第八章鑄鐵05年

1、v鑄鐵的概念鑄鐵的概念v鑄鐵與鋼相比有何特點(diǎn)。鑄鐵與鋼相比有何特點(diǎn)。v石墨化的概念，影響石墨化的因素石墨化的概念，影響石墨化的因素v鑄鐵的分類和組織、用途鑄鐵的分類和組織、用途v石墨形態(tài)對(duì)鑄鐵性能的影響石墨形態(tài)對(duì)鑄鐵性能的影響v鑄鐵鑄鐵：含碳量超過(guò)：含碳量超過(guò)2.11%2.11%的鐵碳合金。的鐵碳合金。v工業(yè)上常用鑄鐵成分：工業(yè)上常用鑄鐵成分：C: 2.5-4.0%C: 2.5-4.0%，Si Si：1.0-3.0%1.0-3.0%，MnMn：0.5-1.4%0.5-1.4%，P0.3%P0.3%，S 0.15%S 0.15%。一、鑄鐵的成分和特性一、鑄鐵的成分和特性特點(diǎn)：特點(diǎn)：機(jī)械性能較差機(jī)

2、械性能較差耐磨性好耐磨性好減振性好減振性好缺口敏感性低缺口敏感性低鑄造性能和切削加工鑄造性能和切削加工性能良好性能良好價(jià)格低廉。價(jià)格低廉。應(yīng)用：應(yīng)用： 廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、石油化工、廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、石油化工、交通運(yùn)輸?shù)炔块T。尤其在機(jī)床制造（制造交通運(yùn)輸?shù)炔块T。尤其在機(jī)床制造（制造機(jī)床機(jī)床床身、導(dǎo)軌床身、導(dǎo)軌）工業(yè)用量很大。）工業(yè)用量很大。 一般來(lái)說(shuō)，鑄鐵中的碳以一般來(lái)說(shuō)，鑄鐵中的碳以石墨形式石墨形式存在時(shí)，存在時(shí)，才能被廣泛應(yīng)用。才能被廣泛應(yīng)用。石墨化石墨化: : 鑄鐵中的碳以石墨的形式析出的過(guò)鑄鐵中的碳以石墨的形式析出的過(guò)程程稱為石墨化稱為石墨化。石墨化程度石墨化程度 ，基體

3、中，基體中P數(shù)量數(shù)量 所以，石墨化程度決定了鑄鐵的組織所以，石墨化程度決定了鑄鐵的組織二、鑄鐵的石墨化二、鑄鐵的石墨化石墨的結(jié)構(gòu)及性能石墨的結(jié)構(gòu)及性能石墨是石墨是C C的一種結(jié)晶形態(tài)，具有六方晶格。的一種結(jié)晶形態(tài)，具有六方晶格。WcWc=100%=100%石墨本身的強(qiáng)度和塑性非常低。（石墨本身的強(qiáng)度和塑性非常低。（ b b =20MPa =20MPa； 0 0）組織松軟，可起潤(rùn)滑劑作用。組織松軟，可起潤(rùn)滑劑作用。石墨是穩(wěn)定相（石墨是穩(wěn)定相（FeFe3 3C C是亞穩(wěn)定相）是亞穩(wěn)定相）1 1、FeFeFeFe3 3C C與與FeFeC C雙重相圖雙重相圖 因此，要描述鐵碳合金因此，要描述鐵碳合金

4、的相圖應(yīng)有兩個(gè)。即可用的相圖應(yīng)有兩個(gè)。即可用FeFeFeFe3 3C C（圖中實(shí)線）與（圖中實(shí)線）與FeFeC C（圖中虛線）（圖中虛線）由圖可見，虛線在實(shí)線由圖可見，虛線在實(shí)線上方，表明上方，表明FeFeC C系較系較FeFeFeFe3 3C C系更為穩(wěn)定。系更為穩(wěn)定。石墨析出的條件：石墨析出的條件：（1 1）含）含碳、硅碳、硅較高的鐵水在較高的鐵水在緩冷緩冷時(shí)直接析出石墨。時(shí)直接析出石墨。（2 2）已經(jīng)形成的滲碳體在高溫長(zhǎng)時(shí)間退火可使?jié)B碳體分解析出石）已經(jīng)形成的滲碳體在高溫長(zhǎng)時(shí)間退火可使?jié)B碳體分解析出石墨碳。墨碳。 在同一溫度下，石墨在液相、奧氏體和鐵素體在同一溫度下，石墨在液相、奧氏體和

