机械工程材料第十章铸钢与第十一章铸铁
铸钢与铸铁
铸铁的性能取决于铸铁的组织和成分。因此，铸铁的机械性能 主要取决于铸铁基体组织以及石墨的数量、形状、大小及分布 特点。石墨机械性能很低，硬度仅为HB3～5，抗拉强度为20Mpa， 延伸率接近零
3.金属材料 3.3 铸钢与铸铁
单元22 4
石墨
珠光体
铁素体
抗拉强度MPa
20
800～1000
350～400
孕育处理——在铸铁液中加入孕育剂，然后进行浇注生产的铸铁。
其目的是细化组织和石墨，提高其强度，均匀组织，防止出现白口。
3.金属材料 3.3 铸钢与铸铁
单元23 2
2、灰铸铁的牌号
灰铸铁的牌号用“灰铁”汉语拼音的第一个大写字母“HT”和一组数字来表示 ，HT100表示抗拉强度为100MPa的灰铸铁。
其工艺：加热到500～550℃，保温2～3h，然后随炉冷却至 250℃～ 400 ℃ 出炉空冷。
③ 正火 目的是增加铸铁基体的珠光体组织，提高铸件的强度、硬度 和耐磨性，并可作为表面热处理的预先热处理，改善基体组织。
加热到850～900℃保温 1～3小时采用空冷、风冷或喷雾冷却。冷却速度 越快，基体组织中珠光体量越多，组织越弥散，强度、硬度越高，耐磨性越好。
3.金属材料 3.3 铸钢与铸铁
单元22 2
二、铸铁概述 碳质量分数大于2.11%的铁碳合金。 （一）、铸铁的特点 1、成分与组织的特点
铸铁与碳钢相比，除了有较高的碳、硅含量外，还有较高的杂质元素硫和磷。
铸铁中的碳主要有如下三种分布形式：
① 溶于铁晶格的间隙中，形成间隙固溶体，如铁素体、奥氏体； ② 与Fe生成化合物，如Fe3C碳化物； ③ 以游离的石墨形式析出。
决于石墨的形状、大小、数量及分布。
材料知识铸铁ppt课件
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2.3.2力学性能及金相组织
单铸试棒的力学性能 铸件的力学性能
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单铸试棒的力学性能及金相组织
铸铁部分
铸铁是碳含量大于2.11％的铁碳合金。除碳以外，铸铁 还含有较多的Si、Mn和其他一些杂质元素。同钢相比， 铸铁熔炼简便、成本低廉，虽然强度、塑性和韧性较 低，但是具有优良的铸造性能，很高的减磨和耐磨性， 良好的消震性能和切削加工性能以及缺口敏感性低等 一系列优点。
按铸铁中是否有石墨存在，把铸铁分成灰铸铁和白口 铸铁。按石墨形态的不同，可以分为（普通）灰铸铁、 球墨铸铁、蠕墨铸铁和可锻铸铁。此外，按铸铁中是 否含有除常规元素以外的合金元素，还可把铸铁分成 普通铸铁与合金铸铁（亦称为特种性能铸铁）。
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2.1球墨铸铁所涉及的标准
GB/T1348-1988 球墨铸铁件 CAYJS-17-90 铁素体球墨铸铁铸件技术条件 Q/CAYJS-17-2008球墨铸铁件(2009.1.1)
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2.2球墨铸铁的牌号
铸件材料牌号通常是通过随件浇注的单铸试块，经加工 成试样后测定的力学性能而确定的。本标准针对汽车零 件的性能要求，按单铸试块的力学性能分为9个牌号 。
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2.3.2本体力学性能及金相组织
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2.3.2力学性能及金相组织
