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第二章常用铸造合金及其熔炼课堂讨论问题

一、关于铸铁

1 普通灰铸铁

1）为什么普通灰口铸铁热处理的效果不如球墨铸铁的好？普通灰口铸铁的热处理方法有哪些，其目的是？

答：热处理不能改变石墨的形态及分布，铸铁材料的性能主要取决于基体，普通灰口铸铁中的石墨对基体的割裂作用比球墨铸铁中的大，基体的利用率低，所以热处理对整体材料性能的改变影响不大；而球墨铸铁的基体利用率高，热处理可提高基体的性能，所以整体材料的性能会得到较大的提高，效果较明显。

普通灰铸铁的热处理方法主要是时效处理，包括自然时效和人工时效，目的是为了消除铸造内应力，这种热处理属预先热处理，在机加工前进行；对于床身等要求表面耐磨性高的零件，有时进行表面淬火，使表面得到白口淬火组织，提高零件表面的硬度及耐磨性，这种处理属最终热处理，机加工完成后进行。

2）同种灰铸铁的抗拉强度与铸件壁厚有关，是因出现缩孔缩松引起，还是像液体一样由较大的表面张力引起？

这个问题应用金属结晶时形核理论解释，与缩孔缩松及液体表面张力没有关系，因壁厚越大，心部冷却速度越慢，石墨的结晶核心少，晶粒粗大，使心部强度降低，导致整体材料的承载能力也降低。

3）灰铸铁最适合制造什么样的铸件？

定性说灰铸铁适合制造形状复杂的，特别是具有复杂内腔的，受力不大，以承压为主的零件。具体可以制造的零件在查阅教材中相关表格。

4）灰铸铁与石墨的关系？球墨铸铁、蠕墨铸铁与石墨的关系？

不知道问的是什么关系，性能还是命名？这几种铸铁是根据石墨的形态命名的，其各自的性能都是由石墨的形态、大小及分布决定。

5）灰铸铁与灰口铸铁是否一样？

是一样的，同一种材料的两种叫法。

6）普通灰口铸铁与灰铸铁有区别吗？

严格地说是有区别的，灰铸铁指的是用于生产铸件的铸铁，是相对于白口铁及马口铁而言的；而普通灰口铁指的是组织中石墨呈片状的灰口铁，是相对于可锻铸铁、球墨铸铁、儒墨铸铁而言的；本教材没有提及普通灰口铁的概念，可以根据其在文中使用的位置，加以区别。