5、鐵素體中的溶解度分別低于滲碳體在這些相中的溶解度。中的溶解度分別低于滲碳體在這些相中的溶解度。同時(shí)，同時(shí)，F(xiàn)eFeC C系的共晶溫度比系的共晶溫度比FeFeFeFe3 3C C系相應(yīng)的溫系相應(yīng)的溫度要高。度要高。 復(fù)線鐵碳相圖，是在實(shí)線的復(fù)線鐵碳相圖，是在實(shí)線的Fe-FeFe-Fe3 3C C相圖上再疊加上虛線的相圖上再疊加上虛線的Fe-Fe-G G相圖，不同點(diǎn)在于：相圖，不同點(diǎn)在于： （1 1）Fe- Fe- C C共晶、共析溫度高些，共晶、共析溫度高些，1154,738 1154,738 （2 2）Fe- Fe- C C共晶、共析成分左移，共晶、共析成分左移，4.26%,0.68%4.26

6、%,0.68% （3 3）溶解度曲線向左移）溶解度曲線向左移: 2.08%: 2.08% （4 4）液相線）液相線CDCD稍高于稍高于Fe-FeFe-Fe3 3C C相圖相圖 共晶：共晶：L LCC - - C C +A +AEE (1154) (1154) 共析：共析： A ASS- - C C +F +FP P (738(738) )2 2、石墨化的過(guò)程石墨化的過(guò)程石墨化：鑄鐵中的碳以石墨形態(tài)析出的過(guò)程稱為石墨化。石墨化：鑄鐵中的碳以石墨形態(tài)析出的過(guò)程稱為石墨化。 一次結(jié)晶和共晶石墨化一次結(jié)晶和共晶石墨化共析石墨化共析石墨化二次結(jié)晶（二次結(jié)晶（11547381154738）石墨化第一階段石

7、墨化第一階段三次結(jié)晶（三次結(jié)晶（ 738738 室溫）室溫）石墨化第二階段石墨化第二階段鑄鐵中析出碳原子形成石墨的過(guò)程，按鑄鐵中析出碳原子形成石墨的過(guò)程，按FeFeC C相圖結(jié)晶的過(guò)程。相圖結(jié)晶的過(guò)程。石墨化過(guò)程分為二個(gè)階段：石墨化過(guò)程分為二個(gè)階段：第一階段：第一階段：高于共析轉(zhuǎn)變溫度的石墨化稱石墨化第一階段。高于共析轉(zhuǎn)變溫度的石墨化稱石墨化第一階段。在在11541154以上時(shí)液相析出一次石墨以上時(shí)液相析出一次石墨L LC C在在11541154時(shí)通過(guò)共晶反應(yīng)而形成石墨時(shí)通過(guò)共晶反應(yīng)而形成石墨LeLeA+CA+C在在11541154738738冷卻過(guò)程中，由奧氏體中不斷析出冷卻過(guò)程中，由奧氏體

8、中不斷析出二二次石墨即次石墨即C C2 2AA+CAA+CIIII (1154738) (1154738)第二階段：第二階段：共析轉(zhuǎn)變或共析轉(zhuǎn)變或低于低于共析轉(zhuǎn)變溫度的石墨化稱石墨化第二階共析轉(zhuǎn)變溫度的石墨化稱石墨化第二階段。段。在在738738時(shí)時(shí)通過(guò)共析反應(yīng)形成石墨通過(guò)共析反應(yīng)形成石墨 AsAsFp+CFp+C在溫度低于在溫度低于738738時(shí)時(shí), ,鐵素體析出石墨鐵素體析出石墨FCII緩慢冷卻有利于擴(kuò)散，石墨化過(guò)程可充分進(jìn)緩慢冷卻有利于擴(kuò)散，石墨化過(guò)程可充分進(jìn)行，結(jié)晶的石墨又多又大；行，結(jié)晶的石墨又多又大；而快冷則阻礙石墨化，促使白口化。而快冷則阻礙石墨化，促使白口化。影響石墨化的主要因

9、素是鑄鐵的成分和冷卻速度。影響石墨化的主要因素是鑄鐵的成分和冷卻速度。促進(jìn)石墨化的元素：促進(jìn)石墨化的元素：C C和和SiSi是強(qiáng)烈的促進(jìn)石墨化是強(qiáng)烈的促進(jìn)石墨化元素。元素。 P P促進(jìn)石墨化微弱。促進(jìn)石墨化微弱。 阻礙石墨化的元素：阻礙石墨化的元素：S S、MnMn。加。加MnMn ( (Mn+SMnSMn+SMnS) )，削弱硫的危害。，削弱硫的危害。1 1成分成分的影響的影響2 2冷卻速冷卻速度的影響度的影響鑄鐵的冷卻速度主要決定于鑄件的壁厚和鑄型材料。鑄鐵的冷卻速度主要決定于鑄件的壁厚和鑄型材料。例如例如鑄鐵在砂型中冷卻比在金屬型中冷卻慢；鑄件越厚，冷鑄鐵在砂型中冷卻比在金屬型中冷卻慢；

