最新8-1-铸铁基础知识(一)教学讲义PPT
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铸铁ppt课件
11.2.4 影响铸铁结晶的因素
冷却速度的影响 冷速慢有利于按Fe－C相图进行结晶，石墨化 越容易进行。 冷速快有利于 形成白口铁
不同C+Si含量，不同壁厚（冷却速度）铸件的组织
11.3 灰铸铁
概述 灰铸铁中石墨呈片状，断口呈灰色，是使
用最多的铸铁，占铸铁总量的80％以上。 灰铸铁分为：普通灰铁和孕育灰铁－通过孕育 处理，使石墨的片层变细，强度高于普通灰铁 牌号表示：HT100，HT150，HT200 属普通灰铁
11.2.4 影响铸铁结晶的因素
为综合考虑C，Si，P对铸铁组织及石墨化的影 响，引入了两个参量：碳当量和共晶度。
碳当量：把Si，P折合成相当的碳含量 CE＝WC ＋1/3W(Si+P)
共晶度：表示铸铁中碳含量接近共晶碳含量的程度 Sc=WC/[4.3%-1/3W(Si+P)]
Sc=1为共晶 >1为过共晶
球墨铸铁
一、铸铁中碳的分布形式与石墨的形态
2.石墨形态：片状，蟹状，蠕虫状，团絮状，不规则形状，球形
片状
蟹状
球形
蠕虫状
团絮状
二、铸铁的分类
按石墨存在的形式及石墨形态分类
灰口铸铁 C全部或大部分以游离的片状石墨形式存在，断口呈灰色
球墨铸铁 C全部或大部分以游离的球形石墨形式存在
蠕墨铸铁 C全部或大部分以游离的蠕虫状石墨形式存在
球化剂：Mg，稀土－硅铁合金，稀土－ 硅铁－镁合金（应用最广泛）
孕育处理：由于球化处理只能在铁液中 有石墨核心时，才能促进石墨生成球 形，而常用的球化剂都强烈阻碍石墨 化，因此，在球化处理同时，必须进 行孕育处理（石墨化处理），获得球 径小，数量多，圆度好，分布均匀的 球状石墨
铸造基本知识及理论ppt课件
正确设置浇注位置和分型面是完成外型、取模、设置 浇冒系统和安装砂芯的需求。 ➢ 确定主要工艺参数：
正确选择收缩量、 机械加工余量和拔模 斜度等。
拔模斜度
➢ 浇注系统的设计：
浇注系统是铸型中液态金属流入型腔的通道；通常由 交口杯、直浇道、横浇道和内浇道等组成。 设计原那么：确保液态金属可以平 稳 而合理地充溢型腔。 ➢ 补缩系统的设计：
➢ 缩孔：
定义：缩孔是指金属液在铸模中冷却和凝固时， 在铸件的厚大部位及最后凝固部位构成一些容积 较产大生的缘孔由洞：。先
凝固区域堵住 液体流动的通 道，后凝固区 域收缩所缩减 的容积得不到
➢ 疏松：
定义：疏松是指金属液在铸模中冷却和凝固时， 在铸件的厚大部位及最后凝固部位构成一些分散 产性生的缘小由孔：洞。当合金的结晶温度范围很宽或铸件 断面温度梯度较小时，凝固过程中有较宽的糊状 凝固两相并存
温的过
分程类中：，分其为体三积类或，尺液寸态缩收减缩的、景凝象固。收缩和固态
收缩。
浇注温度
铸 液态收缩
件 温
开场凝固温度
体
度 降
凝固收缩
积 收
低
缩
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〕。 线体收积缩收是缩率指：单位长V度上V0V 的1V 收1缩1量0〔% 0线收缩率〕。
顺序凝固：是指经过在铸件上能够出现疏松的厚大部位 安装冒口或放置冷铁等工 艺措施，使铸件上远离冒 口的部位先凝固〔图中 Ⅰ〕，尔后在接近冒口的 部位凝固〔图中Ⅱ、Ⅲ〕， 最后是冒口本身凝固。
顺序凝固表示图
内置冷铁法 外置冷铁法
设置冒口法 冒口、冷铁共用法
➢ 裂纹与变形：
正确选择收缩量、 机械加工余量和拔模 斜度等。
拔模斜度
➢ 浇注系统的设计：
浇注系统是铸型中液态金属流入型腔的通道；通常由 交口杯、直浇道、横浇道和内浇道等组成。 设计原那么：确保液态金属可以平 稳 而合理地充溢型腔。 ➢ 补缩系统的设计：
➢ 缩孔：
定义：缩孔是指金属液在铸模中冷却和凝固时， 在铸件的厚大部位及最后凝固部位构成一些容积 较产大生的缘孔由洞：。先
凝固区域堵住 液体流动的通 道，后凝固区 域收缩所缩减 的容积得不到
➢ 疏松：
定义：疏松是指金属液在铸模中冷却和凝固时， 在铸件的厚大部位及最后凝固部位构成一些分散 产性生的缘小由孔：洞。当合金的结晶温度范围很宽或铸件 断面温度梯度较小时，凝固过程中有较宽的糊状 凝固两相并存
温的过
分程类中：，分其为体三积类或，尺液寸态缩收减缩的、景凝象固。收缩和固态
收缩。
浇注温度
铸 液态收缩
件 温
开场凝固温度
体
度 降
凝固收缩
积 收
低
缩
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〕。 线体收积缩收是缩率指：单位长V度上V0V 的1V 收1缩1量0〔% 0线收缩率〕。
