第8章习题与答案

思考题

1．铸铁、生铁和白口铁有什么区别和联系？

解：铸铁中的碳以游离碳化铁(渗碳体)或以石墨(Ｇ)的形式存在。具有较低的熔点和优良的铸造性能，良好的耐磨性，吸振性、切削加工性及低的缺口敏感性，熔炼简便，成本低廉。

生铁是高炉产品，主要有：铸造生铁和炼钢生铁。铸造生铁含硅量较高，硬度较低，断口呈灰色，又称灰口生铁，主要作为铸造生产的原料。炼钢生铁含硅量较低、硬度高，断口呈白色，又称白口生铁，主要用作炼钢原料。

白口铁碳除少量的微溶于铁素体外，主要以渗碳体的形式存在于铸铁中，断口呈银白色，故称白口铸铁。白口铁硬、脆，难机械加工，工业上很少用于制造零件，主要用仅用于不受冲击和耐磨件。

2．为什么说灰铸铁可以看成是一块充满孔洞和裂纹的网？床身一类零件为什么常选用灰铸铁材料？

解：灰铸铁中石墨的结晶形态呈片状，其强度、塑性、韧性均接近于零，硬度约为3HBS。因此灰铸铁的力学性能可以认为是基体的性能，片状石墨相当于与灰铸铁相同基体的钢中存在小缝隙，灰铸铁组织中的粗大片状石墨严重地割裂了钢的基体，破坏了基体的连续性。故灰铸铁可以看成是一块充满孔洞和裂纹的网。

石墨片对灰铸铁的抗压强度影响不大，故灰口铸铁广泛用作承受压力载荷的零件，如床身、机座、轴承座等一类零件。

3．灰铸铁经变质处理为什么能提高其力学性能？

解：灰铸铁的变质处理，是铁液在浇注之前向其中加入少量的孕育剂（如硅铁和硅钙合金），改变铁液的结晶条件，从而获得极细晶粒的珠光体基体和细小的石墨片组织，因而能提高灰铸铁的力学性能。

4．力学性能要求较高的曲轴等为什么常选用球墨铸铁件？球墨铸铁件为什么常常进行各种热处理？

解：球墨铸铁的石墨呈球状，因而对基体的割裂作用和引起的应力集中的倾向大大减小。石墨球的圆整度越好，球径越小，分布越均匀，则球墨铸铁的力学性能就越好。球墨铸铁与灰铸铁相比，有较高的强度和良好的塑性与韧性。它的某些性能方面还可与钢相媲美，如屈服强度比非合金钢高，疲劳强度接近中碳钢。同时，它还具有与灰铸铁相类似的优良性能。故力学性能要求较高的曲轴等零件常选用球墨铸铁件。

球墨铸铁的热处理工艺性能较好，凡是钢可以进行的热处理工艺，一般都适用于球墨铸铁。经退火可以得到铁素体基体，提高其塑性和韧性，切削加工性能，消除内应力。经正火可以得到珠光体基体，提高其强度和耐磨性。经调质处理可以得到回火索氏体基体，从而获得高的综合力学性能。经等温淬火可以得到下贝氏体基体，从而获得高强度、高硬度和高韧性的综合力学性能。

