《工程材料及其成型技术》第4讲金属材料02(铸铁和有色.pptx

铸铁
白口铸铁 灰口铸铁 麻口铸铁
断口呈银白色 断口呈灰色 断口为银白色底 + 麻点
4.5.1 铸铁的特点
1.成分特点 含碳量＞ 2.11％，S.P含量较高。
同样有普通铸铁和合金铸铁之分。
2.组织特点
白口铸铁 以莱氏体为基体
灰口铸铁 钢的基体
+F G（Graphite） F+P
P
灰铸铁的组织
三种组织：
相对密度2.7，属轻金属，熔点：660℃， FCC结构，高塑性、耐腐蚀。
铸造纯铝、如、ZAl99.5.(表示WA1 99.5） 工业纯铝 形变纯铝、如、1A3（0 表示WA1 99.30)
3.形变铝合金( deformation aluminum alloy )
a、 防锈铝合金， （LF21），不可热处理强化，用
大型空压机活塞(ZL401)铸造铝合金( cast aluminum alloy )
代号表示：ZL+3个数字 例：ZL101
牌号表示：
ZAl+合金元素符号及含量的百倍 例：ZAlMg10
4、铝合金的热处理----固溶处理和时效
在固溶处理后的合金随时间延续而发生进一步 强化的现象称为时效强化( ageing strengthening ) 。
(1)基本力学性能:
强度、塑性低
（塑性取决于石墨的形状，尺寸、数量、分布）石墨形状
越尖，尺寸越大，数量越多，铸铁的力学性能越低。
3、铸铁的性能特点 ⑴ 力学性能低。由于
石墨相当于钢基体中的裂 纹或空洞，破坏了基体的 连续性，且易导致应力集
•中⑵。 耐磨性能好 由于石墨本身有润滑作用。 • ⑶ 消振性能好 由于石墨可以吸收振动能量。 • ⑷ 铸造性能好 由于铸铁硅含量高, 成分接近于共晶. • ⑸ 切削性能好 由于石墨使车屑容易脆断，不粘刀。 （6）切口敏感性低
分类
重金属(密度＞3.5); Cu、Ni 等。 轻金属(密度＜3.5); Al、Mg 等。 贵金属; Au、Ag、Pt 等。 稀有金属; W、Ti、Ra、Nb 等。 半金属; Si、Te、B 等。
4.6 有色金属（非铁金属 Non－ferrous alloys） 4.6.1 铝及其合金 1 .工业纯铝
可锻铸铁的石墨化退火 白口铁
制品(轧辊与辊环) 贝氏体基球墨铸铁
• c.球铁中由于石墨对基体的割裂作用小，凡用
于钢的热处理方法，基本上可以在球铁中应用
组织
4.6 有色金属（非铁金属 Non－ferrous alloys）
定义:除铁合金(黑色金属)以外的所有金属 性能特点:具有独特的物理、化学性能。
中速冷却 缓冷
珠光体 蠕墨铸铁
铁素体 蠕墨铸铁
白口铸铁
珠光体灰铸铁 铁素体灰铸铁
石墨化退火
珠光体 球墨铸铁
铁素体 球墨铸铁
快冷
缓冷
珠光体 可锻铸铁
铁素体 可锻铸铁
3.性能特点
• 灰口铸铁： 钢的基体组织 + G
• G（石墨）的性能：σb=15—20MPa.
•
硬度 3-5HBS， δ=0
•灰口铸铁 = 钢 + 孔洞
4.5. 铸 铁（Cast Iron）-----铸铁概述
• 铸铁中碳的二种存在形式： Fe3C（或合金碳化物） G（石墨）
渗碳体晶体结构 石墨晶体结构
铸铁
灰口铸铁：碳全部或大部分以石墨存在 白口铸铁：碳主要以渗碳体存在 麻口铸铁：碳一部分为石墨，另一部分为渗碳体
4.5. 铸 铁（Cast Iron）
（3）铸造铝 – 镁合金 ( ZL301、ZL302 ) :
较高的强度、韧性及耐蚀性,但铸造性能和耐热性较差。
汽缸头 ZL203
鼓风机用密封件(ZL102)及 抗空架件(ZL301)
（4）铸造铝–锌合金
( ZL401、ZL402 ) : 具有良好的铸造性,经变质处
理和时效处理后,强度高,但耐蚀 性差。
背景资料:
1906年德国 Duralumin首次发现。 1910年德国A· Welmer 发明并获专利。 1916年用于制造飞机。 1938年 Guinier – Preston 建立学说。
KTZ 450—06.
灰口铸铁的应用见表4.2、4.3
4.5.3.灰口铸铁的热处理
1.特点
a.热处理不改变G形态及分布
b.铸铁含有合金元素，加热和冷却速度要较慢。
2.热处理方法
a.灰铸铁的热处理不明显改善力学性能，只进行去 应力退火，软化退火和表面淬火（如机床导轨、气缸
套表面淬火以提高耐磨性）
b.可锻铸铁的石墨化退火工艺
4.5.2.灰口铸铁的分类及牌号表示
灰铸铁 蠕墨铸铁 HT/RuT+最低抗拉强度
灰口铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁 QT/KT+最低抗拉强度—最低延伸率
例： HT100～HT350
灰铸铁6 个牌号逢50 进一号。
RuT 420.
RuT 200
QT 400—18 .
QT 900—2.
KTH 350—10.
于耐蚀零件箱壳体，装饰材料。
b、 硬铝合金，（LY12），用于铆钉，模锻零件，耐
蚀性差
c.超硬铝合金，用于受力较大的结构件。
飞机翼梁(腹板为 硬铝合金)
飞机主起落架
D.锻铝合金 ( LD ) :
Al – Mg – Si – Cu 具有良好的热塑性,通过固溶 处理和人工时效来提高铝合金的力学性能。
常用合金：LD5、LD6、LD10。
显微组织：金属基体 + G片
（1） 珠光体灰铸铁 P + G片 （2） 珠光体-铁素体灰铸铁 P+F+G片 （3） 铁素体灰铸铁 F +G片
HT200 HT150 HT100
其中灰口铸铁又以“G”形态的不同，分为：
普通灰铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁
蠕墨铸铁
C以片状 “G” 团絮状 “G”
球状 “G”；
压气机叶片
4、 铸造铝合金 ( cast aluminum alloy )
（1）铸造铝–硅合金
特点：铸造性能好是 最常用的铸铝合金
热处理： 固溶处理 + 时效强化
应 用：发动机缸体， 缸盖，活塞，汽缸头， 曲轴箱等
活塞(铝硅合金）
（2）铸造铝 – 铜合金 ( ZL201～ZL203 ) :
较高强度、塑性及耐热性,但铸造性能和耐蚀性较差。
蠕虫状 “G”
• 铸铁（灰铸铁）
P+F基体+G片
P基体+G片
F基体+G片
• 铸铁（可锻铸铁）
P基体+G团
F基体+G团
• 铸铁（球铁、蠕墨铸铁组织）
F+P基体+G球 F基体+G球
P基体G球 F+P基体+G蠕虫状
工业铸铁的成分范围与组织
温度
Si/Mg/Ce 中速冷却 缓冷
工业铸铁的成分范围
快冷 中速冷却 缓冷