10、鑄件越厚，冷 卻越慢。這樣的鑄件有利于石墨化。卻越慢。這樣的鑄件有利于石墨化。鑄鐵的組織和性能鑄鐵的組織和性能隨壁厚的變化而變隨壁厚的變化而變化的現(xiàn)象稱為壁厚化的現(xiàn)象稱為壁厚敏感性敏感性三、鑄鐵分類三、鑄鐵分類灰口鑄鐵灰口鑄鐵麻口鑄鐵麻口鑄鐵白口鑄鐵白口鑄鐵鑄鐵分類鑄鐵分類絕大多數(shù)絕大多數(shù)C C以石墨形式存在，以石墨形式存在，斷口呈暗灰色。斷口呈暗灰色。應(yīng)用廣泛應(yīng)用廣泛。絕大多數(shù)絕大多數(shù)C C以以FeCFeC3 3形式存在，形式存在，斷口呈銀白色。斷口呈銀白色。無(wú)使用價(jià)值無(wú)使用價(jià)值。石墨化程度介于石墨化程度介于灰口鑄鐵和白灰口鑄鐵和白口鑄鐵之間，口鑄鐵之間，應(yīng)用很少應(yīng)用很少。根據(jù)石墨化程度不同

11、根據(jù)石墨化程度不同v灰口鑄鐵灰口鑄鐵按石墨的形態(tài)分類按石墨的形態(tài)分類：灰鑄鐵灰鑄鐵可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵灰口鑄鐵灰口鑄鐵蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵片狀石墨片狀石墨團(tuán)絮狀團(tuán)絮狀球狀球狀蠕蟲狀蠕蟲狀石墨形態(tài)石墨形態(tài) 石墨相當(dāng)于鋼基體上的裂紋或空洞，減少基體有效截石墨相當(dāng)于鋼基體上的裂紋或空洞，減少基體有效截面積，引起應(yīng)力集中。面積，引起應(yīng)力集中。 片狀石墨引起嚴(yán)重應(yīng)力集中，團(tuán)絮狀和球狀作用輕。片狀石墨引起嚴(yán)重應(yīng)力集中，團(tuán)絮狀和球狀作用輕。 變質(zhì)處理后，石墨片細(xì)化，割裂作用減輕，強(qiáng)度提高。變質(zhì)處理后，石墨片細(xì)化，割裂作用減輕，強(qiáng)度提高。 蠕墨鑄鐵，端部鈍，強(qiáng)度、塑性提高。蠕墨鑄鐵，端部鈍，強(qiáng)度、塑性

12、提高。 可鍛、球狀鑄鐵中石墨對(duì)基體割裂作用小，強(qiáng)度、塑性可鍛、球狀鑄鐵中石墨對(duì)基體割裂作用小，強(qiáng)度、塑性提高提高石墨形態(tài)對(duì)鑄鐵性能的影響石墨形態(tài)對(duì)鑄鐵性能的影響第二節(jié)第二節(jié) 常用鑄鐵常用鑄鐵一、一、 灰鑄鐵灰鑄鐵 碳大部或全部以石墨形式存在，其斷口呈碳大部或全部以石墨形式存在，其斷口呈暗灰色，暗灰色，故稱為灰鑄鐵故稱為灰鑄鐵。 灰鑄鐵是一種價(jià)格灰鑄鐵是一種價(jià)格便宜便宜的結(jié)構(gòu)材料，在鑄的結(jié)構(gòu)材料，在鑄鐵生產(chǎn)中，灰鑄鐵產(chǎn)量約占鐵生產(chǎn)中，灰鑄鐵產(chǎn)量約占80%80%以上。以上。成分：灰鑄鐵的化學(xué)成分一般為：成分：灰鑄鐵的化學(xué)成分一般為：C C：2.7%2.7%3.6%3.6%，SiSi：1.0%1.0

13、%3%3%， MnMn：0.4%0.4%1.2%1.2%，S0.15%S0.15%；P0.3%P0.3%。組織：由金屬基體和片狀石墨兩部分組成。組織：由金屬基體和片狀石墨兩部分組成。 根據(jù)石墨化進(jìn)行的程度不同，可分為三種不同基體組根據(jù)石墨化進(jìn)行的程度不同，可分為三種不同基體組織的灰鑄鐵：織的灰鑄鐵： （1 1）鐵素體灰鑄鐵（）鐵素體灰鑄鐵（F F+ +片狀片狀G G）；）； （2 2）鐵素體珠光體灰鑄鐵（）鐵素體珠光體灰鑄鐵（F F+P+P+片狀片狀G G）；）； （3 3）珠光體灰鑄鐵（）珠光體灰鑄鐵（P P+ +片狀片狀G G）。）。（一）灰鑄鐵的成分、組織與性能（一）灰鑄鐵的成分、組織與

