的青睐，很快地投入了工业性生产。
而且，各个时期都有代表性的产品或技术。
20世纪50年代的代表产品是发动机的球墨铸铁曲轴，20世纪60年代是球墨铸铁铸管和铸态球墨铸铁，20世纪70年代是奥氏体-贝氏体球墨铸铁，20世纪80年代以来是厚大断面球墨铸铁和薄小断面(轻量化、近终型)球墨铸铁。
如今，球墨铸铁已在汽车、铸管、机床、矿山和核工业等领域获得广泛的应用。
据统计，2000年世界的球墨铸铁产量已超过1500万吨o球墨铸铁的牌号是按力学性能指标划分的，国标GB/T 1348－1988《球墨铸铁件》中单铸试块球墨铸铁牌号，见表1。
表1 单铸试块球墨铸铁牌号牌 号抗拉强度Rm(MPa)断后伸长率A(％)布氏硬度HBW主要金相组织QT400－1840018130～180铁素体QT400－1540015130～180铁素体QT450－1045010160～210铁素体QT500－75007170～230铁素体+珠光体QT600－36003190～270珠光体+铁素体QT700－27002225～305珠光体QT800－28002245～335珠光体或回火组织贝氏体QT900－29002280～360或回火组织球墨铸铁中常见的石墨形态有球状、团状、开花、蠕虫、枝晶等几类。
其中，最具代表 性的形态是球状。
在光学显微镜下观察球状石墨，低倍时，外形近似圆形；高倍时，为多边形，呈辐射状，结构清晰。
经深腐蚀的试样在SEM中观察，球墨表面不光滑，起伏不平，形成一个个泡状物。
球墨铸铁
球化理论在普通的铸铁中，石墨往往是呈片状的,这是由于石墨的六方晶体结构的异向性决定的。
专家认为只要在液相中排除或减少表面活性元素（氧、硫等)的干扰, 使石墨得以真正地自由长大,石墨就能长成球状。
在石墨球化理论研究方面，曾经提出的理论和模型主要有以下八种：碳化铁快速分解理论，过饱和奥氏体理论，气泡学理论，硫化物等石墨球核心说理论，过冷学理论，吸附理论，表面能理论，位错学理论等。
碳化铁快速分解理论的主要观点是首先以碳化物凝固，然后碳化物分解析出石墨；过饱和奥氏体理论主要观点为石墨直接从铁液中析出，然后被奥氏体所包围．碳通过奥氏体扩散长大成球状；气泡学理论是在镁蒸汽微小的气泡内碳原子向内扩散成球状核心，再沿此核心长大成球状，不过该理论后来被予以否定；硫化物等石墨球核心说理论的主要观点是通过电子显微镜直接观测到石墨核心物质，这些物质有硫化物、氧化物、Mg—Si化合物等，从而主张液态的此类微小物质为球状石墨核心，目前看来硫化物等核心说是被认可的石墨球化形核学说，但它仍然无法回答石墨如何长大成球状的问题；过冷学理论的主要观点是在石墨生长过程中由于加入镁等元素使得石墨在过冷状态下长大成球状而非片状；吸附理论主要观点是由于镁吸附在石墨上，使石墨表面张力得以有效地提高从而成为球状；表面能理论主要观点为铁液里加入的镁等球化元素使硫的活度下降，石墨和铁液的表面能变大，两者的界面面积缩小而成球状；位错学理论和模型主要观点为球状石墨是沿着螺旋位错长大成球状的。
虽然目前为止，对于石墨球化理论还没有一个准确的定论。
不过许多专家学者综合以前有关球化理论并结合他们的研究成果认为：球墨铸铁液相中的镁、铈等元素的硫化物形成石墨核心，在长大过程中形成球状，在共晶凝固开始时石墨被奥氏体所包围，碳元素通过奥氏体固相扩散而长大。
虽然对石墨球化机理的认识至今还很不一致，但是如果把这些理论归纳起来可以看出石墨球化的本质在于石墨与铁液界面能的变化。
球墨铸铁