顺序凝固：是指经过在铸件上能够出现疏松的厚大部位 安装冒口或放置冷铁等工 艺措施，使铸件上远离冒 口的部位先凝固〔图中 Ⅰ〕，尔后在接近冒口的 部位凝固〔图中Ⅱ、Ⅲ〕， 最后是冒口本身凝固。
顺序凝固表示图
内置冷铁法 外置冷铁法
设置冒口法 冒口、冷铁共用法
➢ 裂纹与变形：
铸造知识培训.ppt
• 此外，石墨脱落后所形成的显微孔洞能贮存润滑油， 而且显微孔洞还是磨耗后所产生的微小磨粒的收容 所。所以铸铁的耐磨性比钢好。
26
⑥ 减振性
物体吸收振动能的能力称为减振性。灰铸铁 的减振性比钢约大6～10倍。 ❖ 抗拉强度越低，减振性越好。 所以，灰铸铁 适宜用作减振材料，用于机床床身有利于提 高被加工零件的精度。
21
二、灰铸铁的牌号、性能和应用
1、 灰铸铁的牌号
灰铸铁的牌号以“灰铁”的汉语拼音字头“HT”为标 志符号，后面三位数字表示直径为30mm单铸试棒 测得的最低抗拉强度值（MPa）。表7-2为灰铸铁的 牌号、基体组织、力学性能和用途举例。
22
23
2、灰铸铁的性能和应用
① 抗拉强度 灰口铸铁的抗拉强度比同样基体的钢要低得多。一般说
13
②锰 ❖ 锰是一个阻碍石墨化的元素。 ❖ 锰能溶于铁体和渗碳体，起固定碳的作用，从而
阻碍石墨化。 ❖ Mn能与S结合生成MnS，消除硫的有害影响。 ③硫 ❖ 硫是一个阻碍石墨化的元素。 ❖ S阻碍碳原子的扩散，而且降低铁水的流动性，增
加铸件缺陷，恶化铸造性能。因此，硫是一个有害 元素，其含量应控制在0.15%以下。
24
② 抗压强度 抗压强度约为抗拉强度的2.5-4.0倍。灰铸 铁的抗压强度显著地大于抗拉强度，这是灰 铸铁的一种特性。因此，灰铸铁广泛地被用 作机床底座、床身和支柱等耐压零件。
③ 硬度 灰铸铁的硬度随其成分和组织的变化而变化， 一般在HB130～270范围内变化，随着共晶 度增加，铸铁的硬度降低。
孕育铸铁的抗拉强度可达300～400MPa、硬度 可达HB170～270。孕育铸铁主要用于动载荷较 小，而静载强度要求较高的重要零件，例如汽缸、 曲轴、凸轮和机床铸件等，尤其是断面比较厚大 的铸件更为合适。
26
⑥ 减振性
物体吸收振动能的能力称为减振性。灰铸铁 的减振性比钢约大6～10倍。 ❖ 抗拉强度越低，减振性越好。 所以，灰铸铁 适宜用作减振材料，用于机床床身有利于提 高被加工零件的精度。
21
二、灰铸铁的牌号、性能和应用
1、 灰铸铁的牌号
灰铸铁的牌号以“灰铁”的汉语拼音字头“HT”为标 志符号，后面三位数字表示直径为30mm单铸试棒 测得的最低抗拉强度值（MPa）。表7-2为灰铸铁的 牌号、基体组织、力学性能和用途举例。
22
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2、灰铸铁的性能和应用
① 抗拉强度 灰口铸铁的抗拉强度比同样基体的钢要低得多。一般说
13
②锰 ❖ 锰是一个阻碍石墨化的元素。 ❖ 锰能溶于铁体和渗碳体，起固定碳的作用，从而
阻碍石墨化。 ❖ Mn能与S结合生成MnS，消除硫的有害影响。 ③硫 ❖ 硫是一个阻碍石墨化的元素。 ❖ S阻碍碳原子的扩散，而且降低铁水的流动性，增
加铸件缺陷，恶化铸造性能。因此，硫是一个有害 元素，其含量应控制在0.15%以下。
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② 抗压强度 抗压强度约为抗拉强度的2.5-4.0倍。灰铸 铁的抗压强度显著地大于抗拉强度，这是灰 铸铁的一种特性。因此，灰铸铁广泛地被用 作机床底座、床身和支柱等耐压零件。
③ 硬度 灰铸铁的硬度随其成分和组织的变化而变化， 一般在HB130～270范围内变化，随着共晶 度增加，铸铁的硬度降低。
孕育铸铁的抗拉强度可达300～400MPa、硬度 可达HB170～270。孕育铸铁主要用于动载荷较 小，而静载强度要求较高的重要零件，例如汽缸、 曲轴、凸轮和机床铸件等，尤其是断面比较厚大 的铸件更为合适。
铸造知识PPT课件
尺寸精度和表面粗糙度控制方法
尺寸精度控制方法
采用高精度的造型和制芯设备；加强模样和芯盒的制造精度 ；严格控制型砂和芯砂的性能等。
表面粗糙度控制方法
选用细粒度的型砂和芯砂；提高铸型的表面光洁度；优化浇 注系统设计，减少铁液对型壁的冲刷等。
05
特种铸造技术简介
压力铸造（压铸）
定义
压力铸造是利用高压将熔融金属压入金属模具中， 并在压力下快速凝固成型的铸造方法。
冷铁应用
02
在铸件厚大部位放置冷铁，以加快该部位的冷却速度，实现顺
序凝固，防止缩孔和裂纹缺陷。
其他辅助措施
03
根据铸件特点和生产要求，还可采用其他辅助措施，如设置出
气孔、加强型芯的固定和排气等。
04
常见铸造缺陷及防止措施
气孔、夹杂等内部缺陷产生原因及防止方法
气孔产生原因
