高二 北京理工大学出版社 《金属学与热处理》第八章 铸铁课件

第八章 铸铁 8.1 铸铁分类 8.2 灰铸铁 8.3 可锻铸铁 8.4 球墨铸铁 8.5 蠕墨铸铁 8.6 合金铸铁 8.1 铸铁分类 铸铁的种类很多，根据碳在铸铁中存在的形式不同，铸铁可以分为下列几种。 .白口铸铁:破主要以渗碳体形式存在，其断口呈银白色，所以称为白口铸铁。这类铸铁的性能既硬又脆，很难进行切削加工，所以很少直接用来制造机器零件，主要用做炼钢原料、可锻铸铁的毛坯，以及不需要切削加工，但要求硬度高和耐磨性好的零件，如扎辊、犁钟及球磨机的磨球等。 .灰铸铁:破主要以片状石墨形式存在，其断口呈暗灰色，故称为灰铸铁。它是目前工业生产中应用最广泛的一种铸铁。 .可锻铸铁:破主要以团絮状石墨存在于铸铁中，这类铸铁的韧性较高。 下一页 返回 8.1 铸铁分类 .球墨铸铁:碳主要以球状石墨存在于铸铁中，这类铸铁的力学性能最好。 .蠕墨铸铁:碳主要以蠕虫状石墨存在于铸铁中，形态介于片状和球状之间。 .麻口铸铁:碳大部分以渗碳体形式存在，少部分以石墨形式存在，断口呈现灰白色。这种铸铁有较大的脆性，工业上很少使用。 此外，为了进一步提高铸铁的性能或得到某种特殊性能，常在铸铁中加入一种或多种合金元素(Cr, Cu，V, Al等)从而可得到合金铸铁，如耐磨铸铁、耐蚀铸铁、耐热铸铁等。 上一页 返回 8.2 灰铸铁 灰铸铁是应用最广、价格最便宜的一种结构材料，在各类铸铁的总产量中灰铸铁占80%以上。 一、灰铸铁的化学成分、显微组织与性能 1.化学成分 灰铸铁的化学成分一般为:w(C) 2.7%~3. 6%，w(Si) 1.0%~3%，w(Mn) 0.4%~1. 2%，w(S) <0. 15%，w(P) <0.3%。 2.显微组织 灰铸铁的组织由金属基体和片状石墨两部分组成。根据石墨化进行的程度不同，可分为3种不同基体组织的灰铸铁。 .铁素体灰铸铁(铁素体+片状石墨); .铁素体一珠光体灰铸铁(铁素体+珠光体+片状石墨); .珠光体灰铸铁(珠光体+片状石墨)。 图8-2是3种灰铸铁的显微组织图。 下一页 返回 8.2 灰铸铁 3.性能 通过对灰铸铁的组织的分析可以看出，铸铁的组织是在钢的基体上分布着一些片状石墨。因此，灰铸铁的性能主要取决于其钢基体的性能和石墨的数量、形状、大小及分布状况。由于石墨的强度和塑性几乎为零，因此，石墨的存在就像在钢的基体上分布着许多细小的裂缝和空洞，破坏了金属基体的连续性，减小了有效承载面积，并且在石墨尖角处容易产生应力集中，所以灰铸铁的强度、塑性和韧性远不如钢。铸铁中的石墨数量越多、尺寸越大、分布越不均匀，对基体的割裂作用和应力集中现象就越严重，铸件的强度、塑性和韧性就越差，但石墨的存在对抗压强度和硬度的影响不大。 当石墨存在的状态一定时，铁素体灰铸铁具有较高的塑性，但强度、硬度和耐磨性较低;珠光体灰铸铁的强度和耐磨性较高，但塑性较低;铁素体一珠光体灰铸铁的力学性能则介于上述两类灰铸铁之间。 石墨虽然降低了铸铁的力学性能，但由于石墨的存在，也使灰铸铁获得一些优异性能，如良好的铸造性能和切削性能，较高的耐磨性、减震性及低的缺口敏感性。 上一页 下一页 返回 8.2 灰铸铁 由于灰铸铁具有以上一系列性能特点，因此被广泛地用来制作各种受压应力作用和要求消振的机床床身与机架、结构复杂的壳体与箱体、承受摩擦的缸体与导轨等。 二、灰铸铁的孕育处理 为了改善灰铸铁的性能，一方面要改变石墨的数量、大小和分布，另一方面要增加基体中珠光体的数量。由于石墨对铸铁强度的影响远比基体影响大，所以提高灰铸铁性能的关键是改变石墨片的形态和数量。石墨片越少、越细小、分布越均匀，铸铁的力学性能就越高。为了细化金属基体并增加珠光体数量、改变石墨片的形态和数量，生产中常采用孕育处理工艺。 所谓孕育处理(或称变质处理)就是在浇注前往铁水中投加少量硅铁、硅钙合金等作孕育剂，使铁水内产生大量均匀分布的晶核，使石墨片及基体组织得到细化。 经过孕育处理后的铸铁称为孕育铸铁，其不仅强度有很大提高，而且塑性和韧性也有所改善，断面敏感性较小。因此，孕育铸铁常用做力学性能要求较高、截面尺寸变化较大的大型铸铁件。 上一页 下一页 返回 8.2 灰铸铁 三、灰铸铁的牌号、性能和用途 灰铸铁的牌号由“灰铁”两字的汉语拼音字母字头“HT”及后面一组数字组成，数字表示最低抗拉强度。如HT250表示灰铸铁最低抗拉强度是250 MPa。表8-1是灰铸铁的牌号、力学性能和用途。 四、灰铸铁的热处理 灰铸铁可以通过热处理改变基体组织，但不能改变石墨