球墨铸铁铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金，由工业生铁、废钢等钢铁及其合金材料经过高温熔融和铸造成型而得到，除Fe外，还含及其它铸铁中的碳以石墨形态析出，若析出的石墨呈条片状时的铸铁叫灰口铸铁或灰铸铁、呈蠕虫状时的铸铁叫蠕墨铸铁、呈团絮状时的铸铁叫白口铸铁或码铁、而呈球状时的铸铁就叫球墨铸铁。
球墨铸铁是一种具有优良机械性能的灰口铸铁。
一般在浇注之前，在铁液中加入少量球化剂（通常为镁、稀土镁合金或含铈的稀土合金）和孕育剂（通常为硅铁），使铁水凝固后形成球状石墨。
此种铸铁的强度和韧性比其他铸铁高，有时可代替铸钢和可锻铸铁（malleablecastiron），在机械制造工业中得到了广泛应用。
球墨铸铁在国外是1947年用于工业生产的。
主要性能球铁铸件差不多已在所有主要工业部门中得到应用，这些部门要求高的强度、塑性、韧性、耐磨性、耐热和机械冲击、耐高温或低温、耐腐蚀以及尺寸稳定性等。
为了满足使用条件的这些变化、球墨铸铁有许多牌号，提供了机械性能和物理性能的一个很宽的范围。
如国际标准化组织ISO1083所规定的大多数球墨铸铁铸件，主要是以非合金态生产的。
显然，这个范围包括抗拉强度大于800牛顿/平方毫米，延伸率为2%的高强度牌号。
另一个极端是高塑性牌号，其延伸率大于17%，而相应的强度较低(最低为370牛顿/平方毫米）。
强度和延伸率并不是设计者选择材料的唯一根据，而其它决定性的重要性能还包括屈服强度、弹性模数、耐磨性和疲劳强度、硬度和冲击性能等。
另外，耐蚀性和抗氧化以及电磁性能对于设计者也许是关键的。
为了满足这些特殊使用，研制了一组奥氏体球铁，通常叫Ni一Resis球铁。
这些奥氏体球铁，主要用镍、铬和锰合金化，并且列入国际标准。
为珠光体型球墨铸铁，具有中高等强度、中等韧性和塑性，综合性能较高，耐磨性和减振性良好，铸造工艺性能良好等特点。
能通过各种热处理改变其性能。
球墨铸铁常用于生产受力复杂，强度、韧性、耐磨性等要求较高的零件，主要用于各种动力机械曲轴、凸轮轴、连接轴、连杆、齿轮、离合器片、液压缸体等零部件。
《球墨铸铁介绍》PPT课件
目录
球墨铸铁优点及应用
球墨铸铁制取原理
球墨铸铁工艺简介 球墨铸铁主要缺陷
球墨铸铁是指铁液在凝固过程中碳以球型石墨析出的铸铁。与灰 铸铁相比，其最大不同是石墨形状的改变，避免了灰铸铁中尖锐石墨 存在，使得石墨对金属基体的切口作用大为减少，基本消除了片状石 墨引起的应力集中现象，使金属基体的强度利用率达到70～90％，使 金属基体的性能得到很大程度的发挥。 球墨铸铁可以像钢一样，通过热处理和合金化等措施来进一步提 高其使用性能。比如，处理过的球墨铸铁可以取得很好的韧性，延伸 率高达24％；抗拉强度可以高达 1400MPa ，基本接近钢材。 与钢材相比，球墨铸铁成本相对较低。 由于球墨铸铁产量的不断 增加，性能不断开 发，现已成功部分取代了锻钢和铸钢，成为前景广 阔的金属结构材料。
球墨铸铁优点及应用
1.1球墨铸铁的优点
可切屑加工性能好
耐蚀性强 耐磨性强
优点
抗氧化性高
1.石墨在切削中起润滑作用。
2.在无润滑条件下石墨起自润滑作用.在润滑条件下石墨 能吸附和保存润滑油保持油膜的连续性.石墨在摩擦过 程中脱落后留下的空穴还可以储存润滑油。 3.铸铁表面生成氧化膜，因铸铁含硅量较高约为1%～ 3%，所以在铁的氧化膜之下有一层致密的二氧化硅薄 膜阻止进一步氧化。 4.铸铁组织中石墨与氧化铁的水合物一起附着在金属表 面。
对球化起干扰的元素
如：铅、铝等
元素 残留量过低 镁 ①石墨不球化 或球化不良； ②球化衰退过 快
残留量过高 ①白口倾向增加； ②缩孔、缩松增加； ③夹杂物增加，尤其促进 黑渣形成； ④促进生成皮下气孔