型砂水分过多或过少；造型操作不当； 浇注系统设计不合理；熔炼过程控制不
准备原材料
选择符合要求的金属原材 料，并进行必要的预处理。
铸造工艺过程
熔炼金属
将金属原材料按照一定比 例配料，通过熔炼设备将 其熔化，获得符合要求的 液态金属。
制造模具
根据铸件的结构和尺寸， 设计并制造相应的模具， 包括型腔、型芯、浇口、 冒口等部分。
浇注
将液态金属倒入模具中， 注意控制浇注温度、速度 和压力等参数。
智能化生产
应用机器人、自动化生产线等智能化设备，实现铸造生产的自动化、 柔性化和智能化，提高生产效率和产品质量。
数字化检测
采用三维扫描、无损检测等数字化检测技术，实现铸件质量的快速、 准确检测，提高产品质量和生产效率。
绿色、环保、可持续发展理念在铸造中体现
8-1 铸铁基础知识(一)
B型石墨
B型石墨呈花朵状，其实质上是中心部分由D型石墨组成，花朵的外围则为A 型石墨，其形成的过程是这样的：它的成核条件要较形成A型石墨差些，故其共 晶转变时过冷度也比出现A 型石墨时要大一些，由于成核条件较差，因此常常在 共晶团的中心部分形成过冷（D型）石墨，当共晶结晶开始后，由于放出结晶潜 热，能够把未结晶的铁水加热，使其温度有所上升，因而其外围部分在稍高的温 度下结晶，当然石墨的分枝较少，石墨也显得粗大些，最后形成花朵状分布
一厂生产铸件石墨
铸铁基础知识
E型石墨
• E型石墨则是在亚共晶程度较大的铸铁在慢冷的条件下形 成的。初生的奥氏体树枝数量较多。至共晶结晶时过冷度不 太大，形成的石墨核心不太多（共晶团较大），石墨的分枝 不多，所以最后石墨片不象D型那样细小而是比较粗一些， 因为共晶结晶时液体的数量已很少，仅仅占据初生树枝体间 的间隙位置，所以形成的比较粗的石墨片则是顺着树枝体的 枝杆方向生长，显出一定的方向性。这种铸铁如果在快速冷 却下结晶凝固，往往会形成D型石墨，所以经常在高强度的 薄壁铸件中，会同时出现D型、E型石墨的分布特征。
钼是很强的珠光体稳定元素，如加到0.5%时，铸铁中铁素体消失。 钼能细化石墨，仅有轻度的白口倾向，在小于0.8%时能细化珠光 体，增加珠光体含量。 以 钼为合金元素时，磷必须低于0.2%，这是由于要形成复杂的四 元共晶之故（共晶中含磷4.4%，钼5.6%），因此要消耗掉部分 钼。
铸铁基础知识
铸铁的石墨
焊工技师、高级技师培训
8-1 铸铁基础知识（一）
铸铁基础知识
铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金,除碳外,铸铁还含有 较多的Si、Mn和其它一些杂质元素。与钢相比，铸铁熔炼简 便、成本低廉。虽然强度、塑性和韧性较低，但具有优良的 铸造性能，很高的耐磨性，良好的消震性和切削加工性。
B型石墨呈花朵状，其实质上是中心部分由D型石墨组成，花朵的外围则为A 型石墨，其形成的过程是这样的：它的成核条件要较形成A型石墨差些，故其共 晶转变时过冷度也比出现A 型石墨时要大一些，由于成核条件较差，因此常常在 共晶团的中心部分形成过冷（D型）石墨，当共晶结晶开始后，由于放出结晶潜 热，能够把未结晶的铁水加热，使其温度有所上升，因而其外围部分在稍高的温 度下结晶，当然石墨的分枝较少，石墨也显得粗大些，最后形成花朵状分布
一厂生产铸件石墨
铸铁基础知识
E型石墨
• E型石墨则是在亚共晶程度较大的铸铁在慢冷的条件下形 成的。初生的奥氏体树枝数量较多。至共晶结晶时过冷度不 太大，形成的石墨核心不太多（共晶团较大），石墨的分枝 不多，所以最后石墨片不象D型那样细小而是比较粗一些， 因为共晶结晶时液体的数量已很少，仅仅占据初生树枝体间 的间隙位置，所以形成的比较粗的石墨片则是顺着树枝体的 枝杆方向生长，显出一定的方向性。这种铸铁如果在快速冷 却下结晶凝固，往往会形成D型石墨，所以经常在高强度的 薄壁铸件中，会同时出现D型、E型石墨的分布特征。
钼是很强的珠光体稳定元素，如加到0.5%时，铸铁中铁素体消失。 钼能细化石墨，仅有轻度的白口倾向，在小于0.8%时能细化珠光 体，增加珠光体含量。 以 钼为合金元素时，磷必须低于0.2%，这是由于要形成复杂的四 元共晶之故（共晶中含磷4.4%，钼5.6%），因此要消耗掉部分 钼。
铸铁基础知识
铸铁的石墨
焊工技师、高级技师培训
8-1 铸铁基础知识（一）
铸铁基础知识
铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金,除碳外,铸铁还含有 较多的Si、Mn和其它一些杂质元素。与钢相比，铸铁熔炼简 便、成本低廉。虽然强度、塑性和韧性较低，但具有优良的 铸造性能，很高的耐磨性，良好的消震性和切削加工性。
铸造合金铸铁部分课件PPT
最初采用的孕育处理方法是冲浇法,即将孕育剂放置在铁包底部,靠铁液液流将孕育剂冲熔的方法.
