金属材料及热处理之铸铁

降低铸 件性能
因此C、含量一般控制在：2.54.0； 1.03.0
➢ 冷却速度的影响 冷却速度越慢 过冷度越小
越有利于按照相图进 行结晶和转变
越有利于石墨化过程充分进行
二、铸铁的特点及实 体分质 上类是 分钢 布的 着基 不
同形态的石墨
1.铸铁的组织特点 铁素体
铸铁的组织
基体 石墨
珠光体 铁素体 + 珠光体
冷却时共析石墨的析出和加 热时共析渗碳体的分解
铸铁的石墨化程度与其组织之间的关系
如果石墨化过程受到了不同程度的影响，铸铁的组 织必将发生变化
3.影响石墨化的因素
➢ 化学成分的影响
C、是促进石墨化的元素
C、含量过低
出现白口组织
力学性能和铸 造性能变差
C、含量过高
石墨数量 多且粗大
基体内铁素 体量增多
2曲线右移，淬透性提高
含硅量高
中小铸铁件可在油中淬火 提高了淬透性
3.奥氏体中的含碳量可用加热温度和保温时间来调整
由于铸铁中有较多的石墨，当奥氏体化温度升高时， 石墨不断溶入奥氏体中便获得不同含碳量的奥氏体， 因而可得到不同含碳量的马氏体
提高硬度 和耐磨性
用于机床导轨、 缸体内壁
4．应 用
灰铸铁主要用于承受压力和振动的零部件，如机床 的床身、各种箱体、壳体、泵体、缸体等
二、可锻铸铁
可锻铸铁
由白口铸铁经石墨化退火获得的，其石 墨呈团絮状
1．牌号
×××-××
××—最低延伸率 ×××—最低抗拉强度值 可锻铸铁代号
×××-××
×××-××
2．组 织
×××—最低抗拉强度值 蠕墨铸铁代号
钢的基体+蠕虫状石墨
通常在铁液中加入稀土合金进行蠕化处理，然后加入少 量孕育剂以促进石墨化，使铸铁中的石墨介于片状和球状 之间的过渡形态
3．性 能
强度、塑性和韧性优于灰铸铁，力学性能介于灰铸铁 与可锻铸铁之间
4．应 用 常用于制造承受热循环载荷的零件，如：柴油机
为提高灰铸铁的性能，对其进行孕育处理，以 细化片状石墨
3．热处理
目 的 改变基体组织，而不能改变石墨的形状和分布
去应力退火
消除铸件在铸造冷却过程中产生的 内应力，防止变形或开裂
常
用于形状复杂的铸件：机床的床
用
身、柴油机汽缸
热
消除白口
降低由于冷却速度过快引起的铸件表
处
组织退火
层产生的白口组织的硬度
理
表面淬火
2.铸铁的石墨化过程
在结晶过程中直 接析出，也由渗 碳体加热时分解
铸铁的石墨化 铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程
铸铁冷却 时的石墨 化过程
从液体中析出一次石墨 由共晶反应而生成的共晶石墨 由共析反应生成的共析石墨
铸铁加热 时的石墨 化过程
介稳定的渗碳体，当在比较高的温度下长 时间加热时，会发生分解产生石墨化
2.铸铁的性能特点
力学性能低
石墨相当于钢基体中的裂纹或空洞，破 坏了基体的连续性
耐磨性好
石墨有润滑作用，脱落后的空间可以储油
消振性能好 石墨可以吸收能量
铸造性能好 铸铁中硅含量高且成分接近于共晶成分
切削性能好
石墨的存在使车屑容易脆断，不粘刀
3.铸铁的分类及牌号表示方法
石墨的形态 片 状 铸铁名称 灰铸铁
游离态的石墨G
强度、硬度、塑性 几乎为零
渗碳体3C
亚件稳下定发相生，分一解定游条的离碳态
Fe3C 3Fe+C
当铁碳合金中的C以 渗碳体的形式存在时， 就会出现具有莱氏体 组织的白口铸铁；当 铁碳合金中的C全部或 大部分以石墨的形式 存在时，就会出现在 钢的基体组织中分布 着不同形状石墨的铸 铁，统称为灰铸铁