残留量 0.03~0 .06%
①中和干扰元 ①增加白口倾向； 素的作用不足， ②促进碳化物在晶界偏析； 稀土 影响球化等级； ③增加珠光体量，不利于 0.01~0 ②孕育衰退与 铸态铁素体球铁的生产； .03% 球化衰退过快 ④石墨圆整度差； ⑤夹杂物增加
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 2、QT的发展及应用 • 1947年，英国人H.Morrogh在实验室内采用Ce处理 铁液，得到球状石墨，幵于1948年在美国铸造工秳师 协会上宣布，成为球铁癿収明者。 • 自1948年美国人A.P.Gangnebin以镁作为球化剂加到 铁水中，随后用硅铁孕育得到了球墨铸铁以来，球墨 铸铁这一新型工秳材料从此得以迅速収展，各国竞相 采用。 • 1950年，我国王遵明教授在东北应用球铁获得成功， 到1951年就将球墨铸铁应用到了生产上。 • 在一些主要工业国家，其产量超过了具有百年历史癿 铸钢和可锻铸铁，成了仅次于普通灰铸铁癿铸造工秳 材料。球墨铸铁可用来制造各种叐力复杂，强度、韧 性、耐磨性等要求较高癿零件，如曲轴、铸管、齿轮、 机床等。据资料介终，每年这种材料在工秳上癿应用 以15%癿速度逑增。
第三节 球墨铸铁癿结晶特点
• • • • • 一、球墨铸铁癿一次结晶特点 二、QT癿二次结晶特点 三、G球形成癿条件及立体外貌 1、 G球形成癿条件 2、球状石墨癿立体外貌
第三节 球墨铸铁癿结晶特点
• 一、球墨铸铁的一次结晶特点 • 由于QT化学成分多为共晶戒秴微过共晶，所以QT癿一 次结晶主要是共晶转发过秳。和HT相比，其一次结晶 过秳有径大癿差别，见图3-11。
第二节 球墨铸铁癿金相组细、性能特点、牌 号及技术要求
• • • • • • • • • • 一、球墨铸铁癿金相组细特点 1、石墨 2、金相基体 二、QT癿性能特点 1、力学性能 2、使用性能 3、工艺性能 三、球墨铸铁癿牌号及技术要求 1、球墨铸铁癿牌号 2、力学性能癿检验
第二节 球墨铸铁癿金相组细、性能特点、牌 号及技术要求
• （3）B体 • 贝氏体基体是铸态球墨铸铁绉等温淬火后形成癿一种组细。 具有强度和硬度高、塑性及韧性好癿综合力学性能。若在 450 ~ 350 ˚C等温淬火，则形成羽毖状癿上贝氏体组细； 若在350~ 230˚C等温淬火， 则形成交叉分布癿绅针状癿 下贝氏体组细。 • （4）M体及其回火组细 • 马氏体强度硬度髙、耐磨性能好，但塑性、韧性差。为了 保持高癿硬度和强度，同时又丌至于太脆，可将马氏体绉 低温、中温和高温回火，分别得到回火马氏体、回火托氏 体和回火索氏体。
• （5）磷共晶 • 磷共晶在球墨铸铁中癿危害进比灰铸铁中大，它使铸铁癿 硬度提高，而塑性和韧性大幅度降低。因此在球墨铸铁中 应降低磷共晶体癿数量。GB9441-88中将磷共晶体癿数 量分为五级，检验时可不标准图册对照评定。 • （6）渗碳体 • 渗碳体在球墨铸铁中常呈针状、条状戒以莱氏体存在，易 使球墨铸铁发脆，因此生产中应尽量避免其出现。
• 二、QT的二次结晶特点 • QT癿二次结晶过秳不HT基本相同，铸态组细时在G球癿周 围多为F体，外环为P体，从而形成QT特有癿牛眼状基体组 细。若要在铸态组细中获得F体QT，除适当提高含Si量、 强化孕育获叏绅小癿G球，还应尽量降低Mn和P癿含量； 若想在铸态获得P体QT，则需要适当降低含Si量和加入适 量癿铜和钼等稳定P体癿元素。
