2.2 常用铸铁（课件）-高一《金属加工基础》同步精品课堂（机工版）

《金属加工基础》（机工版） 机械工业出版社 同步精品课程——中职专业课 第2章 常用金属材料 2.2 常用铸铁 知识目标 1.理解并掌握灰铸铁的常见牌号、性能特点以及适用领域，能够区分不同牌号对应的特性。 2.了解合金铸铁的几种常见类型（耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁），理解其合金元素的作用，能够分析不同合金铸铁的性能优势和应用场景。 能力目标 1.能够区分和理解不同类型铸铁材料（灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁）的牌号，并能够描述每种铸铁材料的特性和性能。 2.能够分析和比较各种铸铁材料的优缺点，根据具体工程需求和应用场景，选择合适的铸铁材料并解释选择理由。 情感目标 1.激发学生对工程材料的学习兴趣和热情，培养他们对铸铁材料的好奇心和探索精神，促使他们更深入地了解铸铁材料的特性和应用。 2.鼓励学生积极参与课堂讨论和实践活动，培养他们的团队合作意识和沟通能力，让他们在和同学交流讨论中体会合作的乐趣和收获。 三维目标 导入情景 01 下图所示的是耐磨铸铁、灰口铸铁 新知学习 02 二、常用铸铁 铸铁是碳的质量分数 w>2.11%，在凝固过程中经历共晶转变，硅元素及杂质元素含量较高的铁基合金的总称。铸铁包括白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁合金铸铁等。从化学成分上看，铸铁与钢的主要区别在于，铸铁比钢含有较多的碳和硅，并且硫、磷杂质的含量较高。 铸铁具有良好的铸造性能、减摩性能、吸振性能、切削加工性能及低的缺口敏感性，其生产工艺简单、成本低廉，经合金化后还具有良好的耐热性和耐蚀性等，广泛应用于农业机械、汽车制造、冶金机械、矿山机械、化工机械、机械装备等行业。但铸铁的强度较低，塑性与韧性较差，不能进行锻造、轧制、拉丝等加工。 新知学习 02 灰铸铁是指碳主要以片状石墨形式析出的铸铁，因其断口呈灰色，故称灰铸铁。灰铸铁在室温下的显微组织状态一般有三种类型:铁素体 (F) + 片状石 (G)、铁案体 (F)+珠光体(P) +片状石墨 (G)、珠光体 (P) + 片状石墨 (G)。 1.灰铸铁的牌号 灰铸铁的牌号由“HT”及数字组成。其中“HT”是“灰铁”两字汉语拼音的第一个字母，其后的数字表示灰铸铁的最低抗拉强度，如 HT150 表示最低抗拉强度是150MPa 的灰铸铁。 二、灰铸铁的牌号、性能及用途 新知学习 02 2.灰铸铁的性能及用途 灰铸铁具有优良的铸造性能、良好的吸振性能、较低的缺口敏感性能、良好的切削加工性能和减摩性能，但其抗拉强度、塑性和韧性比钢低得多。常用灰铸铁的牌号、力学性能及用途见表 2-13。 二、灰铸铁的牌号、性能及用途 切削运动分析： 新知学习 02 球墨铸铁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，有时少量石墨呈团絮状的铸铁。球墨铸铁是 20 世纪 50 年代发展起来的一种新型铸铁它是由普通灰铸铁熔化的铁液，经过球化处理得到的。 球化处理是指在铁液出炉后，浇注前加人一定量的球化剂(稀土镁合金等) 和等量的孕育剂，使石墨呈球状析出。球墨铸铁在室温下的显微组织状态-般有五种类型:铁体 (F) +球状石 (G)、铁素体 (F)+珠光体(P)+球状石墨(G)、珠光体 (P) +球状石 (G)贝民体 (B) 球状石(G)、马氏体(M)+球状石墨(G)。 二、球墨铸铁的牌号、性能及用途 切削运动分析： 新知学习 02 1.球墨铸铁的牌号 球墨铸铁的牌号用“QT”符号及其后面的两组数字表示。“QT”是“球铁”两字汉语拼音的第一个字母，两组数字分别代表其最低抗拉强度和最低断后伸长率。例如，0T450-10 表示最低抗拉强度是450MPa、最低断后伸长率是 10%的球墨铸铁。 二、球墨铸铁的牌号、性能及用途 切削运动分析： 新知学习 02 2.球墨铸铁的性能及用途 球墨铸铁与灰铸铁相比，具有较高的强度和良好的塑性与韧性，特别是稀土镁球墨铸铁的出现，使球墨铸铁在某些性能方面可与钢相媲美，如屈服强度比碳素结构钢高疲劳强度接近中碳钢。同时，球墨铸铁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，可以明显地提高其力学性能。但是，球墨铸铁的收缩率较大，流动性稍差，对原材料及处理工艺的要求较高。