第六章鑄鐵

1、第六章 鑄鐵61 鑄鐵的組織與分類62 常用鑄鐵簡(jiǎn)介* 63 鑄鐵的高溫石墨化退火（實(shí)驗(yàn)）導(dǎo)言 鑄鐵是含碳量大于鑄鐵是含碳量大于2.112.11的鐵碳合金。的鐵碳合金。工業(yè)上常用的鑄鐵，含碳量一般在2.54.0的范圍內(nèi)，此外還含有硅（Si）、錳（Mn）、硫（S）、磷（P）等元素。61 鑄鐵的組織與分類一、鑄鐵的分類二、鑄鐵的石墨化三、鑄鐵的組織與性能的關(guān)系一、鑄鐵的分類一、鑄鐵的分類 1 1根據(jù)鑄鐵在結(jié)晶過程中的石墨化程度分：根據(jù)鑄鐵在結(jié)晶過程中的石墨化程度分： l 灰口鑄鐵l 白口鑄鐵l 麻口鑄鐵2 2根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài)的不同分：根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài)的不同分： l 普通灰鑄鐵l 可鍛鑄鐵l 球

2、墨鑄鐵l 蠕墨鑄鐵鑄鐵鑄鐵白口鑄鐵白口鑄鐵灰口鑄鐵灰口鑄鐵麻口鑄鐵麻口鑄鐵灰鑄鐵灰鑄鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵（按碳存在的形式）（按石墨的形態(tài)）退火狀態(tài)下鑄鐵的組織 退火狀態(tài)下鑄鐵的組織 二、鑄鐵的石墨化二、鑄鐵的石墨化石墨化石墨化鑄鐵中碳以石墨形式析出的過程。 1 1石墨化的途徑石墨化的途徑 鑄鐵中的石墨可以從液態(tài)中直接結(jié)晶出或從奧氏體中直接析出，也可以先結(jié)晶出滲碳體，再由滲碳體在一定條件下分解而得到（Fe3C3Fe）。 鑄鐵的石墨化途徑 2 2影響石墨化的因素影響石墨化的因素鑄鐵的成份、冷卻速度鑄鐵的成份、冷卻速度 （1 1）鑄鐵的成份）鑄鐵的成份 一類是促進(jìn)石墨化

3、的元素，有碳、硅、鋁、鎳、銅和鈷等，其中碳和硅對(duì)促進(jìn)石墨化作用最為顯著。鑄鐵中碳、硅含量越高，往往其內(nèi)部析出的石墨量就越多，石墨片也越大。 另一類是阻礙石墨化的元素，有鉻、鎢、鉬、釩、錳、硫等。 當(dāng)鑄鐵結(jié)晶時(shí)，冷卻速度越緩慢，就越有利于擴(kuò)散，使石墨析出的越大、越充分；在快速冷卻時(shí)碳原子無(wú)法擴(kuò)散，則阻礙石墨化，促進(jìn)白口化。 鑄件的冷卻速度主要取決于壁厚和鑄型材料。鑄件越厚、鑄型材料散熱性能越差，鑄件的冷卻速度就越慢，越有利于石墨化。（2 2）冷卻速度）冷卻速度三、鑄鐵的組織與性能的關(guān)系三、鑄鐵的組織與性能的關(guān)系 鑄鐵的組織：鑄鐵的組織：由于石墨的強(qiáng)度和塑性幾乎為零，這樣我們就可以把分布在鋼的基體

4、上的石墨看作不同形態(tài)和數(shù)量的微小裂紋或孔洞，這些“孔洞”一方面割裂了鋼的基體，破壞了基體的連續(xù)性，而另一方面又使鑄鐵獲得了良好的鑄造性能、切削加工性能，以及消音、減震、耐壓、耐磨、缺口敏感性低等諸多優(yōu)良性能。鋼的基體鋼的基體+ +石墨石墨（其中石墨形態(tài)、大小、數(shù)量、分布狀態(tài)不同）62 常用鑄鐵簡(jiǎn)介一、灰鑄鐵二、可鍛鑄鐵三、球墨鑄鐵四、蠕墨鑄鐵五、常用鑄鐵的熱處理一、灰鑄鐵一、灰鑄鐵1 1灰鑄鐵的成份與組織灰鑄鐵的成份與組織 化學(xué)成份一般為：C 2.73.6，Si 1.02.2，S0.15，P0.3。 組織由鋼的組織構(gòu)成的基體和在基體中分布的片狀石墨組成。 三種不同基體組織的灰鑄鐵：三種不同基體

5、組織的灰鑄鐵：l 鐵素體灰鑄鐵（鐵素體+片狀石墨）l 鐵素體珠光體灰鑄鐵（鐵素體+珠光體+片狀石墨）l 珠光體灰鑄鐵（珠光體+片狀石墨）鐵素體灰鑄鐵 鐵素體珠光體灰鑄鐵 珠光體灰鑄鐵 2 2灰鑄鐵的性能和孕育處理灰鑄鐵的性能和孕育處理 力學(xué)性能中抗拉強(qiáng)度、塑性、韌性均遠(yuǎn)不如鋼，而抗壓強(qiáng)度和硬度并沒有明顯降低。 切削性能良好，刀具使用壽命高。 良好的鑄造性能、耐磨性能、消音減震性能以及較低的缺口敏感性等優(yōu)異性能。 （1 1）性能）性能（2 2）孕育處理）孕育處理 孕育處理孕育處理或稱變質(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