14、性能灰鑄鐵與普通碳鋼相比，具有如下特點(diǎn)：灰鑄鐵與普通碳鋼相比，具有如下特點(diǎn)：機(jī)械性能較差機(jī)械性能較差耐磨性好耐磨性好減振性好減振性好缺口敏感性低缺口敏感性低鑄造性能和切削加工性能良好鑄造性能和切削加工性能良好性能性能 孕育處理（或稱變質(zhì)處理）：在澆注前往孕育處理（或稱變質(zhì)處理）：在澆注前往鐵水中投加少量硅鐵、硅鈣合金等作孕育劑，使鐵水中投加少量硅鐵、硅鈣合金等作孕育劑，使鐵水內(nèi)產(chǎn)生大量均勻分布的晶核，使石墨片及基鐵水內(nèi)產(chǎn)生大量均勻分布的晶核，使石墨片及基體組織得到細(xì)化。體組織得到細(xì)化。 經(jīng)過(guò)孕育鑄鐵稱為孕育鑄鐵，其不僅強(qiáng)度經(jīng)過(guò)孕育鑄鐵稱為孕育鑄鐵，其不僅強(qiáng)度有很大提高，而且塑性和韌性也有所改善

15、。因此有很大提高，而且塑性和韌性也有所改善。因此，孕育鑄鐵常用作力學(xué)性能要求較高、截面尺寸，孕育鑄鐵常用作力學(xué)性能要求較高、截面尺寸變化較大的大型鑄鐵件。變化較大的大型鑄鐵件。（二）灰鑄鐵的孕育處理（二）灰鑄鐵的孕育處理灰鑄鐵的牌號(hào)由灰鑄鐵的牌號(hào)由“灰鐵灰鐵”兩字的漢語(yǔ)拼音字母字頭兩字的漢語(yǔ)拼音字母字頭“HT”HT”及后面一組數(shù)字組成，數(shù)字表示最低抗拉及后面一組數(shù)字組成，數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度。強(qiáng)度。如如：HT200HT200表示最低抗拉強(qiáng)度為表示最低抗拉強(qiáng)度為200MPa200MPa的灰鑄鐵的灰鑄鐵：HT200HT200灰鐵灰鐵最低抗拉強(qiáng)度最低抗拉強(qiáng)度（三）灰鑄鐵的牌號(hào)及用途（三）灰鑄鐵的牌號(hào)

16、及用途 -四、灰鑄鐵的熱處理四、灰鑄鐵的熱處理 灰鑄鐵可以通過(guò)熱處理改變基體組織，灰鑄鐵可以通過(guò)熱處理改變基體組織，但不能改變石但不能改變石墨的形態(tài)和分布墨的形態(tài)和分布，對(duì)提高灰鑄鐵的力學(xué)性能作用不大。，對(duì)提高灰鑄鐵的力學(xué)性能作用不大。 灰鑄鐵的熱處理主要是為了減小鑄鐵的內(nèi)應(yīng)力，提高灰鑄鐵的熱處理主要是為了減小鑄鐵的內(nèi)應(yīng)力，提高表面硬度和耐磨性等。表面硬度和耐磨性等。 常用的熱處理工藝有以下幾種：常用的熱處理工藝有以下幾種：1 1去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火 消除鑄造內(nèi)應(yīng)力，防止鑄件開裂或減少變形消除鑄造內(nèi)應(yīng)力，防止鑄件開裂或減少變形2 2表面淬火表面淬火 有些鑄鐵件如機(jī)床導(dǎo)軌、缸體內(nèi)壁，因要求較高的

17、表面硬度和有些鑄鐵件如機(jī)床導(dǎo)軌、缸體內(nèi)壁，因要求較高的表面硬度和耐磨性，要進(jìn)行表面淬火。淬火后表面的硬度可達(dá)耐磨性，要進(jìn)行表面淬火。淬火后表面的硬度可達(dá)5055HRC。3 3高溫退火高溫退火( (石墨化退火）石墨化退火） 消除鑄件白口，降低硬度，便于切削加工。消除鑄件白口，降低硬度，便于切削加工?？慑戣T鐵的制作過(guò)程是：先鑄造成白口鑄鐵，再進(jìn)行可鍛鑄鐵的制作過(guò)程是：先鑄造成白口鑄鐵，再進(jìn)行“可鍛化可鍛化”退火將滲碳體分解為團(tuán)絮狀石墨，得到鐵素體退火將滲碳體分解為團(tuán)絮狀石墨，得到鐵素體基體加團(tuán)絮狀石墨或珠光體（亦或珠光體及少量鐵素體）基體加團(tuán)絮狀石墨或珠光體（亦或珠光體及少量鐵素體）基體加團(tuán)絮狀石