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2.3.2力学性能及金相组织
石墨主要以球状为主，通常石墨球化等级要符合 GB/T 9441中的1-4级,石墨大小5-8级。如有疲劳强 度等特殊要求的，球化率由供需双方商定。
最新工程材料9.1铸铁
1. 组织：由基体组 织和片状石墨组 成。其基体组织 有三种类型（F、 F+P、P）。
2、组织和性能
的提 措高 施强
度
强度、塑性和韧性比钢
性
低，但具有优良的铸
能
造性、切削加工性、
耐磨性、消振性、缺
口敏感性。
孕育处理(变质处理) ：在铁水中加入孕 育剂(硅合金)，使G变得细小，如 HT250、HT300、HT350均为孕育铸 铁。
铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁 二． 合金铸铁
第二节 灰口铸铁
一、成分与牌号 二、组织与性能 三、热处理
1、成分与牌号
1）化学成分: 2.7%~3.9%C、1.1%~2.8%Si、 0.5%~1.4%Mn、<0.1%~0.3%P、 <0.04%~0.15%S
2）灰口铸铁的牌号 HTxxx 见下页或P265 GB9439-88
铸铁的石墨化过程
石墨化过程：铸铁组织中碳原子析出和形成石墨的过程
铁碳合金中碳的存在形式：(Fe3C)和游离态的石墨 石墨的晶格形式：简单六方，如图所示 结晶形态：常为片状
石墨的机械性能性能
1. 抗拉强度仅为20MPa，硬度HB3~5。塑性很差。 2. 石墨比重为2.25，是铁的比重的1/3。
1) 良好的切削加工性。
① F基体+团絮状G：其断口呈黑灰色，称黑心可锻 铸铁;
② P基体+团絮状G：称珠光体可锻铸铁; ③ F+P+Fe3C（少量）+团絮状G：其断口白亮，
称白心可锻铸铁 (如图)
牌号：（KTH-----黑心可锻铸铁；KTZ-----珠光体可锻铸铁；KTB-----白心可锻铸铁 ） +σb+
第四节 球墨铸铁
材料科学基础 铸铁和铸钢
727
6.69 Fe3C C%→ 铁素体F：硬度低，塑性好 —— 固溶体 渗碳体Fe3C：硬脆 —— 化合物 珠光体P：Fe3C+F的机械混合物 —— 综合性能好
Fe
0.77
2.11
4.3
P F
亚共析钢(F+P)
P
共析钢(P)
P
双重铁-碳相图
过共析钢(P+Fe3CII)
Fe3CII
§2-1 铸铁
(2) 冷却速度(V冷)
G化是靠原子扩散进行的，需要温度、时间 V冷↑ ，G化↓ ，Fe3C量↑ ，G片细小、量少。 V冷↑ ↑ ，G化停止，无石墨形成，C → Fe3C, 即形成白口铸铁。
V冷取决于：
铸件的壁厚↑ → V冷↓ 铸型材料：导热↑ 、蓄热能力↑ → V冷↑ 金属型V冷> 湿砂型V冷> 干砂型V冷
3. 铸钢件的热处理——必要
提高性能，消除内应力
本章结束
(2) 工艺性能：
铸造性能极好： 流动性好，冲型能力强； 收缩率小，石墨膨胀抵消了 部分收缩。 切削性能好， 焊接性能很差， 不能用于锻造。
(3) 减振性好：石墨本身松软能吸收振动能。 (4) 耐磨性好：石墨本身就是良好的固体润滑剂，又
可储存润滑油。
(5) 缺口敏感性低
3. 灰口铸铁的孕育处理
目的：提高机械性能，断面均匀性 方法：向铁水中加入孕育剂(Fe-75%Si) 作用：细化石墨，避免铸件表层出现白口
机械性能优于灰口铸铁，可代替孕育铸铁 铸造性能与灰口铸铁相当，优于其它铸铁 导热性优于球铁，抗氧化性优于其它各种铸铁 耐磨性能优于孕育铸铁及高磷耐磨铸铁
2. 生产过程：
铁水出炉 蠕化处理 孕育处理 浇注
铸钢和铸铁磁化曲线的解析表达
铸钢和铸铁磁化曲线的解析表达磁化曲线是研究材料磁性的重要手段，它可以揭示材料的磁性特征和磁性变化规律。
