機(jī)電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)金屬加工課程第二章--第二節(jié)鑄鐵

1、n一.鑄鐵 ： Fe3C為亞穩(wěn)相，加熱易于分解為鐵和石墨。即 Fe3C 3Fe C（石墨）含碳量為100C。石墨為穩(wěn)定相，為特殊的簡單 六方晶格。圖圖1 石墨的晶體結(jié)構(gòu)石墨的晶體結(jié)構(gòu)n 鐵石墨相圖4石墨化過程n第一階段石墨化第一階段石墨化在共晶溫度及其溫度（在共晶溫度及其溫度（1154）范圍內(nèi)從液體結(jié)晶形成石墨，包括過共晶鑄鐵液體按勻范圍內(nèi)從液體結(jié)晶形成石墨，包括過共晶鑄鐵液體按勻晶轉(zhuǎn)變方式形成一次石墨和在晶轉(zhuǎn)變方式形成一次石墨和在1154通過共晶反應(yīng)形成通過共晶反應(yīng)形成共晶石墨共晶石墨,共晶反應(yīng)式為共晶反應(yīng)式為LCAE+G共晶共晶n第二階段石墨化第二階段石墨化在在1154-738溫度范圍內(nèi)溫

2、度范圍內(nèi),由奧氏體由奧氏體析出二次石墨。析出二次石墨。n第三階段石墨化第三階段石墨化在在738(PSK線線)通過共析反應(yīng)析出通過共析反應(yīng)析出共析石墨共析石墨,其反應(yīng)式為其反應(yīng)式為:AsF+G共析共析n在高溫條件下，由于原子具有較高的擴(kuò)散能力，第一階在高溫條件下，由于原子具有較高的擴(kuò)散能力，第一階段和第二階段石墨化比較容易進(jìn)行。但是在較低溫度下段和第二階段石墨化比較容易進(jìn)行。但是在較低溫度下進(jìn)行的第三階段石墨化，則常因鑄鐵的成分或冷卻條件進(jìn)行的第三階段石墨化，則常因鑄鐵的成分或冷卻條件的不同可能全部或部分受到抑制，從而得到不同的基體的不同可能全部或部分受到抑制，從而得到不同的基體組織，即組織，即

3、F+G、F+P+G和和P+G。 5二、分類二、分類n按照按照石墨化程度石墨化程度,鑄鐵可以分為灰口鑄鐵、麻口鑄鐵可以分為灰口鑄鐵、麻口鑄鐵和白口鑄鐵三大類。鑄鐵和白口鑄鐵三大類。 由于由于白口鑄鐵白口鑄鐵、麻口鑄鐵麻口鑄鐵中均含有很脆的萊氏體組織，中均含有很脆的萊氏體組織，主要用作耐磨材料。主要用作耐磨材料。 而而灰口鑄鐵灰口鑄鐵的組織由石墨和基體兩部分組成，可以看成的組織由石墨和基體兩部分組成，可以看成是鋼基體上分布著石墨夾雜。由于具有較好的工藝性能和力是鋼基體上分布著石墨夾雜。由于具有較好的工藝性能和力學(xué)性能，所以灰口鑄鐵是使用較多的工程材料學(xué)性能，所以灰口鑄鐵是使用較多的工程材料 灰口鑄

4、鐵分類灰口鑄鐵分類:（按石墨存在形態(tài)劃分）（按石墨存在形態(tài)劃分）n鑄鐵是鑄鐵是C2.11的的FeC合金，除合金，除C外，鑄鐵外，鑄鐵含有較多的含有較多的Si、Mn等元素，等元素， Si、C是強(qiáng)烈促進(jìn)是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化元素。石墨化元素。n根據(jù)石墨的形態(tài)，灰口鑄鐵可以分為灰（口）鑄根據(jù)石墨的形態(tài)，灰口鑄鐵可以分為灰（口）鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵。鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵。n灰口鑄鐵灰口鑄鐵 石墨呈片狀石墨呈片狀n可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 石墨呈團(tuán)絮狀石墨呈團(tuán)絮狀n球墨鑄鐵球墨鑄鐵 石墨呈球狀石墨呈球狀n蠕墨鑄鐵蠕蟲狀蠕墨鑄鐵蠕蟲狀7分類：孕育處理后的灰口鑄鐵叫做分類：孕育處理后的灰口鑄鐵叫