18、墨?；w加團(tuán)絮狀石墨。 由于石墨呈團(tuán)絮狀，減輕了石墨由于石墨呈團(tuán)絮狀，減輕了石墨對(duì)金屬基體的割裂作用和應(yīng)力集中。對(duì)金屬基體的割裂作用和應(yīng)力集中。 可鍛鑄鐵相對(duì)灰鑄鐵有較高的強(qiáng)可鍛鑄鐵相對(duì)灰鑄鐵有較高的強(qiáng)度，塑性和韌性也有很大的提高，因度，塑性和韌性也有很大的提高，因其具有一定的塑性變形的能力，故得其具有一定的塑性變形的能力，故得名可鍛鑄鐵。名可鍛鑄鐵。注意：實(shí)際上可鍛鑄鐵并不能鍛。注意：實(shí)際上可鍛鑄鐵并不能鍛。 二、二、 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵( (俗稱馬鋼、馬鐵俗稱馬鋼、馬鐵) 為了保證在一般冷卻條件下獲得白口鑄鐵件，為了保證在一般冷卻條件下獲得白口鑄鐵件，又要在退火時(shí)使?jié)B碳體易分解，并呈團(tuán)絮狀石

19、墨又要在退火時(shí)使?jié)B碳體易分解，并呈團(tuán)絮狀石墨析出，就要嚴(yán)格控制鐵水的化學(xué)成分。與灰鑄鐵析出，就要嚴(yán)格控制鐵水的化學(xué)成分。與灰鑄鐵相比，碳和硅的含量要低一些，以保證鑄件獲得相比，碳和硅的含量要低一些，以保證鑄件獲得白口組織。但也不能太低，否則退火時(shí)難以石墨白口組織。但也不能太低，否則退火時(shí)難以石墨化，延長(zhǎng)退火周期?；娱L(zhǎng)退火周期。 可鍛鑄鐵的成分一般為：可鍛鑄鐵的成分一般為：C C：2.2%2.2%2.8%2.8%，Si Si：1.2%1.2%1.8%1.8%，MnMn：0.4%0.4%0.6%0.6%，P0.1%P0.1%，S S 0.25%0.25%。( (一一) )可鍛鑄鐵的組織與性能可

20、鍛鑄鐵的組織與性能鐵素體基體鐵素體基體的可鍛鑄鐵的可鍛鑄鐵珠光體基體珠光體基體的可鍛鑄鐵的可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵分類可鍛鑄鐵分類可鍛鑄鐵斷口呈可鍛鑄鐵斷口呈黑灰色黑灰色，俗稱黑心，俗稱黑心可鍛鑄鐵，這種鑄鐵件的強(qiáng)度與塑可鍛鑄鐵，這種鑄鐵件的強(qiáng)度與塑性與韌性均較灰口鑄鐵的高，非常性與韌性均較灰口鑄鐵的高，非常適合鑄造薄壁零件，是最為常用的適合鑄造薄壁零件，是最為常用的一種可鍛鑄鐵。一種可鍛鑄鐵?？慑戣T鐵件斷口呈可鍛鑄鐵件斷口呈白色白色，俗稱白心，俗稱白心可鍛鑄鐵，這種可鍛鑄鐵具有較高可鍛鑄鐵，這種可鍛鑄鐵具有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，塑性和韌的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，塑性和韌性則較低。應(yīng)用不多。性則較低。

21、應(yīng)用不多。 可鍛鑄鐵的牌號(hào)是由三個(gè)字母及兩組數(shù)字組成。前兩個(gè)可鍛鑄鐵的牌號(hào)是由三個(gè)字母及兩組數(shù)字組成。前兩個(gè)字母字母“KT”KT”是是“可鐵可鐵”兩字的漢語(yǔ)拼音的第一個(gè)字母，第兩字的漢語(yǔ)拼音的第一個(gè)字母，第三個(gè)字母代表可鍛鑄鐵的類別。后面兩組數(shù)字分別代表最三個(gè)字母代表可鍛鑄鐵的類別。后面兩組數(shù)字分別代表最低抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的數(shù)值。低抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的數(shù)值。 如如KTH300KTH3000606表示黑心可鍛鑄鐵，其最低抗拉強(qiáng)度為表示黑心可鍛鑄鐵，其最低抗拉強(qiáng)度為300MPa300MPa，最低伸長(zhǎng)率為，最低伸長(zhǎng)率為6%6%。 KTZ450KTZ4500606表示珠光體可鍛鑄鐵，其最低抗拉強(qiáng)度為表示

