机械制造基础第二章7

三、蠕墨铸铁的牌号、性能和应用 蠕墨铸铁的牌号、 牌号：蠕墨铸铁以“RuT”表示，其后的数字表示最低抗拉强度。 牌号：蠕墨铸铁以“RuT”表示，其后的数字表示最低抗拉强度。 如： RuT300、RuT420 RuT300、 性能： 性能： 蠕墨铸铁是一种新型高强铸铁材料。 蠕墨铸铁是一种新型高强铸铁材料。它的强度接近于球墨 铸铁，并且有一定的韧性、较高的耐磨性； 铸铁，并且有一定的韧性、较高的耐磨性；同时又有和灰 口铸铁一样的良好的铸造性能和导热性。 口铸铁一样的良好的铸造性能和导热性。 应用：蠕墨铸铁已成功地用于高层建筑中高压热交换器、内燃 应用：蠕墨铸铁已成功地用于高层建筑中高压热交换器、 机汽缸和缸盖、汽缸套、钢锭模、液压阀等铸件。 机汽缸和缸盖、汽缸套、钢锭模、液压阀等铸件。
五、球墨铸铁的应用 具有与钢相近的力学 性能， 性能，可代替钢和合金钢 使用。 使用。
球墨 铸铁 管道 接口
六、球墨铸铁调质和正火后的组织性能
机械性能 热处理工艺 调质: 980℃退火 后, 900℃油淬 + 580℃回火 正火: 980℃退火 后, 900℃正火 + 580℃去应力退 火 显微组织 回火索氏 体 +石墨 珠光体+ 5%铁素体 +石墨 MPa 800～1000
2.6 铸 铁
引言: 引言:
何为铸铁？ 1、何为铸铁？ 铸铁是碳质量分数大于2.11%、并常含有较多的硅、 铸铁是碳质量分数大于2.11%、并常含有较多的硅、锰、硫、磷 2.11% 等元素的铁碳合金。 等元素的铁碳合金。 用于制造机床的床身、床头箱,发动机的汽缸体、 用于制造机床的床身、床头箱,发动机的汽缸体、机器的底座等 是工程上最常用的金属材料之一。 ，是工程上最常用的金属材料之一。 箱体
四、可锻铸铁的性能及应用 可锻铸铁较高的强度、塑性和冲击韧性， 可锻铸铁较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代替碳 较高的强度 可锻铸铁不可锻。 钢。可锻铸铁不可锻。
可锻铸铁的牌号和机械性能
2.6.4
球墨铸铁
一、生产方法： 生产方法： 在浇注前向铁水中加入一定量的球化剂而直接获得 球状石墨，得到球墨铸铁。 球状石墨，得到球墨铸铁。 二、球墨铸铁的组织
三、可锻铸铁的牌号 铁素体可锻铸铁以“KT”表示，KTH”、 KTZ”和 铁素体可锻铸铁以“KT”表示，KTH”、“KTZ”和 表示 KTB”以及后面的两组数字表示 其中， KT”表示 以及后面的两组数字表示： “KTB”以及后面的两组数字表示：其中，“KT”表示 可铁”二字的汉语拼音字首， H”、 Z”、 B”分 “可铁”二字的汉语拼音字首，“H”、“Z”、“B”分 别表示“ 字的汉语拼音字首， 别表示“黑”、“珠”、“白”字的汉语拼音字首，后面 的两组数字分别表示最低抗拉强度和最低伸长率。 的两组数字分别表示最低抗拉强度和最低伸长率。如 KTH300-06、KTZ700-02等 KTH300-06、KTZ700-02等。
3）石墨化的三个阶段： ）石墨化的三个阶段： 共晶阶段； （1）液态 共晶阶段； ）液态—共晶阶段 共析阶段； （2）共晶 共析阶段； ）共晶—共析阶段 （3）共析阶段。 ）共析阶段。
4）影响石墨化的因素 合金元素： 合金元素：C和Si强烈促进，S强烈阻碍，Mn阻碍，P微 Si强烈促进， 强烈阻碍，Mn阻碍， 强烈促进 阻碍 弱促进。 弱促进。 冷却速度： 冷却速度： 冷却速度愈慢，愈有利于石墨化； 冷却速度愈慢，愈有利于石墨化； 冷却速度愈快，则愈容易形成白口。 冷却速度愈快，则愈容易形成白口。 实际铸件的冷却速度主要与铸件壁厚、铸型材料等有 实际铸件的冷却速度主要与铸件壁厚、 铸件壁厚越大、铸型材料热导性越差， 关，铸件壁厚越大、铸型材料热导性越差，其冷却速 度越慢；反之，则其冷却速度越快。 度越慢；反之，则其冷却速度越快。 石墨化若能充分或大部分进行，则能获得灰口铸铁， 石墨化若能充分或大部分进行，则能获得灰口铸铁， 反之将得到白口铸铁。 反之将得到白口铸铁。
三、球墨铸铁的牌号 球墨铸铁的牌号
