铸铁的基础知识

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铸铁的基础知识

铸铁的基础知识

1、铸铁及其熔炼

铸铁是指碳的质量分数大于2.14%或者组织中具有共晶组织的铁碳合金。工业上所用的铸铁,实际上都不是简单的铁-碳二元合金,而是以铁、碳、硅为主要元素的多元合金。铸铁的成分范围大致为ω(C)=2.4%~4.0%,ω(Si)=0.6%~3.0%,ω(Mn)=0. 2%~1.2%,ω(P)=0.04%~1.2%,ω(S)=0.04%~0.20%。有时还可加入各种合金元素,以便获得能满足各种性能要求的合金铸铁。铸铁是近代工业生产中应用最为广泛的一种铸造金属材料。在机械制造、冶金矿山、石油化工、交通运输和国防工业等各部门中,铸铁件约占整个机器重量的45%~90%。因此,掌握铸铁的基本理论和生产技术,对于发展铸造生产,充分发挥铸铁件在国民经济各部门中的作用,是很有意义的。

相图是分析合金金相组织的有力工具。铸铁是以铁元素为基的含有碳、硅、锰、磷、硫等元素的多元铁合金,但其中对铸铁的金相组织起决定作用的主要是铁、碳和硅,因此铁-碳相图和铁-碳-硅三元合金相图是分析铸铁的成分与组织的关系以及组织形成过程的基础。

2、铸铁的基础知识——铁-碳相图——铁—碳相图分析

由于铸铁中的碳可能以渗碳体(Fe3C)或石墨两种独立的形式存在,因而铁、碳相图存在着Fe-G(石墨)和Fe-Fe3C两套体系,即铁-石墨系和铁-渗碳体系。从热力学观点看,石墨比渗碳体更稳定,因此,铁-石墨系也称为稳定系,而铁-渗碳体系称为亚稳定系。图2. 1-1所示为铁碳合金双重相图,即Fe-G(石墨)稳定系相图和Fe-Fe3C亚稳定系相图,分别以虚线和实线表示。表2.1-1为相图中临界点的温度及含碳量。

铸造基础知识教程

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第二篇
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铸造生产过程
第一章 造型 1.造型材料: 1)原砂:石英砂。主要成分SiO2。 颗粒形状:尖角形、多边形、圆形 2)粘结材料: 1.粘土:用于粘土砂。 高岭石:Al2O3.2SiO2.2H2O 蒙脱石:(Al,Mg)2【(OH)2|Si4O10】 (Na,Ca)x * n H2O
• 3)固化剂:使型(芯)砂中的粘结剂产生化 学反应而将砂粒固结在一起的材料。 • 苯磺酰氯、对甲苯磺酰氯、硫酸乙酯、磷 酸和甲苯磺酸等。
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4)涂料: 作用: (1)防止铸件粘砂 (2)降低表面粗糙度 (3)加固砂型表面 (4)屏蔽或隔离作用 (5)铸件表面合金化和晶粒细化 (6)减少铸件落砂 (7)调节铸件凝固温度场
3.铸铁的特性和分类
• 1)特性: • (1)具有一定的力学性能; • *性能举例和检测方法介绍。
σb
HT QT RuT KT BT
100~350
δ
/
HB
150~270
ak
/
金相组织
P、F、G片 P、F、B、G球 P、F、G虫
400~900 2-18
150~300 30~60 /
260~420 0.5~3.0 120~280 300~700 2~15 300~500 /
第二章 灰铸铁

铸铁的基础知识

铸铁的基础知识

2 铁—碳相图及其应用

正是因为铸铁的组织与铸铁的力学性能、铸造性能和使用性能,甚至切削加工性能等息息相关,我们就必须要掌握铸铁组织的形成规律,以达到控制组织和性能的目的。铁—碳平衡图就是掌握凝固过程及其形成组织极好工具,从中可以了解铸铁的凝固规律,控制所获得凝固组织的种类、形状和多少。