铸钢和铸铁是重要的工程材料，对其磁性的研究具有重要意义。
本文将着重介绍铸钢和铸铁的磁性特征和磁化曲线的解析表达。
1. 铸钢的磁性特征铸钢是一种含有碳、铬、镍等元素的合金材料，具有优异的机械性能和耐腐蚀性能。
铸钢的磁性是由其化学成分和晶体结构决定的。
一般来说，铸钢具有磁性，但其磁性强度与碳含量和铬含量有关。
当铸钢中的碳含量较高时，其磁性较强，而铬含量较高时，其磁性较弱。
此外，铸钢的晶体结构也会影响其磁性，具有奥氏体结构的铸钢比具有马氏体结构的铸钢具有更强的磁性。
2. 铸铁的磁性特征铸铁是一种含有铁、碳、硅等元素的合金材料，具有优异的铸造性能和机械性能。
铸铁的磁性是由其化学成分和晶体结构决定的。
一般来说，铸铁具有磁性，但其磁性强度与碳含量和硅含量有关。
当铸铁中的碳含量较高时，其磁性较强，而硅含量较高时，其磁性较弱。
此外，铸铁的晶体结构也会影响其磁性，具有珠光体结构的铸铁比具有螺旋体结构的铸铁具有更强的磁性。
3. 磁化曲线的解析表达磁化曲线是描述材料在外磁场作用下磁化强度随磁场强度变化的曲线。
铸钢和铸铁的磁化曲线可以用以下公式表示：M = χH其中，M表示材料的磁化强度，χ表示材料的磁化率，H表示外磁场的强度。
铸钢和铸铁的磁化率可以用以下公式表示：χ = M/H在实际测量中，可以通过磁强计等仪器测量材料在不同磁场强度下的磁化强度，然后根据公式计算出磁化率和磁化曲线。
铸钢和铸铁的磁化曲线一般呈现出顺磁性或铁磁性的特征，其中铸钢的顺磁性更强，而铸铁的铁磁性更强。
4. 结论铸钢和铸铁是重要的工程材料，其磁性特征和磁化曲线的研究对于材料的应用和开发具有重要意义。
铸钢和铸铁的磁性特征与其化学成分和晶体结构密切相关，磁化曲线可以用磁化率和外磁场强度表示。
铸钢和铸铁的磁化曲线一般呈现出顺磁性或铁磁性的特征，其中铸钢的顺磁性更强，而铸铁的铁磁性更强。
2021年国家开放大学电大《机械制造基础》章节测试题参考答案
2021年国家开放大学电大《机械制造基础》章节测试题参考答案第一章常用工程材料的基本知识边学边练1.金属材料在外力作用下，对变形和破裂的抵抗能力称为（）a.硬度b.韧性c.塑性d.强度2.适于测试硬质合金、表面淬火刚及薄片金属的硬度的测试方法是（）。
a.洛氏硬度b.以上方法都可以c.维氏硬度d.布氏硬度3.材料的冲击韧度越大，其韧性就（）。
a.越差b.难以确定c.无影响d.越好4.金属材料在做疲劳试验时，试样所承受的载荷为（）。
a.冲击载荷b.交变载荷c.静载荷d.无规律载荷5.（）是α-Fe 中溶入一种或多种溶质元素构成的固溶体。
a.铁素体b.渗碳体c.奥氏体d.珠光体6.珠光体是一种（）。
a.机械混合物b.金属化合物c.固溶体d.单相组织金属7.自位支承（浮动支承）其作用增加与工件接触的支承点数目，但（）。
a. 0.25%b. 1.4%c. 0.6%d. 2.11%8.灰铸铁中的碳主要是以()形式存在。
a.团絮状石墨b.蠕虫状石墨c.球状石墨9.黄铜是由()合成。
a.铜和锌b.铜和镍c.铜和铝d.铜和硅本章测验一、单选题（每题10 分，共50 分）1.拉伸实验中，试样所受的力为（）。
A.冲击载荷B.循环载荷C.交变载荷D.静载荷2.常用的塑性判断依据是（）。
A.伸长率和断面收缩率B.断面收缩率和塑性C.塑性和韧性D.伸长率和塑性3.用金刚石圆锥体作为压头可以用来测试（）。
A.维氏硬度B.洛氏硬度C.布氏硬度D.以上都可以4.金属疲劳的判断依据是（）。
A.抗拉强度B.塑性C.疲劳强度D.强度5.牌号为45 号钢属于（）。
A.普通碳素结构钢B.碳素工具钢C.铸造碳钢D.优质碳素结构钢二、判断题（每题10 分，共50 分）6.通常材料的力学性能是选材的主要指标。