铸铁依该照图其凝表固明方式过的冷不同度，增而可加能，形成生灰长口组速织度或白增口加组织Δ，T在R某非些特殊的条件下也可能形成由灰口和白口构成的混合组织，即麻 口如组果织 铸晶。型？刚度差，在石墨化膨胀压力作用下，造成型壁向外迁移，铸件尺寸增加，最终使铸铁件内缩孔容积增加。0 绪论一、铸 Nhomakorabea技术的发展
人类社会生产的历史，以其使用的材料的性质来划分，经历了 石器时代、青铜器时代、铁器时代，人工合成新材料的新时代。 是以铸造技术水平的提高为前提的。 铸造是集熔炼与凝固、成形为一体的科学技术。
铸造包括熔炼方法、浇注方法、造型方法、热处理方法，每种 方法都得到了快速发展。
铸造工艺发展：传统的范型工艺到现在的多种类的铸造技术， Near Net Shape精密铸造 铸造加工的对象：
蠕墨铸铁的强度和塑性低于球墨铸铁，但高于灰铸铁。
可锻铸铁强度300-700MPa,塑性2-12%。
2-2、铁碳相图
由于铸铁中的碳能以 石墨或渗碳体两种独 立的形式存在，因而 Fe-C合金系中存在Fe石墨、Fe-Fe3C双重相 图，其中Fe-石墨是稳 定系，Fe-Fe3C是非稳 定系。 从动力学角度分析， 稳定系发生在冷却速 度缓慢，非稳定系发 生在冷却速度较快的 条件下。
核经心过说 高注：温意认处为理：作的过为铁晶液冷核在度物较质低越的温大晶度格下，结静形构置是相核决当率定时石间高墨后、形，状过生的热长条效件果速。会度消失，即过热处理图在具2范有-3可围逆灰性口。 和白口铸铁组织的存 越大，固相分数增加快，不绝对，过大的
过冷度会使凝固速度降低，形成细晶，直
至非晶的形成。
《铸铁基本知识讲座》PPT课件
进了石墨化； ✓ 在铸铁中，1%Si对石墨化的作用相当于1/3%C，所以有：
碳当量CE=C%+1/3Si%
编辑版pS 是阻碍石墨化的元素。硫强烈促进白口化， 并使铸铁的铸造性能和机械性能恶化。少量硫即 可生成FeS(或MnS)。FeS与铁形成低熔点(约 980℃)共晶体，沿晶界分布。因此限定硫的含量 在0.15%以下。
编辑版ppt
15
外因---冷却速度
• 在生产过程中，铸铁的冷却速度越缓慢，或在高 温下长时间保温，均有利于石墨化。
• 在其它条件一定的情况下，冷却速度与铸件的壁 厚有关，壁厚越大，冷却速度越小，越有利于石 墨化，反之亦然；
• 在生产，铸件的表面和薄壁处常形成白口组织， 使切削加工困难，就是由于这个原因造成的。
编辑版ppt
11
影响石墨化的因素
影响铸铁石墨化的 因素可分为内因和 外因两个方面，内 因是化学成分，外 因是冷却速度。
编辑版ppt
12
内因---化学成分
分为促进石墨化和阻碍石墨化二类。 1、 C、Si为强烈促进石墨化的元素。 ✓ 石墨本身就是碳，所以碳含量越高，石墨化越容易，石墨
越多； ✓ 硅能减弱碳和铁的亲合力，不利于渗碳体的析出，从而促
编辑版ppt
16
影响石墨化的因素
量 碳 7.0 硅 当 6.0
F+G
5.0
4.0 Fe3C Fe3C+P 10
P+G
P+F+G
20
30
40
50
铸件壁厚/mm
60 70
铸件壁厚(冷却速度）和化学成分对铸铁组织的影响
编辑版ppt
17
第2节 灰铸铁
• 1 灰铸铁的化学成分、组织和性能 • 2 灰铸铁的孕育处理 • 3 灰铸铁的牌号和应用 • 4 灰铸铁的热处理
碳当量CE=C%+1/3Si%
编辑版pS 是阻碍石墨化的元素。硫强烈促进白口化， 并使铸铁的铸造性能和机械性能恶化。少量硫即 可生成FeS(或MnS)。FeS与铁形成低熔点(约 980℃)共晶体，沿晶界分布。因此限定硫的含量 在0.15%以下。
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外因---冷却速度
• 在生产过程中，铸铁的冷却速度越缓慢，或在高 温下长时间保温，均有利于石墨化。
• 在其它条件一定的情况下，冷却速度与铸件的壁 厚有关，壁厚越大，冷却速度越小，越有利于石 墨化，反之亦然；
• 在生产，铸件的表面和薄壁处常形成白口组织， 使切削加工困难，就是由于这个原因造成的。
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影响石墨化的因素
影响铸铁石墨化的 因素可分为内因和 外因两个方面，内 因是化学成分，外 因是冷却速度。
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内因---化学成分
分为促进石墨化和阻碍石墨化二类。 1、 C、Si为强烈促进石墨化的元素。 ✓ 石墨本身就是碳，所以碳含量越高，石墨化越容易，石墨
越多； ✓ 硅能减弱碳和铁的亲合力，不利于渗碳体的析出，从而促
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影响石墨化的因素
量 碳 7.0 硅 当 6.0
F+G
5.0
4.0 Fe3C Fe3C+P 10
P+G
P+F+G
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铸件壁厚/mm