另外,生产中有多种因素会影响铸铁组织的形成,从铁—碳平衡图上也可一目了然地分析出这些因素对组织的影响情况,从而可通过控制形成的组织类型和数量来控制铸件的性能。

所以,铸造技术人员必须具备熟练应用铁—碳平衡图的能力,这样才能在生产实践中对铸件产生的各类问题进行有理论依据的分析和找出有针对性的解决办法。

2.1 铸铁的分类

铸铁是一种以Fe、C、Si为基础的多元合金,其中碳含量(质量分数)为2.0%~4.0%。铸铁成分中除C、Si外,还有Mn、P、S,号称五大元素。

在铸铁中加入Al、Cr、Ni、Mn等合金元素,可满足耐热、抗磨、耐腐蚀等性能要求,所形成的合金铸铁又称为特种铸铁。

按使用性能,铸铁可被分为工程结构件铸铁与特种性能铸铁两大类(见表14)。

表14 铸铁的分类

2.2 铁—碳双重相图

2.2.1 铁—碳双重相图的基本概念

表示合金状态与温度、成分之间关系的图形称为合金相图,是研究合金结晶过程中组织形成与变化规律的工具。在极缓慢冷却条件下,不同成分的铁—碳合金在不同温度时形成各类组织的图形为铁—碳合金相图。

铸铁中的碳能以石墨或渗碳体两种独立相存在,因此铁—碳相图存在两重性,即铁—石墨(C)相图与铁—渗碳体(Fe3C)相图。在一定条件下,Fe—Fe3C系相图可以向Fe—C系相图转化,所以Fe—C为稳定系平衡相图,Fe—Fe3C 为亚稳定系相图(见图16)。

铸造培训B-铸造材质基本知识

铸造培训B-铸造材质基本知识
铸造基础知识培训B
主讲工程师:朱景芝

• 铸造的定义 • 铸铁及分类

2
铸造的定义
铸造是将金属熔炼成符合一定要求 的液体并浇进铸型里,经冷却凝固、清整 处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸 件的工艺过程 。
3
什么是铸铁?
铸铁是含碳量大于2.11%或者组织中具有 共晶组织的铁碳合金。工业上所用的铸铁, 实际上都不是简单的铁一碳二元合金,而是 以铁、碳、硅为主要元素的多元合金。铸铁 的成分范围大致为:
C:2.4-4.0%、Si:0.6-3.0%、Mn:0.2-1.2%、 P :0.1-1.2%、S :0.08-0.15%。有时还加入其他
合金元素,以便获得具有各种性能的合金铸 4 铁。
铸铁及分类
根据碳在铸铁中存在形式的不同,铸铁可分为: 1、白口铸铁:所含碳除极少量溶于铁素体外, 全部以渗碳体形式存在,断口呈银白色,故而称 为白口铸铁 。白口铸铁 组织中含有大量莱氏体, 其性能硬而脆,很难机械加工。因此,工业上很 少用它来制造零件,一般做些耐磨件如:衬板、 犁铧
铁素体蠕墨铸铁
铁素体蠕墨铸铁的导热性较好,在 高温作用下,不存在珠光体分解问题, 组织较稳定,适用于制造在高温下工 作、需要有良好的抗热疲劳能力、导 热性的零件,如内燃机汽缸盖、进排 气岐管等。
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铸铁及分类
可锻铸铁
可锻铸铁是将白口铸铁通过固态石墨化 热处理(包括有或无脱碳过程)得到的具有 团絮状石墨的铁碳合金。

铸铁属于什么材料

铸铁属于什么材料

铸铁属于什么材料

铸铁是一种含碳量在2%以下的铁合金材料,通常包括灰铸铁和球墨铸铁两种类型。它们在工业生产和日常生活中都有着广泛的应用,因此对于铸铁的材料特性和用途有着很高的关注度。

首先,我们来看一下铸铁的基本材料特性。铸铁具有较高的流动性和流变性,这使得它适合于各种复杂形状的铸造。同时,由于其含碳量较高,铸铁的硬度和耐磨性也比较高,因此在一些对强度要求不是特别高但需要耐磨的场合,铸铁就能够发挥其优势。此外,铸铁还具有一定的耐腐蚀性能,这使得它在一些具有腐蚀性环境的使用场合中表现出色。

其次,我们来谈一谈铸铁在实际应用中的具体用途。首先,灰铸铁通常用于制造机床床身、汽车发动机缸体、机械零件等。由于其具有较高的耐磨性和较好的减震性能,因此在这些领域中得到了广泛的应用。而球墨铸铁则常常用于制造汽车零部件、管道、阀门等。由于球墨铸铁具有较高的韧性和较好的抗拉强度,因此在这些领域中也有着广泛的应用。