（√）7.抗拉强度是表示金属材料抵抗最大均匀塑性变形或断裂的能力。
（√）8.冲击韧性是指金属材料在静载荷作用下抵抗破坏的能力。
（×）9.碳钢的含碳量一般不超过1.5%。
《铸铁及铸钢》课件
前沿技术及趋势
2
逐渐普及的数值模拟和物理仿真技术将 进一步提升铸造质量和效率。
挑战与机遇
铸造技术面临着诸多挑战，然而这也带 来了无限的发展机遇，例如3D打印技术 的应用。
结语
1 铸造是工业中不可或缺的一环
铸造技术为各个行业提供了重要的材料和支持，推动了现代工业的发展。
2 铸铁与铸钢是铸造的重要产物
铸铁和铸钢作为铸造技术的中流砥柱，为各个行业提供了关键的材料和组件。
3 铸造技术的发展将进一步推动行业进步
随着科技的进步和创新的引导，铸造技术将迎来更加广阔的发展前景。
铸铁
1 铸铁的种类
灰口铸铁、白口铸铁、龙骨铸铁是铸铁的几种常见类型。
2 铸铁的性能与应用
铸铁具有较高的强度和硬度，优异的耐磨性，被广泛应用于机械零件、汽车制造和管道 等领域。
铸钢
铸钢的种类
低合金钢铸件、不锈钢铸件和高温合金铸件是常见 的铸钢类型。
铸钢的性能与应用
铸钢具有出色的抗拉强度、优秀的塑性和韧性，被 广泛应用于航空航天、能源和化工等领域。
《铸铁及铸钢》PPT课件
这个PPT课件将带你深入了解铸铁和铸钢的知识。作为铸造技术的基础，铸 铁和铸钢在多个行业中应用广泛。
概述
铸造技术的基础
铸铁和铸钢是铸造技术中最重要的产物之一，为其他行业提供了重要的支持和材料。
应用广泛，涉及多个行业
无论是汽车制造、建筑领域还是机械制造等多个行业，铸铁和铸钢都发挥了重要作用。
铸钢与铸铁的区别
铸钢与铸铁的区别关于铸钢与铸铁的铸造问题铸钢与铸铁的铸造都是铸造铁合金——铸造铁与碳组成的铁碳合金，属黑色金属铸造。
一、铸钢与铸铁化学成分的区别钢铁均是含有少量合金元素和杂质的铁碳合金，按含碳量不同可分为：熟铁――含C小于0.05％钢――含C为0.05～2.0％铸铁是含碳量在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。
③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。
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。
铸钢用以浇注铸件的钢。
机械制造基础第十章铸造习题解答
第十章铸造习题解答10-1 试述铸造生产的特点，并举例说明其应用情况。
答：铸造生产的特点有：①铸造能生产形状复杂，特别是内腔复杂的毛坯。
例如机床床身、内燃机缸体和缸盖、涡轮叫叶片、阀体等。
②铸造的适应性广。
铸造既可用于单件生产，也可用于成批或大量生产；铸件的轮廓尺寸可从几毫米至几十米，重量可从几克到几百吨；工业中常用的金属材料都可用铸造方法成形。
③铸造成本低。
铸造所用的原材料来源广泛，价格低廉，还可利用废旧的金属材料，一般不需要价格昂贵的设备。
④铸件的力学性能不及锻件，一般不宜用作承受较大交变、冲击载荷的零件。
⑤铸件的质量不稳定，易出现废品。
⑥铸造生产的环境条件差等。
10-2 型砂由哪些材料组成？试述型砂的主要性能及其对铸件质量的影响。
答：型砂由原砂、粘结剂和附加物组成。
型砂的主要性能有：①耐火度。
型砂的耐火度好，铸件不易产生粘砂缺陷。
②强度。
若强度不足，铸件易产生形状和砂眼等缺陷。
③透气性。
透气性差，浇注时产生的气体不易排出，会使铸件产生气孔缺陷。
④可塑性。
可塑性好，造型时能准确地复制出模样的轮廓，铸件质量好。
⑤退让性。
退让性不好，易使铸件收缩时受阻而产生内应力，引起铸件变形和开裂。
