鑄鐵金屬工藝

關于鑄鐵金屬工藝用于制造機床的床身、床頭箱,發(fā)動機的汽缸體、機器的底座等，是工程上最常用的金屬材料之一。

箱體啟動閥第2頁,共30頁，2024年2月25日，星期天二、鑄鐵中碳的存在形式鑄鐵中的碳除極少量固溶于鐵素體之外，以兩種形式存在：

碳化物狀態(tài)——Fe3C及合金鑄鐵中的其他碳化物

游離狀態(tài)——石墨（G）石墨的晶格類型為簡單六方晶格基面中的原子結(jié)合力較強兩基面之間的原子結(jié)合力弱石墨的基面容易滑動，其強度、硬度、塑性和韌性極低，常呈片狀形態(tài)存在第3頁,共30頁，2024年2月25日，星期天鑄鐵中石墨形態(tài)片狀團絮狀球狀蠕蟲狀第4頁,共30頁，2024年2月25日，星期天石墨呈片狀第5頁,共30頁，2024年2月25日，星期天石墨呈團絮狀第6頁,共30頁，2024年2月25日，星期天石墨呈球狀第7頁,共30頁，2024年2月25日，星期天石墨呈蠕蟲狀第8頁,共30頁，2024年2月25日，星期天鑄鐵的組織可以看成是在鐵或鋼的基體上夾雜著石墨，石墨對基體產(chǎn)生割裂作用。因此，石墨的存在使鑄鐵的力學性能下降，其性能比鋼低，不能鍛造，且石墨的數(shù)量越多，越粗大，分布越不均勻，鑄鐵的力學性能越差。但石墨的存在也賦予鑄鐵許多鋼所不及的優(yōu)良性能，如鑄造性能、減振性和減摩性等。三、石墨存在對鑄鐵的力學性能影響第9頁,共30頁，2024年2月25日，星期天四、鑄鐵的分類根據(jù)碳在鑄鐵中存在形式不同，可分為：1、白口鑄鐵2、灰口鑄鐵3、麻口鑄鐵C的存在形式：滲碳體(Fe3C)，斷口為白色。性能：硬而脆，難以切削加工。主要用作煉鋼原料，高耐磨零件（如軋輥、犁鏵等）。

C的存在形式：石墨，斷口為灰黑色。

C的存在形式：石墨+滲碳體，斷口為黑白色?；诣T鐵是鑄造性能最好，應用最廣泛的鑄鐵材料。性能：脆性大，很少使用。第10頁,共30頁，2024年2月25日，星期天根據(jù)石墨（G）在鑄鐵中存在形態(tài)，可分為：普通灰鑄鐵：石墨呈片狀可鍛鑄鐵：石墨呈團絮狀蠕墨鑄鐵：石墨呈蠕蟲狀球墨鑄鐵：石墨呈球狀五、灰口鑄鐵的種類第11頁,共30頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)鑄鐵的石墨化鑄鐵組織的類型取決于石墨化的程度。一、鑄鐵中碳原子析出并形成石墨的過程稱為石墨化。石墨既可以從液體和奧氏體中析出，也可以通過滲碳體分解來獲得。石墨化若能充分或大部分進行，則能獲得灰口鑄鐵，反之將得到白口鑄鐵?；铱阼T鐵和球墨鑄鐵中的石墨主要是從液體中析出；可鍛鑄鐵中的石墨則完全由白口鑄鐵經(jīng)長時間退火，由滲碳體分解而得到。

第12頁,共30頁，2024年2月25日，星期天二、影響石墨化的因素冷卻速度：

緩慢冷卻有利于石墨化合金元素：

碳和硅是強烈促進石墨化的元素。鑄鐵中碳、硅的含量越高，越容易進行石墨化，得到灰口鑄鐵組織。硫是強烈阻止石墨化的元素。一般Ws＜0.15％。錳是阻止石墨化的元素。一般WMn＝0.6％～1.3％。磷是微弱促進石墨化的元素。一般WP＜0.3％。第13頁,共30頁，2024年2月25日，星期天冷卻速度：緩慢冷卻有利于石墨化第14頁,共30頁，2024年2月25日，星期天1、灰鑄鐵的成分、組織與性能

