第三章强韧铸铁分析
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第三章 强韧铸铁
第一节 球墨铸铁
一. 球铁的性能特点及应用
球铁
细小圆整的石墨球
基体
铁素体——铁素体球铁 珠光体——珠光体球铁
第三章强韧铸铁分析
未侵第三蚀章强韧铸铁分(析50)
F +第三G章强韧铸铁(5分0析)
F +第三G章强韧铸铁(1分0析0)
P +第三G章强韧铸(铁1分0析0)
P +第三G章强韧铸(铁4分0析0)
C↓易出现白口、缩松、缩孔
C↑易出现G漂浮
＊C=3.2~3.8
Si促进G化，孕育作用强，G球数多、圆整度好；
源自文库
Si↑↑，脆性转变温度提高
＊Si=2.4~2.8%
第三章强韧铸铁分析
b.Mn 铸态：F球铁 Mn=0.3~0.4 P球铁 热处理态：F球铁 Mn﹤0.5。
Mn=0.4~0.8
c. P
形成P共晶，引起冷裂，增大缩松倾向，因此，严格限 制P含量，一般P=0.04~0.06
第三章强韧铸铁分析
★性能特点：具有较好的综合性能。 ★应用：汽车、农机、冶金设备。 4.奥氏体-贝氏体球铁的性能及应用 奥-贝球铁——以A+B为基体的球铁 发展：70年代后期兴起，σb=900~1400MaP ★性能特点 （1）塑强性都较高； （2）高的冲击韧性； （3）高的抗点蚀疲劳能力； （4）高弯曲疲劳性能及耐磨性。
d.S ☆消耗球化剂；
☆硫化夹杂物增多； ☆使球化衰退速度加快。
＊S﹤0.02
第三章强韧铸铁分析
（2）合金元素 a. Mo ☆提高淬透性； ☆降低韧性； ﹤0.5 ☆价格较贵
b. Cu 促进P生成，生产P球铁时加Cu。 c. Ni 提高淬透性，稳定A，不产生副作用，价格高。 d. Cr 不利于C石墨化，提高淬透性，改善基体。
a. 炉前一次或多次孕育第三；章强韧铸铁分析
b. 瞬时孕育法； c. 型内孕育。 3. 炉前检验 （1）三角试样法； （2）热分析法； （3）炉前快速金相法； （4）火苗法。 三. 球铁铸造性能及常见缺陷 球铁的铸造性能与球铁铁液的凝固特点密切相关
第三章强韧铸铁分析
1. 球铁的凝固特点 （1）凝固范围宽 （2）糊状凝固
第三章强韧铸铁分析
（3）共晶膨胀大 a. 碳当量高 b. 糊状凝固引起坚硬外壳形成时间晚 2. 铸造性能 (1)流动性 净化铁水→流动性↑ 处理降温→流动性↓ 生产中,流动性↓ ∴要求出铁温度高 (2)收缩性
第三章强韧铸铁分析
a. 线收缩 收缩前膨胀↑→线收缩↓
第三章强韧铸铁分析
b. 体收缩 体收缩↑→缩松、缩孔倾向↑ 原因：糊状凝固，补缩差； Ⅰ糊状凝固，补缩差； Ⅱ铸型刚度小，膨胀量大； Ⅲ共晶团间隙小，补缩难； ★必须加冒口
第三章强韧铸铁分析
（3）内应力 导热能力↓ 弹性摸量↑ 内应力↑
3. 常见缺陷及防止 （1）缩孔、缩松 原因：
第三章强韧铸铁分析
e. Sb 稳定P作用↑↑，Sb=0.006~0.08 （3）微量元素 Ti、As、Pb、Al、Sn等干扰球化，形成晶间脆性化合 物，严格控制
2.熔炼及炉前处理 球化率
球铁力学性能 石墨球径
石墨球圆整度
球化率——在铸铁微观组织的有代表性的视场中，在 单位面积上，球状石墨数目与全部石墨数目的比值。
第三章强韧铸铁分析
石墨球径——在放大100倍条件下测量的有代表性的球 状石墨的直径。
圆整度——对石墨球圆整情况的一种定量的概念。
（1）对熔炼的要求
a. 高温；
b. 原铁水低硅；
c. 低S；
d. 低氧化程度。
调整成分
★生产中常用双联法，冲天炉—感应电炉 提高温度
第三章强韧铸铁分析
（2）球化剂及特点 Ⅰ. 纯镁 a. 脱S去O能力强； b. 球化作用好； c. 白口倾向大； d. 密度小； e. 形成的硫化物、氧化物浮在铁水表面； f. 抗干扰元素能力低。 g. 反应剧烈，操作困难。 Ⅱ稀土 a. 脱S去O能力高，产物比重大，不易上浮；
F + P + G 第三章强韧铸铁分析 (100)
F + 第P三+章强G韧铸铁分析(200)
1. 珠光体球墨铸铁的性能及应用
珠光体球墨铸铁——以珠光体基体为主余量为铁素体 的球铁