目前，球墨铸铁主要用于制造曲轴、连杆、齿轮、市政工程用井盖(图2-17) 等零件。表2-14 为部分球墨铁的牌号、力学性能及用途。 二、球墨铸铁的牌号、性能及用途 切削运动分析： 新知学习 02 二、球墨铸铁的牌号、性能及用途 切削运动分析： 新知学习 02 蠕墨铸铁是指金相组织中石墨的形态主要为蠕虫状的铸铁。蠕墨铸铁是 20 世纪 60年代开发的一种新型铸铁材料。它是用高碳、低硫、低磷的铁液加入蠕化剂(稀土镁合金稀土镁钙合金、稀土硅铁合金等)，经蠕化处理后获得的高强度铸铁。蠕墨铸铁在室温下的显微组织状态一般有三种类型:铁素体 (F) + 虫状石墨 (G)、珠光体 (P)+ 铁素体(F)+蠕虫状石墨 (G)、珠光体 (P) +蠕虫状石墨 (G)。 1.蠕墨铸铁的牌号 蠕墨铸铁的牌号用“RuT”符号及数字表示。“RuT”是蠕铁两字汉语拼音字母，其后的数字表示最低抗拉强度，如 RuT300 表示最低抗拉强度是300MPa 的墨铸铁。 二、蠕墨铸铁的牌号、性能及用途 切削运动分析： 新知学习 02 2.蠕墨铸铁的性能及用途 蠕墨铸铁的力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间，但蠕墨铸铁在铸造性能、导热性能等方面要比球墨铸铁好。蠕墨铸铁常用于制造受热、要求组织致密、强度较高、形状复杂的大型铸件，如机床的立柱，柴油机的气缸盖、气缸套和排气管等。常用蠕墨铸铁的牌号与力学性能及用途见表 2-15。 二、蠕墨铸铁的牌号、性能及用途 新知学习 02 可锻铸铁是由一定化学成分的白口铸铁经石墨化退火，使渗碳体分解而获得团絮状石墨的铸铁。白口铸铁是碳主要以游离碳化铁形式出现的铸铁，因其断口呈银白色，故称白口铸铁。 按退火方法的不同，可锻铸铁可分为黑心可锻铸铁、珠光体可锻铸铁和白心可锻铸铁。 二、可锻铸铁的牌号、性能及用途 新知学习 02 2.可锻铸铁的性能及用途 可锻铸铁的力学性能比灰铸铁高，具有较高的塑性和韧性而且低温韧性好。可锻铸铁铁液处理简单，产品质量比球墨铸铁稳定，容易组织流水线生产，广泛应用于汽车、拖拉机、机械制造及建筑行业，用来制造形状复杂、承受冲击载荷的薄壁(厚度<25mm)中小型铸件，如阀门(图2-18)、电动机壳联轴器等。但可锻铸铁的石墨化退火时间较长 (几十个小时)能源消耗较大。表2-16 列出了可锻铸铁的牌号、力学性能及主要用途。 二、可锻铸铁的牌号、性能及用途 新知学习 02 二、低合金钢和合金钢的分类、牌号及用途 新知学习 02 常规元素硅、锰的含量高于普通铸铁规定含量或含有其他合金元素，具有较高力学性能或某种特殊性能的铸铁，称为合金铸铁。常用的合金铸铁有耐磨铸铁、耐热铸铁及耐蚀铸铁等。 1.耐磨铸铁 不易磨损的铸铁称为耐磨铸铁。耐磨铸铁主要通过激冷或加人某些合金元素，在铸铁中形成耐磨损的基体组织和一定数量的硬化相来提高其耐磨性的。耐磨铸铁包括减摩铸铁和抗磨铸铁两大类。 二、合金铸铁 新知学习 02 2.耐热铸铁 可以在高温下使用，其抗氧化或抗生长性能符合使用要求的铸铁，称为耐热铸铁。铸铁在反复加热、冷却时产生体积长大的现象称为铸铁的生长。在高温下，铸铁产生的体积膨胀是不可逆的，这是由铸铁内部发生的氧化现象和石墨化现象引起的。因此，铸铁在高温下损坏的形式主要是在反复加热、冷却的过程中，发生相变(渗碳体分解) 和氧化，从而引起铸铁生长及产生微裂纹。 为了提高铸铁的耐热性，常向铸铁中加入硅、铝、铬等合金元素，使铸铁表面形成一层致密的 Si0,、AL0Cr,0氧化膜，阻止化性气体>入铸铁内部产生内氧化，从而抑制铸铁的生长。常用耐热铸铁的牌号有 HTRCr、HTRC2、HTRS5、OTRSi4、OTRA122 等。 二、合金铸铁 新知学习 02 3.耐蚀铸铁 能耐化学、电化学腐蚀的铸铁，称为耐蚀铸铁。耐蚀铸铁中通常加入的合金元素是硅、铝、铬、镍、铂、铜等，这些合金元素能使铸铁表面生成一层致密稳定的氧化物保护膜，从而提高耐蚀铸铁的耐腐蚀能力。常用的耐蚀铸铁有高硅耐蚀铸铁、高硅铝耐蚀铸铁、高铝耐蚀铸铁、高铬耐蚀铸铁、镍铸铁等。耐蚀铸铁主要用于化工机械，如管道、阀门、耐酸泵.离心泵、反应锅及容器等。 常用的高硅耐蚀铸铁的牌号有 HTSSi11C2CrR、HTSS15R、HTSS15Cr4Mo3RHTSSi15Cr4R 等。牌号中的“HTS”表示高硅耐蚀铸铁，“RE”是稀的代号，数字表示合金元素的质量分数的百分数。 二、合金铸铁 小试牛刀 题目 1： 灰铸铁的主要牌号是： A. HT200 B. QT400 C. QT600 D. QT800 答案：B. QT400 解析：灰铸铁的牌号一般以QT加数字表示，如QT400代表灰铸铁的牌号。