---鑄造合金及其熔煉第2 章灰鑄鐵

1、第二章第二章 灰鑄鐵灰鑄鐵n第一節(jié)第一節(jié) 金相組織和力學(xué)性能特點(diǎn)金相組織和力學(xué)性能特點(diǎn)n第二節(jié)第二節(jié) 影響鑄鐵鑄態(tài)組織的因素影響鑄鐵鑄態(tài)組織的因素n第三節(jié)第三節(jié) 灰鑄鐵件的生產(chǎn)灰鑄鐵件的生產(chǎn)n第四節(jié)第四節(jié) 灰鑄鐵的鑄造性能灰鑄鐵的鑄造性能n第五節(jié)第五節(jié) 灰鑄鐵的熱處理灰鑄鐵的熱處理第一節(jié)第一節(jié) 金相組織和力學(xué)性能特點(diǎn)金相組織和力學(xué)性能特點(diǎn)n一、灰鑄鐵的金相組織一、灰鑄鐵的金相組織nF、P、F+P： 鑄鐵中基體組織的強(qiáng)度、硬度比鋼中高鑄鐵中基體組織的強(qiáng)度、硬度比鋼中高 (固溶硅多固溶硅多)n片狀片狀G ：（：（A、B、C、D、E、F） (A最好最好 ) n非金屬夾雜物非金屬夾雜物 ： 硫化物、磷

2、化物硫化物、磷化物二、灰鑄鐵性能特點(diǎn)二、灰鑄鐵性能特點(diǎn)n1、強(qiáng)度性能較差、強(qiáng)度性能較差n與與G，F(xiàn)、P形狀、大小、數(shù)量、分布有關(guān)，但形狀、大小、數(shù)量、分布有關(guān)，但G占主占主導(dǎo)位置導(dǎo)位置-石墨的縮減作用和石墨的縮減作用和缺口作用（切割作用）缺口作用（切割作用）n2、優(yōu)良特殊性能、優(yōu)良特殊性能n低的缺口敏感性低的缺口敏感性n良好的減震性良好的減震性n良好的減摩性良好的減摩性n良好的鑄造性良好的鑄造性n良好的切削加工性良好的切削加工性第二節(jié)影響鑄鐵鑄態(tài)組織的因素第二節(jié)影響鑄鐵鑄態(tài)組織的因素n冷卻速度冷卻速度n化學(xué)成分化學(xué)成分n孕育處理孕育處理n氣體氣體n爐料特征和鐵液純凈度爐料特征和鐵液純凈度一、冷

3、卻速度一、冷卻速度1. 冷卻速度對(duì)鑄鐵的影響冷卻速度對(duì)鑄鐵的影響n冷卻速度增加，曲線變陡，過冷度增大，共晶反應(yīng)平臺(tái)靠近萊氏體共冷卻速度增加，曲線變陡，過冷度增大，共晶反應(yīng)平臺(tái)靠近萊氏體共晶線，白口傾向增大；晶線，白口傾向增大；n碳化物形成元素易形成晶間偏析，提高共晶溫度，產(chǎn)生碳化物碳化物形成元素易形成晶間偏析，提高共晶溫度，產(chǎn)生碳化物2. 對(duì)冷卻速度的影響對(duì)冷卻速度的影響n壁厚壁厚-鑄件模數(shù)鑄件模數(shù) M=V/A n澆鑄溫度澆鑄溫度n鑄型條件鑄型條件二、化學(xué)成分二、化學(xué)成分n1、各種元素存在狀態(tài)、各種元素存在狀態(tài)n2、各種元素對(duì)共晶的影響、各種元素對(duì)共晶的影響n3、化學(xué)成分對(duì)石墨的影響、化學(xué)成分

4、對(duì)石墨的影響n4、元素對(duì)基體的影響、元素對(duì)基體的影響n5、常用合金元素的具體作用、常用合金元素的具體作用n6、常見微量元素的作用、常見微量元素的作用n見見表表2-6 三、鐵液過熱三、鐵液過熱 & 高溫靜置高溫靜置n可使可使 石墨及石墨及 基體基體 組織細(xì)化組織細(xì)化n溫度太高溫度太高 時(shí)間太長(zhǎng)時(shí)間太長(zhǎng) 起反作用起反作用n臨界溫度臨界溫度 1500-1550四、孕育處理四、孕育處理n定義：鐵液澆注以前，在一定的條件下，向鐵液中加入孕定義：鐵液澆注以前，在一定的條件下，向鐵液中加入孕育劑去影響鐵液的凝固過程，改善鑄態(tài)組織，從而達(dá)到提育劑去影響鐵液的凝固過程，改善鑄態(tài)組織，從而達(dá)到提高性能的處理方法。