60 70
铸件壁厚(冷却速度）和化学成分对铸铁组织的影响
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第2节 灰铸铁
• 1 灰铸铁的化学成分、组织和性能 • 2 灰铸铁的孕育处理 • 3 灰铸铁的牌号和应用 • 4 灰铸铁的热处理
《铸造基础知识》课件
铸造工艺能够生产出形状复杂 的零件，且具有节约金属材料 、生产成本较低等优点。
02 铸造材料
铸造用金属材料
01
02
03
铸钢
用于生产承受较大载荷和 要求高强度、高耐磨性的 机械零件，如齿轮、曲轴 等。
铸铁
具有良好的铸造性能、减 震性能和耐磨性能，广泛 应用于制造各种铸件，如 汽缸体、底座等。
铝合金
流程
主要包括造型、制芯、熔炼、浇注 、冷却和落砂等步骤。
特种铸造
定义
特种铸造是一种采用特殊工艺和 材料的铸造方法，如消失模铸造
、金属型铸造、压力铸造等。
特点
特种铸造能够提高铸件质量、减 少废品率、提高生产效率，适用 于生产复杂、高精度和高质量的
铸件。
流程
各种特种铸造工艺的流程略有不 同，但通常包括模具设计、材料
质量轻、耐腐蚀、导热性 好，常用于制造轻量化要 求的零件，如汽车发动机 缸体、缸盖等。
铸造用非金属材料
树脂砂
以树脂为粘结剂的型砂，具有较高的强度和耐热 性，主要用于生产复杂形状的铸件。
陶瓷砂
具有高强度、高硬度和耐高温特性，适用于生产 耐磨、耐腐蚀的铸件，如轴承、密封件等。
石墨
具有良好的耐高温、耐腐蚀和润滑性能，常用于 生产高温、高压环境下工作的铸件。
《铸造基础知识》ppt课件
目录
• 铸造简介 • 铸造材料 • 铸造工艺 • 铸造缺陷与质量控制 • 铸造技术的发展趋势与展望
01 铸造简介
铸造的定义
01
铸造是一种通过将液态金属倒入 模具中，待其冷却凝固后形成固 态零件的工艺。
02
铸造工艺广泛应用于机械、汽车 、航空、船舶、轻工等工业领域 。
铸铁(PPT课件)
灰铸铁的力学性能主要取决于石墨的形状、大小及分
布状态，同时也与基体组织有关。由于石墨的力学性能几 乎等于零，所以灰铸铁的力学性能明显低于钢，也低于其 它铸铁件。又因其性能与基体组织有关，具有珠光体基体 的灰铸铁强度较高。因其抗压强度较高，约为抗拉强度的 3~4倍，所以灰铸铁适宜制造承受简单压力的构件，如机床 床身、底座、支柱等。
石墨化过程是原子的扩散过程。在实际生产中，上述 三个阶段不一定都充分进行，其中① ②阶段温度较高，碳 原子的扩散能力强，石墨化容易进行。按这三个阶段石墨 化程度不同灰口铸铁的基体组织会不同，如有F、F+P、P
除上述三个阶段石墨化外，生产中将白口铸铁在高温下 退火，也能使渗碳体分解获得石墨。这也是生产可锻铸铁的 方法。
1）灰口铸铁 碳全部或大部分以石墨存在于铸铁中， 断口呈灰黑色。是工业上最常用的铸铁，按石墨存在的形 式又分为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁。如图 6-1所示。
2）白口铸铁 碳主要以渗碳体存在，断口呈白亮色， 其性能硬而脆，切削加工困难，很少直接使用。但可以用 作表面要求高耐磨性的零件，如气门挺杆、球磨机磨球、 轧辊等。
2）灰铸铁的孕育处理 在铸铁液中加入少量的孕育剂（即加入含质量4%的硅 铁或硅钙合金）以形成大量的晶核，获得极为细小的片状石 墨和珠光体基体。经过这样处理后的铸铁称为孕育铸铁。
3）灰铸铁的牌号 如： HT200
“灰铁”字汉语 拼音首字母
σbmin=200MPa
其性能和用途，详见教材P91表6-1
4）灰铸铁的热处理 只能改变基体组织，不能改变石墨的形状、数量、 大小和分布。主要作用是消除应力、改善切削加工性、 提高表面的硬度和耐磨性等，分别有去应力退火、消除 白口、降低硬度退火，表面淬火。
铸铁结构原理及应用.ppt
对大型铸件可采用自然时效，即将铸件在露天 下放置一年以上，使铸造应力缓慢松弛。
26
§２ 灰铸铁
(2)消除白口组织的退火 将铸件加热到850～950℃，保持一定时间(一
般为2～5h)，然后随炉冷却至400～500℃出炉 空冷，使渗碳体在高温和缓慢冷却中分解，用 于消除白口，降低硬度，改善切削加工性。 (3)表面淬火 表面淬火的目的是提高铸件表面硬度和耐磨性。 常用的表面淬火有火焰加热表面淬火、高频与 中频感应加热表面淬火和电接触加热表面淬火 等。如对机床导轨进行中频感应加热表面淬火， 使表面淬火层获得细马氏体基体＋石墨的组织， 其耐磨性就会显著提高。
33
§3 球墨铸铁
♥球墨铸铁的热处理
球墨铸铁通过各种热处理，可以明显地提 高其力学性能。球墨铸铁的热处理工艺性能 较好，凡是钢的热处理工艺，一般都适合于 球墨铸铁。球墨铸铁常用的热处理工艺有： (1)退火：
退火的主要目的是为了得到铁素体基体的 球墨铸铁，提高其塑性和韧性，改善切削加 工性能，消除内应力。
熔点比钢低得多，流动性好，分散缩孔少，偏 析程度小。且在凝固过程中会析出比容较大的 石墨，所以收缩率也小，凡无法用锻造成型的 形状复杂的零件，汽缸体，变速箱外壳等均可 用灰铸铁铸造而成．
