第八章 铸铁

第三节 可锻铸铁
2 、珠光体基体可锻铸铁 珠光体基体可锻铸铁 可锻铸铁由于石墨呈团絮状， 可锻铸铁由于石墨呈团絮状，对基体的割裂作用比片 强度比灰铸铁高， 状石墨小，所以可锻铸铁的强度比灰铸铁高 状石墨小，所以可锻铸铁的强度比灰铸铁高，还具有 一定的塑性和较高的韧性。 一定的塑性和较高的韧性。 可锻铸铁的牌号、力学性能和用途 可锻铸铁的牌号、力学性能和用途P183表7-2 表 KTH300-06 KTZ450-06
表示 σb≥100MPa
二、灰铸铁的孕育处理
孕育铸铁：为了细化灰铸铁组织， 孕育铸铁：为了细化灰铸铁组织，提高铸铁的力 学性能，通常在碳、 学性能，通常在碳、硅含量较低的灰铸铁液中加 孕育剂（ 等孕育剂） 入孕育剂（ Si-Fe，Si-Ca等孕育剂）进行孕育处 ， 等孕育剂 经过孕育处理的灰铸铁叫孕育铸铁 孕育铸铁或 理，经过孕育处理的灰铸铁叫孕育铸铁或变质铸 铁。 孕育铸铁的金相组织：细密的珠光体基体上，均匀 孕育铸铁的金相组织：细密的珠光体基体上， 水泵 发动机飞轮 分布细小的石墨片。故其强度高于普通的灰铸铁。 分布细小的石墨片。故其强度高于普通的灰铸铁。
第十章 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 可锻铸铁 蠕墨铸铁 特殊性能铸铁
工 业 纯 铁
共 析 钢
共 晶 白 口 铁
亚共析钢
过共析钢
亚共晶白口铁
过共晶白口铁
第一节 概述
铸铁是碳含量大于 的铁碳合金。 铸铁是碳含量大于2.11%的铁碳合金。 碳含量大于 的铁碳合金
F 基体
片状石墨
片状石墨
P
F
P
片状石墨
（二 ）灰铸铁的性能和用途 1 优良的铸造性能 2 优良的耐磨性和消振性 3 较低的缺口敏感性和良好的切削加工性能 4 力学性能差（抗拉强度、塑性、韧性和疲劳 力学性能差（抗拉强度、塑性、 强度都比钢低得多）。 强度都比钢低得多）。 （三） 灰铸铁的牌号 HT100 HT150 HT200 HT300
F
团絮状石墨
P
团絮状石墨
二、 可锻铸铁的生产
首先： 浇注成纯白口铸铁（ 、 含量低 含量低） 首先： 浇注成纯白口铸铁（C、Si含量低） 其次： 其次： 石墨化退火 温 900~980 度
Fe3C→A+G A→G 770 A→F+G 720 650 P→F+G F+ P+ G G
第四节
球墨铸铁
三、灰铸铁的热处理
灰铸铁的热处理工艺仅有退火、 灰铸铁的热处理工艺仅有退火、表面淬火等 消除应力的退火（人工时效） （一） 消除应力的退火（人工时效） 防止变形开裂， 防止变形开裂，保证尺寸稳定 退火工艺：加热速度50~100℃/h，加热温度500~600 ℃ ， 退火工艺：加热速度 ℃ ，加热温度 保温2~8h，炉冷至 空冷。 保温 ，炉冷至150~200 ℃ ，空冷。 改善切削加工性的退火（ （二） 改善切削加工性的退火（高温退火 ） 降低硬度， 降低硬度，防止产生白口组织 退火工艺：加热到 保温2~5h， 退火工艺：加热到850~900 ℃ ，保温 ， 随炉冷至250~400 ℃ ，出炉空冷。 出炉空冷。 随炉冷至