5、高性能的處理方法。n作用：降低鐵液過冷傾向，促使鐵液按穩(wěn)定系共晶凝固，作用：降低鐵液過冷傾向，促使鐵液按穩(wěn)定系共晶凝固，改善石墨形態(tài)。改善石墨形態(tài)。最終目標(biāo)：細(xì)化晶粒最終目標(biāo)：細(xì)化晶粒五、氣體的影響五、氣體的影響n1、存在形式：、存在形式： 溶解方式、化合物形式溶解方式、化合物形式n2、作用、作用nH：阻礙石墨化：阻礙石墨化 力學(xué)性能惡化，易產(chǎn)生氫氣孔缺陷力學(xué)性能惡化，易產(chǎn)生氫氣孔缺陷nN：阻礙石墨化：阻礙石墨化 形成形成D型型G、蠕蟲狀、蠕蟲狀G，穩(wěn)定，穩(wěn)定P，提高性能，易產(chǎn)生，提高性能，易產(chǎn)生氮?dú)饪兹毕莸獨(dú)饪兹毕輓O：阻礙石墨化：阻礙石墨化 ，斷面敏感性增加，易產(chǎn)生氣孔（皮下氣孔），增加，

6、斷面敏感性增加，易產(chǎn)生氣孔（皮下氣孔），增加孕育劑變質(zhì)劑的消耗孕育劑變質(zhì)劑的消耗六、爐料的影響六、爐料的影響 爐料有遺傳性爐料有遺傳性：更換同樣成分的爐料，鐵液主要化學(xué)成分：更換同樣成分的爐料，鐵液主要化學(xué)成分不變，但鑄鐵微觀組織卻發(fā)生變化。不變，但鑄鐵微觀組織卻發(fā)生變化。第三節(jié)第三節(jié) 灰鑄鐵件的生產(chǎn)灰鑄鐵件的生產(chǎn)n一、灰鐵標(biāo)準(zhǔn)一、灰鐵標(biāo)準(zhǔn)n國標(biāo)：灰鑄鐵的牌號(hào)按單鑄國標(biāo)：灰鑄鐵的牌號(hào)按單鑄30mm試棒的抗拉強(qiáng)試棒的抗拉強(qiáng)度值劃分為六級(jí)，如表表度值劃分為六級(jí)，如表表2-7，表，表2-9n外貿(mào)出口件注意：外貿(mào)出口件注意：國外是按鑄件本體性能指標(biāo)作國外是按鑄件本體性能指標(biāo)作為驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，所以一定要關(guān)鍵

7、部位的壁厚為成分為驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，所以一定要關(guān)鍵部位的壁厚為成分調(diào)整的出發(fā)點(diǎn)。調(diào)整的出發(fā)點(diǎn)。二、衡量灰鐵冶金質(zhì)量的指標(biāo)二、衡量灰鐵冶金質(zhì)量的指標(biāo)n1、成熟度及相對(duì)強(qiáng)度、成熟度及相對(duì)強(qiáng)度n成熟度成熟度: RG=實(shí)測(cè)強(qiáng)度實(shí)測(cè)強(qiáng)度/（1000-800Sc） 一般：一般：0.51.5，要求：，要求：1.15-1.3n相對(duì)強(qiáng)度相對(duì)強(qiáng)度: RZ=實(shí)測(cè)強(qiáng)度實(shí)測(cè)強(qiáng)度/（2.27HBS-227） HBS測(cè)定的硬度測(cè)定的硬度 測(cè)定樣品測(cè)定樣品30直徑直徑n2、硬化度及相對(duì)硬度、硬化度及相對(duì)硬度n硬化度硬化度: HG=HBS測(cè)測(cè)/（530-344Sc）n相對(duì)硬度相對(duì)硬度: RH=HBS/（100+0.44強(qiáng)度測(cè)）強(qiáng)度測(cè)）

8、 一般一般RH：0.61.2 以以0.8-1.0為佳為佳n3、品質(zhì)系數(shù)、品質(zhì)系數(shù)nQ=RG/HGnQ介于介于0.71.5之間，希望之間，希望Q1三、提高灰鐵性能的主要途徑三、提高灰鐵性能的主要途徑n1、合理規(guī)定化學(xué)成分（、合理規(guī)定化學(xué)成分（C、Si、雜質(zhì)）、雜質(zhì)）n當(dāng)當(dāng)CE不變時(shí)，提高不變時(shí)，提高Si/C比：比：1) A增多、增多、G減少減少2) 強(qiáng)化強(qiáng)化F，固溶，固溶3) 粗化粗化P，提高共析轉(zhuǎn)變溫度，提高共析轉(zhuǎn)變溫度4) 降低白口傾向降低白口傾向 n2、孕育處理、孕育處理（1）目的：細(xì)化晶粒、促進(jìn)）目的：細(xì)化晶粒、促進(jìn)G、降低斷面敏感性、提高性能、降低斷面敏感性、提高性能（2）工藝要求：）

