8 铸铁

三、影响石墨化的因素
影响石墨化因素
铸件冷却速度
化学成分
C Si 强烈 促进石墨化
S Mn 阻碍石墨化
越慢，越利 于石墨化
WC + Wsi (%)
铸件壁厚和碳硅含量对铸铁组织的影响
四、铸铁的分类和代号
灰铸铁（HT） 球墨铸铁（QT） 按组织特征 蠕墨铸铁（RuT）
可锻铸铁（KT）
白口铸铁（BT）
三、耐蚀铸铁
加入Si、Cr、Mo、Cu、Al等合金元素，形成一层连 续致密的保护膜，或提高铁素体的电极电位。 分类：高硅耐蚀铸铁、高铝耐蚀铸铁及高铬耐蚀铸 铁等 应用最广的是高硅耐蚀铸铁。这种铸铁的含碳量不 超过1.2%，因含碳量过高会使石墨量增加，降低 耐蚀性。广泛应用于化工部门，制作管道、阀门、 泵类、反应锅及盛储器等。 如HTSSi15Cr4MoR适用于强氯化物的环境， HTSSi15Cr4R具有优良的耐电化学腐蚀性能，大 量用作辅助阳极铸件。
优良的铸造性、切削 加工性、减摩性、消 震性，低缺口敏感性
用途：
制造承受压力和震动的零件,如 机床床身、结构复杂的箱体、 壳体、泵体、缸体。
灰铸铁齿轮箱
重型机床床身(HT250)
大型船用柴油机汽缸体(HT300)
灰铸铁的变质处理——变质铸铁
作用：防止白口、细化片状石墨，提高力学性能。 常用孕育剂：硅铁和硅钙合金（0.4％wt铁水） 。
第一节 概述
一、铸铁的成分、组织和性能 1、工业常用铸铁成分
2.5～4.0％C，1.0～3.0％Si，0.5～1.4％Mn， 0.01～0.50％P，0.02～0.20％S
特点（与钢相比）：
①C、Si量较高，且C多以石墨形式存在； ②S、P杂质元素较多
2、组织和性能
力学性能？ 铸造性能
钢基体+ 锻造性能 工艺性能？ 焊接性能 切削加工 性能 缺口敏感性
第八章 铸铁
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 概述 灰铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁 可锻铸铁 合金铸铁
•
铸铁（cast iron）是含碳量大于2.11% 并含有较多硅、锰、硫、磷等元素的多元 铁基合金。 • 铸铁具有许多优良的性能及生产简便、 成本低廉等优点，因而是应用最广泛的材 料之一。 • 例如，机床床身、内燃机的汽缸体、缸 套、活塞环及轴瓦、曲轴等都可用铸铁制 造。
和抗疲劳性能优于灰铸铁，
球 墨 铸 铁
其力学性能介于灰铸铁与球
墨铸铁之间。减震能力优于 球墨铸铁，铸造性能接近灰 铸铁。
灰 铸 铁
蠕 墨 铸 铁
用途：蠕墨铸铁常用于制造承受热循环载荷的零件 和结构复杂、强度要求高的铸件。如钢锭模、玻 璃模具、汽缸、汽缸盖、排气阀、活塞环等。 如
RuT420。
玻璃模具 气缸盖
铸铁的石墨化程度与其组织之间的关系
（以共晶铸铁为例） 石墨化进行程度 第一、二阶 段石墨化 第三阶段 石墨化 铸铁的显 微组织
铸铁类型
完全进行 F+G
完全进行
部分进行 未进行
部分进行 F+P+G 未进行
未进行 未进行
灰口铸铁
麻口铸铁 白口铸铁
P+G
Ld’+P+G Ld’
第二节 灰铸铁
一、灰铸铁的成分和组织
贝氏体基球墨铸铁
球墨铸铁的显微组织
二、球墨铸铁的性能和用途
性能：强度是碳钢的70~90%。
与灰铸铁相比，球墨铸铁性能？
用途：承受震动、载荷大的零件，如曲轴、传动齿轮， 轧辊等。如QT400－18、QT900－2
铸铁曲轴
二、球墨铸铁的热处理
较高的Si含量使得： 1)共析转变温度显著升高，并成为一很宽的 温度范围。将球铁加热到共析温度区间， 将出现F、A、G的稳定平衡； 2)A等温转变曲线显著右移，且P与B的转变 曲线明显分离，成两个C曲线，使得临界冷 速显著降低，淬透性明显增大。 球墨铸铁可进行各种热处理，如退火、正火、调质、 等温淬火，表面处理（如氮化、渗硼等）等。
硅铁
组织：细珠光体 + 细石墨片
硅钙
变质处理前
变质处理后
三、灰铸铁的热处理
灰铸铁强度只有钢的30~50%，热处理强化 效果不大。 热处理能否改 灰铸铁常用的热处理有： 变石墨形态？