（三）影响石墨化的因素 1、化学成分的影响 、 C、Si促进石墨化（常用的铸铁 、 促进石墨化 常用的铸铁C:2.5~4.0%， 促进石墨化（ ， Si:1%~2.5%） ） C、Si ↑→石墨片多、粗大 、 石墨片多、 石墨片多 另外，Al、Cu、Ni、Co等促进石墨化。S及Mn、 等促进石墨化。 及 另外， 、 、 、 等促进石墨化 、 Cr、W、Mo、V等碳化物形成元素阻止石墨化。 等碳化物形成元素阻止石墨化。 、 、 、 等碳化物形成元素阻止石墨化 2、冷却速度的影响（浇注温度、铸型材料和铸件壁厚） 、冷却速度的影响（浇注温度、铸型材料和铸件壁厚） 冷却速度慢，过冷度越小，有利于原子的扩散， 冷却速度慢，过冷度越小，有利于原子的扩散， 对石墨化有利。 对石墨化有利。
得到珠光体基体， （二） 正火 （得到珠光体基体，以提高球墨铸铁 强度，硬度和耐磨性） 强度，硬度和耐磨性） 1 高温正火（完全奥氏体化正火） 高温正火（完全奥氏体化正火） 将工件加热到880~920 ℃ ，保温 左右，空冷， 保温3h左右 空冷， 左右， 将工件加热到 得到P+G 组织 得到 2 低温正火（不完全奥氏体化正火） 低温正火（不完全奥氏体化正火） 将工件加热到820~860 ℃ ，保温一定时间，空冷， 保温一定时间，空冷， 将工件加热到 得到F+P+G组织 得到 组织 正火后为消除铸件中产生的内应力， 正火后为消除铸件中产生的内应力，可增加一次 去应力退火（回火），加热到500-600 ℃ ，保温 ），加热到 去应力退火（回火），加热到 3~4h，空冷。 ，空冷。
连杆
管道接口
F
球状石墨
球状石墨
P
三、球墨铸铁的热处理 热处理特点： 热处理特点： 共析温度提高，温度范围变大 共析温度提高， C曲线右移，淬透性增加 曲线右移， 曲线右移 导热性差， 导热性差，加热速度不能太快 退火（为了获得铁素体基体球墨铸铁） （一） 退火（为了获得铁素体基体球墨铸铁） 1、高温退火 当铸态组织为 、 当铸态组织为F+P+Fe3C+G时采用 时采用 高温退火，工艺：加热到900~950 ℃ ，保温2~5h 高温退火，工艺：加热到 保温 随炉缓冷至600 ℃出炉空冷 后，随炉缓冷至 2、低温退火 当铸态组织为 、 当铸态组织为F+P+G时，采用低温退 时 工艺：加热到720~760 ℃ ，保温 保温2~8h后，随炉 火，工艺：加热到 后 缓冷至600 ℃出炉空冷 缓冷至
2、性能特点 、 抗拉强度、塑性、韧性比碳钢低。 抗拉强度、塑性、韧性比碳钢低。 良好的耐磨性、消振性、低的缺口敏感性、 良好的耐磨性、消振性、低的缺口敏感性、 优良的切削加工性。 优良的切削加工性。 铸造性能比钢好。 铸造性能比钢好。
二、Fe-C双重相图及铸铁中石墨的形成 Fe（一）双重铁碳合金相图
（二）铸铁中石墨化过程（石墨的形成过程） 铸铁中石墨化过程（石墨的形成过程） 碳含量为2.5~4.0%的铸铁石墨化过程： 的铸铁石墨化过程： 碳含量为 的铸铁石墨化过程 Ⅰ、1154℃时通过共晶反应形成石墨 ℃ LC'→AE'+G Ⅱ、1154 ℃ ~738 ℃ A → GⅡ Ⅲ、738 ℃时共析反应 AS' →FP'+G 石墨化程度不同，铸铁结晶后可得到三种不同的组织： 石墨化程度不同，铸铁结晶后可得到三种不同的组织： F+G、P+G 、F+P+G 、
蠕虫状石墨
二、蠕墨铸铁的生产
球墨铸铁中的石墨呈球状，强度高，具有良好的塑 球墨铸铁中的石墨呈球状，强度高， 性和韧性，铸造性能好，成本低，生产 工艺简单。 性和韧性，铸造性能好，成本低， 工艺简单。