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 2： 球墨铸铁的主要特点是： A. 高硬度 B. 高强度和良好的韧性 C. 耐腐蚀性能 D. 易加工性 答案：B. 高强度和良好的韧性 解析：球墨铸铁由于球化石墨的存在，具有高强度和良好的韧性。 尝试解答下面习题 单相变压器的基本结构包括以下哪些部分？ A. 铁芯、初级绕组、次级绕组、绝缘材料 B. 铁芯、次级绕组、初级绕组、绝缘材料 C. 铁芯、绝缘材料、初级绕组、次级绕组 D. 初级绕组、次级绕组、铁芯、绝缘材料 解析：正确答案是A。单相变压器的基本结构包括铁芯、初级绕组、次级绕组和绝缘材料等组成部分，它们共同实现电能的变压和传输。 小试牛刀 题目 3： 蠕墨铸铁常用于需要什么性能的零件？ A. 高强度 B. 耐蚀性 C. 高温抗氧化性能 D. 高温变形能力 答案：C. 高温抗氧化性能 解析：蠕墨铸铁具有良好的高温抗氧化性能，常用于高温工作环境中。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 4： 可锻铸铁的主要牌号包括： A. HT350 B. QT500 C. QT700 D. QT900 答案：A. HT350 解析：可锻铸铁的牌号一般以HT开头，如HT350代表可锻铸铁的牌号。 尝试解答下面习题 题目 5： 耐磨铸铁主要用途是： A. 制作高温零件 B. 制作耐磨零件 C. 制作耐蚀零件 D. 制作高强度零件 答案：B. 制作耐磨零件 解析：耐磨铸铁适用于制造需要耐磨性能的零件，如机械零部件等。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 6： 耐热铸铁主要用于： A. 制作耐热零件 B. 制作耐磨零件 C. 制作耐蚀零件 D. 制作高硬度零件 答案：A. 制作耐热零件 解析：耐热铸铁适用于制造需要耐高温性能的零件。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 7： 耐蚀铸铁的主要特点是： A. 耐高温 B. 耐低温 C. 耐腐蚀 D. 耐冲击 答案：C. 耐腐蚀 解析：耐蚀铸铁具有良好的耐腐蚀性能，常用于制造耐腐蚀零件。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 8： 合金铸铁一般具有什么特性？ A. 单一性能 B. 多种性能组合 C. 低成本 D. 易加工性 答案：B. 多种性能组合 解析：合金铸铁通常是将各种合金元素加入到铸铁中，以组合出多种性能。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 9： 哪种铸铁适合用于制作需要经常加工的零件？ A. 球墨铸铁 B. 蠕墨铸铁 C. 可锻铸铁 D. 耐磨铸铁 答案：C. 可锻铸铁 解析：可锻铸铁具有较好的加工性能，适合制作需要经常加工的零件。 小试牛刀 尝试解答下面习题 课堂小结 03 本节课我们深入学习了常用铸铁及其相关知识点，涵盖了灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁以及合金铸铁（包括耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁）等多个方面。 1.灰铸铁作为常见的铸铁材料，具有一定的抗压强度和耐磨性，适用于制造机械零部件等。 2.球墨铸铁因其球化石墨的存在而具有高韧性和高强度，适用于需要同时具备这两种性能的零件制造。 3.蠕墨铸铁常用于具有高温抗氧化要求的零件制造，具有良好的高温性能。 4.可锻铸铁具有良好的加工性能，适合制造需要经常加工的零件。 5.合金铸铁根据不同的合金元素组合，具有耐磨、耐热或耐蚀等特定性能，适用于特殊工况下的零部件制造。 通过本节课的学习，我们深入了解了各种铸铁材料的特点和应用领域，为我们选择合适的铸铁材料提供了重要的指导。 作业布置 04 1.查阅资料，比较不同铸铁材料之间的性能差异，并结合具体工程案例，分析选择不同铸铁材料在不同工程项目中的优缺点。 2. 设计一个小组讨论题目：讨论合金铸铁（耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁）的应用前景及未来发展方向。 3.假设需要制造一台机械设备中的零部件，根据工作条件和要求，选择合适的铸铁材料及其牌号，并计算所需材料的数量和成本。 感谢观看 $$