习题

1．什么是铸铁？它与钢相比有何优点？

解:：铸铁是碳的质量分数大于2.11%的铁碳合金总称。

与钢相比，铸铁具有较低的熔点和优良的铸造性能，良好的耐磨性，吸振性、切削加工性及低的缺口敏感性，熔炼简便，成本低廉。

2．何为铸铁的石墨化？影响石墨化的因素有哪些？

解：铸铁中的碳以石墨形态析出的过程称为铸铁的石墨化。

影响铸铁石墨化因素很多，其中主要是化学成分和冷却速度。

碳、硅是促进石墨化的元素，碳、硅含量越高，就越容易石墨化，但含量过高石墨数量多显粗大，出现粗片状石墨。因此必须控制铸铁中碳、硅的含量。

锰和硫是阻碍石墨化的元素。锰能溶于铁素体和渗碳体，增加渗碳体的稳定性。但锰与硫能形成硫化锰，削弱硫的有害作用。

若冷却速度慢，碳原子有充分的扩散时间，有利于石墨化进行。

3．为什么在同一灰铸铁件中，往往表层和薄壁部位易产生白口组织？应采用什么方法才能消除白口组织？

解：表层和薄壁部位冷却速度快，碳原子来不及充分扩散，越容易产生白口组织。应采用降低冷却速度、延长铁水在高温下保温的时间等方法。

4．灰铸铁具有哪些性能？其性能主要取决于什么？。

解：灰铸铁具有以下以下几方面的性能：

⑴优良好的铸造性灰铸铁的成分接近共晶成分，熔点较低、流动性较好，且铸铁在凝固过程中比容体积较大的石墨，收缩性小，明显地降低了铸件的收缩程度。

⑵良好的切削加工性石墨的存在破坏了基体的连续性，起着断屑的作用。同时石墨具有润滑的作用，刀具磨损小。

⑶较低的缺口敏感性灰铸铁由于石墨的存在相当于存在很多小的缺口和孔洞，大大减少了对外来缺口的敏感性。

⑷良好的减振性铸铁中石墨割裂了基体组织，阻止了能量的传递，石墨的减振缓冲作用使灰铸铁具有良好的减振性。

⑸好的减摩性石墨不但本身具有润滑作用，而且石墨脱落后留下孔洞的储油作用，使灰铸铁具有良好的减摩性。

灰铸铁的性能主要取决于基体的性能和石墨的数量、形状大小和分布状况。

5．何谓孕育铸铁？孕育处理后，它的组织与性能有哪些变化？

解：经过孕育处理的灰铸铁称为孕育铸铁，又称变质铸铁。

孕育铸铁具有极细晶粒的珠光体基体和细小的石墨片组织，其强度有很大提高，且塑性和韧性也有所提高。

6．灰铸铁是否可通过热处理来提高力学性能？为什么？

解：灰铸铁热处理对提高力学性能的作用不大，因为热处理只能改变灰铸铁的基体组织，不能改变石墨的形状和分布。

7．可锻铸铁和球墨铸铁比较，在性能上有什么不同？哪种适宜制造薄壁铸件？为什么？

解：由于可锻铸铁中的石墨呈团絮状，而球墨铸铁的石墨呈球状，因而对基体的割裂作用和引起的应力集中的倾向大大减小。故球墨铸铁的强度、塑性和韧性比可锻铸铁高，但铸造性能比可锻铸铁低，可锻铸铁适宜制造薄壁铸件。

8．蠕墨铸铁有哪些优良特性？蠕墨铸铁的力学性能为什么比灰铸铁有较大的提高？

解：蠕墨铸铁中的石墨呈短小的蠕虫状，蠕虫状石墨对基体产生的应力集中与割裂现象明显减小，故蠕墨铸铁的力学性能比灰铸铁有较大的提高。

9．下列牌号各表示什么铸铁？牌号中的数字表示什么意义？

HT200；QT500-7；KTH350-10；KTZ650-02；RuT380。

解（略）

10．什么叫合金铸铁？常用的合金铸铁有哪几种？

解：合金铸铁是指常规元素高于规定含量或含有其它合金元素，具有较高力学性能或明显具有某种特殊性能的铸铁。常用的合金铸铁有耐磨、耐热、耐蚀铸铁等。

11．下列说法是否正确？为什么？

解：(1) 通过热处理可将片状石墨变成球状，从而改善铸铁的力学性能。

不正确。热处理只能改变灰铸铁的基体组织，不能改变石墨的形状和分布。

(2) 可锻铸铁因具有较好的塑性，故可进行锻造。

不正确。可锻铸铁塑性较差，故不可进行锻造。

(3) 白口铸铁硬度高，可用于制造刀具。

不正确。白口铸铁碳除少量的微溶于铁素体外，主要以渗碳体的形式存在于铸铁中，。白口铸铁硬度高，但脆性很大，且很难切削加工，主要用仅用于不受冲击和耐磨件。故不可用于制造刀具。

(4) 铸件壁厚大小是影响石墨化的最主要因素。

不正确。影响石墨化的最主要因素是化学成分和冷却速度。铸件壁厚大小是影响铸件冷却速度的因素之一。