铸铁(PPT课件)

灰铸铁的力学性能主要取决于石墨的形状、大小及分
布状态，同时也与基体组织有关。由于石墨的力学性能几 乎等于零，所以灰铸铁的力学性能明显低于钢，也低于其 它铸铁件。又因其性能与基体组织有关，具有珠光体基体 的灰铸铁强度较高。因其抗压强度较高，约为抗拉强度的 3~4倍，所以灰铸铁适宜制造承受简单压力的构件，如机床 床身、底座、支柱等。
石墨化过程是原子的扩散过程。在实际生产中，上述 三个阶段不一定都充分进行，其中① ②阶段温度较高，碳 原子的扩散能力强，石墨化容易进行。按这三个阶段石墨 化程度不同灰口铸铁的基体组织会不同，如有F、F+P、P
除上述三个阶段石墨化外，生产中将白口铸铁在高温下 退火，也能使渗碳体分解获得石墨。这也是生产可锻铸铁的 方法。
1）灰口铸铁 碳全部或大部分以石墨存在于铸铁中， 断口呈灰黑色。是工业上最常用的铸铁，按石墨存在的形 式又分为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁。如图 6-1所示。
2）白口铸铁 碳主要以渗碳体存在，断口呈白亮色， 其性能硬而脆，切削加工困难，很少直接使用。但可以用 作表面要求高耐磨性的零件，如气门挺杆、球磨机磨球、 轧辊等。
2）灰铸铁的孕育处理 在铸铁液中加入少量的孕育剂（即加入含质量4%的硅 铁或硅钙合金）以形成大量的晶核，获得极为细小的片状石 墨和珠光体基体。经过这样处理后的铸铁称为孕育铸铁。
3）灰铸铁的牌号 如： HT200
“灰铁”字汉语 拼音首字母
σbmin=200MPa
其性能和用途，详见教材P91表6-1
4）灰铸铁的热处理 只能改变基体组织，不能改变石墨的形状、数量、 大小和分布。主要作用是消除应力、改善切削加工性、 提高表面的硬度和耐磨性等，分别有去应力退火、消除 白口、降低硬度退火，表面淬火。
第六章 铸 铁
1.概述 铸铁是指由铁、碳、硅组成的合金系的总称。其含碳 量超过了在共晶温度时奥氏体的饱和含碳量。铸铁与钢的 主要区别在于铸铁比碳钢含碳和硅更高，且硫、磷等杂质 含量也较高。常用铸铁具有良好的铸造性能、耐磨性、减 震性、切削加工性等，且制造容易、价格便宜。
2.铸铁的分类 铸铁中的碳除少量可熔于铁素体外,其余部分因结晶条 件不同，可以形成渗碳体或石墨。 根据碳在铸铁中存在的形式，铸铁可分为三类 ：
2）影响石墨化的因素 ①化学成分 碳和硅是强烈促进石墨化的元素，而硫、 锰是阻碍石墨化的元素。磷是微弱促进石墨化的元素，但 会使铸铁脆性增大，要严格控制磷的含量。 ②冷却速度 缓慢冷却时碳原子扩散充分，易形成稳定 的石墨，即有利于石墨化。铸造生产中凡影响冷却速度的 因素均对石墨化有影响。如铸件壁越厚，铸型材料的导热 性越差，越有利于石墨化。
5.灰铸铁 1）化学成分、组织和性能 灰铸铁的生产工艺简单， 铸造性能优良，是生产中应用最广泛的一种铸铁。约占铸 铁总量的80%以上。 化学成分一般为 ωc=（2.7~3.6）%； ωsi =(1.0~2.5 ) %；ωMn =(0.5~1.3)%； ωp ≤ 0.3%；ωs ≤0.15%。
组织特征是片状石墨分布于钢的基体上。有以下三种： F+G片 ； P+F+ G片； P+ G片 ；
球墨铸铁的力学性能比灰铸铁高得多，珠光体、贝 氏体球墨铸铁的力学性能可与钢媲美，特别是强度与钢 接近，屈强比达到0.7~0.8，比碳钢高；塑性和韧性比灰 铸铁好，但比钢差。
球墨铸铁仍具有良好的铸造性能、减振性、减摩 性、低的缺口敏感性、切削加工性等，但与灰铸铁相 比存在收缩率大、流动性稍差、白口倾向大等缺陷。
4.铸铁的石墨化及影响因素
1）石墨化过程 铸铁中石墨的形成过程,称为石墨化。铸铁结晶过程中， 石墨化若能充分进行或大部分进行，则能获得灰口铸，反 之将会得到白口铸铁。
铁碳合金结晶时，碳更易形成渗碳体，但在具有足够 扩散时间的条件下，碳也会以石墨析出。石墨还可以通过 渗碳体在高温下分解获得。
石墨化过程分三阶段：①高温石墨化，从液相中析出 石墨（GⅠ+ G共晶）； ②中温石墨化，指共晶和共析温度之 间，从奥氏体中析出的二次石墨（ GⅡ ）；③低温石墨化， 是指共析转变及以后析出的石墨（G共析）。
3）麻口铸铁 碳一部分以石墨存在，另一部分以渗 碳体存在，断口呈黑白相间，这类铸铁脆性较大，所以很 少使用。
3.石墨在铸铁中的作用
铸铁性能和使用价值与碳的存在形式有着密切联系。常 用铸铁中碳主要以石墨的形式存在，用符号“G”表示,其强 度（σb=20MPa）、硬度（3~5HBS）、塑性（δ≈0）、韧性 都很低，石墨具有不明显的金属特性（如导电性）。
2）球墨铸铁的牌号 如QT600-3
in=600MPa δmin=3%
常用球墨铸铁的牌号、力学性能及用途见P93表 6-2。 3）球墨铸铁的热处理 ① 退火
常用铸铁的性能与其组织具有密切关系，其组织可以 看成是由钢的基体与不同形状、数量、大小及分布的石墨 组成，铸铁中石墨的存在使力学性能下降，一般铸铁的抗 拉强度、硬度、屈服点、塑性、韧性比钢低（但抗压强度 与钢相当），不能锻造。石墨的含量越多，越粗大，分布 越不均匀，石墨的边缘部位越尖锐，铸铁力学性能越差。 但是它的存在也赋予铸铁许多钢所不及的优良性能，如良 好的铸造性能、切削加工性能、良好的减振性和减磨性等 以及缺口敏感性。
6.球墨铸铁 球墨铸铁是指铸铁液经过球化处理，使石墨全部或 大部分呈球状分布的铸铁。
球化处理方法是在浇注前的铸铁液中加入一定量的 球化剂和孕育剂 ，以改变石墨的结晶条件，促使石墨形 成球状。
1）化学成分、组织和性能 为保证获得数量较多、 形状圆整、分布均匀的球状石墨，球墨铸铁中碳和硅的 含量一般高于灰铸铁，
其中ωc=（3.6 ~3.9 ）%； ωsi =(2.0~3.1 ) %； ωMn =(0.6~0.3)%；ωp ≤ 0.1%；ωs ≤0.07%。
组织特征是钢的基体分布着球状石墨，铸态下基体 是由铁素体和珠光体组成的。通过热处理可获得以下不 同组织： F+G球 ； F + P + G球； P+ G球； B下+ G球。