总的来说,铸铁作为一种重要的铁合金材料,在工业生产和日常生活中都有着广泛的应用。它的材料特性和用途使得它在各个领域都能够发挥其独特的优势,为人们的生产和生活带来了便利。因此,对于铸铁的材料特性和用途的研究和了解,对于我们来说是非常重要的。

铸铁铸态组织基础知识

铸铁铸态组织基础知识

铸铁铸态组织基础知识

铸铁是一种常见的金属材料,其具有良好的机械性能和耐热性能,广泛应用于工业制造领域。铸铁的组织结构对其性能有着重要影响,铸态组织是指铸铁在铸造过程中形成的组织结构。本文将介绍铸铁铸态组织的基础知识。

铸铁是由铁、碳和其他合金元素组成的合金材料。在铸造过程中,铸铁首先以液态形式注入铸型中,然后在冷却过程中逐渐凝固形成固态材料。铸态组织是指铸铁在凝固过程中形成的组织结构。

铸铁的铸态组织通常由铁素体、珠光体和石墨组织组成。铁素体是铸铁的基体组织,主要由铁和碳组成。珠光体是一种由铁和碳组成的固溶体,具有球状或类似珍珠的形态,是铸铁中的主要强度组织。石墨组织是由石墨片或石墨球组成的结构,具有良好的润滑性能和抗磨损性能。

铁素体的形成取决于铸铁的化学成分和冷却速率。高碳铸铁中的碳含量较高,有利于铁素体的形成。快速冷却会抑制铁素体的形成,使珠光体比例增加。因此,铸铁的化学成分和冷却速率对铸态组织有重要影响。

铸态组织对铸铁的性能有着重要影响。铁素体具有较高的强度和硬度,但脆性较大。珠光体具有较高的塑性和韧性,但强度和硬度较低。石墨组织能够降低摩擦系数,提高耐磨性能。因此,铸铁的性

能可以通过调整铸态组织的比例来实现。

铸态组织的控制主要通过铸造工艺和热处理工艺来实现。在铸造工艺中,可以通过调整铸型温度、浇注速度和冷却方式等参数来控制铸态组织。在热处理工艺中,可以通过加热和冷却的方式来改变铸态组织的形貌和比例。

铸态组织的评价主要通过金相显微镜观察和显微硬度测试来实现。金相显微镜可以观察铸态组织的形貌和比例,显微硬度测试可以评估铸态组织的硬度和强度。

钢铁基础必学知识点

钢铁基础必学知识点

钢铁基础必学知识点

1. 钢铁的定义:钢铁是一种由含碳量在0.02%至

2.11%之间的铁碳合金制成的金属材料。当碳含量小于0.02%时,它被称为铁,而当碳含量超过2.11%时,它被称为铸铁。

2. 钢铁的制造:钢铁通常是通过冶炼铁矿石来制造的。这个过程包括将铁矿石加热到高温,使其与石灰石和焦炭反应,生成炼铁矿石。然后,炼铁矿石被冷却并与再生铁和其他添加剂一起加入炼铁炉中进行冶炼,产生钢铁。