22、珠光體可鍛鑄鐵，其最低抗拉強(qiáng)度為450MPa450MPa，最低伸長(zhǎng)率為，最低伸長(zhǎng)率為6%6%。KTH300KTH3000606黑心可鍛黑心可鍛鑄鐵鑄鐵最低抗拉強(qiáng)度最低抗拉強(qiáng)度伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率( (二二) )可鍛鑄鐵的牌號(hào)及用途可鍛鑄鐵的牌號(hào)及用途可鍛鑄鐵具有鐵水處理簡(jiǎn)單、質(zhì)量穩(wěn)定、容易組織可鍛鑄鐵具有鐵水處理簡(jiǎn)單、質(zhì)量穩(wěn)定、容易組織流水生產(chǎn)、低溫韌性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車、流水生產(chǎn)、低溫韌性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)制造行業(yè)，常用來(lái)制造形狀復(fù)雜、承受沖擊拖拉機(jī)制造行業(yè)，常用來(lái)制造形狀復(fù)雜、承受沖擊載荷的薄壁、中小型零件。載荷的薄壁、中小型零件。三、三、 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 鐵水經(jīng)過(guò)球化處理而

23、使石墨大部分或全部呈球狀的鑄鐵稱為球鐵水經(jīng)過(guò)球化處理而使石墨大部分或全部呈球狀的鑄鐵稱為球墨鑄鐵。墨鑄鐵。球化處理是在鐵水澆注前加入少量的球化劑（如純鎂、鎂合金、球化處理是在鐵水澆注前加入少量的球化劑（如純鎂、鎂合金、稀土硅鐵鎂合金）及孕育劑，使石墨以球狀析出。稀土硅鐵鎂合金）及孕育劑，使石墨以球狀析出。 （一）、球墨鑄鐵的組織與性能（一）、球墨鑄鐵的組織與性能 球狀鑄鐵的化學(xué)成分一般為：球狀鑄鐵的化學(xué)成分一般為：C C：3.6% 3.6% 3.8%3.8% ，SiSi：2.0%2.0%2.8%2.8%，MnMn：0.6%0.6%0.8%0.8%，S0.07%,P0.1%S0.07%,P0.1

24、%。與灰鑄鐵相比，它的碳。與灰鑄鐵相比，它的碳、硅含量較高，以有利于石墨球化。、硅含量較高，以有利于石墨球化。點(diǎn)擊播放動(dòng)畫點(diǎn)擊播放動(dòng)畫球墨鑄鐵按其基體組織不同，可分為：球墨鑄鐵按其基體組織不同，可分為：（1 1）鐵素體球墨鑄鐵；）鐵素體球墨鑄鐵；（2 2）鐵素體珠光體球墨鑄鐵；）鐵素體珠光體球墨鑄鐵；（3 3）珠光體球墨鑄鐵。）珠光體球墨鑄鐵。 由于球墨鑄鐵中的石墨呈球狀，其割裂基體的作用及應(yīng)力集中現(xiàn)由于球墨鑄鐵中的石墨呈球狀，其割裂基體的作用及應(yīng)力集中現(xiàn)象大為減小，可以充分發(fā)揮金屬基體的性能，所以，它的強(qiáng)度和塑象大為減小，可以充分發(fā)揮金屬基體的性能，所以，它的強(qiáng)度和塑性性已超過(guò)灰鑄鐵，接近鑄

25、鋼已超過(guò)灰鑄鐵，接近鑄鋼。 （二）、球墨鑄鐵的牌號(hào)及用途（二）、球墨鑄鐵的牌號(hào)及用途 球墨鑄鐵的牌號(hào)是由球墨鑄鐵的牌號(hào)是由“球鐵球鐵”兩字的漢語(yǔ)拼音的第一個(gè)字母兩字的漢語(yǔ)拼音的第一個(gè)字母“QTQT”及兩級(jí)數(shù)字組成，兩組數(shù)字分別代表其最低抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)及兩級(jí)數(shù)字組成，兩組數(shù)字分別代表其最低抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。如率。如QT400QT4001818表示球墨鑄鐵，其最低抗拉強(qiáng)度為表示球墨鑄鐵，其最低抗拉強(qiáng)度為400MPa400MPa，最低，最低伸長(zhǎng)率為伸長(zhǎng)率為18%18%。 QT400QT4001818球鐵球鐵最低抗拉強(qiáng)度最低抗拉強(qiáng)度伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率用途：用途：可以代替碳素鑄鋼、合金鑄鋼和可鍛鑄鐵，制造一些

