铸铁(课件)

⑴ 力学性能低。由于
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。
铸铁与铸钢的强度比较
• ⑵ 耐磨性能好。由于石墨本身有润滑作用。
• ⑶ 消振性能好。由于石墨可以吸收振动能量。
• 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。由于石墨使车屑容易脆断，不粘刀。
性能变差。 碳、硅含量过高,
碳、硅含量对铸铁石墨化的影响
会使石墨数量多 且粗大，基体内 铁素体量增多，
麻口
C
铸铁
白口铸铁
灰口铸铁
降低铸件的性能.
Si
铸铁
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• 碳、硅量控制范围：2.5~4.0%C，1.0~3.0%Si。
• Al、Cu、Ni、Co等元素对石墨化有促进作用。
• S、Mn、Cr、W、Mo、V等元素阻碍石墨化。
渗碳体、二次渗碳体
及共晶渗碳体的分解.
铸铁
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• 在P’S’K’线以下发生 的石墨化称为第二 阶段石墨化。包括 冷却时共析石墨的 析出和加热时共析 渗碳体的分解。
P’
• 石墨化程度不同， 所得到的铸铁类型 和组织也不同。
铸铁
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铸铁的石墨化程度与其组织之间的关系 （以共晶铸铁为例）
石墨化进行程度
第一阶段 第二阶段 石墨化 石墨化
F基体球墨铸铁
铸铁
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• 石墨是碳的单质之 一，其强度、塑性、 韧性几乎为零。
• 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。
铸铁
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存在两个铁碳相图： Fe-Fe3C和Fe-G双重相图
L+G
L+Fe3C
铸铁
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• 2、铸铁的石墨化过 程
磷虽然可促进石墨化,
但其含量高时易在晶
界上形成硬而脆的磷
共晶，降低铸铁的强
度，只有耐磨铸铁中
磷含量偏高 (达0.3%
以上)。
铸铁中的磷共晶
铸铁
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• 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，结晶 将按Fe - G相图进行，因而促进石墨化。
快冷时由
于过冷度 WC + Wsi
大，结晶 (%)
铁 素 体 加 珠 光 体 灰 铸 铁
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• 常对灰铸铁进行孕育处理，以细化片 状石墨。
• 常用的孕育剂有硅铁和硅钙合金。 • 经孕育处理的灰铸铁称为孕育铸铁。
硅铁 硅钙
孕育处理前
铸铁 孕育处理后
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• 2、热处理 • 热处理只改变基体组织，不改变石
墨形态。
• 灰铸铁强度只有碳钢的30~50%， 热处理强化效果不大。
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• 二、可锻铸铁 • 石墨呈团絮状的灰口
• 一、灰铸铁 • 灰铸铁是指石墨呈片状分布的灰口铸铁。其产量约
占铸铁总产量的80%以上。
• 1、组织
灰铸铁的组织是由液态铁水缓
慢冷却时通过石墨化过程形成
的，其基体组织有铁素体、珠 光体和铁素体加珠光体三种。
灰铸铁齿轮箱
铸铁
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灰铸
石
铁的
墨 片
的
显微
三 维
形
组织
貌
珠 光 体 灰 铸 铁
铸铁
铁 素 体 灰 铸 铁
• 铸铁中的碳原子析出 形成石墨的过程称为 石墨化。
• 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。
台车式石墨化退火炉
铸铁
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• 石墨化分两个阶段： • 在P’S’K’线以上发生的
石墨化称为第一阶段 石墨化。
• 包括结晶时一次石墨、
二次石墨、共晶石墨
P’
的析出和加热时一次
铸铁
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3、铸铁的分类与牌号表示方法
铸铁 石墨 基体 名称 形态 组织
编号方法
牌号实例
灰
铸片 铁状
F HT + 一组数字
HT100
F+P
数字表示最低抗拉强度值， 单位MPa。
HT150
P “HT”表示灰铸铁代号。 HT200
可 团
锻絮 铸状
F
KTH + 两组数字
KTH、KTB、KTZ 分别为黑心、白心、
KTH30006
表F 心P
KTB + 两组数字
珠第光一体组可数锻字铸表铁示代最号低；KTB350抗拉强度值，MPa； 04
铁
P
KTZ + 第二组数字表示最低 KTZ450-
两组数字 伸长率值，%
06
铸铁
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铸铁的分类与牌号表示方法（续）
铸铁 石墨 基体 名称 形态 组织
编号方法
牌号实例
球
F QT + 两组数字
• 灰铸铁常用的热处理有： • ① 消除内应力退火(又称人工时效) • ② 消除白口组织退火 • ③ 表面淬火
铸铁
汽 缸 套
灰铸铁件
活 塞 环
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• 3、用途 • 制造承受压力和震动的零件,
如机床床身、各种箱体、壳 体、泵体、缸体。
变速箱体
重型机床床身(HT-250)
铸铁 大型船用柴油机汽缸体(HT-300)
QT400-15
墨
球
第一组数字表示最低抗
F+P 拉强度值，MPa；
QT600-3
铸状
第二组数字表示最低伸长
铁
率值，%。 P “QT”表示 球墨铸铁代 QT700-2
号
蠕 蠕 F RuT + 一组数字
RuT260
墨 铸
虫
F+P
数字表示最低抗拉强度值, MPa。
RuT300
铁 状P
铸铁
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RuT420
铸铁的分类
铸铁
Dr.Feng
铸铁
1
• 例如，机床床
身、内燃机的
内
汽缸体、缸套、
燃 机
活塞环及轴瓦、
汽 缸
曲轴等都可用
铸铁制造.
铸铁曲轴
铸铁
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第一节 概述
• 一、铸铁的石墨化过程
• 1、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：
共晶白口铸铁
Fe3C→3Fe+C（石墨）
铸件壁厚和碳硅含量对铸铁组织的影响
将按 FeFe3C相图 进行, 不利 于石墨化.
铸铁
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二、铸铁的特点及分类
• 工业上使用的铸铁主要是灰口铸铁。 • 1、铸铁的组织特点 • 钢的基体+G（石墨） • 基体组织有铁素体、珠光体和铁素体加珠光体三种。
F+G
P铸+铁G
F+P+G
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2、铸铁的性能特点
铸铁
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工 业 铸 铁 的 成 分 范 围 与 组 织
温度
Si/Mg/Ce
中速冷却
缓冷
工业铸铁的成分范围
快冷 中速冷却 缓冷
中速冷却 缓冷
珠光体 蠕墨铸铁
铁素体 蠕墨铸铁
白口铸铁
珠光体灰铸铁 铁素体灰铸铁
石墨化退火
珠光体 球墨铸铁
铁素体 球墨铸铁
快冷
缓冷
珠光体
铁素体
可锻铸铁
可锻铸铁
铸铁
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第二节 常用铸铁
铸铁的显微组织
铸铁类型
完全进行
部分进行 未进行
完全进行 部分进行
未进行 未进行 未进行
F+G F+P+G P+G Le’+P+G Le’
灰口铸铁
麻口铸铁 白口铸铁
铸铁
Байду номын сангаас
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• 3、影响石墨化的因素 • ⑴ 化学成分的影响
• 碳和硅是强烈促进石墨化的元素。
• 碳、硅含量过低，易出现白口组织，力学性能和铸造