分别表示黑心、白心、珠光体可锻铸铁代号
2．组 织
团絮状
钢的基体+团絮状石墨
团絮状
铁素体可锻铸铁 断口为黑色 黑心可锻铸铁
3．性 能
强度、塑性和韧性均比灰铸铁 高，但不能锻造
4．应 用 用于制造形状复杂且承受振动载荷 的薄壁小型件，如汽车、拖拉机的前 后轮壳、管接头、低压阀门等。
三、球墨铸铁
球墨铸铁
金属材料及热处理
第七章
铸铁
第七章 铸 铁
铸铁的定义
指>2.11%并含有、、P、S等元素的铁碳合金
性能特点
良好的铸造性、切削加工性及减震性 生产工艺简单、造价低廉
应用范围
强度低，塑性、韧性差
应用广泛，如：机床床身、内燃机的汽缸体、缸 套、活塞环及轴瓦、曲轴等
钢铁生产加工过程概略图 冶炼厂
焦
炭
铁 矿 石
团絮状 球 状 蠕虫状 可锻铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁
第二节 常用铸铁
一、灰铸铁
灰铸铁 指石墨呈片状分布的灰口铸铁
特 点 价格便宜，应用广泛
1．牌号 2．组织
×××
×××—最低抗拉强度值 灰铸铁代号
100、150、200、……、350 片
钢的基体+片状石墨
片
片
常用的孕育剂有 硅铁和硅钙合金
孕育铸铁
石墨化过程
第一阶段石墨化
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温度高，原子扩 散能力强，石墨 化过程能充分进 行
在P′S′K′线以上发生的石墨化
温度较低，原子扩散 一次石墨、二次石墨、共条晶件石差墨，的石析墨出化和过加程热 时一次渗碳体、二次渗碳体往及往共不晶能渗充碳分体进的行分，解
甚至完全不能进行
第二阶段石墨化 在P′S′K′线以下发生的石墨化
指石墨呈球形的灰铸铁，由液态铁水经石 墨化后得到
1．牌号
×××-××
××—最低延伸率 ×××—最低抗拉强度值 球墨铸铁代号
400-17、420-10、500-05、600-02、 800-02、1200-01
2．组 织
球状
钢的基体+球状石墨
球状
球状
700-02、
钢的基体+球状石墨
球化剂 3．性 能
加入到铁水中能使石墨形成球形的物 质，如：镁、稀土和稀土镁
塑性和韧性比灰铸铁和可锻铸铁都高
4．应 用 在汽车、机车、机床、矿山机械、动力机械、工程机械、
冶金机械、机械工具、管道等方面得到广泛应用
四、蠕墨铸铁
蠕墨铸铁 1．牌号
经过蠕化处理和孕育处理后而获得的一种新 型铸铁
×××
260、 300、 420
石
高 炉
炼 钢
炼
炼 铁
生 铁
钢
铸钢锭
轧制
锻造
灰 石
铸造生铁
各种型材 锻件
机械厂
铸造 锻 造
冷热 冲处 压理
切削 加工
铸 钢
机械产品
第七章 铸 铁
概述
铸铁的石墨化过程 铸铁的特点及分类
常用铸铁
灰铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁
第一节 概 述
一、铸铁的石墨化过程
13C 和 双重相图
碳在铸铁中 的存在形式
汽缸、气缸盖以及结构复杂、强度要求高的铸件， 如液压阀的阀体、耐压泵的泵体等
铸铁的热处理
1.铸铁热处理的主要目的
➢ 通过改善铸铁的基体组织来提高铸件的性能 ➢ 热处理一般不能改善原始组织中石墨的形态和分 布状况
2.铸铁热处理的原理
铸铁热处理的原理、工艺与钢基本相同
3.热处理特点
1.共析转变温度升高