10-3 试列表分析比较整模造型、分模造型、挖砂造型、活块造型和刮板造型的特点和应用情况。
答：列表进行比较：10-4 试结合一个实际零件用示意图说明其手工造型方法和过程。
答：以双联齿轮毛坯手工造型为例，手工造型过程如下：①造下砂型——②造上砂型——③开外浇口、扎通气孔——④起出模样——⑤合型——⑥浇注铁水——⑦带浇口铸件。
10-5 典型浇注系统由哪几个部分组成？各部分有何作用？答：典型浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成。
浇口杯的作用是将来自浇包的金属引入直浇道，缓和冲击分离熔渣。
直浇道为一圆锥形垂直通道，其高度使金属液产生一定的静压力，以控制金属液流入铸型的速度和提高充型能力。
横浇道分配金属液进入内浇道，并起挡渣的作用，它的断面一般为梯形，并设在内浇道之上，使得上浮的熔渣不致流入型腔。
铸铁和铸钢的区别
铸铁和铸钢的区别铸铁和铸钢本质的区别在于化学成分不同，在工程上，一般认为含碳量高于2%为铁，低于此值为钢。
由于成分不同，所以组织性能也不一样，一般来说，铸钢的塑性和韧性较好，表现为延伸率、断面收缩率和冲击韧性好，铸铁的力学性能表现为硬而脆。
铸铁可分为：灰铸铁该铸铁中的碳大部分或全部以自由状态的片状石墨形式存在，其断口呈暗灰色，有一定的力学性能和良好的被切削性能。
白口铸铁白口铸铁是组织中完全没有或几乎完全没有石墨的一种铁碳合金，其断口呈白亮色，硬而脆，不能进行切削加工，很少在工业上直接用来制作机械零件。
由于其具有很高的表面硬度和耐磨性，又称激冷铸铁或冷硬铸铁。
麻口铸铁麻口铸铁是介于白口铸铁和灰铸铁之间的一种铸铁，其断口呈灰白相间的麻点状，性能不好，极少应用。
普通铸铁是指不含任何合金元素的铸铁，如灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁等。
合金铸铁是在普通铸铁内加入一些合金元素，用以提高某些特殊性能而配制的一种高级铸铁。
如各种耐蚀、耐热、耐磨的特殊性能铸铁。
普通灰铸铁这种铸铁中的碳大部分或全部以自由状态的片状石墨形式存在，其断口呈暗灰色，有一定的力学性能和良好的被切削性能，普遍应用于工业中。
孕育铸铁这是在灰铸铁基础上，采用“变质处理”而成，又称变质铸铁。
其强度、塑性和韧性均比一般灰铸铁好得多，组织也较均匀。
主要用于制造力学性能要求较高，而截面尺寸变化较大的大型铸件。
可锻铸铁可锻铸铁是由一定成分的白口铸铁经石墨化退火而成，比灰铸铁具有较高的韧性，又称韧性铸铁。
它并不可以锻造，常用来制造承受冲击载荷的铸件。
球墨铸铁简称球铁。
它是通过在浇铸前往铁液中加入一定量的球化剂和墨化剂，以促进呈球状石墨结晶而获得的。
它和钢相比，除塑性、韧性稍低外，其他性能均接近，是兼有钢和铸铁优点的优良材料，在机械工程上应用广泛。
特殊性能铸铁这是一种有某些特性的铸铁，根据用途的不同，可分为耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等。
大都属于合金铸铁，在机械制造上应用较广泛。
铸钢和球墨铸铁
铸钢和球墨铸铁铸钢和球墨铸铁是常见的金属材料，广泛应用于工业领域。
本文将分别介绍铸钢和球墨铸铁的特点、工艺和应用领域。
一、铸钢铸钢是一种以铁和碳为基础，经过熔炼、浇注和冷却等工艺制成的金属材料。
与普通钢相比，铸钢具有更高的韧性和强度，能够适应更复杂的工作环境和载荷。
铸钢的制造工艺主要包括熔炼、浇注、冷却和热处理等步骤。
首先，将合适比例的生铁、废钢和合金料放入炉中进行熔炼，通过调节炉温和熔炼时间，使得材料充分熔化并达到所需成分。
接下来，将熔融的钢液浇注到模具中，经过冷却过程，形成所需的铸钢件。