17
§２ 灰铸铁
2）良好的切削加性 石墨使切削容易脆断，同时石墨本身润滑作用 减轻刀具的磨损。 3）优良的耐磨性与减震性 石墨有利于滑润和贮油，磷含量的增加还可形 成硬而脆的磷共晶等使铸铁有好的耐磨性。铸 铁中的石墨能将震动能转变为热能，从而消震。
34
§3 球墨铸铁
(2)正火： 正火的目的是为了得到珠光体基体的球墨铸铁，提
高其强度和耐磨性。 (3)调质： 调质的目的是为了得到回火索氏体基体的球墨铸铁，
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§２ 灰铸铁
(2)消除白口组织的退火 将铸件加热到850～950℃，保持一定时间(一
般为2～5h)，然后随炉冷却至400～500℃出炉 空冷，使渗碳体在高温和缓慢冷却中分解，用 于消除白口，降低硬度，改善切削加工性。 (3)表面淬火 表面淬火的目的是提高铸件表面硬度和耐磨性。 常用的表面淬火有火焰加热表面淬火、高频与 中频感应加热表面淬火和电接触加热表面淬火 等。如对机床导轨进行中频感应加热表面淬火， 使表面淬火层获得细马氏体基体＋石墨的组织， 其耐磨性就会显著提高。
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§3 球墨铸铁
♥球墨铸铁的热处理
球墨铸铁通过各种热处理，可以明显地提 高其力学性能。球墨铸铁的热处理工艺性能 较好，凡是钢的热处理工艺，一般都适合于 球墨铸铁。球墨铸铁常用的热处理工艺有： (1)退火：
退火的主要目的是为了得到铁素体基体的 球墨铸铁，提高其塑性和韧性，改善切削加 工性能，消除内应力。
熔点比钢低得多，流动性好，分散缩孔少，偏 析程度小。且在凝固过程中会析出比容较大的 石墨，所以收缩率也小，凡无法用锻造成型的 形状复杂的零件，汽缸体，变速箱外壳等均可 用灰铸铁铸造而成．
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§２ 灰铸铁
2）良好的切削加性 石墨使切削容易脆断，同时石墨本身润滑作用 减轻刀具的磨损。 3）优良的耐磨性与减震性 石墨有利于滑润和贮油，磷含量的增加还可形 成硬而脆的磷共晶等使铸铁有好的耐磨性。铸 铁中的石墨能将震动能转变为热能，从而消震。
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§3 球墨铸铁
(2)正火： 正火的目的是为了得到珠光体基体的球墨铸铁，提
高其强度和耐磨性。 (3)调质： 调质的目的是为了得到回火索氏体基体的球墨铸铁，
铸铁基础知识.共97页
铸铁基础知识.
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
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8-1-铸铁基础知识(一)
铸铁基础知识
铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金,除碳外,铸铁还含有 较多的Si、Mn和其它一些杂质元素。与钢相比，铸铁熔炼简 便、成本低廉。虽然强度、塑性和韧性较低，但具有优良的 铸造性能，很高的耐磨性，良好的消震性和切削加工性。
塑性变形的定义是物质-包括流体及固体在一定的条件下， 在外力的作用下产形变，当施加的外力撤除或消失后该物体 不能恢复原状的一种物理现象。
Ø 有害元素，应严格限制其含量在0.1%以下。
增硫防止石墨长成粗大片状。虽然硫是阻碍石墨化的元素，但是灰铸铁中硫含量 过低是非常有害的，因为低硫的铁液中的碳原子更容易往粗大的片状石墨上富集，使大量的 石墨晶核无法长成片状石墨，使凝固后期的铁液得不到有效的石墨化而产生严重收缩。硫本 身在铁液中的溶解度很低，碳、硅量越高，溶解能力越差。在铁液的成核能力很好，孕育也 做得很好的情况下，适量增硫，利用硫阻碍石墨长成粗大片状的作用，可以给其它石墨核心 长成片状石墨的机会，达到使石墨细化，数量增多，分布均匀的目的。必须认识到的是，硫 毕竟是阻碍石墨化的元素，硫量过高，会增加白口。灰铸铁最佳的w.(S)范围应控制在0.08 ％~0.12％。
碳是铸铁的基本组元，在铸铁中的存在形式主要有两种 ，一种 是 以游离碳石墨的形式存在，另一种是以化合碳渗碳体的形式存 在。碳是强烈促进石墨化的元素，增加碳量会增加石墨的数量， 但会使石墨粗大。
铸铁基础知识
在灰铸铁中，碳的质量分数控制在2.7~3.8%的范围内，碳主要以片状石墨形 式存在，高碳灰铸铁的金相组织为铁素体和粗大的片状石墨，机械强度和硬度 较低，但挠度较好。低碳灰铸铁的金相组织为珠光体和细小的片状石墨，有较 高的机械强度和硬度，但挠度较差。
铸铁基础知识
五、球墨铸铁
铁水在浇注前，经球化和孕育处理，碳主要以球状石墨的状态 存在于铸铁中。
与其它铸造合金相比，球墨铸铁亦有类似于灰口铸铁的优点 （如耐磨、减震、优良的切削加工和铸造工艺性能等），还具有 比普通灰铸铁高得多的强度、塑性和韧性。
