14 常用合金铸件的生产PPT课件
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9
1.4.1铸铁件生产
➢ 石墨化的影响因素：
✓成分：C 形成石墨（2.5~3.5%）；
• Si 强烈促进石墨化（1.5~2.5%） ；
• Mn 微弱阻碍石墨化，但可消除S的作用（0.6~1.2%）；
• S 强烈阻碍石墨化，热脆（0.1%以下）；
• P 影响不显著，冷脆（0.3%以下，耐磨铸铁0.5~0.7%），
球磨铸铁 可锻铸铁
铸造性能较差，须在热节处设置冒口和冷铁，对铸 件收缩进行补偿，增加铸型的刚度，防止铸件外型 扩大
必须白口化，适合制造薄壁铸件
蠕墨铸铁 具有良好的流动性
13
1.4.1铸铁件生产
➢ （1）普通灰铸铁
➢组织
✓ 基体+片状石墨 ✓ 基体：铁素体；珠光体；铁素体+珠光体。
➢性能：
✓ ①力学性能低：石墨类似于孔洞和裂纹；尖端成为裂 纹源（割裂作用）；塑形韧性基本为零，抗拉强度远 低于铸钢。
20
)
1.4.1铸铁件生产
➢ 球墨铸铁牌号：
QT+代表最低抗拉强度的数字+代表最小伸长率 的数字。
21
1.4.1铸铁件生产
➢ 球墨铸铁生产要点:
✓严格控制铁水化学成分，C含量在共晶点，Mn、P、
S、Mg含量限制。
✓铁水温度高于1400℃。
稀土镁合金
✓加入球化剂，促使石墨呈球状析出。 作为球化剂。
状石墨。
可锻铸铁石墨化退火工艺曲线 可锻铸铁的石墨化退火现场
26
1.4.1铸铁件生产
➢ (4)蠕墨铸铁 ➢ 组织：
✓基体+蠕虫状石墨 ✓石墨粗而短，形似蠕虫。
➢ 性能：
✓蠕墨铸铁的强度、塑性和抗疲劳性能优于灰 口铸铁，其力学性能介于灰铸铁与球墨铸铁 之间。
27
1.4.1铸铁件生产
铁素体基体
珠光体基体
P可以提高流动性，浇注薄壁铸件时可提高含量 。
✓冷却速度：冷却速度慢，促进石墨化；
•
冷却速度快，阻碍石墨化。
•
壁厚越大，冷速越慢，利于石墨化
10
1.4.1铸铁件生产
11
1.4.1铸铁件生产
铸铁三角形试样
12
➢铸造特点
1.4.1铸铁件生产
种类
铸造性能
灰铸铁 流动性好，可浇注薄壁铸件；收缩性小，不用或少 用冒口；对砂型耐火性要求低，适合于湿型铸造
32
✓ 铸铁应用
1.4.1铸Leabharlann Baidu件生产
33
✓ 铸铁热处理
1.4.1铸铁件生产
34
1.4.2铸钢件生产
➢ 球墨铸铁性能
✓①强度性能大大高于HT：石墨对基体的割裂
作用小。同时具有一定的塑性和韧性。
✓②保持了普通灰铸铁的优良性能。
18
1.4.1铸铁件生产
铁素体球墨铸铁
珠光体球墨铸铁
铁素体+珠光体球墨铸铁
19
(
1.4.1铸铁件生产
➢ 球墨铸铁新的研究方向：
贝氏体基体球墨铸铁，综合性能更好。 制 品 轧 辊 与 辊 环
✓加入孕育剂，促进石墨化。
22
1.4.1铸铁件生产
➢ (3)可锻铸铁（白口铸铁经石墨化退火） ➢ 组织：
✓基体+团絮状石墨（表面不规则） ✓黑心可锻铸铁基体为铁素体； ✓珠光体可锻铸铁基体为珠光体。
➢ 性能：
✓ 团絮状石墨对基体的破坏作用减轻，强度和韧性明显 提高。
注：可锻铸铁不可锻。
23
1.4.1铸铁件生产
28
1.4.1铸铁件生产
➢ 蠕墨铸铁生产要点：
➢加入蠕化剂，促使石墨呈蠕虫状析出。
✓ 蠕化剂：稀土镁钛，稀土镁钙。
➢加入孕育剂，促进石墨化。
➢ 蠕墨铸铁牌号：
✓RuT+代表最低抗拉强度的数字。
29
➢ 小结 ✓ 铸铁组织
1.4.1铸铁件生产
30
✓ 铸铁性能
1.4.1铸铁件生产
31
✓ 铸铁牌号
1.4.1铸铁件生产
