铸钢与铸铁

牌号
b
0.2

MPa MPa %
不小于
硬度 HB
基体
RuT420 420 335 0.75 200~280 P
RuT380 380 300 0.75 193~274 P
RuT340 340 270 1.0 170~249 P+F
RuT300 300 240 1.5 140~217 F+P
RuT260 260 195 3 121~197 F
不完全A化正火
完全A化正火
应用 替代部分铸钢、锻钢件，如曲轴、连杆、轧辊、汽车后桥等。
连杆
管道接口
（３）蠕墨铸铁 —— 在铁水浇注前加蠕化剂而得 牌号 —— 如 RuT420 ，表示 b≥420 。 组织 —— 钢基体+ 蠕虫状G 性能 —— 强度、塑韧性优于灰铸铁。 应用 —— 高压热交换器、汽缸盖、液压阀等。
ZG55 0.52-0.62 0.50-0.80 0.20-0.45 350 650 10 18 200
组织 —— P＋F 用途 —— 形状复杂，需一定强度、塑韧性的零件，如轧辊、机座、外壳。
外壳
轧辊
7.2 铸铁
1．铸铁的特点 2．常用铸铁
1．铸铁的特点
成分 —— w(C) = 2.5~4.0 % ， w(Si) = 1.0~3.0 % . （１）铸铁的石墨化 C 的同素异构体： 石墨G（简单六方晶格）
影响石墨化的因素 化学成分
C、Si 促进石墨化 冷却速度
冷速慢有利石墨化
（２）铸铁的组织和分类
名称
灰口铸铁 麻口铸铁 白口铸铁
石墨化程度 按 Fe-G 相图结晶、转变
较高 中等 较低 按 Fe-Fe3C 相图结晶、转变
显微组织
F+G F+P+G
P+G Le' + P + G Le' + P + Fe3C
1. 铸铁的石墨化原理，石墨的形态、大小对铸铁性能的影响。 2. 铸铁的常用热处理的方法和目的。 3. 了解可锻、蠕墨、合金铸铁。
思考题
1. 出现下列不正常现象时，应采取什么有效措施予以防止或改善？ a. 灰铸铁磨床床身铸造以后就进行切削, 在切削加工后出现不允许的变形。 b. 灰铸铁薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难。
金刚石 Fe - Fe3C／G 相图
Fe3C —— 亚稳定相 G —— 稳定相
石墨化过程 —— 按Fe-G 相图结晶、转变
G结晶：过共晶成分 L → L + GI 共晶转变 L4.26 →A2.08+G（共晶） (1154℃)
G析出： A→A+GII (1154～738 ℃) 共析转变 A0.68→F + G（共析）( 738℃)
进气管 排气管
（４）可锻铸铁 —— 白口铸铁 经长时间石墨化退火（900－960℃）而得 牌号 —— 如 KT300-6 ，表示 b≥300 ， ≥6％ 。 组织 —— 钢基体 + 团絮状G
性能 —— 强度、塑韧性优于HT，低于QT。
分类
牌 号 壁厚 b