石墨球：＞300个/mm2
铸铁基础Байду номын сангаас识
元素在铸铁中的作用 碳
在灰铸铁中硅的质量分数控制在1.1~2.7%的范围内，一般碳硅量低可获得较高的机械强度和硬 度，但流动性稍差；当薄壁铸件出现白口时可提高碳硅含量使之变灰；当壁厚铸件出现粗大石墨 时，应适当降低碳硅含量，达到提高机械强度和硬度的目的。
在球墨铸铁中，球化前硅的质量分数控制在1.0~2.0%的范围内，这主要考虑在球化时球化孕 育剂还要带入一部分硅量。通常球化后硅的质量分数最终控制在1.8~3.3%，在此范围内，随着硅 量的提高，铁素体量增加并能细化石墨，提高球状石墨的圆整度。
铸铁基础知识
锡
锡：稳定碳化物，阻碍石墨化的元素。 为了增加珠光体数量，提高机械性能，加入0.1%以下的锡，在 普通灰铸铁中加入0.05～0.10%，可将灰铸铁强度提高一级，而且石 墨呈中等片状分布。珠光体可达90%以上。 对于球墨铸铁来说，加入0.05～0.10%，可以稳定珠光体而又不 形成游离渗碳体。因而能提高球墨铸铁的强度、硬度和耐磨性。
在球墨铸铁中，碳的质量分数控制在3.5~3.9%范围内，经球化处理后碳通 常会减少0.1~0.3%，碳主要以球状石墨形式存在。为了改善铸造性能，碳总是 维持在较高限，并且利用石墨化膨胀的作用，以补偿收缩，增加铸铁的致密性， 保证铸件的有较高的力学性能。
挠度：变形量
铸铁基础知识
硅
硅是铸铁中常存五元素之一，能减少碳在液态和固态中的溶解度，促进石墨的析出，因此是 促进石墨化的元素，其作用是碳的1/3左右，故增加硅量会增加石墨的数量，也会使石墨粗大。
中和硫的有害作用 稳定和细化珠光体
铸铁基础知识
磷
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。
铸铁基础知识
硫
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。
铸铁基础知识
镍
镍是促进石墨化的元素，能减少白口形成倾向。镍不但有细化 珠光体的作用而且有增加珠光体数量的作用。所以在一般合金铸 铁中加入镍的目的往往是从稳定并细化珠光体出发。
铸铁基础知识
钼
钼是典型的碳化物形成元素，在小于0.6%时， 钼的作用十分温和， 这时铸铁的基本成分无需由于 钼的加入而作改变。
铸铁基础知识
铜
铜的石墨化能力约为硅的1/5，因此能降低铸铁的白口倾向，是促 进石墨化元素。由于铜能增加珠光体的含量，同时能细化 珠光体及强 化珠光体中的铁素体，因而能增加铸铁的硬度及强度。
铸铁基础知识
铬
在普通灰铁中加入0.5%左右的铬，能细化石墨，增加珠光体数 量，提高强度和硬度。铬是强烈稳定碳化物阻碍石墨化的元素。
对于珠光体球铁，硅控制在1.8~2.5%， 以不出现自由渗碳体为原则。
对于铁素体球铁，硅含量最终控制 在2.6~3.3%，以不显著降低韧性为原则。
铸铁基础知识
锰
1.在铁水结晶过程中，锰促进碳化物的形成，具有稳定珠光体的 作用。
2.在一定条件下，当锰含量小于1.3%时，随含锰量的增加，铸铁 的强度、硬度增加，而塑性和韧性降低；当含锰量增加到1.3%以上， 铸铁组织中出现自由渗碳体，此时只有硬度提高，其它性能均降低。
三、麻口铸铁
麻口铸铁具有灰口铸铁和白口铸铁的混合组织，断口呈灰白色 交错。在珠光体的基体上既分布着渗碳体又分布着石墨。
由于这种铸铁不利于加工，一般不使用。
铸铁基础知识
四、可锻铸铁
可锻铸铁因有较高的塑性和韧性而得名，其实是不可锻的。 其生产过程是：先铸成一定成分的白口铸铁，而后经过适当 的热处理（石墨化退火处理），使其中的渗碳体分解而形成团絮 状石墨。
塑性：是指金属材料在载荷作用下产生最大塑性变形而不 破坏的能力
铸铁基础知识
各种铸铁及其应用
根据碳在铸铁中存在的形态不同，通常可将铸铁分为白口铸 铁、灰口铸铁及麻口铸铁。而灰铸铁中又可根据石墨形态的不同 而分为普通灰铸铁，蠕虫状石墨铸铁，球墨铸铁以及可锻铸铁。
铸铁：含碳量＞2.11%的铁碳合金
铸铁基础知识
铸铁基础知识
铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金,除碳外,铸铁还含有 较多的Si、Mn和其它一些杂质元素。与钢相比，铸铁熔炼简 便、成本低廉。虽然强度、塑性和韧性较低，但具有优良的 铸造性能，很高的耐磨性，良好的消震性和切削加工性。
塑性变形的定义是物质-包括流体及固体在一定的条件下， 在外力的作用下产形变，当施加的外力撤除或消失后该物体 不能恢复原状的一种物理现象。
Ø 有害元素，应严格限制其含量在0.1%以下。
增硫防止石墨长成粗大片状。虽然硫是阻碍石墨化的元素，但是灰铸铁中硫含量 过低是非常有害的，因为低硫的铁液中的碳原子更容易往粗大的片状石墨上富集，使大量的 石墨晶核无法长成片状石墨，使凝固后期的铁液得不到有效的石墨化而产生严重收缩。硫本 身在铁液中的溶解度很低，碳、硅量越高，溶解能力越差。在铁液的成核能力很好，孕育也 做得很好的情况下，适量增硫，利用硫阻碍石墨长成粗大片状的作用，可以给其它石墨核心 长成片状石墨的机会，达到使石墨细化，数量增多，分布均匀的目的。必须认识到的是，硫 毕竟是阻碍石墨化的元素，硫量过高，会增加白口。灰铸铁最佳的w.(S)范围应控制在0.08 ％~0.12％。