6、細(xì)化。 目的：目的：細(xì)化金屬基體并增加珠光體數(shù)量，改變石墨片的形態(tài)和數(shù)量 。3 3灰鑄鐵的牌號(hào)及用途灰鑄鐵的牌號(hào)及用途 由“灰鐵”兩字的大寫漢語(yǔ)拼音字母字頭“HT”及后面的一組表示最小抗拉強(qiáng)度數(shù)值的數(shù)字組成。 l HT100l HT150二、可鍛鑄鐵二、可鍛鑄鐵 俗稱瑪鋼、馬鐵。它是白口鑄鐵通過石墨化退火，使?jié)B碳體分解成團(tuán)絮狀的石墨而獲得的。 1 1可鍛鑄鐵的組織與性能可鍛鑄鐵的組織與性能 成分一般為：C 22.8，Si 1.21.8，Mn 0.40.6，P0.1，S0.25。 l 鐵素體基體的可鍛鑄鐵（黑心可鍛鑄鐵）l 鐵素體+珠光體基體的可鍛鑄鐵l 珠光體基體的可鍛鑄鐵 黑心可鍛鑄鐵 具有

7、一定的強(qiáng)度和一定的塑性與韌性。 鐵素體+珠光體可鍛鑄鐵珠光體可鍛鑄鐵 2 2可鍛鑄鐵的牌號(hào)及用途可鍛鑄鐵的牌號(hào)及用途 三個(gè)字母及兩組數(shù)字組成。前兩個(gè)字母“KT” ，第三個(gè)字母代表可鍛鑄鐵的類別。后面兩組數(shù)字分別代表最低抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的數(shù)值。 例如：例如： KTH30006表示黑心可鍛鑄鐵，其最低抗拉強(qiáng)度為300MPa，最低伸長(zhǎng)率為6。 KTZ45006表示珠光體可鍛鑄鐵，其最低抗拉強(qiáng)度為450MPa，最低伸長(zhǎng)率為6。 三、球墨鑄鐵三、球墨鑄鐵 鐵水在澆注前經(jīng)球化處理，使析出的石墨大部分或全部呈球狀的鑄鐵。 1 1球墨鑄鐵的組織與性能球墨鑄鐵的組織與性能 化學(xué)成分一般為：C 3.63.9，Si

8、 2.02.8，Mn 0.60.8，S0.07，P0.1。 l 鐵素體球墨鑄鐵l 鐵素體珠光體球墨鑄鐵l 珠光體球墨鑄鐵 強(qiáng)度和塑性超過灰鑄鐵和可鍛鑄鐵，接近鑄鋼，而鑄造性能和切削性能均比鑄鋼要好 鐵素體球墨鑄鐵 鐵素體珠光體球墨鑄鐵 珠光體球墨鑄鐵 2 2球墨鑄鐵的牌號(hào)及用途球墨鑄鐵的牌號(hào)及用途 “QT兩組數(shù)字”，兩組數(shù)字分別代表其最低抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。例如：例如： QT40018表示球墨鑄鐵，其最低抗拉強(qiáng)度為400 MPa，最低伸長(zhǎng)率為18。 四、蠕墨鑄鐵四、蠕墨鑄鐵 在高碳、低硫、低磷的鐵水中加入蠕化劑（目前采用的蠕化劑有鎂欽合金、稀土鎂鈦合金或稀土鎂鈣合金），經(jīng)蠕化處理后，使石墨變?yōu)槎?/p>

9、蠕蟲狀的高強(qiáng)度鑄鐵。 蠕蟲狀石墨介于片狀石墨和球狀石墨之間，金屬基體和球墨鑄鐵相近。 性能介于優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間?？估瓘?qiáng)度和疲勞強(qiáng)度相當(dāng)于鐵素體球墨鑄鐵，減震性、導(dǎo)熱性、耐磨性、切削加工性和鑄造性能近似于灰鑄鐵。 牌號(hào)表示方法為： “RUT數(shù)字”，數(shù)字代表其最低抗拉強(qiáng)度蠕墨鑄鐵的顯微組織 五、常用鑄鐵的熱處理五、常用鑄鐵的熱處理 1 1熱處理作用熱處理作用 只能改變基體組織，但不能改變石墨的大小、數(shù)量、形態(tài)和分布。 灰鑄鐵：灰鑄鐵：提高力學(xué)性能的作用不大，主要是減小內(nèi)應(yīng)力，提高表面硬度和耐磨性能，消除因冷卻過快而在鑄件表面產(chǎn)生的白口組織。 可鍛鑄鐵：可鍛鑄鐵：一般不再進(jìn)行熱處理。 球墨鑄

10、鐵：球墨鑄鐵：改變基體組織來(lái)提高和改善其力學(xué)性能。 蠕墨鑄鐵：蠕墨鑄鐵：通過正火使其獲得以珠光體為主的基體組織，在一定程度上提高其力學(xué)性能。 2 2熱處理方法熱處理方法 * 63 鑄鐵的高溫石墨化退火（實(shí)驗(yàn)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo) 二、實(shí)驗(yàn)原理三、三、實(shí)驗(yàn)器材四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1用斷口分析法觀察分析白口鑄鐵、灰口鑄鐵的組織特征。2通過編制白口鑄鐵石墨化退火工藝并進(jìn)行實(shí)際操作，體會(huì)熱處理在鑄鐵生產(chǎn)中的作用。3進(jìn)一步明確影響鑄鐵石墨化的主要因素。 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理將鑄件加熱到850950，保溫15 h，使共晶滲碳體發(fā)生分解，即進(jìn)行第一階段石墨化，然后又在隨爐緩慢冷卻過程中使二次滲碳體及共析滲碳體發(fā)生分解，即進(jìn)行中間和第二階段石墨化，待隨爐緩冷到500400時(shí)，再出爐空冷，這樣就可獲得鐵素體或鐵素體+珠光體基體的灰口鑄鐵，從而降低了鑄件的硬度，改善切削加工性能。 1 1設(shè)備和儀器：設(shè)備和