一、球墨铸铁的生产
加球化剂（稀土镁合金）球化处理 球化剂（稀土镁合金） 加孕育剂（硅铁、硅钙合金等）孕育处理（石墨化处理） 孕育剂（硅铁、硅钙合金等）孕育处理（石墨化处理） P186表 二、球墨铸铁的牌号、组织和性能（P186表7-3） 球墨铸铁的牌号、 QT400-18 QT600-3 QT700-2 球墨铸铁可分为F+G、F+P+G、P+G三种组织 、 球墨铸铁可分为 、 三种组织
（二）按石墨形态分类 1、灰铸铁：G呈片状 、灰铸铁： 呈片状 2、可锻铸铁： G呈团絮状 、可锻铸铁： 呈团絮状 3、球墨铸铁： G呈球状 、球墨铸铁： 呈球状 4、蠕墨铸铁：G呈短小的蠕虫状 、蠕墨铸铁： 呈短小的蠕虫状
第二节 灰铸铁
灰铸铁的组织、 一 、灰铸铁的组织、性能和用途
（一）灰铸铁的组织 金属基体组成 片状石墨 + 金属基体组成 依第三阶段石墨化进行的程度不同，可分为： 依第三阶段石墨化进行的程度不同，可分为： 铁素体灰铸铁 铁素体灰铸铁 珠光体灰铸铁 铁素体 + 珠光体灰铸铁 珠光体灰铸铁 珠光体灰铸铁
三、铸铁的分类
（一）按石墨化程度分类 1、白口铸铁：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段石墨化过程全部被 、白口铸铁： 相图进行结晶， 形式存在， 抑制按Fe-Fe3C相图进行结晶，碳以 3C形式存在， 抑制按 相图进行结晶 碳以Fe 形式存在 断口呈银白色。 断口呈银白色。 2、灰口铸铁： Ⅰ、Ⅱ阶段石墨化过程充分进行， 、灰口铸铁： 阶段石墨化过程充分进行， 碳主要以石墨形式存在，断口呈暗灰色。 碳主要以石墨形式存在，断口呈暗灰色。 3、麻口铸铁： Ⅰ阶段石墨化过程部分进行，碳 、麻口铸铁： 阶段石墨化过程部分进行， 以石墨和Fe 两种形式存在 两种形式存在， 以石墨和 3C两种形式存在，断口黑白相间构成 麻点。 麻点。
力学性能： 力学性能： 高于灰铁和可锻铸铁，接近于钢（ 高于灰铁和可锻铸铁，接近于钢（如弯曲疲 劳强度、耐磨性、抗拉强度等）。 劳强度、耐磨性、抗拉强度等）。 保留有灰铁的优点（优良的铸造性、 保留有灰铁的优点（优良的铸造性、切削加 工性、低的缺口敏感性）。 工性、低的缺口敏感性）。 可进行热处理改善性能。 可进行热处理改善性能。 应用：替代部分铸钢、锻钢件，如曲轴、连杆、 应用：替代部分铸钢、锻钢件，如曲轴、连杆、轧 汽车后桥等。 辊、汽车后桥等。
一、铸铁的特点
1、成分与组织特点 、 成分：较高的C、Si等元素 成分：较高的 、 等元素 组织：碳以石墨（ ）的形式存在，组织为钢的 组织：碳以石墨（G）的形式存在，组织为钢的 石墨 基体上分布着不同形态的石墨。 基体上分布着不同形态的石墨。 钢的基体有F、 、 三种 钢的基体有 、P、F+P三种
叶轮பைடு நூலகம்
大量人工晶核→结晶均匀 截面上组织均匀→性能 大量人工晶核 结晶均匀→截面上组织均匀 性能 结晶均匀 截面上组织均匀 均匀→断面敏感性小 壁厚敏感性小） 断面敏感性小（ 均匀 断面敏感性小（壁厚敏感性小） 应用：孕育铸铁用来制造力学性能要求高，截面 应用：孕育铸铁用来制造力学性能要求高， 尺寸变化较大的大型铸件，如重型机床的机身、 尺寸变化较大的大型铸件，如重型机床的机身、 导轨、汽缸体、液压件、齿轮等。 导轨、汽缸体、液压件、齿轮等。