3. 钢铁的特性:钢铁具有高强度、硬度、韧性和可塑性。它也具有良好的导电性和导热性。

4. 钢铁的分类:钢铁可以根据其化学成分和物理性质进行分类。常见的分类方法包括碳含量、合金元素、热处理方式等。

5. 钢铁的用途:钢铁广泛应用于各个领域,包括建筑、汽车制造、船舶制造、机械制造、电力工业等。钢铁也是制造其他金属制品的重要材料。

6. 钢铁的保护:由于钢铁容易受到氧化、腐蚀和磨损的影响,保护钢铁非常重要。一些常见的保护方法包括涂覆防锈涂料、电镀、镀锌和使用不锈钢等。

7. 钢铁的可持续发展:在钢铁生产中,重要的问题是减少对环境的影响。钢铁行业采取了一系列的措施来提高能源效率、降低碳排放和减少废物产生。

8. 钢铁的国际贸易:钢铁是全球贸易中最重要的商品之一。各国之间进行钢铁的进口和出口,以满足国内需求和获得经济利益。

9. 钢铁的市场价格:钢铁的价格受到供需关系、全球经济形势、原材料成本等因素的影响。钢铁市场价格常常波动,对行业和经济有重要影响。

10. 钢铁的未来发展趋势:随着科技的不断进步,钢铁行业也在不断发展。未来的趋势包括可持续发展、数字化生产、高强度钢等。

铸铁和钢的基础知识

铸铁和钢的基础知识
❖ 目的:1. 稳定钢件淬火后的组织,减小存放或使 用期间的变形;2.减轻淬火以及磨削加工后的内应 力,稳定形状和尺寸。
❖ 应用要点:1. 适用于经淬火后的各钢种;2.常用 于要求形状不再发生变化的精密工件,如精密丝杠 、测量工具、床身机箱等。
2020/5/13
09:57
常用热处理方法
7.冷处理
❖ 操作方法:将淬火后的钢件,在低温介质(如干冰 、液氮)中冷却到-60~-80度或更低,温度均 匀一致后取出均温到室温。
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常用温度符号
❖ Ac1、Ac3、Accm 钢加热时的ຫໍສະໝຸດ Baidu际转变温度 加热时:
❖ Ac1 P→γ; ❖ Ac3 α完全→γ; ❖ Accm Fe3CⅡ完全→γ;
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常用温度符号
❖ Ar1、Ar3、Arcm 钢冷却时的实际转变温度。 加热时:
❖ Ar1 γ→P; ❖ Ar3 γ开始→α; ❖ Arcm γ开始析出Fe3CⅡ
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常用热处理方法
9. 感应加热表面淬火
❖ 操作方法:将钢件放入感应器中,使钢件表层产生 感应电流,在极短的时间内加热到淬火温度,然后 喷水冷却。
❖ 目的:提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度,心 部保持韧性状态。
❖ 应用要点:1.多用于中碳钢和中碳合金结构钢制 件;2. 由于肌肤效应,高频感应淬火淬透层一般 为1~2mm,中频淬火一般为3~5mm,高频淬 火一般大于10mm。

铸铁铸态组织基础知识

铸铁铸态组织基础知识

铸铁铸态组织基础知识

铸铁是一种常见的铸态材料,具有良好的机械性能和耐热性能。铸铁的基本组织特征是由铁素体和石墨组成的复合组织。在这篇文章中,我们将介绍铸铁的基本组织知识。

铸铁的基本组织由两部分组成:铁素体和石墨。铁素体是铸铁中的主要组织相,它由铁和碳组成。铁素体的组织形式有很多种类,常见的有珠光体、鳞片体和网状体。珠光体是一种球状的组织,由铁素体晶粒组成,具有良好的韧性和强度。鳞片体是一种片状的组织,由铁素体晶粒沿平行面排列而成,具有较高的硬度和耐磨性。网状体是一种网状的组织,由铁素体晶粒交叉排列而成,具有良好的韧性和强度。

除了铁素体,铸铁中还存在着大量的石墨。石墨是一种由碳组成的物质,它具有良好的润滑性和导电性。石墨的形态有片状、球状和螺旋状等。片状石墨是指石墨以片状分布在铸铁中,具有较好的润滑性和抗冲击性能。球状石墨是指石墨以球状分布在铸铁中,具有较好的韧性和抗疲劳性能。螺旋状石墨是指石墨以螺旋状分布在铸铁中,具有较好的导热性能。

铸铁的组织形态对其性能有着重要的影响。珠光体组织具有良好的韧性和强度,适用于制作需要承受较大力度和冲击的零件。鳞片体组织具有较高的硬度和耐磨性,适用于制作需要抵抗磨损和磨削的零件。网状体组织具有良好的韧性和强度,适用于制作需要同时满

足韧性和强度要求的零件。

石墨的存在对铸铁的性能也有重要影响。石墨的润滑性能可以降低铸铁零件的摩擦系数,提高其耐磨性能。石墨的导电性能可以提高铸铁零件的导电性能,适用于制作需要导电性能的零件。

铸铁的组织形态还受到铁素体和石墨的含量、冷却速度等因素的影响。铸铁的含碳量越高,石墨的含量越多,铸铁的硬度和脆性越大。铸铁的冷却速度越快,铁素体的晶粒越细小,铸铁的强度和韧性越高。