1.4.1铸铁件生产
液体析出
普通灰铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁
石墨来源
奥氏体析出
渗碳体分解
可锻铸铁：白 口铸铁石墨化 退火
7
1.4.1铸铁件生产
第一阶段石墨化 738℃ 第二阶段石墨化
影响石墨化的主要因素：化学成分和冷却速度。
8
1.4.1铸铁件生产
➢石墨化程度不同，铸铁组织也不同。
铸铁第一次结晶（共晶转变示意图）
✓ ②减摩性能好。 ✓ ③减震性能好。 ✓ ④缺口敏感性小。 ✓ ⑤铸造和切削性能好。
14
1.4.1铸铁件生产
铁素体灰口铸铁
珠光体灰口铸铁
铁素体+珠光体灰口铸铁
15
1.4.1铸铁件生产
➢ 普通灰铸铁牌号：HT加一组代表最低抗拉强
度的数字。
16
➢ 普通灰铸铁生产要点：
1.4.1铸铁件生产
✓孕育处理：向铁液中加入孕育剂（少量颗粒状或
1.4 常用合金铸件的生产
1
➢ 铸铁件生产 ➢ 铸钢件生产 ➢ 非铁合金铸件生产 ➢ 常用铸造方法比较
1.4常用合金铸件的生产
2
1.4.1铸铁件生产
1.4.1铸铁件生产
➢ 铸铁：碳质量分数超过2.11%的铁碳合金。
P’
铁碳相图 3
➢ 碳在铁中存在的三种形式:
1.4.1铸铁件生产
✓间隙于铁原子中，形成固溶体；
✓灰口铸铁
✓ 断口呈暗灰色，C大部分或全部以石墨形式存在。工 业中应用最多。
✓ 又分为普通灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁 等。
✓麻口铸铁
✓ 断口有黑白相间的麻点，既有Fe3C又有石墨。性能硬、 脆，实际中应用较少。
5
1.4.1铸铁件生产
铸铁分类
6
➢ 铸铁的石墨化
铸铁中碳原子形成石墨的过程。
黑心可锻铸铁
珠光体可锻铸铁
24
1.4.1铸铁件生产
➢ 可锻铸铁牌号：
✓KTH+代表最低抗拉强度的数字+代表最小
伸长率的数字（黑心可锻铸铁） 。
✓KTZ+代表最低抗拉强度的数字+代表最小
伸长率的数字（珠光体可锻铸铁） 。
25
1.4.1铸铁件生产
➢ 可锻铸铁生产要点
✓①获得完全白口化的白口铸铁，基体+ Fe3C ✓②高温长时间石墨化退火， Fe3C分解成团絮
粉末状），形成大量、弥散的石墨结晶核心，达 到增加铸铁结晶晶核数目和细化共晶团和石墨的 目的。
✓1)原铁水中碳、硅含量要低一些，锰含量要高；
✓2）铁水出炉温度较高，1420~1450℃；
✓3）选用含硅量75%的硅碳钢作为孕育剂。
17
1.4.1铸铁件生产
➢ (2)球墨铸铁 ➢ 组织
✓基体+球状石墨 ✓基体：铁素体；珠光体；铁素体+珠光体。
✓形成化合物：Fe3C;
✓Fe3C：渗碳体，性脆而硬；
✓游离碳：石墨（Graphite），强度、硬度低。
❖铸铁中，碳主要以Fe3C和G（石墨）的形式存在。
石墨的晶体结构
Fe3C的晶格
4
1.4.1铸铁件生产
➢ 铸铁分类：
✓白口铸铁
✓ 断口呈银白色。C主要以Fe3C形式存在。性能硬、脆， 在实际中应用较少，常用作耐磨材料；
1.4.1铸铁件生产
➢ 石墨化的影响因素：
✓成分：C 形成石墨（2.5~3.5%）；
• Si 强烈促进石墨化（1.5~2.5%） ；
• Mn 微弱阻碍石墨化，但可消除S的作用（0.6~1.2%）；
• S 强烈阻碍石墨化，热脆（0.1%以下）；
• P 影响不显著，冷脆（0.3%以下，耐磨铸铁0.5~0.7%），
球磨铸铁 可锻铸铁
铸造性能较差，须在热节处设置冒口和冷铁，对铸 件收缩进行补偿，增加铸型的刚度，防止铸件外型 扩大
必须白口化，适合制造薄壁铸件
