铸铁件生产概述

促进石墨化，防止产生白口
孕育处理 的作用
⑶热处理
细化石墨 圆整石墨球
铸铁的热处理只能改变基体组织，而不能改变石墨的形态、
大小及其分布。
球墨铸铁的石墨呈球状后，对金属基体割裂作用很小，故
其力学性能主要取决于金属基体。通过热处理改变金属基体组
织，可以显著提高球墨铸铁的力学性能。
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退火
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㈢ 球墨铸铁件生产
1、分类、性能特点 根据基体组织不同，球铁可分为以下三种：
铁素体球墨铸铁 珠光体-铁素体球墨铸铁 珠光体球墨铸铁
cb))珠铁a光)素体铁体素球+珠体铁光球（体铁1球（00铁1×0（0）×10）0×）
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性能特点： ◆抗拉强度与钢大体相同，屈服强度甚至高于45钢 ◆塑性、韧性低于钢，但高于其它铸铁 ◆具有灰铸铁许多优良性能，如耐磨性好、减振性好、缺 口敏感性低等，这是钢所不及的
2、生产过程 ⑴选择原铁水化学成分 铁水含碳量要高（3.6%～4.0%），但硫、磷量要低。为防 止浇注温度过低，出炉的铁水温度必须达1400℃以上。
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⑵球化处理和孕育处理
球化剂的作用是使石墨呈球状析出，我国广泛采用的球化
剂是稀土硅铁镁合金。
炉前处理的工艺方法有多种，其中以冲入法最为常用。
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㈡ 可锻铸铁件生产
1、分类、性能特点 由于其石墨成团絮状， 大大减轻了对基体的割裂， 故抗拉强度显著提高，且具 有相当高的塑性和韧性。
2、生产过程 ⑴生产白口坯 ⑵高温石墨化退火
温度
900～930℃ Fe3C→ A+石墨
P→F+石墨 空冷 P+石墨
720℃ 600～700℃ 空冷
HT200 承受中等载荷重要件，如气缸、齿轮、机床床身、飞轮等
HT250 机体、阀体、油缸、床身、凸轮、衬套等
HT300 HT350
齿轮、凸轮、剪床、压力机床身、重型机械床身、液压件等
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注意： ⑴由于灰铁的石墨化程度随化学成分和冷却速度二个因素变
化，所以它的牌号用力学性能表示，而不是以化学成分表示。 ⑵对高牌号灰铁件（一般指HT200以上），单靠调整化学成
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冷却速度主要取决于浇注温度、铸型材料和铸件壁厚。
(wC+wSi)/%
7.0
6.0 5.0
ⅠⅡ Ⅲ
Ⅴ
Ⅳ
4.0
10 20 30 40 50 60 70
铸件壁厚/mm
铸件壁厚和碳、硅质量分数对铸铁组织的影响
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二、铸铁件生产
㈠ 灰口铸铁件生产
1、类别及性能特点
铁素体灰口铸铁：在铁素体基体上分布着多而粗大的石墨片 铁素体-珠光体灰口铸铁：在铁素体-珠光体的基体上分布着较为粗大的石墨片 珠光体灰口铸铁：在珠光体基体上分布着细小而均匀的石墨片
分很难达到所需的性能，还必须采用孕育处理的方法与之配合。
3、高强度灰口铸铁——孕育铸铁 所谓孕育处理是指在浇注前，往铁水中加入很少量的物质— —孕育剂（75＃Si-Fe），使铁水的物理化学性质、结晶特性发生 改变的过程。 原铁水选择原则：未经孕育前，铁水碳当量最好选在组织图 上的麻口区或白口和麻口区的边缘。 性能特点：强度高，而且断面敏感性小，耐磨性、耐蚀性也 高。其它方面与普通灰铸铁基本相同。
F+石墨
时间 可锻铸铁的退火工艺曲线
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3、牌号及应用
H KT Z ×××－××
B
最低伸长率，% 最低抗拉强度，MPa 黑心可锻铸铁 珠光体可锻铸铁 白心可锻铸铁
“可铁”两字拼音的首位字母
如：KTZ450-06是指最低伸长率为6%、最低抗拉强度为 450MPa的珠光体可锻铸铁。
应用：通常用于制造形状复杂、承受冲击载荷的薄壁小件， 如三通管、万向接头等。
能量的传播
3、特殊性能
耐磨性好：灰铸铁摩擦面上形成了大量显微凹坑，能起
储存润滑油作用，使摩擦副内Hale Waihona Puke Baidu易保持油膜
石墨对基体的割缺裂口作敏用感越性严的低连重：续，由性于好；石的同墨性时已石能使墨越基本体好身上，也形差是成良的了好性大的能量润缺越滑口差剂，。因
此外来缺口对灰铸铁的疲劳强度影响甚微
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S：强烈阻碍石墨化的元素
Mn：本身是阻碍石墨化的元素，但它可消除硫的有害作用， 此外还有利于基体中珠光体量增多
P：对石墨化影响不大
从以上讨论可以看出， C、Si、Mn 是调节组织的元素，
P 是控制使用元素， S 是限制使用元素。
2、冷却速度 V冷↑↑→石墨来不及析出，形成白口 V冷↑→少量形成Fe3C V冷↓→得到粗大的石墨
正火 热处理方法 调质处理
等温淬火
铁素体基体 珠光体或珠光体+铁素体基体 回火索氏体基体 下贝氏体基体
㈡ 石墨对铸铁性能的影响
缩减作用：减少了基体的有效承载面积 1、力学性能差 切割作用：在片状石墨的尖角处造成了应力集中
铸造性能好：铸件产生的缺陷的可能性小
2、工艺性能
切削加工性好：切削加工时呈崩碎切屑 可锻性差：属脆性材料
可焊性差：焊接时产生裂纹的倾向大；
焊接区常出现白口组织
减振性好：石墨对机械振动起缓冲作用， 阻止了振动
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性能特点：强度、硬度低，塑性、韧性几乎等于零，但抗压 强度仍接近于钢。
2、牌号及应用 HT×××
最低抗拉强度，MPa
“灰铁”两字拼音的第一个字母 如HT150表示最低抗拉强度为150MPa的灰口铸铁。
铸铁牌号
应用举例
HT100 负荷很小的不重要件或薄件，如重锤、防护罩、盖板等
HT150 承受中等载荷件，如机座、支架、箱体、法兰、泵体等
㈢ 影响石墨化的因素
1、化学成分 C：石墨形成元素，也是促进石墨化的元素。含碳量愈高， 析出的石墨就愈多、愈粗大，而基体中的铁素体含量增多，珠光 体减少；反之，石墨减少、且细化。
Si：强烈促进石墨化的元素，此外还可改善铸造性能。
碳和硅对铸铁组织的共同影响如下图：
wC/ %
5
4
3
Ⅰ
Ⅲ
Ⅴ
2
Ⅱ
Ⅳ
10 1 2 3 4 5 6 7
铸铁组织图
wSi/%
（铸件壁厚 50mm，砂型铸造）
Ⅰ：Ld′+Fe3CⅡ+P Ⅱ： Ld′+Fe3CⅡ+P+G Ⅲ：P+G Ⅳ：P+F+G Ⅴ：F+G
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由图可见，碳硅含量改变，铸铁的组织和性能也随之而变。 碳、硅含量过高，将形成强度甚低的铁素体灰口铸铁；反之，容 易出现硬脆的白口组织，并给熔化和铸造增加困难。