铸造基本知识及理论

铸造基本知识及理论
但它的缺点是公差较大,易产生 内部缺陷。
铸造是人类掌握比较
早的一种金属热加工工艺, 已有约6000年的历史。中 国约在公元前1700~前 1000年之间已进入青铜铸 件的全盛期,工艺上已达
到相当高的水平。中国商 朝的重875公斤的司母戊方 鼎,战国时期的曾侯乙尊
盘,西汉的透光镜,都是 古代铸造的代表产品。
熔模铸造:
➢ 定义:是指利用易熔材料制成模型,并在模型表面粘
结一定厚度的耐火材料,然后将模型熔化而使金属液充满 型腔的一种铸造方法。
➢ 工艺过程:
➢ 特点和应用:
1、铸件尺寸精度高,表面光洁; 2、可铸造形状复杂零件; 3、工艺过程复杂,生产周期长,成本高; 4、适于铸造小尺寸的各类合金铸件,特别是少切削或
程中,其体积或尺寸缩减的现象。
分类:分为三类,液态收缩、凝固收缩和固态收缩。
浇注温度
铸 液态收缩
件 温
开始凝固温度

度 降
凝固收缩
积 收


凝固终止温度
固态收缩
室温
线收缩
收缩率:
体积收缩是指单位体积的收缩量(体积收缩率)。 线收缩是指单位长度上的收缩量(线收缩率)。
体积收缩率:
V
V0 V1 100% V1
2、型砂的影响: 1)原砂、粘结剂和稀释剂的成分配比; 型砂
原砂

铸铁基础知识

铸铁基础知识

稳定和细化珠光体

磷对石墨化影响不显著,磷 含量大于0.3%时会形成硬而脆 的磷共晶,能提高铸铁的耐磨 性,但又会形成冷脆性,对于 灰铸铁含磷量应限制在0.15%以 下。

硫是强烈阻碍石墨化的元素,能促进铸铁白口化,形成热脆性, 并降低流动性,增大收缩,产生热裂。
有害元素,应严格限制其含量在0 . 1 % 以下。
铸铁的石墨
A型石墨
• A型石墨是在石墨的 成核能力较强,冷却速度 较慢,共晶转化在很小的 过冷度下进行时形成的。 由于晶核的数目较多,又 在很小的过冷度下结晶, 线生长速度低,所以石墨 分枝不很发达,故形成较 为均匀分布的片状石墨, 这是灰铸铁中最经常出现 的一种石墨分布状态。
一厂生产铸件石墨
B型石墨
一厂生产铸件石墨
F型石墨
• F型石墨是我国标准中所特有的,其特点是 在大块石墨(有的单位叫星型石墨)上分布着许 多小的石墨片(这些小石墨片呈A型分布),F型 石墨实质上亦是过共晶石墨,是高碳铁水在较大 过冷条件下生长的。大块石墨可以认为是相当于 C型中的初生石墨,小片状石墨在其上生长。 • 这种石墨在生产活塞环时经常出现,为了防止活 塞环组织出现白口,常采用高碳(如C>3.8%) 铁水,由于壁薄,必须加强孕育过程,因此促进 了了F型石墨的生长。
灰铸铁石墨级别、长度
球墨铸铁
孕育铸铁

铸铁基础知识(一)灰铁

铸铁基础知识(一)灰铁

什么叫铸铁?

铸铁在国民生产中的地位

铸铁的分类

灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁

灰铸铁

牌号

灰铸铁的金相组织

灰铸铁的使用性能

]

黑色金属材料基础知识

黑色金属材料基础知识
化学热处理
将工件置于一定温度的活性介质中保温,使一种或几种元素渗入它的表层,以改变其化学成 分、组织和性能。常见的化学热处理工艺有渗碳、氮化、碳氮共渗、渗硼等。
不同热处理工艺的目的及应用
退火
主要目的是降低材料的硬度、消除内应力和改善材料的切 削加工性能。退火广泛应用于各种钢材的预处理和中间处 理过程中。
黑色金属材料是人类社会发展的重要物质基础,广泛应用于建筑、交通、能源等各个领域 。
随着科技的进步和产业的发展,对黑色金属材料的性能和质量要求越来越高,因此 需要深入了解其基础知识和制备工艺。
黑色金属材料的重要性
黑色金属材料具有良好的力学性能和 加工性能,能够满足各种复杂形状和 精密尺寸的要求。
黑色金属材料在国民经济中占有重要 地位,是支撑国家工业化和现代化建 设的关键材料之一。
技术创新与产业升级
技术创新将成为推动黑色金属材料产 业发展的重要动力,产业升级也将成 为必然趋势。
THANK
合金钢的牌号和性能
牌号表示方法
合金钢的牌号通常由代表其化学成分的符号和数字组成,如“40Cr”表示平均碳含量 为0.40%、主要合金元素为铬的合金结构钢。
主要性能参数
合金钢的主要性能参数包括力学性能(如抗拉强度、屈服强度、延伸率等)、物理性 能(如密度、导热性、导电性等)和化学性能(如耐腐蚀性等)。这些性能参数决定 了合金钢在不同应用场合下的适用性。