最后，对铸钢件进行热处理，消除内部应力、改善组织结构，提高材料的强度和韧性。
铸钢具有许多优点，如高强度、高韧性、耐磨损、耐腐蚀等。
它广泛应用于船舶、汽车、机械、建筑等领域，常见的铸钢制品有船舶零部件、汽车发动机缸体、大型机械设备等。
二、球墨铸铁球墨铸铁，又称球墨铸铁，是一种以铁、碳和球化剂为基础，通过球化处理制成的金属材料。
与灰铸铁相比，球墨铸铁具有更好的韧性和抗拉强度，能够满足更高的使用要求。
球墨铸铁的制造工艺主要包括材料配比、熔炼、球化处理和冷却等步骤。
首先，根据所需成分比例将生铁、废铁、废钢和添加剂等材料进行配比。
然后，将配料放入炉中进行熔炼，通过精确控制炉温和保持时间，使得材料充分熔化并达到所需成分。
接下来，将熔融的铁液进行球化处理，通过添加球化剂和冷却剂，使得铁液中的石墨形成球状结构，提高材料的韧性。
最后，将球墨铸铁浇注到模具中，经过冷却和固化，形成所需的铸件。
球墨铸铁具有许多优良性能，如高强度、高韧性、耐磨损、耐腐蚀等。
它广泛应用于汽车、机械、铁路、建筑等领域，常见的球墨铸铁制品有车底盘件、机械零部件、管道配件等。
铸钢和球墨铸铁是两种常见的金属材料，它们在工艺和应用领域上有一定的差异。
铸钢具有高强度和高韧性，适用于复杂的工作环境；而球墨铸铁具有更好的韧性和抗拉强度，能够满足更高的使用要求。
通过了解铸钢和球墨铸铁的特点和应用，我们可以更好地选择适合的材料，并在实际工程中发挥其优势。
工程材料基础教案——铸铁.doc
碳的存在形式：石墨 --- 碳的一*种结晶形态（稳定相）金属化合物（亚稳定相）Fe3C 一、 铸铁的石墨化石墨化方式： 从液相或A 中直接析出石墨由Fe3C 分解得到石墨二、 影响石墨化因素1、 化学成分C 、Si S —— Mn —2、 冷却速度冷速慢一促进石墨化—强烈促进石墨化 强烈阻碍石墨化阻碍石墨化性能级低硬而脆 第七章铸铁铸铁中C 的存在形式： 碳化物（Fe3C ）和石墨铸铁分类：白口铸铁，灰口铸铁，麻口铸铁灰口铸铁：灰铸铁（片状石墨），球墨铸铁（球状石墨）可锻铸铁（团絮状石墨）蠕墨铸铁（蠕虫状石墨）第一节铸铁的石墨化冷速快一抑制化 第二节灰铸铁一、灰铸铁的牌号、组织、性能、用途HT100HT150HT200/HT250HT300/HT350F +石墨（片） F+P +石墨（片） P +石墨（片） 孕育铸铁 铸铁=钢基体+石墨（片）性能：ob 、6比相同基体的钢低，抗压强度和硬度与钢接近铸造性好，减振性好，耐磨性好，缺口敏感性低，切削加工性好。
应用：床身，机架，箱体，缸体，导轨二、灰铸铁的热处理〃厂-珠光体+铁素体铸铁.〃/一铁素体铸铁图7-6 铸件壁厚和碳硅含位对铸铁组织的影响1、消除内应力退火2、消除白口组织，改善切削加工性退火3、表面淬火第三节球墨铸铁一、球墨铸铁的牌号、组织、性能、用途QT400-15 F + 石墨（球）QT500-7 F+P+石墨（球）QT700-2 P +石墨（球）（曲轴、连杆、凸轮轴、机床主轴）性能：力学性能接近相应组织的钢，耐磨性、减振性、os /ob比钢好二、球墨铸铁的热处理1、退火F +石墨（球）QT400-152、正火F+P+石墨（球）QT700-23、调质处理S回+石墨（球）QT800-24、等温淬火B下+石墨（球）QT900-2。
铸铁转型铸钢文章
铸铁转型铸钢文章铸铁转型铸钢是一项重要的冶金工艺，旨在将铸铁材料转变为铸钢材料，以改善其性能和用途范围。
铸铁与铸钢在成分和结构上存在差异，铸铁中含有较高的碳含量，而铸钢中的碳含量相对较低。
通过转型，铸铁材料的碳含量可以减少，从而使其具备更好的强度、韧性和耐腐蚀性。
铸铁转型铸钢的过程可以分为几个关键步骤。
首先，铸铁材料需要经过加热处理，以提高其塑性和可变性。