QT600-3 QT7000-2
QT800-2
（1）强度高、硬度高，有一定韧性； （2）屈/强比高钢； （3）缺口敏感性低； （4）耐磨性优良 ★应用：重载荷及摩檫磨损的零件。
第三章强韧铸铁分析
镁的沸腾温度与压力关系
第三章强韧铸铁分析
压力加镁装置
b. 转包法
第三章强韧铸铁分析
c. 冲入法
第三章强韧铸铁分析
d. 型内球化法
＊球化元素吸收率高；
＊避免孕育衰退和球化衰退；
＊难度大。
第三章强韧铸铁分析
（4）孕育处理 目的： a. 消除白口倾向； b. 促进球化； c. 细化共晶团； d. 减少P、Mn晶间偏析。 孕育剂： a. 75%Si-Fe，价格便宜，有效时间短； b. 以Si为基加入Sr、Ba、Ca、Zr等延长有效期。 方法：
典型应用：中小功率内燃机曲轴、齿轮等。
第三章强韧铸铁分析
2. 铁素体球铁的性能及应用 铁素铁球铁——指基体以铁素体为主其余为珠光体的
球铁。 典型牌号：QT400-18 QT400-15 QT450-10 ★性能特点：塑韧性高，强度低。 ★应用：受力较大而又承受震动和冲击的零件。 典型应用：汽车、农机部件，铸管等。 3.混合基体型球墨铸铁的性能及应用 混合基体型球墨铸铁——基体以F+P的球铁 典型牌号：QT500-7
第三章强韧铸铁分析
b. 球化作用比镁差，过量恶化球形； c. 白口倾向大； d. 抗干扰元素能力高 e. 反应平稳。 Ⅲ. 稀土—镁合金 要求：Mg残=0.03~0.05；RE残=0.02~0.04
（3）球化处理方法 a. 自建压力加压法 优点：不产生沸腾，吸收率高，球化质量稳定。 缺点：对设备要求高，不太安全。
第三章强韧铸铁分析
★应用：适用于承受高载荷的齿轮、曲轴、连杆等。 二.球铁的生产 球铁的生产过程： a.熔炼合格的铁水； b.球化处理； c.孕育处理； d.炉前检验； e.浇注铸件； f.清理及热处理； g.质量检验。
第三章强韧铸铁分析
1. 化学成分的选定
（1）五大元素
a.C、Si
C、Si含量尽量在共晶成分左右，但由于球化剂Mg使 共晶点右移，共晶点C量为4.6-4.7%
第一节 球墨铸铁
一. 球铁的性能特点及应用
球铁
细小圆整的石墨球
基体
铁素体——铁素体球铁 珠光体——珠光体球铁
第三章强韧铸铁分析
未侵第三蚀章强韧铸铁分(析50)
F +第三G章强韧铸铁(5分0析)
F +第三G章强韧铸铁(1分0析0)
P +第三G章强韧铸(铁1分0析0)
P +第三G章强韧铸(铁4分0析0)
C↓易出现白口、缩松、缩孔
C↑易出现G漂浮
＊C=3.2~3.8
Si促进G化，孕育作用强，G球数多、圆整度好；
源自文库
Si↑↑，脆性转变温度提高
＊Si=2.4~2.8%
第三章强韧铸铁分析
b.Mn 铸态：F球铁 Mn=0.3~0.4 P球铁 热处理态：F球铁 Mn﹤0.5。
Mn=0.4~0.8
c. P
形成P共晶，引起冷裂，增大缩松倾向，因此，严格限 制P含量，一般P=0.04~0.06
第三章强韧铸铁分析
★性能特点：具有较好的综合性能。 ★应用：汽车、农机、冶金设备。 4.奥氏体-贝氏体球铁的性能及应用 奥-贝球铁——以A+B为基体的球铁 发展：70年代后期兴起，σb=900~1400MaP ★性能特点 （1）塑强性都较高； （2）高的冲击韧性； （3）高的抗点蚀疲劳能力； （4）高弯曲疲劳性能及耐磨性。
d.S ☆消耗球化剂；
☆硫化夹杂物增多； ☆使球化衰退速度加快。
＊S﹤0.02
第三章强韧铸铁分析
（2）合金元素 a. Mo ☆提高淬透性； ☆降低韧性； ﹤0.5 ☆价格较贵
b. Cu 促进P生成，生产P球铁时加Cu。 c. Ni 提高淬透性，稳定A，不产生副作用，价格高。 d. Cr 不利于C石墨化，提高淬透性，改善基体。
a. 炉前一次或多次孕育第三；章强韧铸铁分析
b. 瞬时孕育法； c. 型内孕育。 3. 炉前检验 （1）三角试样法； （2）热分析法； （3）炉前快速金相法； （4）火苗法。 三. 球铁铸造性能及常见缺陷 球铁的铸造性能与球铁铁液的凝固特点密切相关
第三章强韧铸铁分析