铸造基本知识及理论

铸造基本知识及理论

铸造是人类掌握比较
早的一种金属热加工工艺
,已有约6000年的历史。
中国约在公元前1700~前
1000年之间已进入青铜铸
件的全盛期,工艺上已达
到相当高的水平。中国商
朝的重875公斤的司母戊方
鼎,战国时期的曾侯乙尊
盘,西汉的透光镜,都是
古代铸造的代表产品。
司母戊方鼎 曾侯乙尊盘
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4
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5
第二节 铸造的工艺基础
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工 艺 过 程
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34
特点及应用:
1、不受铸件材质、尺寸、质量和生产批量的限制; 2、属于一次性铸造成形,造型工作量大; 3、铸件精度和表面质量差; 4、砂型铸造缺陷多,废品率高,机械性能较差; 5、设备简单、投资少,价格低廉,应用广泛。
h
35
第四节 特种铸造
为获得高质量、高精度的铸件,提高生产率,人们在砂型铸造的基础上, 创造了多种其它的铸造方法;通常把这些有别于砂型铸造的其他铸造方法通称 为特种铸造。
熔模铸造:
➢ 定义:是指利用易熔材料制成模型,并在模型表面粘结一定厚度的耐火
材料,然后将模型熔化而使金属液充满型腔的一种铸造方法。
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➢ 工艺过程:
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➢ 特点和应用:
1、铸件尺寸精度高,表面光洁; 2、可铸造形状复杂零件; 3、工艺过程复杂,生产周期长,成本高; 4、适于铸造小尺寸的各类合金铸件,特别是少切削或

铸铁铸态组织基础知识

铸铁铸态组织基础知识

铸铁铸态组织基础知识

铸铁是一种常见的金属材料,具有优异的机械性能和耐磨性。铸铁的组织结构对其性能具有重要影响,铸态组织是铸铁最基本的组织形态之一。本文将介绍铸铁铸态组织的基础知识。

铸态组织是指铸铁在凝固过程中形成的组织结构。铸态组织主要由铁素体、珠光体和渗碳体组成。铁素体是铸铁中最主要的组织相,具有良好的塑性和韧性。珠光体是铸铁中的第二相,呈球状或胞状分布在铁素体中,能够提高铸铁的硬度和强度。渗碳体是铸铁中的第三相,主要由碳化物组成,能够提高铸铁的耐磨性和硬度。

铁素体的形成是铸态组织形成的基础。在铸铁凝固过程中,当温度降低到铁素体形核温度以下时,铁素体开始形成。铁素体的晶粒生长速度较快,且晶粒较大,因此铸铁的铸态组织中常常存在较粗的铁素体晶粒。

珠光体的形成是在铁素体晶粒内部或晶界上形成的。在铸铁凝固过程中,当温度进一步降低到珠光体形核温度以下时,珠光体开始形成。珠光体的形成需要一定的过冷度,因此铸铁的铸态组织中常常存在过冷铁素体。过冷铁素体是指在晶界或晶内形成的较细小的铁素体晶粒,其形成是由于凝固过程中的过冷现象导致的。

渗碳体的形成是在铁素体中形成的。在铸铁凝固过程中,当温度进一步降低到渗碳体形核温度以下时,渗碳体开始形成。渗碳体主要

由碳化物组成,其中常见的有Fe3C碳化物。渗碳体的形成能够提高铸铁的硬度和耐磨性。

铸态组织的性能与组织形态有密切关系。铸态组织中的铁素体能够提高铸铁的塑性和韧性,而珠光体和渗碳体则能够提高铸铁的硬度和强度。不同的铸态组织形态对铸铁的性能有不同的影响。例如,过多的渗碳体会导致铸铁脆性增加,而过多的珠光体会导致铸铁的塑性降低。