然后，在高温下，通过控制加热时间和温度，使铸铁中的碳和其他杂质在一定程度上被氧化和还原。
这个过程被称为脱碳，其目的是降低铸铁中的碳含量。
在脱碳过程中，一些碳和杂质会被氧化成气体，从而逐渐减少铸铁的碳含量。
然后，通过冷却和淬火处理，铸铁中的碳会重新结晶并形成钢的晶粒。
通过这一系列的处理，铸铁材料就成功地转变为铸钢材料。
铸铁转型铸钢的优势不仅体现在性能上，还体现在用途范围的扩大上。
铸钢材料具有更高的强度和韧性，因此在工程领域中得到广泛应用。
它可以用于制造各种机械零件、工具和设备，以及建筑结构和汽车零部件等。
然而，铸铁转型铸钢过程中也存在一些挑战和难点。
首先，加热和冷却过程需要严格控制温度和时间，以确保材料的性能和结构得到最佳改善。
其次，脱碳过程中可能会产生大量的气体，需要采取相应的防护措施，以确保生产环境的安全和健康。
铸铁转型铸钢是一项复杂而重要的冶金工艺，通过控制加热、冷却和脱碳等过程，可以将铸铁材料转变为铸钢材料，以提高其性能和用途范围。
这项工艺在工程领域中应用广泛，为各种机械和结构的制造提供了可靠的材料基础。
随着技术的进步和工艺的改进，铸铁转型铸钢将继续发展，为人类的工业和生活带来更多的便利和发展机遇。
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高压造型
熔模铸型(钢) 低压铸造 金属型铸造
8-10
5-7 5-9 5-8
12.5-50
0.8-12.5 0.8-100
金属铸造成形的缺点
第三篇 铸钢与铸铁
第十章 铸钢
第十一章 铸铁
第十章
铸钢
按化学成分，包括：铸造碳钢和铸造合金钢。 按用途，包括：铸造特殊钢(耐磨钢、不锈钢及耐 热钢等)和铸造工具钢(如铸造高速钢)等。 应用：量大、形状复杂、对性能要求不高的零件。 其强度、塑性及韧性 优于灰口铸铁（使用性能） 铸钢铸造性能比铸铁差。 流动性差、易氧化、收缩 大、产生缺陷倾向大。
可锻铸铁
球墨铸铁
蠕墨铸铁
白口铸铁碳全以渗碳体形式存在，端口呈白 亮色，硬而脆，难于加工。
第一节 灰口铸铁 第二节 可锻铸铁 第三节 球墨铸铁 第四节 特殊性能铸铁
第一节 灰口铸铁 灰口铸铁中全部或大 部分碳以石墨形式存 在，断口呈灰色。
珠 光 体 灰 铸 铁
铸铁中的碳除少量固 溶于基体中外，主要 以化合态的渗碳体 (Fe3C)和游离态的 石墨(G)两种形式存 在。
影响铸造碳钢的因素 1、组织 魏氏体降低钢的韧性
改善组织方法：通过退火和正火消除魏氏 体组织。 2、化学成分 降低硅锰硫磷含量，使碳成为影响机械性能 的主要元素。
改善碳钢铸件的组织与性能，通常进行完全退火、 正火或正火+回火处理。
目的：细化晶粒，消除魏氏组织和铸造应力。
第二节 铸造合金钢
铸造碳钢淬透性低，且性能相对较差时，需要合金 化。 常用元素有Mn、Si、Mo、Cr、Ni、Cu等。 根据合金元素量：铸造低合金钢、铸造高合金钢。
⑵ 耐磨性能好。 石墨本身有润滑作用。 ⑶ 消振性能好。 由于组织疏松，可以吸收振动能量。
⑷ 铸造性能好。
由于铸铁硅含量高, 成分接近于共晶。
⑸ 切削性能好。
由于石墨使切屑容易脆断脱离工件，因此不 粘刀。
四、灰口铸铁的牌号和用途
铸铁 石墨 名称 形态
灰 铸 片 状 铁
基体 组织
F 铸造碳钢含碳量在0.12%-0.62%之间，多属亚
共析钢。 旧牌号 新牌号 硫、磷为铸钢的有害杂质。 ZG45 ZG230-450
ZG25 ZG310-570
C
σs σb
铸钢属亚共析钢 铸造过程属于非平衡结晶，且铸态组织为粗 大的魏氏体组织。 魏氏体组织特征：先共析铁素体呈针状插向 奥氏体晶粒内部。
牌号实例
HT + 一组数字 HT100 数字表示最低抗拉强度值，单位 F+P MPa。 HT150 “HT”表示灰铸铁代号。 P HT200