用“QT”标明，其后两组数值表示最低抗拉强度和延伸率。 QT”标明，其后两组数值表示最低抗拉强度和延伸率。 标明 如: QT420-10、QT600-2、QT800-2 、 、
四、球墨铸铁的和机械性能
机械性能 牌号 QT400QT400-17 QT420QT420-10 QT500QT500-5 QT600QT600-2 QT700QT700-2 QT800QT800-2 基体 铁素体 铁素体 铁素体+ 铁素体+ 球光体 球光体 球光体 球光体
σb
5 %
1.7～ 2.7
kJ/m2 260～ 320 240～ 340
ak
HB
Hale Waihona Puke Baidu700
2.5
100
317～ 321
蠕墨铸铁 一、生产方法： 生产方法： 在一定成分的铁水中加入适量的蠕化剂而炼成的， 在一定成分的铁水中加入适量的蠕化剂而炼成的，其 方法与程序与球墨铸铁基本相同。 方法与程序与球墨铸铁基本相同。 二、蠕墨铸铁的组织 蠕墨铸铁的组织 蠕墨铸铁的石墨具有介于片状和球状之间的中间形态， 蠕墨铸铁的石墨具有介于片状和球状之间的中间形态， 其石墨片的长厚比较小，端部较钝。 蠕虫状。 其石墨片的长厚比较小，端部较钝。呈蠕虫状。
启 动 阀
2、铸铁分几类？ 铸铁分几类？
根据碳在铸铁中存在形式不同，可分三大类： 根据碳在铸铁中存在形式不同，可分三大类： （1）白口铸铁 C的存在形式：渗碳体(Fe3C)，断口为白色。 (Fe3C)， 的存在形式：渗碳体(Fe3C) 断口为白色。 性能硬而脆，难以切削加工。主要用作炼钢原料， 性能硬而脆，难以切削加工。主要用作炼钢原料，高 耐磨零件（如轧辊、犁铧等）。 耐磨零件（如轧辊、犁铧等）。 （2）灰口铸铁 的存在形式：石墨，断口为灰黑色。 C的存在形式：石墨，断口为灰黑色。 灰铸铁是铸造性能最好，应用最广泛的铸铁材料。 灰铸铁是铸造性能最好，应用最广泛的铸铁材料。 （3）麻口铸铁 的存在形式：石墨+渗碳体，断口呈黑白相间的麻点， C的存在形式：石墨+渗碳体，断口呈黑白相间的麻点， 故称麻口铸铁。 故称麻口铸铁。 性能：脆性大，很少使用。 性能：脆性大，很少使用。
2.6.3 可锻铸铁 一、生产方法： 生产方法： 先将铸铁浇注成白口铸铁，然后进行高温石墨化退火， 先将铸铁浇注成白口铸铁，然后进行高温石墨化退火， 使渗碳体分解得到团絮状石墨。 使渗碳体分解得到团絮状石墨。 二、可锻铸铁的组织 可锻铸铁有铁素体和珠光体两种基体。 可锻铸铁有铁素体和珠光体两种基体。
石墨呈蠕虫状 石墨呈蠕虫状
2.7 非铁金属及其合金 非铁金属及其合金
工业生产中通常称铁和铁基合金为黑色金属， 工业生产中通常称铁和铁基合金为黑色金属， 而把 铁和铁基合金以外的金属称为有色金属。 铁和铁基合金以外的金属称为有色金属。 2.7.1.铝及铝合金 工业纯铝。 其熔点为660 660. 密度为2 1）工业纯铝。 其熔点为660.370C，密度为2.7g/cm3，为面 80--100MPa --100 心 立 方 晶 格 ， 呈 银 白 色 。 强 度 （ =80--100MPa ） 和 硬 度 20HBS)很低，塑性(=80% 很高，有良好的导热导电性。 HBS)很低 (=80 (20HBS)很低，塑性(=80%)很高，有良好的导热导电性。工 业纯铝为L 其顺序数越大，纯度越低。 业纯铝为L1-L7，其顺序数越大，纯度越低。 纯铝的用途：代替贵重的铜合金制作导电器材； 纯铝的用途：代替贵重的铜合金制作导电器材；配制各种 铝合金以及制作要求质轻、 铝合金以及制作要求质轻、 导热或耐大气腐蚀但强度要求 不高的器具。 不高的器具。
排 气 管
进 气 管
特殊性能铸铁 在铸铁中加入某些合金元素， 在铸铁中加入某些合金元素，得到一些具有各种特殊性能 的合金铸铁。 的合金铸铁。
耐磨铸铁（加铬） 1、耐磨铸铁（加铬） 弯 管 衬 板
2、 扇 形 扩 散 器
铸铁 （
）
托 架
石 墨 呈 片 状
石墨呈团絮状 石墨呈团絮状
石墨呈球状 石墨呈球状
2.6.2 普通灰铸铁