铸铁的基本类别、特征及控制要点

铸铁的基本类别、特征及控制要点

组织特征:白口铸铁组织中含有大 量莱氏体,其性能硬而脆,很难 机械加工。
用途:工业上很少用它来制造零 件,一般做些耐磨件如:衬板、 犁铧。
二、铸铁的分类
➢ 灰口铸铁:其中碳除微量溶于铁素体外,大部分以石墨形 式存在,因断口呈暗灰色而得名。它是工业中应用最广泛 的铸铁。
按石墨形态不同可分为
灰铁 石墨呈片状 球铁 石墨呈球状 蠕墨铸铁 石墨呈蠕虫状 可锻铸铁 石墨呈团絮状
四、铸铁的控制要点
➢硫和锰:硫是强烈阻碍石墨化元素,硫含量高易促使铸铁形成 白口组织。此外硫还使铸铁铸造性能恶化(降低流动性,增大收 缩率)因此要严格控制其含量,锰是弱阻碍石墨化元素,具有稳 定珠光体,起着提高铸铁强度和硬度的作用。
锰有较强的阻碍共析转变石墨化的作用,故可稳定珠光 体;当用电炉熔化时,由于铁液比较纯净,形核的异质点较少, 当S含量低时,影响孕育效果。因此,当S在0.06%以上时,与 Mn结合生成MnS质点,强化孕育,减小白口倾向。 ➢磷:磷含量过高会使铸铁的耐磨性提高,但同时铸件会很脆, 因此我们多限制在0.15%以下。并且高磷铸铁的流动性很好。
球化率75%
球化率80%
三、铸铁的基本特征
➢球化等级
球化率85%
球化率90%
三、铸铁的基本特征
3)蠕墨铸铁的基本特征
➢ 化学成分
化学成分和球墨铸铁基本相同,一般为wC=3.0%~4.0%, wSi=2.0%~3.0%,wMn=0.4%~0.8%,wP<0.08%, wS<0.04%。
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2 铁—碳相图及其应用

正是因为铸铁的组织与铸铁的力学性能、铸造性能和使用性能,甚至切削加工性能等息息相关,我们就必须要掌握铸铁组织的形成规律,以达到控制组织和性能的目的。铁—碳平衡图就是掌握凝固过程及其形成组织极好工具,从中可以了解铸铁的凝固规律,控制所获得凝固组织的种类、形状和多少。

另外,生产中有多种因素会影响铸铁组织的形成,从铁—碳平衡图上也可一目了然地分析出这些因素对组织的影响情况,从而可通过控制形成的组织类型和数量来控制铸件的性能。

所以,铸造技术人员必须具备熟练应用铁—碳平衡图的能力,这样才能在生产实践中对铸件产生的各类问题进行有理论依据的分析和找出有针对性的解决办法。

2.1 铸铁的分类

铸铁是一种以、C、为基础的多元合金,其中碳含量(质量分数)为2.04.0%。铸铁成分中除C、外,还有、P、S,号称五大元素。

在铸铁中加入、、、等合金元素,可满足耐热、抗磨、耐腐蚀等性能要求,所形成的合金铸铁又称为特种铸铁。

按使用性能,铸铁可被分为工程结构件铸铁与特种性能铸铁两大类(见表14)。

表14 铸铁的分类

2.2 铁—碳双重相图

2.2.1 铁—碳双重相图的基本概念

表示合金状态与温度、成分之间关系的图形称为合金相图,是研究合金结晶过程中组织形成与变化规律的工具。在极缓慢冷却条件下,不同成分的铁—碳合金在不同温度时形成各类组织的图形为铁—碳合金相图。

铸铁中的碳能以石墨或渗碳体两种独立相存在,因此铁—碳相图存在两重性,即铁—石墨(C)相图与铁—渗碳体(3C)相图。在一定条件下,—3C系相图可以向—C系相图转化,所以—C为稳定系平衡相图,—3C为亚稳定系相图(见图16)。

图16 —C(石墨)、—3C双重相图

铸铁中的高碳相只有两种:石墨与渗碳体,石墨(G)为100%的碳,渗碳体(3C)含碳量仅为6.67%。在生产中常用的三角试块的尖端处为白口,此处碳以3C出现;三角试块厚的部位为灰口,此处碳以G形式出现。这说明,同一成分的铸铁既可按—3C相图结晶,也可按—C相图结晶,因此,研究铸铁时,必须研究铁—碳合金的双重相图。