9、工藝要求：n合適的化學(xué)成分：合適的化學(xué)成分： C當(dāng)當(dāng)、Si/C。 Mn(細(xì)化細(xì)化P)可以提高可以提高n鐵液過熱度：鐵液過熱度： 孕育降溫、細(xì)化孕育降溫、細(xì)化 G、基體、基體n加入一定量孕育劑：加入一定量孕育劑： 鐵液成分、鑄件壁厚、孕育方法、孕育劑類型鐵液成分、鑄件壁厚、孕育方法、孕育劑類型 有關(guān)。有關(guān)。n孕育方法：包內(nèi)孕育法孕育方法：包內(nèi)孕育法 沖入、出鐵槽沖入、出鐵槽n 瞬時(shí)孕育法：瞬時(shí)孕育法： 孕育劑置于澆口杯、浮硅、包口孕育劑置于澆口杯、浮硅、包口n 型內(nèi)孕育法：孕育劑置于澆鑄系統(tǒng)型內(nèi)孕育法：孕育劑置于澆鑄系統(tǒng)（3）孕育效果的評(píng)價(jià)）孕育效果的評(píng)價(jià)n白口傾向的評(píng)定：評(píng)價(jià)石墨化，白口數(shù)減小

10、白口傾向的評(píng)定：評(píng)價(jià)石墨化，白口數(shù)減小n共晶團(tuán)數(shù)的增加：評(píng)價(jià)成核數(shù)，在工藝條件相同時(shí)才用此共晶團(tuán)數(shù)的增加：評(píng)價(jià)成核數(shù)，在工藝條件相同時(shí)才用此評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)方法n測(cè)定共晶過冷度：評(píng)價(jià)形核能力，早形核，過冷度降低測(cè)定共晶過冷度：評(píng)價(jià)形核能力，早形核，過冷度降低（4）孕育鑄鐵的組織性能特點(diǎn)）孕育鑄鐵的組織性能特點(diǎn)n 組織：組織： 由于由于C、Si低低Mn高，基體組織是彌散度較高的珠高，基體組織是彌散度較高的珠光體或索氏體，共晶團(tuán)數(shù)量較多，石墨片細(xì)小較厚，量適光體或索氏體，共晶團(tuán)數(shù)量較多，石墨片細(xì)小較厚，量適中，分布均勻。中，分布均勻。n性能：均勻性好，敏感性小，齊一性好性能：均勻性好，敏感性小，齊一性

11、好-強(qiáng)度提高強(qiáng)度提高n3、低合金化、低合金化n作用：固溶強(qiáng)化作用：固溶強(qiáng)化n細(xì)化細(xì)化Gn減少減少F增加增加P且細(xì)化且細(xì)化第四節(jié)第四節(jié) 灰鑄鐵的鑄造性能灰鑄鐵的鑄造性能n一、流動(dòng)性一、流動(dòng)性定義：鐵液充填鑄型的能力，常用工藝試驗(yàn)法測(cè)定定義：鐵液充填鑄型的能力，常用工藝試驗(yàn)法測(cè)定主要影響因素：化學(xué)成份和澆注溫度主要影響因素：化學(xué)成份和澆注溫度n1、化學(xué)成分的影響、化學(xué)成分的影響 共晶成分，亞共晶比過共晶好，共晶成分，亞共晶比過共晶好，Mn降低，降低，S不影響，不影響，P提高提高n2、澆注溫度的影響、澆注溫度的影響 高好，但不是越高越好高好，但不是越高越好二、收縮性二、收縮性n液態(tài)收縮：受澆注溫度和含碳量影響，溫碳高，則液態(tài)收縮大液態(tài)收縮：受澆注溫度和含碳量影響，溫碳高，則液態(tài)收縮大n凝固收縮：凝固期間的收縮凝固收縮：凝固期間的收縮+G析出的膨脹析出的膨脹n固態(tài)收縮：共析轉(zhuǎn)變時(shí)有二次膨脹固態(tài)收縮：共析轉(zhuǎn)變時(shí)有二次膨脹 Gn灰鑄鐵的受阻線收縮約為（總收縮）：灰鑄鐵的受阻線收縮約為（總收縮）：0.8%1.2%（線收縮）（線收縮）與收縮有關(guān)的鑄造缺陷：縮孔，縮松，熱裂