① 消除内应力退火(又称人工时效) ② 消除白口组织退火 ③ 表面淬火
机床导轨
第三节 球墨铸铁
一、球墨铸铁的成分和组织
不同形态G
其它优点？
消震性
减摩性
二、铸铁的石墨化过程
Fe3C是亚稳相，在一定条件下将发生分
解：
Fe3C→3Fe+C（石墨）
石墨是碳的单质之一，其强度、塑性、韧性
几乎为零。
碳在铸铁中的 存在形式？
Fe-Fe3C和Fe-G双重相图
L+G
L+Fe3C
第一阶段： GⅠ G共晶
第二阶段： GⅡ 第三阶段： G共析 GⅢ
珠光体可锻铸铁
二、可锻铸铁的性能和用途 性能：强度为碳钢的４0~７0%，接 近于铸钢。
可锻铸铁可以 锻造吗？
用途： 用于制造形状复杂且承受振动载荷的薄 壁小型件，如汽车、拖拉机的后桥壳、管 接头、低压阀门、扳手等。
牌号：KTH350－10
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KTZ700－02
第六节 合金铸铁
向铸铁（灰铸铁、球墨铸铁或白口铸铁） 中加入一定量的合金元素，获得具有特 殊性能的合金铸铁：
第五节 可锻铸铁
一、可锻铸铁的成分和组织 Mn，≤0.1％P，≤0.2％S 生产步骤： 成分有何特点？ 成分：2.2～2.8％C，1.2～2.0％Si，0.4～1.2％
⑴浇铸成为完全白口铸铁
⑵石墨化退火 可锻铸铁适合 厚壁件吗？
可锻铸铁石墨化退火工艺曲线
组织：
基体(F、P)＋团絮状G
黑心可锻铸铁
第四节 蠕墨铸铁
一、蠕墨铸铁的成分和组织
生产：蠕化处理＋孕育处理
蠕化剂：稀土硅铁镁合金、稀土硅铁合金、稀土
硅铁钙合金等。
成分：与球墨铸铁相似（高碳高硅，低硫低磷） 组织： 基体（F、F+P、P）+ 蠕虫状G
蠕墨铸铁的 显微组织
珠光体基体
铁素体基体
蠕墨铸铁中的石墨
二、蠕墨铸铁的性能和用途
性能：蠕墨铸铁的强度、塑性
成分：3.6～3.8％C，2.0～2.8％Si，
0.6～0.8％Mn，≤0.1％P，≤0.07％S 0.03～0.05％Mg， 成分有何特点？ 0.02～0.04％Re 球化剂为镁、稀土和稀土镁（阻碍石墨化）。
生产：球化处理＋孕育处理
组织：基体+球状G
稀土镁
铁素体球墨铸铁
珠光体球墨铸铁
铁素体加珠光体球墨铸铁
• 耐磨铸铁 • 耐热铸铁 • 耐蚀铸铁
HT QT
M R
BT
S
牌号表示：铸铁组织特征代号+特殊性能代号+化学元素符 号及含量（-最低抗拉强度值）
一、耐磨铸铁
按工作条件可分为：
磷化铁（Fe3P），可与珠光体或铁素体形成 坚硬的共晶骨架，显著提高耐磨性
减摩铸铁（在润滑条件下工作的，如机床导
轨、气缸套、活塞环和轴承等） 如珠光体灰铸铁，合金高磷铸铁
成分：2.5～4.0％C 1.0～2.5％Si
—— 有效促进石墨化，同时避免过多、粗
大的石墨片
组织：片状G＋基体组织（F、P、F＋P）
微裂缝
铁 素 体 灰 铸 铁
珠 光 体 灰 铸 铁
灰铸铁的
显微组织
铁 素 体 加 珠 光 体 灰 铸 铁
二、灰铸铁的性能和用途
性能
缺点？ 优点？
σb δ ak不 如钢
抗磨铸铁（在无润滑的干摩擦条件下工作的，
如犁铧、轧辊及球磨机零件等） 如高铬白口铸铁，BTMCr20;含Mn、W的高铬 抗磨铸铁，BTMCr18Mn3W2，用于制造磨球等
形成团块状的碳化物（Cr7C3）
二、耐热铸铁
石墨易造成内部氧化
——加入Al、Si、Cr等合金元素，可替代耐热钢用作加 热炉的炉底板、马弗罐、坩埚、废气管道、换热器及 钢锭模等。 所谓铸铁的耐热性是指其在高温下抗氧化、抗生长、保 持较高强度、硬度及抗蠕变的能力。 分类：硅系、铝系、硅铝系及铬系等。其中铝系耐热铸 铁的脆性大，耐温急变性差，且不易熔制，而铬系耐 热铸铁的价格比较昂贵，故在我国得到较广泛应用 和发展的是硅系和硅铝系耐热铸铁。 如HTRCr2、HTRSi5、QTRSi4Mo1、QTRSi5、QTRAl5Si5等。 灰铸铁由于石墨为片状，易造成内部氧化，故抗生长能 力较差、耐热温度比球墨铸铁低。 为防止Fe3C石墨化，多采用单相铁素体为基体。