2.2.2 铁—碳相图与铸铁的结晶

铸铁在凝固过程中要经过三个结晶阶段,即析出初相、共晶转变、共析转

变,在这三个阶段中分别析出不同的组织,见表15。

表15 铸铁结晶的三个阶段结

晶过程结晶发

生的临

界线

结晶产物图标

初析阶段液相线

以下析

出初生

(1)及’线以下析出初生奥氏体

(2)C’D’线以下析出初生石墨

(3)线以下析出初生渗碳体

共晶阶段固相线

以下发

生共晶

转变

(1)线以下发生共晶转变,共

晶组织为共晶奥氏体+共晶渗

碳体(2)E’C’F’线以下发生共晶转

变,共晶组织为共晶奥氏体+共

晶石墨

共析阶段共析线

以下发

生共析

转变

(1)线以下发生共析转变,奥

氏体转变为珠光体(渗碳体+铁

素体)

(2)P’S’K’线以下发生共析转

变,奥氏体转变为铁素体+石墨

在三个阶段的结晶中要记住两个临界点:共晶点与共析点。

共晶点的意义是:当铁液温度到达共晶温度、铁液成分到达共晶成分时,铁液就会发生共晶转变。(石墨)系中,共晶点C’的成分是w(C)4.26%;

3C系中,共晶点C的成分是w(C)4.30%。

共析点的意义是:当铸铁凝固冷却到共析温度、成分到达共析点成分时,将发生共析转变。(石墨)系中,共析点S’的成分为w(C)0.69%;3C系中,共析点S的成分为w(C)0.76%。

在铁—碳相图中:

具有共晶成分的铸铁,称共晶铸铁;

小于共晶成分的铸铁,称亚共晶铸铁;

大于共晶成分的铸铁,称过共晶铸铁。

在铸铁的凝固过程中,要记住四条特性曲线,即液相线、固相线(共晶转变线)、碳在奥氏体中的溶解曲线和共析线。

在双重相图、两个临界点、四条特性曲线下,三个阶段结晶中所形成的铸铁组织不同,记住在不同条件下形成的各类组织是十分重要的。表16为结晶过

程中的两个临界点与四条特性曲线。

表16 铸铁结晶过程中的两个临界点和4条特性曲线

名称

曲线或

临界点

特性图标

液相线

’D’线(1)该线称为液相线,此线以上为液相区,用L表示(2)铁液冷却至此线时,开始

结晶并析出初相

(3)或’线以下皆析出初生奥

氏体,用A或γ表示(4)在线以下析出初生渗碳

体,用3C表示(5)在C’D’线以下析出初生

石墨,用G表示

固相线(共晶线)

E’C’F’

线

(1)该线称为固相线,合金冷

却至此线后凝为固体,此线以

下为固态区(2)液相线与固相线之间,液

相与固相并存,为合金的结晶

区,或’E’区内为铁液+初生奥

氏体,在区内为铁液+初生渗

碳体,在D’C’F’区内为铁液+

初生石墨(3)该线也称为共晶转变线,

铁液冷却至此线以下时发生

共晶转变,铁液转变为共晶奥

氏体+共晶渗碳体(按线)或转

变为共晶奥氏体+共晶石墨

(按E’C’F’线)

(4)共晶奥氏体+共晶渗碳体

可称为高温莱氏体,用公式表

示为3C

共晶点C(C’)共晶临界点,其碳的质量分数是:C点为4.30%,C’点为

4.26%,生产中常简化为

4.30%

碳在奥

氏体中的溶解曲线与E’S’

线

碳在奥氏体中的含量随温度

降低而减少,当温度下降时,

沿着此线析出二次渗碳体(按

线)或析出二次石墨(按E’S’

线)

共析线

P’S’K’

线

(1)合金冷却至此线时发生

共析转变,按线奥氏体转变为

珠光体(铁素体+渗碳体),用

P来表示,按P’S’K’线奥氏体

转变为铁素体+石墨,铁素体

用α或F表示(2)共析转变按3C进行,高

温莱氏体(奥氏体+渗碳体)则

变为低温莱氏体(珠光体+渗

碳体),低温莱氏体的表示公

式为L’3C

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