五、灰口铸铁的变质处理
石墨含量和尺寸越大，灰口铸铁性能越差。
可通过减少硅、碳量来限制石墨含量，但应防止
曲轴等都可用铸铁制造。
铸铁曲轴
A
L+
H
B
J
L+A A
L
温N 度
A+
D C A+ Fe3C
L+ Fe3C
E
Le A+ Fe3CⅡ+Le
F
G
F A+F
S
P
A+ Fe3CⅡ
Le+ Fe3CⅠ
P
P+ Fe3CⅡ
K
F+ Fe3C
Le’ P+ Fe3CⅡ+Le’ Le’+ Fe3CⅠ
Q Fe
P+F
F+ Fe3CⅢ
铁 素 体 加 珠 光 体 灰 铸 铁
片状石墨
P
F
如果铸铁前两个阶段石墨化完成，第三阶段
完全被抑制
其组织为：珠光体+石墨。
珠 光 体 灰 铸 铁
P
片状石墨
二、影响灰口铸铁组织的因素 主要因素：化学成分及冷却速度 ⑴化学成分
碳、硅含量越高，越易得到充分的石墨化。
Al、Cu、Ni、Co等元素也促进石墨化。
碳、硅含量对铸铁石墨化的影响
S、Mn、Cr、W、 Mo、V等元素阻止 石墨化。
C 白口铸铁 麻口 铸 铁 灰口铸铁
Si
⑵ 冷却速度的影响
铸件冷却缓慢，有利于碳原子的充分扩散，而促进
石墨化。 快冷时由于过 第三阶段完全
冷度大，结晶
WC + Wsi (%)
铸件壁厚和碳硅含量对铸铁组织的影响
被抑制，第二
将按 Fe-Fe3C
利于石墨化。 部受抑制。
阶段部分或全 相图进行, 不
三、灰口铸铁的性能 ⑴ 力学性能：取决于基体组织和石墨含量和形态 石墨相当于钢基体中的裂纹或空洞，破坏了基 体的连续性，且易导致应力集中，导致拉伸载荷下 力学性能低； 压缩时，基体起主要的作用，因此性能较好。
铸铁与铸钢的强度比较
oC范围自奥 石墨，因此前两 1153-738 个转变阶段容易 氏体中析出二次石墨 (G 实现。 II)；
P’
738oC时，共析反应形 成石墨。
如果铸铁三个阶段石墨化全部完成，
其组织为：铁素体+石墨。
铁 素 体 灰 铸 铁
F 基体
片状石墨
如果铸铁前两个阶段石墨化完成，
第三阶段部分进行，
组织为：铁素体+珠光体+石墨。
C%
Fe3C
Le为A和Fe3C的机械混合物(蜂窝状)，Le’为P和Fe3C的机械混合物
石墨化：铸铁中石墨的形成。
Fe-Fe3C 和 Fe-G (石墨)双重相图。
Fe3C是亚稳相，在一定条件下将发生分解： Fe3C→3Fe+C（石墨）
一般为片状
球墨铸铁
白口铸铁
按石墨化程度
灰口铸铁
麻口铸铁
灰铸铁 按石墨形态
第十一章
铸铁
铸铁是含碳量大于2.14%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、减震 性好、耐磨、易切削、流动 性好等优点，因而是应用最 广泛的材料之一。
塑性差，不能锻造。
例如，机床床身、内燃机的汽
缸体、缸套、活塞环及轴瓦、
内 燃 机 汽 缸
铸铁中的石墨可以在结晶过程中直接析出，也可
以由渗碳体加热时分解得到。
铸铁石墨化的条件： 1、极其缓慢的冷却速度 2、具有促进石墨形成的元素 灰口铁一般时结晶过程得到的铸铁
结晶过程中，形成石墨的阶段有哪些？
高温条件下，碳 石墨化分三个阶段：
原子扩散能力 在 1153oC左右通过共 大，容易转变为 晶反应形成石墨 (G)；
机械工程材料
哈尔滨工业大学(威海LOGO )，材料科学与工程学院
铸造的特点 ： 1、适应性强
中国古代货币
铸钢轧机机架，加工后198t
司母戊青铜方鼎
2、利用某些合金特性(如耐磨用高锰钢) 3、精度高 4、成本低
各种铸造方法的尺寸精度和表面粗糙度
铸造方法 普通砂型
尺寸精度等级(CT) 11-15
表面粗糙度(Ra/μm) 50-400