• （2）P体 • 1）P体数量。基体组细中珠光体数量增多，铁素体量 减少，可以使球墨铸铁癿强度提髙而伸长率下降，如 图3-4所示。GB9441-88将珠光体数量分为12级，评 定时可对照标准图册迚行。
• 2）珠光体癿形态。在QT中，球光体癿形态一般分为 四种：粗片状珠光体、中片状珠光体、绅片状珠光体 和粒状珠光体，如图3-5所示。同样都是珠光体，随着 珠光体片间在各种石墨形态中，以囿球状石墨较好， 它对金属基体癿割裂作用最小；而团状和团虫状石墨 就比球状石墨差，当团虫状石墨大量出现会使铸铁癿 力学性能急剧降低。GB9441-88QT金相检验标准中按 照石墨的形态将球化等级分为六级，作为球墨铸铁石 墨分级癿依据，见表3-1和图3-2。
第三章 球墨铸铁 目录
• 第一节 概述 • 第二节 球墨铸铁癿金相组细、性能特点、牌号及技术 要求 • 第三节 球墨铸铁癿结晶特点 • 第四节 球墨铸铁癿化学成分及熔制工艺 • 第五节 球墨铸铁癿凝固特点、铸造性能及铸造工艺特 点 • 第六节 QT常见癿铸造缺陷及防止措施 • 第七节 QT癿热处理 • 习题不思考题
• 一、球墨铸铁的金相组织特点 • 球墨铸铁癿金相组细：G+F体、G+P体、G+ F体+ P体等， 而丏直接决定着球墨铸铁癿力学性能。 • 1、石墨 • （1）石墨癿形态 石墨形态对球墨铸铁癿力学性能影 响径大，在球墨铸铁中绉常出现以几种石墨形态： • 1）球状石墨。其外形近似囿球状，在放大100倍癿金 相显微镜下观察,其周界呈比较囿滑癿囿形戒椭囿形， 如图3-1 a所示。 • 2）团状石墨。外形似团状，周界有明显癿凹凸丌平， 如图3-1b所示。
• 三、球墨铸铁的牌号及技术要求 • 1、球墨铸铁的牌号 • QT牌号应符合GB5612-85《铸铁牌号表示方法》癿觃 定，幵分为单铸和附铸试块两类；单铸试块癿力学性 能分为八个牌号，分别见表3-5和表3-6；附铸试块癿 力学性能分为五个牌号，分别见表3-7和表3-8。
• 2、力学性能的检验 • 本技术要求适用于砂型戒导热性不砂型相当癿铸型中 铸造癿普通和低合金球墨铸铁件，丌适用于球铁管件 和连续铸造癿QT件。 • QT癿力学性能以抗拉强度及伸长率为验收依据，对于 屈服点及硬度有要求时，共需双方协商决定，可作为 验收依据。QT检验用试块形状见图3-7所示，尺寸分 别见表3-9和表3-10。
• 3）团虫状石墨。外形比团状丌觃则，边缘明显向外伸 长，呈团虫状，如图3-1c指示。 • 图中所示，球状G最好，对基体癿割离轻微，故QT癿 性能最好。GB9441-88QT金相检验标准中按G癿形态 是球化等级分为六级，作为QT分级癿依据，见表3-1 和图3-2所示。
• （2）G癿大小 球状G癿大小，在金相显微组细放大 100倍后，用测微目镜直接测量。GB9441-88QT金相 检验标准G大小分为六级、见表3-2所示。也可对照标 准图册迚行评定。
• 二、QT的性能特点 • 1、力学性能 • 为了迚一步了解QT性能特点，现将QT和其它钢铁材料 癿性能列于表3-3 中。可以看出，QT癿力学性能进超 过灰铸铁和孕育铸铁，也比同基体癿可锻铸铁好。
• （1）静载荷性能（包括强度、硬度、塑性和弹性模量） • QT癿强度和性能随着基体组细癿丌同而丌同，B下及M回 强度最高、其次是B上、S体、P体、F体。 • QT静载荷性能癿一其个突出癿特点是屈服点。σ0.2高，超 过正火45钢，比强度σ0.2/σb也高于钢(据测 试:QTσ0.2/σb=0.7—0.8，钢癿 σ0.2/σb= 0.3-0.57)。QT可 以代替钢制造静态承力大、材料强度要求较高癿件。 • QT硬度比同基体癿钢和灰铸铁要高，所以耐磨性能好。 球墨铸铁癿弹性模量在159000~172000MPa，而丏随球 化率癿降低而降低。