5、做孕育鑄鐵孕育鑄鐵。 未處理的未處理的為為普通灰口鑄鐵普通灰口鑄鐵。成分：成分： 2.54.0C, 1.03.0Si，0.51.4Mn牌號(hào)：牌號(hào)： HT100 、HT150 、HT200 、（、（普通灰口鑄普通灰口鑄鐵）鐵）HT250 、HT300 、HT350 、HT400（孕育鑄鐵）（孕育鑄鐵）“HT” 表示表示“灰鐵灰鐵”的拼音字頭的拼音字頭,后面的數(shù)字表示最低抗后面的數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度。拉強(qiáng)度。如：如：HT100 :100表示表示 b 100MPa二、灰口鑄鐵二、灰口鑄鐵灰口鑄鐵的熱處理灰口鑄鐵的熱處理（三）灰口鐵的熱處理：灰口鐵的熱處理不能改變石墨的形（三）灰口鐵的熱處理：灰口鐵的

6、熱處理不能改變石墨的形態(tài)和分布，對(duì)提高灰口鐵整體機(jī)械性能作用不大，灰口鐵態(tài)和分布，對(duì)提高灰口鐵整體機(jī)械性能作用不大，灰口鐵的熱處理主要的熱處理主要消除鑄件內(nèi)應(yīng)力、改善切削加工性能和提高消除鑄件內(nèi)應(yīng)力、改善切削加工性能和提高表面耐磨性等。表面耐磨性等。消除內(nèi)應(yīng)力退火（人工時(shí)效）消除內(nèi)應(yīng)力退火（人工時(shí)效） 加熱到加熱到500550，保溫后緩冷到，保溫后緩冷到150250后后出爐空冷。出爐空冷。消除鑄件白口，降低硬度，提高切削加工性能。消除鑄件白口，降低硬度，提高切削加工性能。 鑄件表層和薄壁處易于產(chǎn)生白口鐵組織難于加工，需要進(jìn)鑄件表層和薄壁處易于產(chǎn)生白口鐵組織難于加工，需要進(jìn)行行高溫退火高溫退火（

7、共析溫度以上，（共析溫度以上，850-950 )，使，使Fe3C分解分解成石墨，以降低硬度，以提高切削加工性能。成石墨，以降低硬度，以提高切削加工性能。表面淬火表面淬火 機(jī)床導(dǎo)軌，缸體內(nèi)壁為了提高硬度可進(jìn)行表面淬火機(jī)床導(dǎo)軌，缸體內(nèi)壁為了提高硬度可進(jìn)行表面淬火（四）用途四）用途 灰口鐵是價(jià)格便宜，應(yīng)用最廣泛的鑄鐵材料?；铱阼F是價(jià)格便宜，應(yīng)用最廣泛的鑄鐵材料。用來制造機(jī)械性能要求較高的鑄件，如機(jī)床床身、氣缸、用來制造機(jī)械性能要求較高的鑄件，如機(jī)床床身、氣缸、曲軸、凸輪等。曲軸、凸輪等。圖圖2 灰口鑄鐵的顯微組織灰口鑄鐵的顯微組織根據(jù)基體的差異，灰口鑄鐵分為鐵素體基體、珠光體基體和根據(jù)基體的差異，灰

8、口鑄鐵分為鐵素體基體、珠光體基體和鐵素體和珠光體混合基體三種鑄鐵鐵素體和珠光體混合基體三種鑄鐵 三、可鍛鑄鐵（不可鍛，因有一定的三、可鍛鑄鐵（不可鍛，因有一定的 %,故稱為可故稱為可鍛鑄鐵）鍛鑄鐵）可鍛鑄鐵中含有團(tuán)絮狀石墨，具有較高的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌可鍛鑄鐵中含有團(tuán)絮狀石墨，具有較高的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌性，可以部分代用碳鋼。按退火方法不同，有黑心和白心兩種性，可以部分代用碳鋼。按退火方法不同，有黑心和白心兩種類型。黑心可鍛鑄鐵依靠白口鑄鐵的石墨化退火來獲得；白心類型。黑心可鍛鑄鐵依靠白口鑄鐵的石墨化退火來獲得；白心可鍛鑄鐵利用氧化脫碳退火來制取。我國主要生產(chǎn)黑心可鍛鑄可鍛鑄鐵利用氧化脫碳退火