一、灰铸铁的组织 灰铸铁有铁素体、珠光体、 铁素体 珠光体)+石墨三 铁素体+珠光体 灰铸铁有铁素体、珠光体、(铁素体 珠光体 石墨三 种基本组织。 种基本组织 F+片状石墨 F+P） P+片状石墨 F+片状石墨 （F+P）+片状石墨 P+片状石墨
二、灰铸铁的性能与应用 由于石墨片对钢基体产生的割裂作用， 由于石墨片对钢基体产生的割裂作用，破坏了钢基体 的连续性、完整性，减少了钢基体的有效面积，使其抗拉 的连续性、完整性，减少了钢基体的有效面积，使其抗拉 强度低于钢、而塑性和韧性近于零，属于脆性材料。 强度低于钢、而塑性和韧性近于零，属于脆性材料。灰铸 铁具有非常优良的铸造性能。 铁具有非常优良的铸造性能。 但其抗压强度与钢相近， 但其抗压强度与钢相近，因此普通灰铸铁广泛用于作承 受压力载荷的零件和结构，如机座、机床床身、轴承。 受压力载荷的零件和结构，如机座、机床床身、轴承。 叶轮 发动机飞轮
σb / MPa
400 420 500 600 700 800
σ0.2/ MPa
250 270 350 420 490 560
δ5/ %
17 10 5 2 2 2
ak/ kJ/m
2
HB ≤179 ≤207 147～ 147～ 241 2297～ 2297～ 302 2297～ 2297～ 302 2417～ 2417～ 321
4、铸铁的石墨化 、 1）概念：铸铁组织中石墨的形成过程称为石墨化过程。 ）概念：铸铁组织中石墨的形成过程称为石墨化过程。 2）石墨化的方式： 石墨化的方式： 按照Fe 相图，由液态和固态中直接析出石墨； Fe（1）按照Fe-G相图，由液态和固态中直接析出石墨； 按照Fe Fe相图，先结晶出渗碳体， （2）按照Fe-Fe3C相图，先结晶出渗碳体，随后使渗碳体 在一定条件下分解出石墨。 在一定条件下分解出石墨。
3、灰口铸铁的种类
根据石墨（ ）在铸铁中存在形态，可分为： 根据石墨（G）在铸铁中存在形态，可分为： 普通灰铸铁：石墨呈片状 普通灰铸铁：石墨呈片状 可锻铸铁：石墨呈团絮状 可锻铸铁：石墨呈团絮状 球墨铸铁：石墨呈球状 球墨铸铁：石墨呈球状 蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状 蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状
何为石墨？ 何为石墨？ 石墨 石墨是游离状态的碳，其强度、硬度、塑性、 石墨是游离状态的碳，其强度、硬度、塑性、韧 性很低，硬度仅为3 5HBS，伸长率近于零。 性很低，硬度仅为3—5HBS，伸长率近于零 铸铁的组织可以看成是在铁或钢的基体上夹杂着 石墨，石墨对基体产生割裂作用 割裂作用。 石墨，石墨对基体产生割裂作用。 因此，石墨的存在使铸铁的力学性能下降，其性能 因此，石墨的存在使铸铁的力学性能下降， 比钢低，不能锻造，且石墨的数量越多，越粗大， 比钢低，不能锻造，且石墨的数量越多，越粗大，分 布越不均匀，铸铁的力学性能越差。 布越不均匀，铸铁的力学性能越差。 但石墨的存在也赋予铸铁许多钢所不及的优良性 铸造性能、减振性和减摩性等 能，如铸造性能、减振性和减摩性等。
应 用 举 例 汽车、 汽车、拖拉机床底盘零 16-64大气压阀门的 件；16-64大气压阀门的 阀体、 阀体、阀盖 机油泵齿轮
600 300 － － － －
柴油机、汽油机曲轴； 柴油机、汽油机曲轴； 磨床、铣床、车床的主轴； 磨床、铣床、车床的主轴； 空压机、冷冻机缸体、 空压机、冷冻机缸体、缸 套
三、灰铸铁的牌号 HT+三位数字，数字表示最低抗拉强度。 HT+三位数字，数字表示最低抗拉强度。 三位数字 如：HT150，HT200，HT250 ， ， 四、灰铸铁的热处理 热处理只能改变基体组织，不能改变石墨的形态和 热处理只能改变基体组织， 分布，对提高性能效果不大。 分布，对提高性能效果不大。通常对其进行热处理的方 法和目的是： 法和目的是： 1、消除内应力退火： 消除内应力退火： 2、高温退火：消除白口组织 高温退火： 表面淬火：提高表面硬度、耐磨性和疲劳强度。 3、表面淬火：提高表面硬度、耐磨性和疲劳强度。