mm MPa %
硬度 HB
KT300-6 >12 300 6 120~163
HT250
细P
较细片
孕育铸铁
HT300 HT350
S或T
细片
HT400
×500
热处理 去应力退火 —— 500~550℃，防止机加工、使用时变形或开裂。 高温退火 —— 850~900℃, 表面、薄壁等白口处Cm→G, 硬度↓, 切削加工性↑ 表面淬火 —— 提高导轨表面、汽缸体内壁等的耐磨性。
应用 —— 如，机床床身、导轨，汽缸体。
•
耐蚀铸铁是指在腐蚀性介质中工作时具有耐蚀能
力的铸铁。它们主要应用于化工部门，如阀门、管道
、泵、容器等。提高铸铁耐蚀性主要靠加入大量的Si
、Al、Cr、Ni、Cu等合金元素。在铸件表面形成保护
膜，可以提高铸铁的耐蚀性能。
小结
重点要求
灰铸铁 和 球墨铸铁 的成分，组织，性能特点，牌号及用途。
一般要求
耐磨铸铁 减摩铸铁 —— P灰铸铁（F 为软基体，Cm为硬质点，G润滑、储油） 抗磨铸铁 —— 白口铸铁表层＋灰口铸铁心部（强度好） 加入合金元素，以提高强度、韧性、耐磨性。
耐热铸铁 耐蚀铸铁
耐磨铸铁(wear resistant cast iron)
•
向铸铁中加入一定的P、B、V或Ti等元素， 使铸
F基 ×100
F基体
KT330-8 >12 330 KT350-10 >12 350 KT370-12 >12 370
8 120~163
F基 10 120~163 ×500
12 120~163
KT450-5
450 5 152~219
P基体
KTZ500-4 KTZ600-3
500 4 179~241 F+P基 600 3 201~269 ×500
KTZ700-2
700 2 240~270
* 试棒直径16mm
应用 —— 管接头、低压阀门等。
（５）合金铸铁
• 随着生产的发展，对铸铁不仅要求有更高的机械性能 ，而且有时还要求具有某些特殊性能。如耐磨性、耐 热性和耐蚀性等。为此，可向铸铁中加入一定量的合 金元素制成合金铸铁（alloy cast iron）。
ZG25 0.22-0.32 0.50-0.80 0.20-0.45 240 450 20 32 450
ZG35 0.32-0.42 0.50-0.80 0.20-0.45 280 500 16 25 350
ZG45 0.42-0.52 0.50-0.80 0.20-0.45 320 580 12 20 300
水泵 叶轮
发动机飞轮
（２）球墨铸铁 —— 在铁水浇注前加球化剂（稀土Mg）使G球化
牌号 —— 如 QT700-2 ，表示 b≥700， ≥2％ 。 组织 —— 钢基体（F 、F + P 、P、 回火S、下B ) + 球状G
性能 —— 强度、塑韧性明显优于灰铸铁。（ 球状G 对基体的割裂作用小）
元素，一方面使铸铁表面形成致密的氧化膜(Al2O3、SiO2、
Cr2O3)，使这类铸铁在高温下具有抗氧化、不起皮的能力；另
一方面，这些元素提高了铸铁组织的相变温度，阻止了Fe3C的
分解，增强了铸铁在高温下的抗生长性，使铸件的性能与尺寸
稳定，即提高了耐热性。耐热铸铁可用于制造炉门、炉栅等耐
热件。
耐蚀铸铁（corrosion resistant cast iron）
应用 —— 如，机床床身、发动机缸体、齿轮、曲轴。
2．常用铸铁 （１）灰铸铁 （２）球墨铸铁 （３）蠕墨铸铁 （４）可锻铸铁 （５）合金铸铁
（１）灰铸铁
牌号 —— 如HT100，表示 b≥100MPa（直径＝30mm）。 组织 —— 钢基体（F 、F + P 、P） + 片状G
F基体+ 片状G
－ 229-302 － 229-302
QT800-2
P 800 560 2
－ 241-321
QT1200-1 下B 1200 840 1 300 38HRC
F+P基体 ×500
热处理 退火 —— 去应力退火，500 ～600℃。 低温退火，720~760℃， P→G + F ，塑韧性、切削加工性↑ 高温退火，900~950℃， P, Cm→G + F ，塑韧性、切削加工性↑ 正火 —— P% ↑ ，细化组织，强度、耐磨性↑ 低温正火，840~860℃， → P + F + G ，塑韧性较好。 高温正火，880~920℃， → P + G + 少量F ，强度较高。 调质 —— 850~900℃油淬 + 550~600℃回火→回火S + G 等温淬火 —— 840~900℃ + 300℃等温→下B+G 调质、等温淬火后综合机械性能好，但仅适于小尺寸零件。
灰口铸铁的组织 —— 钢基体 + G
（３）铸铁的性能 力学性能
强度、塑韧性比钢低。 G的强度、韧性极低，减小钢基体的有效截面，并引起应力集中。
耐磨性好 —— 石墨有利于润滑、储油。
三种石墨形态
其它性能 缺口敏感性低 —— 表面粗糙对疲劳极限的影响不明显 消震性好（是钢的十倍）—— G 组织松软 铸造性好 —— 接近共晶成分、熔点低、流动性好、凝固收缩小。 切削加工性好 —— G 使切屑易断，还可润滑刀具。
、球磨机的衬板、磨球、拖拉机上的履带板等。
耐热铸铁（heat-resistant cast iron）
•
耐热铸铁是指在高温下具有较好的抗氧化和抗生长的能
力。所谓“生长”是指由于氧化性气体沿着石墨片的边界和裂
பைடு நூலகம்
纹渗入铸铁内部所造成的氧化以及由于Fe3C分解而发生的石墨
化引起铸铁件体积膨胀。向铸铁中加入一定量的Al、Si或Cr等
2. 指出下列铸铁的类别、组织及性能的主要指标： HT150； HT350；QT600-3 。
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性能 —— 与其它铸铁相比，力学性能差，其它性能好。
孕育铸铁 —— 浇注前在铁水中加 Si-Fe，Si-Ca等孕育剂， 使P细化、G细而均匀，强度、塑韧性明显提高。 F+P基体+ 片状G
分类
牌号
显微组织
基体
粗片
HT100 F +少量P
粗片
普通灰铸铁
HT150 HT200
F+P
P
较粗片 中等片
P基体+ 片状G
牌号
QT400-17
基体 F
b MPa
400
机械性能
0.2 MPa
5
ak
% kJ/m2
250 17 600
HB
179
QT420-10 F 420 270 10 300 207
QT500-5 F+P 500 350 5
－ 147-241
F基体 ×100
QT600-2 QT700-2
P 600 420 2 P 700 490 2
第七章 铸钢与铸铁
7.1 铸钢 7.2 铸铁
7.1 铸钢
钢号 —— 如 ZG25 钢， w(C)=0.25 % 。 性能 —— 强度和塑性、韧性高于铸铁 ，但铸造流动性能差，收缩率大。
钢号
化学成分, %
C
Mn
Si
s MPa
机械性能
b 5 MPa % %
ak kJ/m2
ZG15 0.12-0.22 0.35-0.65 0.20-0.45 200 400 25 40 600
铁组织中形成大量均布的高硬度显微夹杂物，大大提
高了铸铁的耐磨性。向铸铁中加入Cr、Mo和Cu等元
素使基体组织细化和强化，也能提高耐磨性。高P、
Cu、Ti合金铸铁是制造机床导轨的好材料。Cr、Mo
、Cu 合金铸铁主要用在汽车、拖拉机、精密机床方
面以及要求较高的大型柴油机汽缸套及活塞环等零件
。此外，还有中锰球墨铸铁用于农机上的耙片、犁铧