成份：一般為Wc=2.5%～4.0%,Wsi=1.0%～3.0%,WMn=0.5%～1.4%,Ws≤0.15%,Wp≤0.30%。組織：看成是碳鋼的基體加片狀石墨，分為三類：鐵素體基體、鐵素體-珠光體基體、珠光體基體灰鑄鐵。F+片狀石墨（F+P）+片狀石墨P+片狀石墨第三節(jié)一般工程用鑄鐵一、灰鑄鐵第15頁,共30頁，2024年2月25日，星期天性能：取決于基體組織和石墨的形態(tài)、數(shù)量、大小和分布?；诣T鐵的抗拉強度、塑性、韌性比鋼低很多。具有優(yōu)良的鑄造性能、優(yōu)良的切削加工性能、良好的減振性、減摩性和低的缺口敏感性。

2、灰鑄鐵的孕育處理在澆注前向鐵水中加入少量孕育劑，使大量高度彌散的難熔質(zhì)點成為石墨的結(jié)晶核心，以獲得細小均勻的石墨片和細片珠光體。通過孕育處理得到的鑄鐵稱為孕育鑄鐵。孕育鑄鐵有較高的強度，且鑄件各部位截面上的組織和性能比較均勻。

3、灰鑄鐵的牌號、性能及用途牌號用“HT+數(shù)字”表示。HT是“灰鐵”兩字的漢語拼音字首，數(shù)字表示最低的抗拉強度值（MPa）。例：HT150?；诣T鐵的性能特點是生產(chǎn)簡單、應用廣泛，其產(chǎn)量占整個鑄鐵產(chǎn)量的80%以上。第16頁,共30頁，2024年2月25日，星期天性能：取決于基體組織和石墨的形態(tài)、數(shù)量、大小和分布。灰鑄鐵的抗拉強度、塑性、韌性比鋼低很多。具有優(yōu)良的鑄造性能、優(yōu)良的切削加工性能、良好的減振性、減摩性和低的缺口敏感性。

2、灰鑄鐵的孕育處理在澆注前向鐵水中加入少量孕育劑，使大量高度彌散的難熔質(zhì)點成為石墨的結(jié)晶核心，以獲得細小均勻的石墨片和細片珠光體。通過孕育處理得到的鑄鐵稱為孕育鑄鐵。孕育鑄鐵有較高的強度，且鑄件各部位截面上的組織和性能比較均勻。

3、灰鑄鐵的牌號、用途牌號用“HT+數(shù)字”表示。HT是“灰鐵”兩字的漢語拼音字首，數(shù)字表示最低的抗拉強度值（MPa）。例：HT150?；诣T鐵的應用廣泛，其產(chǎn)量占整個鑄鐵產(chǎn)量的80%以上。第17頁,共30頁，2024年2月25日，星期天4、灰鑄鐵的熱處理

灰鑄鐵熱處理只能改變基體組織，不能改變石墨的形狀、數(shù)量、大小和分布。熱處理主要作用是消除應力、改善切削加工性、提高表面的硬度和耐磨性等。1）去應力退火工藝為：加熱至500～600℃，保溫一段時間后，隨爐冷至200℃以下出爐空冷。2）消除白口、降低硬度退火加熱到850～900℃，保溫2～5h，然后隨爐冷卻至250～400℃出爐空冷。3）表面淬火

主要作用是提高鑄件的表面硬度和耐磨性。常用的有火焰淬火、感應淬火、接觸電阻加熱淬火等。

第18頁,共30頁，2024年2月25日，星期天二、球墨鑄鐵

1、球墨鑄鐵的成分、組織與性能

成份：球墨鑄鐵的化學成分一般為：Wc=3．6％～4．0％，Wsi=2．0％～2．8％，WMn＝0.6％～0．8％，Ws≤0．04％，Wp＜0．1％，WMg＝0.03％～0.05％，WRE＝0．03％～0.05％。組織：分為鐵素體球墨鑄鐵、鐵素體—珠光體球墨鑄鐵、珠光體球墨鑄鐵和貝氏體球墨鑄鐵四種。生產(chǎn)方法：在澆注前向鐵水中加入一定量的球化劑而直接獲得球狀石墨,得到球墨鑄鐵.第19頁,共30頁，2024年2月25日，星期天第20頁,共30頁，2024年2月25日，星期天性能：力學性能比灰口鑄鐵高得多，強度與鋼接近，屈強比達到0.7～0.8，比碳鋼高；塑性和韌性比灰鑄鐵好，仍比鋼差。具有良好的鑄造性能、減震性、減摩性、低的缺口敏感性、切削加工性等。但存在收縮率較大、流動性稍差、白口傾向大等缺陷。牌號用“QT+A組數(shù)字-B組數(shù)字”表示。QT是“球鐵”兩字的漢語拼音字首;A組數(shù)字表示最低的抗拉強度值（MPa）B組數(shù)字表示最低伸長率（%）。例：QT600-3。2、球墨鑄鐵的牌號、用途第21頁,共30頁，2024年2月25日，星期天廣泛用于制作受力復雜、性能要求較高的重要零件。