9、來制取。我國主要生產(chǎn)黑心可鍛鑄鐵，后者已很少生產(chǎn)。鐵，后者已很少生產(chǎn)。牌號(hào)：牌號(hào)： KT300-6、KT330-8、KT350-10、KT370-12 、KTZ450-5 、KTZ500-4 、KTZ600-3 、KTZ700-2 黑心可鍛鑄鐵有鐵素體和珠光體兩種基體黑心可鍛鑄鐵有鐵素體和珠光體兩種基體 。 “KT”表示表示FG(F基體基體) ,“KTZ”表示表示P+G（P基體）基體）如：如：KT300-6：“300”表示表示 b 300Mpa，“6”表示表示 6成分特點(diǎn)：成分特點(diǎn)：C：2.22.8；Si：1.22.0，Mn：0.41.2由于可鍛鑄鐵中石墨呈團(tuán)絮狀，可鍛鑄鐵可用來制造形狀復(fù)雜、

10、由于可鍛鑄鐵中石墨呈團(tuán)絮狀，可鍛鑄鐵可用來制造形狀復(fù)雜、承受沖擊和振動(dòng)載荷的零件。如汽車。拖拉機(jī)后輪殼、制動(dòng)器承受沖擊和振動(dòng)載荷的零件。如汽車。拖拉機(jī)后輪殼、制動(dòng)器等。等。可鍛鑄鐵顯微組織可鍛鑄鐵顯微組織珠光體可鍛鑄鐵珠光體可鍛鑄鐵 鐵素體可鍛鑄鐵鐵素體可鍛鑄鐵 牌號(hào)牌號(hào)：QT400-17、QT420-10、QT500-5、QT600-2、QT700-2 、QT800-2 、QT1200-1 “QT”表示球墨鑄鐵，石墨呈球狀分布于基體組織表示球墨鑄鐵，石墨呈球狀分布于基體組織中。如：中。如： QT400-17400表示表示 b 400MPa， 17表示表示17，組，組 織為織為F + G 。成

11、分特點(diǎn)成分特點(diǎn) ：成分要求嚴(yán)格，：成分要求嚴(yán)格，C：3.63.9，Si：2.02.8；Mn；0.60.9應(yīng)用應(yīng)用n良好的鑄造性能、減磨性、消震性和切削加工性能。良好的鑄造性能、減磨性、消震性和切削加工性能。可與某些鋼媲美。可與某些鋼媲美。n高強(qiáng)度、高耐磨的高強(qiáng)度、高耐磨的P+G球墨鑄鐵可作拖拉機(jī)曲軸、球墨鑄鐵可作拖拉機(jī)曲軸、連桿、齒輪。連桿、齒輪。n高韌性、高塑性的高韌性、高塑性的F+G球墨鑄鐵可作受壓閥門、機(jī)球墨鑄鐵可作受壓閥門、機(jī)器底座等。器底座等。四、球墨鑄鐵圖圖3 球墨鑄鐵的顯微組織球墨鑄鐵的顯微組織15球墨鑄鐵的熱處理球墨鑄鐵的熱處理n與鋼一樣，球墨鑄鐵可以進(jìn)行多種熱處理以改善與鋼一樣，球墨鑄鐵可以進(jìn)行多種熱處理以改善組織性能。但由于它的硅、碳、錳含量較高，熱組織性能。但由于它的硅、碳、錳含量較高，熱處理具有其特點(diǎn)，如共析轉(zhuǎn)變溫度較高處理具有其特點(diǎn)，如共析轉(zhuǎn)變溫度較高, 淬透性淬透性比碳鋼較好等。因此中、小鑄件可采用油淬，并比碳鋼較好等。因此中、小鑄件可采用油淬，并較易實(shí)現(xiàn)等溫淬火工藝，獲得下貝氏體基體。較易實(shí)現(xiàn)等溫淬火工藝，獲得