蠕墨铸铁 具有良好的流动性
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1.4.1铸铁件生产
➢ （1）普通灰铸铁
➢组织
✓ 基体+片状石墨 ✓ 基体：铁素体；珠光体；铁素体+珠光体。
➢性能：
✓ ①力学性能低：石墨类似于孔洞和裂纹；尖端成为裂 纹源（割裂作用）；塑形韧性基本为零，抗拉强度远 低于铸钢。
20
)
1.4.1铸铁件生产
➢ 球墨铸铁牌号：
QT+代表最低抗拉强度的数字+代表最小伸长率 的数字。
21
1.4.1铸铁件生产
➢ 球墨铸铁生产要点:
✓严格控制铁水化学成分，C含量在共晶点，Mn、P、
S、Mg含量限制。
✓铁水温度高于1400℃。
稀土镁合金
✓加入球化剂，促使石墨呈球状析出。 作为球化剂。
状石墨。
可锻铸铁石墨化退火工艺曲线 可锻铸铁的石墨化退火现场
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1.4.1铸铁件生产
➢ (4)蠕墨铸铁 ➢ 组织：
✓基体+蠕虫状石墨 ✓石墨粗而短，形似蠕虫。
➢ 性能：
✓蠕墨铸铁的强度、塑性和抗疲劳性能优于灰 口铸铁，其力学性能介于灰铸铁与球墨铸铁 之间。
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1.4.1铸铁件生产
铁素体基体
珠光体基体
P可以提高流动性，浇注薄壁铸件时可提高含量 。
✓冷却速度：冷却速度慢，促进石墨化；
•
冷却速度快，阻碍石墨化。
•
壁厚越大，冷速越慢，利于石墨化
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1.4.1铸铁件生产
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1.4.1铸铁件生产
铸铁三角形试样
12
➢铸造特点
1.4.1铸铁件生产
种类
铸造性能
灰铸铁 流动性好，可浇注薄壁铸件；收缩性小，不用或少 用冒口；对砂型耐火性要求低，适合于湿型铸造
32
✓ 铸铁应用
1.4.1铸Leabharlann Baidu件生产
33
✓ 铸铁热处理
1.4.1铸铁件生产
34
1.4.2铸钢件生产
➢ 球墨铸铁性能
✓①强度性能大大高于HT：石墨对基体的割裂
作用小。同时具有一定的塑性和韧性。
✓②保持了普通灰铸铁的优良性能。
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1.4.1铸铁件生产
铁素体球墨铸铁
珠光体球墨铸铁
铁素体+珠光体球墨铸铁
19
(
1.4.1铸铁件生产
➢ 球墨铸铁新的研究方向：
贝氏体基体球墨铸铁，综合性能更好。 制 品 轧 辊 与 辊 环
✓加入孕育剂，促进石墨化。
22
1.4.1铸铁件生产
➢ (3)可锻铸铁（白口铸铁经石墨化退火） ➢ 组织：
✓基体+团絮状石墨（表面不规则） ✓黑心可锻铸铁基体为铁素体； ✓珠光体可锻铸铁基体为珠光体。
➢ 性能：
✓ 团絮状石墨对基体的破坏作用减轻，强度和韧性明显 提高。
注：可锻铸铁不可锻。
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1.4.1铸铁件生产
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1.4.1铸铁件生产
➢ 蠕墨铸铁生产要点：
➢加入蠕化剂，促使石墨呈蠕虫状析出。
✓ 蠕化剂：稀土镁钛，稀土镁钙。
➢加入孕育剂，促进石墨化。
➢ 蠕墨铸铁牌号：