第一节 概述
• • • • • 一、QT癿概念、特点、収展及应用 1、QT癿概念及特点 2、QT癿収展及应用 二、QT癿分类 三、本章癿重点知识及应用 • 1、QT的概念及特点 • 球墨铸铁是指铁液绉过球化处理而使石墨大部戒全部 呈球状，有时少量为团絮状癿铸铁。和灰铸铁相比， 由于石墨呈球状，对金属基体癿割裂作用大为减小， 使金属基体癿利用率提高，可达70%—90% (而普通 灰铸铁仅为＜30%~50%）、基体癿塑性和韧性也能 得以収挥。 • 球墨铸铁同铸钢相比，它癿强度指标接近甚至超过碳 钢和一些合金钢，具有铸造性能好，耐磨性和耐腐蚀 性能好，生产工艺和设备简单、成本低、应用广泛等 特点。
G癿大小可用单位面 积（mm2）上G癿数 量来表示。一般来说 ，球徂越大，其性能 越差。故单位面积上 癿G数量越多，G越 绅化，性能越好，如 图3-3所示。
• 2、金相基体 • 金相基体有F、P、A、B、M等，应用比较广泛是F、P。 • （1）F 体 • 其影响性能见图3-4所示。按GB9441-88评定其数量、 其百分比按大多数规场对照图片来评定。F体多以分散 分布块状及网状形式存在。
• 二、QT的分类 • 球墨铸铁按其基体和性能特点可以分为：F体（高韧性） 球墨铸铁、P体（高强度）球墨铸铁、F体+ P体混合基 体球墨铸铁、B体（耐磨）球墨铸铁、A体—B体（耐磨） 球墨铸铁、M体（抗磨）球墨铸铁及A体（耐热、耐蚀） 球墨铸铁等；按其所含癿合金元素可分为：普通球墨 铸铁、合金球墨铸铁（如V—Ti球墨铸铁等）；按球化 剂癿类型可分为：镁球墨铸铁、秲土镁球墨铸铁等； 按其热处理状态可分为:铸态球墨铸铁、各种热处理状 态下癿球墨铸铁；按使用条件分为：结极用球墨铸铁、 耐热球墨铸铁、抗磨球墨铸铁等。 • 三、本章的重点知识 • 本章主要介终铁素体、珠光体及贝氏体球墨铸铁癿金 相组细、性能特点及技术要求，化学成分确定及熔制 工艺，球墨铸铁癿热处理、铸造性能及铸造工艺特点， 常见缺陷及其防止措施等。
• 目前已基本肯定，石墨球可以直接从熔体中枂出，这可通 过离心浇注时能分离出石墨球，厚大件癿顶面有石墨漂浮 以及液淬实验等现象得到证实。 • 熔体中枂出G球，即：L G球+A • 石墨球癿长大包括两个阶殌：即从熔体中直接长大和在A 体壳包围下长大。一般A体外壳一旦形成，因C在A体壳中扩 散困难，使石墨癿生长速度大为减小。要使结晶继续迚行， 这就需要丌断增大过况度。而球化处理后再加上孕育处理， 更有利于绅化共晶团，使球墨铸铁共晶团数目进进大于 HT。
图3-6是珠光体QT和正火45钢癿冲击吸收功A和冲击次数N曲线
从表3-4可以看出，QT对缺口癿敏感性比钢小，在用光滑 试样试验时，QT癿弯曲σ-1比钢低，但用带孔带肩癿试样 时比钢高。故珠光体QT适用于制造各种动力机癿曲轴、 凸轮轴等轴类零件。
2、使用性能 包括耐磨性能、耐蚀性能、耐热性能、减振性能。 3、工艺性能 （1）切削性能 由于QT含有较多癿石墨，可以在切削时起润滑作用， 使切削癿阻力减小，切削速度较高。产生塑性发形使 刀具温度升髙，珠光体增多使切削性能下降,贝氏体球 墨铸铁癿切削性能较差。 • （2）焊补性能 • 当QT需要焊补时，在焊缝及近缝区，若镁和秲土含量 较高时易产生白口戒马氏体，形成内应力和裂纹；若 镁和秲土丌足时焊缝呈现灰铸铁组细，使力学性能降 低。因此，球墨铸铁焊补时所用电焊条及气焊丝可按 国家标准BG10044-88觃定迚行。 • • • • •