1. 球铁的凝固特点 （1）凝固范围宽 （2）糊状凝固
第三章强韧铸铁分析
（3）共晶膨胀大 a. 碳当量高 b. 糊状凝固引起坚硬外壳形成时间晚 2. 铸造性能 (1)流动性 净化铁水→流动性↑ 处理降温→流动性↓ 生产中,流动性↓ ∴要求出铁温度高 (2)收缩性
第三章强韧铸铁分析
a. 线收缩 收缩前膨胀↑→线收缩↓
第三章强韧铸铁分析
b. 体收缩 体收缩↑→缩松、缩孔倾向↑ 原因：糊状凝固，补缩差； Ⅰ糊状凝固，补缩差； Ⅱ铸型刚度小，膨胀量大； Ⅲ共晶团间隙小，补缩难； ★必须加冒口
第三章强韧铸铁分析
（3）内应力 导热能力↓ 弹性摸量↑ 内应力↑
3. 常见缺陷及防止 （1）缩孔、缩松 原因：
第三章强韧铸铁分析
e. Sb 稳定P作用↑↑，Sb=0.006~0.08 （3）微量元素 Ti、As、Pb、Al、Sn等干扰球化，形成晶间脆性化合 物，严格控制
2.熔炼及炉前处理 球化率
球铁力学性能 石墨球径
石墨球圆整度
球化率——在铸铁微观组织的有代表性的视场中，在 单位面积上，球状石墨数目与全部石墨数目的比值。
第三章强韧铸铁分析
石墨球径——在放大100倍条件下测量的有代表性的球 状石墨的直径。
圆整度——对石墨球圆整情况的一种定量的概念。
（1）对熔炼的要求
a. 高温；
b. 原铁水低硅；
c. 低S；
d. 低氧化程度。
调整成分
★生产中常用双联法，冲天炉—感应电炉 提高温度
第三章强韧铸铁分析
（2）球化剂及特点 Ⅰ. 纯镁 a. 脱S去O能力强； b. 球化作用好； c. 白口倾向大； d. 密度小； e. 形成的硫化物、氧化物浮在铁水表面； f. 抗干扰元素能力低。 g. 反应剧烈，操作困难。 Ⅱ稀土 a. 脱S去O能力高，产物比重大，不易上浮；
F + P + G 第三章强韧铸铁分析 (100)
F + 第P三+章强G韧铸铁分析(200)
1. 珠光体球墨铸铁的性能及应用
珠光体球墨铸铁——以珠光体基体为主余量为铁素体 的球铁
QT600-3 QT7000-2
QT800-2
（1）强度高、硬度高，有一定韧性； （2）屈/强比高钢； （3）缺口敏感性低； （4）耐磨性优良 ★应用：重载荷及摩檫磨损的零件。
第三章强韧铸铁分析
镁的沸腾温度与压力关系
第三章强韧铸铁分析
压力加镁装置
b. 转包法
第三章强韧铸铁分析
c. 冲入法
第三章强韧铸铁分析
d. 型内球化法
＊球化元素吸收率高；
＊避免孕育衰退和球化衰退；
＊难度大。
第三章强韧铸铁分析
（4）孕育处理 目的： a. 消除白口倾向； b. 促进球化； c. 细化共晶团； d. 减少P、Mn晶间偏析。 孕育剂： a. 75%Si-Fe，价格便宜，有效时间短； b. 以Si为基加入Sr、Ba、Ca、Zr等延长有效期。 方法：
典型应用：中小功率内燃机曲轴、齿轮等。
第三章强韧铸铁分析
2. 铁素体球铁的性能及应用 铁素铁球铁——指基体以铁素体为主其余为珠光体的
球铁。 典型牌号：QT400-18 QT400-15 QT450-10 ★性能特点：塑韧性高，强度低。 ★应用：受力较大而又承受震动和冲击的零件。 典型应用：汽车、农机部件，铸管等。 3.混合基体型球墨铸铁的性能及应用 混合基体型球墨铸铁——基体以F+P的球铁 典型牌号：QT500-7
第三章强韧铸铁分析
b. 球化作用比镁差，过量恶化球形； c. 白口倾向大； d. 抗干扰元素能力高 e. 反应平稳。 Ⅲ. 稀土—镁合金 要求：Mg残=0.03~0.05；RE残=0.02~0.04
（3）球化处理方法 a. 自建压力加压法 优点：不产生沸腾，吸收率高，球化质量稳定。 缺点：对设备要求高，不太安全。
第三章强韧铸铁分析
★应用：适用于承受高载荷的齿轮、曲轴、连杆等。 二.球铁的生产 球铁的生产过程： a.熔炼合格的铁水； b.球化处理； c.孕育处理； d.炉前检验； e.浇注铸件； f.清理及热处理； g.质量检验。
第三章强韧铸铁分析
1. 化学成分的选定
（1）五大元素
a.C、Si
C、Si含量尽量在共晶成分左右，但由于球化剂Mg使 共晶点右移，共晶点C量为4.6-4.7%