碳是铸铁的基本组元，在铸铁中的存在形式主要有两种 ，一种 是 以游离碳石墨的形式存在，另一种是以化合碳渗碳体的形式存 在。碳是强烈促进石墨化的元素，增加碳量会增加石墨的数量， 但会使石墨粗大。
铸铁基础知识
在灰铸铁中，碳的质量分数控制在2.7~3.8%的范围内，碳主要以片状石墨形 式存在，高碳灰铸铁的金相组织为铁素体和粗大的片状石墨，机械强度和硬度 较低，但挠度较好。低碳灰铸铁的金相组织为珠光体和细小的片状石墨，有较 高的机械强度和硬度，但挠度较差。
铸铁基础知识
五、球墨铸铁
铁水在浇注前，经球化和孕育处理，碳主要以球状石墨的状态 存在于铸铁中。
与其它铸造合金相比，球墨铸铁亦有类似于灰口铸铁的优点 （如耐磨、减震、优良的切削加工和铸造工艺性能等），还具有 比普通灰铸铁高得多的强度、塑性和韧性。
石墨球：＞300个/mm2
铸铁基础Байду номын сангаас识
元素在铸铁中的作用 碳
在灰铸铁中硅的质量分数控制在1.1~2.7%的范围内，一般碳硅量低可获得较高的机械强度和硬 度，但流动性稍差；当薄壁铸件出现白口时可提高碳硅含量使之变灰；当壁厚铸件出现粗大石墨 时，应适当降低碳硅含量，达到提高机械强度和硬度的目的。
在球墨铸铁中，球化前硅的质量分数控制在1.0~2.0%的范围内，这主要考虑在球化时球化孕 育剂还要带入一部分硅量。通常球化后硅的质量分数最终控制在1.8~3.3%，在此范围内，随着硅 量的提高，铁素体量增加并能细化石墨，提高球状石墨的圆整度。
铸铁基础知识
锡
锡：稳定碳化物，阻碍石墨化的元素。 为了增加珠光体数量，提高机械性能，加入0.1%以下的锡，在 普通灰铸铁中加入0.05～0.10%，可将灰铸铁强度提高一级，而且石 墨呈中等片状分布。珠光体可达90%以上。 对于球墨铸铁来说，加入0.05～0.10%，可以稳定珠光体而又不 形成游离渗碳体。因而能提高球墨铸铁的强度、硬度和耐磨性。
在球墨铸铁中，碳的质量分数控制在3.5~3.9%范围内，经球化处理后碳通 常会减少0.1~0.3%，碳主要以球状石墨形式存在。为了改善铸造性能，碳总是 维持在较高限，并且利用石墨化膨胀的作用，以补偿收缩，增加铸铁的致密性， 保证铸件的有较高的力学性能。
挠度：变形量
铸铁基础知识
硅
硅是铸铁中常存五元素之一，能减少碳在液态和固态中的溶解度，促进石墨的析出，因此是 促进石墨化的元素，其作用是碳的1/3左右，故增加硅量会增加石墨的数量，也会使石墨粗大。
中和硫的有害作用 稳定和细化珠光体
铸铁基础知识
磷
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。
铸铁基础知识
硫
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。
铸铁基础知识
镍
镍是促进石墨化的元素，能减少白口形成倾向。镍不但有细化 珠光体的作用而且有增加珠光体数量的作用。所以在一般合金铸 铁中加入镍的目的往往是从稳定并细化珠光体出发。
铸铁基础知识
钼
钼是典型的碳化物形成元素，在小于0.6%时， 钼的作用十分温和， 这时铸铁的基本成分无需由于 钼的加入而作改变。
铸铁基础知识
铜
铜的石墨化能力约为硅的1/5，因此能降低铸铁的白口倾向，是促 进石墨化元素。由于铜能增加珠光体的含量，同时能细化 珠光体及强 化珠光体中的铁素体，因而能增加铸铁的硬度及强度。
铸铁基础知识
铬
在普通灰铁中加入0.5%左右的铬，能细化石墨，增加珠光体数 量，提高强度和硬度。铬是强烈稳定碳化物阻碍石墨化的元素。
对于珠光体球铁，硅控制在1.8~2.5%， 以不出现自由渗碳体为原则。
对于铁素体球铁，硅含量最终控制 在2.6~3.3%，以不显著降低韧性为原则。
铸铁基础知识
锰
1.在铁水结晶过程中，锰促进碳化物的形成，具有稳定珠光体的 作用。
2.在一定条件下，当锰含量小于1.3%时，随含锰量的增加，铸铁 的强度、硬度增加，而塑性和韧性降低；当含锰量增加到1.3%以上， 铸铁组织中出现自由渗碳体，此时只有硬度提高，其它性能均降低。
三、麻口铸铁
麻口铸铁具有灰口铸铁和白口铸铁的混合组织，断口呈灰白色 交错。在珠光体的基体上既分布着渗碳体又分布着石墨。
由于这种铸铁不利于加工，一般不使用。
铸铁基础知识
四、可锻铸铁
可锻铸铁因有较高的塑性和韧性而得名，其实是不可锻的。 其生产过程是：先铸成一定成分的白口铸铁，而后经过适当 的热处理（石墨化退火处理），使其中的渗碳体分解而形成团絮 状石墨。
塑性：是指金属材料在载荷作用下产生最大塑性变形而不 破坏的能力
铸铁基础知识
各种铸铁及其应用
根据碳在铸铁中存在的形态不同，通常可将铸铁分为白口铸 铁、灰口铸铁及麻口铸铁。而灰铸铁中又可根据石墨形态的不同 而分为普通灰铸铁，蠕虫状石墨铸铁，球墨铸铁以及可锻铸铁。
铸铁：含碳量＞2.11%的铁碳合金
铸铁基础知识