26、受力可以代替碳素鑄鋼、合金鑄鋼和可鍛鑄鐵，制造一些受力復(fù)雜，強(qiáng)度、硬度、韌性和耐磨性要求較高的零件復(fù)雜，強(qiáng)度、硬度、韌性和耐磨性要求較高的零件. .如內(nèi)燃機(jī)曲軸、凸輪軸、連桿，減速箱齒輪及軋鋼機(jī)軋輥如內(nèi)燃機(jī)曲軸、凸輪軸、連桿，減速箱齒輪及軋鋼機(jī)軋輥等。等。由于球狀石墨對(duì)基體的割裂作用小，所以通過(guò)熱處理改由于球狀石墨對(duì)基體的割裂作用小，所以通過(guò)熱處理改變球狀石墨的基體組織，對(duì)提高其力學(xué)性能有重要作用。變球狀石墨的基體組織，對(duì)提高其力學(xué)性能有重要作用。常用的熱處理工藝有以下幾種：常用的熱處理工藝有以下幾種：1 1退火。退火的主要目的是為了得到鐵素體基體的球退火。退火的主要目的是為了得到鐵素體基體的

27、球墨鑄鐵，以提高球墨鑄鐵的塑性和韌性，改善切削加工性墨鑄鐵，以提高球墨鑄鐵的塑性和韌性，改善切削加工性能，消除內(nèi)應(yīng)力。能，消除內(nèi)應(yīng)力。2 2正火、正火的目的是為了得到珠光體基體的球墨鑄正火、正火的目的是為了得到珠光體基體的球墨鑄鐵，從而提高強(qiáng)度和耐磨性鐵，從而提高強(qiáng)度和耐磨性3 3調(diào)質(zhì)、調(diào)質(zhì)的目的是為得到索氏體基體的球墨鑄鐵調(diào)質(zhì)、調(diào)質(zhì)的目的是為得到索氏體基體的球墨鑄鐵，從而獲得良好的綜合力學(xué)性能。，從而獲得良好的綜合力學(xué)性能。4 4等溫淬火、等溫淬火是為了得到下貝氏體基體的球等溫淬火、等溫淬火是為了得到下貝氏體基體的球墨鑄鐵，從而獲和高強(qiáng)度、高硬度、高韌性的綜合性能。墨鑄鐵，從而獲和高強(qiáng)度、高

28、硬度、高韌性的綜合性能。一般用于要求綜合力學(xué)性能較好，而外形又較復(fù)雜，熱處一般用于要求綜合力學(xué)性能較好，而外形又較復(fù)雜，熱處理容易變形和開裂的零件，如凸輪軸、齒輪、滾動(dòng)軸承套理容易變形和開裂的零件，如凸輪軸、齒輪、滾動(dòng)軸承套等。等。三、球墨鑄鐵的熱處理三、球墨鑄鐵的熱處理 往鑄鐵中加入一定的合金元素，稱合金鑄鐵。其目的使鑄鐵具有往鑄鐵中加入一定的合金元素，稱合金鑄鐵。其目的使鑄鐵具有某些特殊的性能，如耐磨、耐熱、耐蝕等。某些特殊的性能，如耐磨、耐熱、耐蝕等。一、耐磨鑄鐵一、耐磨鑄鐵 根據(jù)工作條件的不同，耐磨鑄鐵可以分為減摩鑄鐵和抗磨鑄鐵根據(jù)工作條件的不同，耐磨鑄鐵可以分為減摩鑄鐵和抗磨鑄鐵兩類

29、。兩類。減摩鑄鐵用于制造在潤(rùn)滑條件工作的零件，如機(jī)床床身、導(dǎo)軌和減摩鑄鐵用于制造在潤(rùn)滑條件工作的零件，如機(jī)床床身、導(dǎo)軌和汽缸套等。這些零件要求較小的摩擦系數(shù)。汽缸套等。這些零件要求較小的摩擦系數(shù)?？鼓ヨT鐵用來(lái)制造在于摩擦條件下工作的零件，如軋輥、球磨機(jī)抗磨鑄鐵用來(lái)制造在于摩擦條件下工作的零件，如軋輥、球磨機(jī)磨球等。磨球等。第三節(jié)第三節(jié) 合金鑄鐵合金鑄鐵二、耐熱鑄鐵二、耐熱鑄鐵 鑄鐵在高溫條件下工作、通常會(huì)產(chǎn)生氧化和生長(zhǎng)等現(xiàn)象。鑄鐵在高溫條件下工作、通常會(huì)產(chǎn)生氧化和生長(zhǎng)等現(xiàn)象。氧化是指鑄鐵在高溫下受氧化性氣氛的侵蝕，在鑄件表面發(fā)生的氧化是指鑄鐵在高溫下受氧化性氣氛的侵蝕，在鑄件表面發(fā)生的化學(xué)腐蝕