機械性能

牌號基體

b

MPa

0.2

MPa

5

%ak

kJ/m2HB應用舉例QT400-17鐵素體40025017600≤179汽車、拖拉機床底盤零件；16-64大氣壓閥門的閥體、閥蓋QT420-10鐵素體42027010300≤207QT500-5鐵素體+球光體5003505－147～241機油泵齒輪QT600-2球光體6004202－2297～302柴油機、汽油機曲軸；磨床、銑床、車床的主軸；空壓機、冷凍機缸體、缸套QT700-2球光體7004902－2297～302QT800-2球光體8005602－2417～321第22頁,共30頁，2024年2月25日，星期天3、球墨鑄鐵的熱處理

熱處理比鋼的加熱溫度略高些、保溫時間長些、加熱速度和冷卻速度要慢些。1）退火分為去應力退火、低溫退火和高溫退火。目的是消除鑄造內(nèi)應力，獲得鐵素體基體，提高塑性和韌性。2）正火分為高溫正火和低溫正火。目的是增加基體組織中的珠光體的數(shù)量，細化組織，提高球墨鑄鐵的強度和耐磨性。3）調(diào)質(zhì)處理目的是得到回火索氏體基體，以獲得較高的綜合力學性能。4）等溫淬火目的是得到下貝氏體基體，使其具有高硬度、高強度和較好的韌性。第23頁,共30頁，2024年2月25日，星期天4、球墨鑄鐵調(diào)質(zhì)和正火后的組織性能機械性能熱處理工藝

顯微組織σb

MPa

5

%ak

kJ/m2

HB調(diào)質(zhì):980℃退火后,900℃油淬+580℃回火回火索氏體+石墨

800～1000

1.7～2.7

260～320

240～340正火:980℃退火后,900℃正火+580℃去應力退火珠光體+5%鐵素體+石墨

700

2.5

100

317～321第24頁,共30頁，2024年2月25日，星期天三、可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵的生產(chǎn)是先澆注成白口鑄鐵，然后再經(jīng)高溫經(jīng)長時間石墨化退火。1、可鍛鑄鐵的成分、組織與性能成份：較低的碳、硅含量，一般Wc=2.2％～2.8％，Wsi=1.2％～1.8％，WMn＝0.4％～0．8％，Wp＜0．1％，Ws＜0.2％。組織：分為鐵素體可鍛鑄鐵（又稱黑心可鍛鑄鐵）、珠光體可鍛鑄鐵兩種。第25頁,共30頁，2024年2月25日，星期天性能：強度和韌性比灰鑄鐵提高很多。

可鍛鑄鐵并不可鍛。2、可鍛鑄鐵的牌號、用途牌號用“KT+表示類別的字母+A組數(shù)字-B組數(shù)字”表示。表示類別的字母有H、B、Z。例：KTH370-12。

第26頁,共30頁，2024年2月25日，星期天用于制作形狀復雜、要求強度、韌性較高的薄壁零件，可以部分代替碳鋼。第27頁,共30頁，2024年2月25日，星期天四、蠕墨鑄鐵

通過在一定成分的鐵水中加入適量的蠕化劑、再加孕育劑而生產(chǎn)制得的。1、蠕墨鑄鐵的成分、組織與性能成份：Wc=3.5％～3.9％，Wsi=2.2％～2.8％，WMn＝0.4％～0．8％，Wp＜0．1％，Ws＜0.2％。組織：蠕墨鑄鐵的石墨具有介于片狀和球狀之間的中間形態(tài)，其石墨片的長厚比較小，端部較鈍。呈蠕蟲狀。第28頁,共30頁，2024年2月25日，星期天性能：蠕墨鑄鐵是一種新型高強鑄鐵材料。它的強度接近于球墨鑄