2．2 铸铁（课件）-高一《金属加工与实训--基础常识》同步教学（高教版第三版）

铸铁 铸铁的石墨化及影响因素 Part 01 铸铁的分类 Part 02 灰铸铁的牌号及用途 Part 03 球墨铸铁的牌号及用途 Part 04 蠕墨铸铁的牌号及用途 Part 05 可锻铸铁的牌号和用途 Part 06 CONTENT 目 录 耐热铸铁 Part 07 耐磨铸铁 Part 08 耐蚀铸铁 Part 09 CONTENT 目 录 铸铁的石墨化及影响因素 铸铁的石墨化及影响因素 铸铁中的碳以石墨形式析出的过程称为铸铁的石墨化。在铸铁中，碳的存在形式有两种：一是渗碳体，其中碳的质量分数wC =6.69%；二是自由状态的石墨，用符号G表示，碳的质量分数wC =100%。石墨的强度、塑性和韧性都很低，其晶体结构如图1所示。 影响铸铁石墨化的因素是化学成分和冷却速度。在化学成分中，碳和硅是强烈促进石墨化的元素。铸铁中碳和硅的质量分数越天，越容易石墨化，但碳和硅的质量分数过大会使石墨数量增多并粗化，从而导致铸铁力学性能下降。 铸铁的石墨化及影响因素 图1 石墨的晶体结构 铸铁的石墨化及影响因素 如果铸铁的冷却速度较快，碳原子来不及充分护散，石墨化难以充分进行，则容易产生白口铸铁组织；如果铸铁的冷却速度缓慢，碳原子有时间充分扩散，则有利于石墨化过程充分进行，容易获得灰铸铁组织。 对于薄壁铸件，由于其在成形过程中冷却速度快，则容易产生白口铸铁组织；而对于厚壁铸件，由于其在成形过程中冷却速度较慢，则容易获得灰铸铁组织。 铸铁的石墨化及影响因素 实际上，通过分析与对比各类铸铁的显微组织（图2）可以发现：铸铁的显微组织就是在钢的基体（如铁素体、铁素体+珠光体、珠光体）上分布着一些片状石墨（或球状石墨、蠕虫状石墨、团絮状石墨）形成的。知道了这个特点，就容易理解钢与铸铁在性能上的差异了，也很容易理解和分析铸铁所具有的性能。 分析与对比 铸铁的石墨化及影响因素 图2 各类铸铁的显微组织 铸铁的分类 铸铁的分类 铸铁的种类很多，根据碳在铸铁中存在形式的不同，铸铁可分为白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁及合金铸铁等。 铸铁的分类 是指碳主要以游离渗碳体形式存在的铸铁，由于断口呈银白色，故称为白口铸铁。 1. 白口铸铁 是指碳主要以片状石墨形式存在的铸铁，由于断口呈灰色，故称为灰铸铁。 2. 灰铸铁 是指由一定化学成分的白口铸铁经可锻化退火，使渗碳体分解从而获得团絮状石墨的铸铁。 3. 可锻铸铁 铸铁的分类 是指铁液经过球化处理而不是在凝固后进行热处理，使石墨大部分或全部呈球状，有时也存在少量团絮状石墨的铸铁。 4. 球墨铸铁 是指金相组织中石墨形态主要为蠕虫状的铸铁。 5. 蠕墨铸铁 是指为了提高铸铁的力学性能或获得某种特殊性能，加入铬、钼、钒、铜、铝等合金元素形成的铸铁。 6. 合金铸铁 铸铁的分类 白口铸铁按碳的质量分数和室温组织的不同可分为亚共晶白口铸铁（2.11%＜wC＜4.3%）、共晶白口铸铁（wC =4.3%）和过共晶白口铸铁（4.3%＜wC ＜6.69%）。 职业常识 灰铸铁的牌号及用途 一、灰铸铁的牌号 灰铸铁的牌号用“HT+数字”表示，“HT”是“灰铁”两字汉语拼音字首，其后的数字表示灰铸铁的最低抗拉强度，如HT100表示最低抗拉强度为100MPa的灰铸铁。 二、灰铸铁的用途 灰铸铁具有优良的铸造性能，可铸造形状复杂的薄壁铸件；由于石墨片强度低、脆性大，切削时容易切断，又有润滑作用，刀具磨损小，所以灰铸铁具有良好的减摩性和切削加工性能；另外，由于石墨能有效吸收机械振动能量，所以灰铸铁具有良好的减振性，如机床床身、床头箱及各类机器底座等均使用灰铸铁制造。 灰铸铁中由于石墨的存在，就相当于其内部存在大量的小缺口，故灰铸铁对其表面的小缺陷或小缺口等几乎不具有敏感性，因此灰铸铁又具有较低的缺口敏感性。常用的灰铸铁有HT100、HTI50、HT200、HT2250、HT275、HT300和HT350等。 球墨铸铁的牌号及用途 球墨铸铁的牌号及用途 球墨铸铁是20世纪50年代出现的，它是由普通灰铸铁熔化的铁液经过球化处理得到的。球化处理的方法是在铁液出炉后，浇注前加入一定量的球化剂（稀土镁合金等）和等量的孕育剂，使石墨呈细小球状析出。 一、球墨铸铁的牌号 球墨铸铁的牌号用“QT+数字-数字”表示。 “QT”是“球铁”两字汉语拼音字首，两组数字分别代表球墨铸铁的最低抗拉强度和最低断后伸长率。 二、球墨铸铁的用途 球墨铸铁的力学性能优于灰铸铁，具有较高的强度和良好的塑性与韧性，如屈服强度比碳素结构钢高，疲劳强度接近中碳钢。同时，它还具有与灰铸铁相似的优良性能。此外，球墨铸铁通过各种热处理，可以明显提高其力学性能。但球墨铸铁的铸造性能不如灰铸铁好，对原材料及处理工艺要求较高。 球墨铸铁可以替代铸钢或锻件，