30、的現(xiàn)象。由于表面形成氧化皮，減少了鑄件的有效斷面，化學(xué)腐蝕的現(xiàn)象。由于表面形成氧化皮，減少了鑄件的有效斷面，因而降低了鑄件的承載能力。因而降低了鑄件的承載能力。生長(zhǎng)是指鑄鐵在高溫下反復(fù)加熱冷卻時(shí)發(fā)生的不可塑的體積長(zhǎng)大，生長(zhǎng)是指鑄鐵在高溫下反復(fù)加熱冷卻時(shí)發(fā)生的不可塑的體積長(zhǎng)大，造成零件尺寸增大，并使機(jī)械性能降低。造成零件尺寸增大，并使機(jī)械性能降低。鑄件在高溫和負(fù)荷作用下，由于氧化和生長(zhǎng)最終導(dǎo)致零件變形、翹鑄件在高溫和負(fù)荷作用下，由于氧化和生長(zhǎng)最終導(dǎo)致零件變形、翹曲、產(chǎn)生裂紋，甚至破裂。所以鑄鐵在高溫下抵抗破壞的能力通常曲、產(chǎn)生裂紋，甚至破裂。所以鑄鐵在高溫下抵抗破壞的能力通常指鑄鐵的抗氧化性和抗

31、生長(zhǎng)能力。耐熱鑄鐵是指在高溫條件下具有指鑄鐵的抗氧化性和抗生長(zhǎng)能力。耐熱鑄鐵是指在高溫條件下具有一定的抗氧化和抗生長(zhǎng)性能，并能承受一定載荷的材料。一定的抗氧化和抗生長(zhǎng)性能，并能承受一定載荷的材料。三、耐蝕鑄鐵三、耐蝕鑄鐵 普通鑄鐵的耐蝕性是很差的，這是因?yàn)殍T鐵本身是一種多相合普通鑄鐵的耐蝕性是很差的，這是因?yàn)殍T鐵本身是一種多相合金，在電解質(zhì)中各相具有不同的電極電位，其中以石墨的電極電位金，在電解質(zhì)中各相具有不同的電極電位，其中以石墨的電極電位最高，滲碳體次之，鐵素體最低。電位高的相是陰極，電位低的相最高，滲碳體次之，鐵素體最低。電位高的相是陰極，電位低的相是陽(yáng)極，這樣就形成了一個(gè)微電池，于是作

32、陽(yáng)極的鐵素作不斷被消是陽(yáng)極，這樣就形成了一個(gè)微電池，于是作陽(yáng)極的鐵素作不斷被消耗掉，一直深入到鑄鐵內(nèi)部。耗掉，一直深入到鑄鐵內(nèi)部。 提高鑄鐵的耐蝕性的手段主要是加入合金元素以得到有利的組織提高鑄鐵的耐蝕性的手段主要是加入合金元素以得到有利的組織和形成良好的保護(hù)膜。鑄鐵的基體組織最好是致密、均勻的單相組和形成良好的保護(hù)膜。鑄鐵的基體組織最好是致密、均勻的單相組織、即織、即A A或或F F。中等大小又不相互連貫的石墨對(duì)耐蝕性有利。至于石。中等大小又不相互連貫的石墨對(duì)耐蝕性有利。至于石墨的形狀，則以球狀或團(tuán)絮狀為有利。墨的形狀，則以球狀或團(tuán)絮狀為有利。v 鑄鐵的成分和性能v 鑄鐵的石墨化v 鑄鐵的組

33、織和分類v 影響石墨化過(guò)程的因素v 石墨形態(tài)對(duì)鑄鐵性能的影響作業(yè)作業(yè)1 1、2 2、3 3、4 41 1、T8T8鋼經(jīng)淬火后得到什么組織？經(jīng)退火后得到什么組織？鋼經(jīng)淬火后得到什么組織？經(jīng)退火后得到什么組織？2 2、T8T8鋼淬火后分別在鋼淬火后分別在200200、400400、600600回火又得到什么組織回火又得到什么組織3 3、要制造齒輪、連桿、熱鍛模具、彈簧、冷沖壓模具、滾動(dòng)軸承、要制造齒輪、連桿、熱鍛模具、彈簧、冷沖壓模具、滾動(dòng)軸承、車刀、銼刀、機(jī)床床身等零件，試從下列牌號(hào)中分別選出合適的材車刀、銼刀、機(jī)床床身等零件，試從下列牌號(hào)中分別選出合適的材料并敘述所選材料的名稱、成分、熱處理工藝和零件制成后的最終料并敘述所選材料的名稱、成分、熱處理工藝和零件制成后的最終組織。組織。T10 65Mn HT300 W6Mo5Cr4V2 GCr15Mo 40Cr 20CrMnTi T10 65Mn HT300 W6Mo5Cr4V2 GCr15Mo 40Cr 20CrMnTi Cr12MoV 5CrMnMo Cr12MoV 5CrMnMo 4 4、某汽車齒輪選用、某汽車齒輪選用20CrMnTi20CrMnTi制造，其工藝路線為：下料制造，其工藝路線為：下料鍛造鍛造正火正火切削加工切削加工滲碳滲碳淬火淬火低