7）灰铸铁的塑性与应力有关吗？

性能是材料本身具有的，与材料的组织有关；应力是在一定条件下产生的，两者没有关系。

8）相同化学成分的铸铁件的性能是否相同？

不相同，与壁厚及浇注时铁水的炉前处理有关。

9）怎样判断一块灰铸铁的成分是铁素体还是珠光体？

在显微镜下看金相组织，也可以打硬度，但这种方法不是很准确。

10）为什么灰铸铁有良好的吸震性？什么是吸震性？

由于铸铁中有石墨，石墨是良好的吸震材料。

11）孕育处理的具体操作

将孕育剂放入冲天炉的出铁槽，用铁水冲入浇包。

12）孕育铸铁过程中快速冷却与缓慢冷却有什么不同的结果？

快速冷却的性能好一些，但差别不大。

13）为什么未经孕育处理的铸铁其离截面中心距离不同硬度不同，而经处理后离截面中心距离对其硬度影响不大？

因处理后金属结晶形核数量主要取决于形核剂——异质形核，而不是依赖于冷却速度的自发形核。

14）孕育处理为什么要冲入的是少量细粒状或粉末状的孕育剂，而不是大量的或粗粒状的孕育剂？

冲入的孕育剂多会降低铁水温度，影响充型能力；孕育剂颗粒粗，使结晶晶粒粗化，影响性能。

15）什么是孕育铸铁，它与普通灰口铸铁有何区别，如何获得孕育铸铁？

16）孕育剂有多少种？举几种孕育剂的配比方案？

可在网上查

17）孕育剂是怎样起作用的？

孕育剂与高温铁水反应，生成二氧化硅作为石墨初生核，使铁水中的碳向石墨转变。

18）孕育处理后铸铁存在什么缺陷？各种铸铁的缺陷都一样吗？

请查阅实习教材。铸件的缺陷与很多因素有关，成分、处理工艺等，所以缺陷不可能一样。

19）孕育剂是如何提高灰铸铁的性能的？石墨结晶核心、石墨化作用怎样理解？

参阅24）题

20）孕育铸铁和普通灰口铸铁在外观上如何快速分辨？

看不出来。

21）孕育处理前铁水的碳、硅含量不能太高，否则孕育后会使石墨数量多而粗大，反而降低铸铁的强度，为什么？

石墨化效果太强烈

22）孕育铸铁为什么表面硬度不是最大？

应该是最大的，书上的图有问题。

23）为什么经孕育处理后的铁液必须尽快浇注？孕育作用是如何衰退的？

孕育剂与高温铁水反应，生成二氧化硅作为石墨初生核，使铁水中的碳向石墨转变，但由于氧化硅的还原反应，会使铁水中的硅含量渐渐减少，这样就会减小铁水的过冷度，过冷度越小就越容易倾向碳-渗碳体系转变。

孕育剂的作用是形成石墨结晶核心，如果铁水处理后放置时间过长。这种作用就会降低。

24）什么是孕育处理？

孕育处理是指在凝固过程中，向液态金属中添加少量其它物质，促进形核、抑制生长，达到细化晶粒的目的。习惯上，向铸铁中加入添加剂称为孕育处理；向有色合金中加入添加剂则称变质处理。从本质上说，孕育处理主要影响形核和促进晶粒游离；

而变质处理则是改变晶体的生长机理（抑制长大），从而影响晶体形貌。

对球铁和蠕墨铸铁孕育处理的目的是：可以作为石墨球的核心；能减少反球化剂元素、反蠕墨化元素加入所引起的白口倾向，阻碍碳化物的形成，促进碳成长为球状或蠕虫状；孕育剂的加入能创造较多的石墨结晶核心，使共晶团数目增多，细小并均匀分布，从而提高机械性能；此外，孕育处理对球化和蠕化有保护作用，可以延缓球化或蠕化衰

退。

25）为什么灰口铸铁一般不需冒口，也较少使用冷铁，而采取同时凝固工艺？

灰铸铁的收缩小，不需要补缩，生产中以防应力为主要目的。

2 可锻铸铁

1）为什么可锻铸铁不需要进行孕育处理？

由生产特点决定。

2）可锻铸铁件的石墨化退火工序中，在清理白口铸铁件坯件后，将其置于退火箱内，加盖后为什么还要用泥封？退火箱内本来就有空气。

为了防止铸件在退火过程中被炉气氧化侵蚀，这个叫无氧退火。还有一种叫脱碳退火，退火箱不用泥封。

3）为什么可锻铸铁不可锻还叫可锻铸铁？

因其具有塑性

3 球墨铸铁及蠕墨铸铁

1）冲入法球化过程？

将球化剂放入浇包中，向浇包中倒入铁水。

2）球化元素的白口倾向是什么？

指球化剂中的元素镁、稀土、钙等，它们在脱氧、脱硫之后溶入铁液中，使铁液的过冷倾向显著增大，有促进碳以渗碳体析出的倾向。

3）制作球铁时加入的球化剂是什么？

稀土镁合金

4）球化处理及蠕化处理的原理？

5）球墨铸铁可以铁代钢，是否可全部代替可锻铸铁？

不能，各有其应用范围。

6）球化处理的目的是为了使石墨呈球状析出，那这样的铸铁有什么特点？

7）为什么只有球墨铸铁的力学性能可与钢比美，其它则不行？

由其组织特点决定

8）石墨膨胀是如何产生自补缩的？

石墨膨胀可使铸件总的收缩减少

9）什么是蠕化处理？蠕化处理是如何进行的？蠕墨铸铁是如何进行孕育处理的？

10）蠕墨铸铁、球墨铸铁的生产方式？

11）为什么球墨铸铁是以铁代钢的好材料？

性能与铸钢相当，而生产成本低。

4 总论

1）如何辨别几种铸铁？

看金相组织

2）使铸铁内的碳形成不同状态的原因，以及形成后的作用？

3）几种铸铁形成时都应注意些什么条件？

4）影响铸铁石墨化过程的主要因素？

成分、冷却速度

5）灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁的组织性能上的区别及其抗拉性、承压性的区别？6）灰口铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁的孕育处理过程及处理后的性能变化？