✓RuT+代表最低抗拉强度的数字。
29
➢ 小结 ✓ 铸铁组织
1.4.1铸铁件生产
30
✓ 铸铁性能
1.4.1铸铁件生产
31
✓ 铸铁牌号
1.4.1铸铁件生产
1.4.1铸铁件生产
液体析出
普通灰铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁
石墨来源
奥氏体析出
渗碳体分解
可锻铸铁：白 口铸铁石墨化 退火
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1.4.1铸铁件生产
第一阶段石墨化 738℃ 第二阶段石墨化
影响石墨化的主要因素：化学成分和冷却速度。
8
1.4.1铸铁件生产
➢石墨化程度不同，铸铁组织也不同。
铸铁第一次结晶（共晶转变示意图）
✓ ②减摩性能好。 ✓ ③减震性能好。 ✓ ④缺口敏感性小。 ✓ ⑤铸造和切削性能好。
14
1.4.1铸铁件生产
铁素体灰口铸铁
珠光体灰口铸铁
铁素体+珠光体灰口铸铁
15
1.4.1铸铁件生产
➢ 普通灰铸铁牌号：HT加一组代表最低抗拉强
度的数字。
16
➢ 普通灰铸铁生产要点：
1.4.1铸铁件生产
✓孕育处理：向铁液中加入孕育剂（少量颗粒状或
1.4 常用合金铸件的生产
1
➢ 铸铁件生产 ➢ 铸钢件生产 ➢ 非铁合金铸件生产 ➢ 常用铸造方法比较
1.4常用合金铸件的生产
2
1.4.1铸铁件生产
1.4.1铸铁件生产
➢ 铸铁：碳质量分数超过2.11%的铁碳合金。
P’
铁碳相图 3
➢ 碳在铁中存在的三种形式:
1.4.1铸铁件生产
✓间隙于铁原子中，形成固溶体；
✓灰口铸铁
✓ 断口呈暗灰色，C大部分或全部以石墨形式存在。工 业中应用最多。
✓ 又分为普通灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁 等。
✓麻口铸铁
✓ 断口有黑白相间的麻点，既有Fe3C又有石墨。性能硬、 脆，实际中应用较少。
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1.4.1铸铁件生产
铸铁分类
6
➢ 铸铁的石墨化
铸铁中碳原子形成石墨的过程。
黑心可锻铸铁
珠光体可锻铸铁
24
1.4.1铸铁件生产
➢ 可锻铸铁牌号：
✓KTH+代表最低抗拉强度的数字+代表最小
伸长率的数字（黑心可锻铸铁） 。
✓KTZ+代表最低抗拉强度的数字+代表最小
伸长率的数字（珠光体可锻铸铁） 。
25
1.4.1铸铁件生产
➢ 可锻铸铁生产要点
✓①获得完全白口化的白口铸铁，基体+ Fe3C ✓②高温长时间石墨化退火， Fe3C分解成团絮
粉末状），形成大量、弥散的石墨结晶核心，达 到增加铸铁结晶晶核数目和细化共晶团和石墨的 目的。
✓1)原铁水中碳、硅含量要低一些，锰含量要高；
✓2）铁水出炉温度较高，1420~1450℃；
✓3）选用含硅量75%的硅碳钢作为孕育剂。
17
1.4.1铸铁件生产
➢ (2)球墨铸铁 ➢ 组织
✓基体+球状石墨 ✓基体：铁素体；珠光体；铁素体+珠光体。
✓形成化合物：Fe3C;
✓Fe3C：渗碳体，性脆而硬；
✓游离碳：石墨（Graphite），强度、硬度低。
❖铸铁中，碳主要以Fe3C和G（石墨）的形式存在。
石墨的晶体结构
Fe3C的晶格
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1.4.1铸铁件生产
➢ 铸铁分类：
✓白口铸铁
✓ 断口呈银白色。C主要以Fe3C形式存在。性能硬、脆， 在实际中应用较少，常用作耐磨材料；