冷硬铸铁 2讲解

冷硬铸铁比较难加工的原因
(1)冷硬铸铁是典型的硬脆材料，表面硬度很高。粗加工时， 单位切削力达3000MPa，强烈的冲击极易引起振动，加剧刀 具的磨损。 (2)冷硬铸铁常被用来制作各种轧辊，结构尺寸大，加工余量 也大，车削时要采用较大的切削深度和进给量，对刀具的强 度和工艺系统刚性要求较高。 (3)冷硬铸铁具有高硬度和较高的热强度。特别是大件，切削 时刀具连续工作时间长，刀具的温度很高，容易出现刀体变 形或焊接刀片开焊的现象而使刀具损坏。 (4)冷硬铸铁表层组织为白口，性质硬而脆，当刀具切入或切 出时，容易出现崩边现象，造成废品或损坏刀具。
组织特点
最外层：白口 • 冷硬铸铁的组织 中间层：麻口 内层：灰口 （1）白口冷硬铸铁 外层：白口（P+C共晶） • a.普通冷硬铸铁 次外层：麻口（P+C共晶+G） 最外层：灰口（P+G）
• b.低合金冷硬铸铁
外层：S+B上+C共晶 内层：P+G
外层：B下+M+C共晶 • C.高合金冷硬铸铁
内层：P+G
C：提高碳含量后渗碳体量增加，白口层硬度上升，耐磨性改 善，但耐热疲劳性恶化。
Si：促进石墨化，影响白口层深度。硅含量过低时轧辊颈部
和芯部石墨状态恶化并易产生缩孔，含量过高时白口层中部 分碳呈石墨析出，降低耐磨性。 Mn：促进白口化。 P：改善铸铁流动性，防止高温铸造裂纹产生。
Ni：使白口层基体组织细化和硬化，辊颈和芯部石墨细化。
成分
冷硬铸铁的典型化学成分为：C含量3％～3.5％，Si含量 0.5％～0.7％，Mn含量0.5％～0.7％，P含量<0.4％，S含 量<0.07％。 • 激冷层深度、硬度决定铸件的使用寿命 成分特点： • 1）Si含量降低，冷硬层深度增加 • 2）C含量升高，冷硬层硬度增加（C多，渗碳体多） • 3）合金元素；增加白口深度：w、Mn、Mo、Cr、V 减小白口深度：C、Si、Ni、Cu、Co、P 影响硬度：C、Nb、Mn、Cr、Mo、P 影响麻口：C、S、P减小麻口 Mn、Cr、Al、V增加麻口
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，硬质合金刀片切削时容易磨损和崩刃。
a.白口冷硬铸铁：耐磨性升高，抗拉强度降低，冲击韧
性下降，热冲击性能下降
b.麻口冷硬铸铁：耐磨性升高，抗拉强度升高，冲击韧 性增强，热冲击性能增强
冷硬铸铁的生产
• 从材质化学成分和铸件的生产工艺进行控制冷硬铸铁的性 能。 1、生产工艺：1）在激冷部位放冷铁 2）复合铸造法 2、影响激冷层质量的因素： 1）炉料的性质：白口料越多，白口越深 — 遗传 2）熔炼工艺： a.增加过冷度和延长高温保温时间，形核能力下降，白 口层越深 b.浇注工艺：浇注温度提高，白口层增加 c.孕育处理：石墨化元素和稳定碳化物元素
冷硬铸铁的应用
冷硬铸铁适用于摩擦条件下无磨粒作用场合的零件,零件 除了滑动外还包含程度不同的滚动运动。要求零件工作面 有高硬度、良好耐磨性,又要求工件有足够高的强度和韧
性。如冶金轧辊、货车车轮、凸轮轴凸缘部分等。
典型应用：轧辊
轧辊
• 在凝固过程中紧贴铸型 的辊身外层铸铁用于铸 型的激冷作用按亚稳定 系凝固成白口组织，称 白口层。辊身芯部和在 砂型中凝固的辊颈铸铁 ，由于冷却速度减慢， 按稳定系凝固成灰口组 织，称灰口层。
冷硬铸铁 （Chilled Cast Iron）
• 冷硬铸铁也称激冷铸铁，它是利用铁水自身过冷度和模具 表面激冷的方法，使铸件激冷层的组织形成白口或麻口， 铸件内部组织仍保持灰口的铸铁。 • 特点：外硬内韧 • 与冷铁相接触的铸铁表面层由于冷却速度较快，故铸铁组 织在一定厚度内属于白口，因而硬度较高，耐磨性好；而 远离冷铁的深层部位，由于冷却速度较小，得到的组织为 灰口；在白口和灰口之间的过渡区域呈麻口。
(2) 麻口冷硬铸铁 • a.普通麻口冷硬铸铁 外层：P+C共晶+G 内层：P+G 外层：B+M+C共晶+G • b.低合金麻口冷硬铸铁 内层：P+G 外层：M+B+C共晶+G
• c.高合金麻口冷硬铸铁
内层：P+G
性能特点
利用铁水自身过冷度和模具表面激冷的办法获得的一种铸 铁，其辊身表面激冷而生成白口层，硬度高、耐磨性好。 冷硬铸铁硬度高、脆性大，且工件表面硬质点和夹砂较多
• 3）铸型工艺：冷铁 • 4）化学成分：C和Si是促进石墨化的元素：C量降低，白 口层增厚，但白口层中碳化物的量减少，耐磨性降低，因
而可用Si量来调整。
• 5）白口和麻口：白口硬度高，耐磨，但脆，裂纹萌生难 ，但失稳扩展快；麻口硬度低，但韧性好，裂纹萌生快，
但扩展慢，承受热冲击性能好。耐磨性要求高的用白口； 强度要求高的用麻口。