铸造合金及其熔炼

第一章

1.铁碳相图的二重性

从热力学观点上看，Fe-Fe3C相图只是介稳定的，Fe-C（石墨）相图才是稳定的。

从动力学观点看，在一定条件下，按Fe-Fe3C相图转变亦是可能的，因此就出现了二重性。

2.对比Fe-G和Fe-G-Si准二元相图，硅的作用有如下各点：

1、共晶点和共析点含碳量随硅量的增加而减少。

2、硅的加入使相图上出现了共晶和共析转变的三相共存区。（共晶区：液相、奥氏体加石墨；共析区：奥氏体、铁素体加石墨）

3、共晶和共析温度范围改变了，硅对稳定系和介稳定系的共晶温度的影响是不同的。

4、硅量的增加，还缩小了相图上的奥氏体区。

实际意义：对分析铸铁的凝固过程、组织形成以及制定热处理工艺。

3.碳当量和共晶度的意义及表达式。

碳当量：CE=C+1/3(Si+P) 根据各个元素对共晶点的影响，将这些元素的量折算成碳量的增减。

共晶度：Sc=C铁/Cc=C铁/（4.26%-1/3（Si+P））

C铁——铸铁实际含碳量（%）

Cc——稳定态共晶点的含碳量（%）

Si、P——铸铁中硅、磷含量（%）

如Sc＞1为过共晶、Sc=1为共晶、Sc＜1为亚共晶成分铸铁。

4.初析石墨的结晶和初析奥氏体的结晶

铸铁从液态转变成固态的一次结晶过程，包括初析和共晶凝固两个阶段

初析石墨的结晶：当过共晶成分的铁液冷却时，先遇到液相线，在一定的过冷下便会析出初析石墨的晶核，并在铁液中逐渐长大。

初析奥氏体的结晶：当凝固在平衡条件下进行时，只有当化学成分为亚共晶时才会析出初析奥氏体。非平衡条件下，铸铁中存在一个共生生长区，而且偏向石墨的一方，因而在实际情况下，往往共晶甚至过共晶成分的铸铁在凝固过程中也会析出初析奥氏体。

5.亚共晶灰铸铁共晶转变工程示意图（文字）看书

6.球墨铸铁共晶转变示意图。（文字）看书

课后习题：分析讨论片状石墨、球状石墨的长大过程及形成条件。

第二章

灰铸铁的金相组织特点：由金属基体和片状石墨组成，还有少量的非金属夹杂物。

灰铸铁的性能特点：

1、强度性能较差（石墨的缩减作用、缺口作用）

2、硬度的特点（布氏硬度和抗拉强度比值不恒定）

3、较低的缺口敏感性

4、良好的减震性

5、良好的摩擦性

缩减作用：由于石墨在铸铁中占有一定量的体积，使金属基体承受负荷的有效截面积减少。

缺口作用（切割作用）：在承受负荷时造成应力集中现象。

普通铸铁中主要有C、Si、Mn、P、S五种元素。其中C和Si是最基本的成分

铸铁中各元素对石墨形状、分布、大小的影响。

铁液过热和高温静置的影响。

在一定范围内提高铁液的过热温度，延长高温静置的时间，都会导致铸铁的石墨及基体组织的细化，使铸铁强度提高；进一步提高过热温度，铸铁的成核能力下降，因而使石墨形态变差，甚至出现自由渗碳体，使强度性能反而下降。

孕育处理的目的

孕育处理：铁液浇注以前，在一定条件下，向铁液中加入一定量的物质以改变铁液的凝固过程，改善铸态组织，从而达到提高性能为目的的处理方法。

目的：a.促进石墨化，降低白口倾向；

b.降低断面敏感性；

c.控制石墨形态，消除过冷石墨；

d.适当增高共晶团数和促进细片状珠光体的形成，从而达到改善铸铁的强度性能及其它性能（如致密性、耐磨性及切削性能）。

用的最多的孕育剂是75%Si-Fe

灰铸铁的铸造性能

1、流动性：铁液充填铸型的能力。

2、收缩特性极其伴生现象

普通灰铸铁是铁碳合金中铸造应力较小的一种

课后习题：灰铸铁的金相组织特点及性能特点。为什么在铸件总产量中灰铸铁件的产量要占70%或以上？

金相组织由金属基体、片状石墨和非金属夹杂物组成。

主要金属基体形式：珠光体、铁素体、珠光体加铁素体。

性能特点：a强度性能较差。

b硬度的特点：同一硬度时，抗拉强度有一范围，同一强度时，硬度也有一范围。

c较低的缺口敏感性。

d良好的减震性。

e良好的减磨性。

原因：成本较低、生产工艺简单、具有良好的减震性和减磨性。

5.提高灰铸铁性能的主要途径是什么？当前灰铸铁研究及生产领域中的发展方向及最受到人们关注的问题是什么？

途径：合理选定化学成分。进行孕育处理。低合金化。

第三章

强韧铸铁是球墨铸铁、蠕墨铸铁和可锻铸铁的总称。

球墨铸铁的生产

衡量石墨球化状况的标准是球化率、石墨球径和石墨球的圆整度。

球墨铸铁的熔炼要求：高温，低硫、磷含量和低的杂质含量。

球墨铸铁生产的孕育处理的目的

1、消除结晶过冷倾向。

2、促进石墨球化。

3、减小晶间偏析。

球墨铸铁的凝固特点

1、球墨铸铁有较宽的共晶凝固温度范围。

2、球墨铸铁的糊状凝固特性。

3、球墨铸铁具有较大的共晶膨胀。

球墨铸铁的流动性性能。

铁液经球化处理后，由于脱硫、去气和去除了部分金属夹杂物，使铁液净化，对提高流动性的有利的，因此，在化学成分和浇注温度相同时，球墨铸铁的流动性较灰铸铁好。但通常由于铁液经球化、孕育处理后，温度降低较多，从而使实际的浇注温度偏低，再加之铁液中含有一定量镁，会使铁液的表面张力增加，因此在实际生产中往往感到流动性叫灰铸铁差。所以，为了改善其充填铸型能力，应适当注意提高球迷铸铁的浇注温度。

石墨漂浮：在铸件上表面或型芯的下表面呈密集的黑斑分布，漂浮层和正常端口组织上有明显的分界线，黑白分明。

球化衰退的定义，防止措施。

定义：球化处理后的铁液在停留一定时间后，球化效果会下降甚至消失的现象。

防止措施：

1、铁液中应保持有足够的球化元素含量。

2、降低原铁液中的含硫量，并防止铁液氧化。