铸铁的组织与分类

铸铁的组织与分类

教学过程：

1、了解铸铁的组织和性能及铸铁的石墨化过程及影响因素。

2、掌握铸铁的分类。

教学重点和难点：

1、铸铁的分类是教学重点。

2、铸铁的组织及铸铁的石墨化过程及影响因素

是教学的难点

§6-1铸铁的组织与分类

教学过程：

新课：

1.特点

1)成分

•C﹥2.11%的铁碳合金称为铸铁，特点是含有较高的C和Si，同时也含有一定的Mn、P、S等杂质元素。常用铸铁的成分为：• 2.5~4.0%C，1.0~3.0%Si，0.5~1.4%Mn，0.01~0.50%P，

0.02~0.20%S。

•为提高铸铁性能，常加入合金元素Cr、Mo、V、Cu、Al等形成合金铸铁。

•2)组织

•铸铁中C、Si含量较高，C大部分、甚至全部以游离状态石墨（G）形式存在。

2)性能

•铸铁的缺点是由于石墨的存在，使它的强度、塑性及韧性较差，不能锻造，优点是其接近共晶成分，具有良好的铸造性；由于

游离态石墨存在，使铸铁具有高的减摩性、切削加工性和低的

缺口敏感性。目前，许多重要的机械零件能够用球墨铸铁来代

替合金钢。

一、铸铁的石墨化

1.铸铁的石墨化

①、G为六方晶格。基面上原子以共价键结合，基面之间原子以范氏键结合，因此铸铁的强度、塑性及韧性极低。

②、从热力学讲，G为稳定态，而Fe3C为亚稳态。在冷却速度非常缓慢或加入石墨化元素，可促使碳按石墨转变。但是，当冷却速度较快时，由于成分起伏及结构起伏（L、A和Fe3C的成分更接近）的原因，也可析出渗碳体。

2、石墨化的途径

①、从液态中直接结晶出或从奥氏体中直接析出。

②、也可以先结晶出渗碳体，再由渗碳体在一定条件下分解而得到（Fe3C→3Fe+C）

高温时，石墨化过程进行比较完全；低温时，若冷却速度较快，石墨

化过程将部分或全部被抑制。

3、影响石墨化的因素

影响石墨化的因素主要是铸铁的成分和冷却速度。

1）成分：

•合金元素可以分为促进石墨化元素和阻碍石墨化元素，顺序为：•Al、C、Si、Ti、Ni、P、Co、Zr、Nb、W、Mn、S、Cr、V、Fe、Mg、Ce、B等。其中，Nb为中性元素，向左促进程度加

强，向右阻碍程度加强。

•C和Si是铸铁中主要的强烈促进石墨化元素，为综合考虑它们的影响，引入碳当量CE = C% + 1/3Si%，一般CE≈4%，接近

共晶点。S是强烈阻碍石墨化元素，降低铸铁的铸造和力学性

能，控制其含量。

2)冷却速度

•冷速越快，不利于铸铁的石墨化，这主要取决于浇注温度、铸型材料的导热能力及铸件壁厚等因素。冷速过快，第二阶段石

墨化难以充分进行。

二、铸铁的组织与性能的关系

1、铸铁的力学性能主要取决于基体的组织和石墨的形态、数量、大小以及分布状态。

1)数量：G破坏基体连续性，减小承载面积，是应力集中和裂纹源，故G越多，抗拉强度、塑性及韧性越低；

2)大小：越粗，局部承载面积越小，越细，应力集中越大，均使性能

下降，故有适合尺寸（长度0.03~0.25mm）；

3)分布：越均匀，性能越好；（4）由片状至球状，强度、塑性及韧性均提高。

2.基体

•F基体塑性和韧性好，P基体强度、硬度及耐磨性高。

•三、铸铁的分类

•1、分类：灰铸铁、白口铸铁、麻口铸铁。

•2、石墨形态分类：普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁。