《金属加工基础》铸铁材料（1）（举一反三考点练）讲义

举一反三考点练 《金属加工基础》-铸铁材料（1）讲义 1. 了解铸铁的概念特性及分类 2. 掌握灰铸铁的牌号、性能及应用 3. 掌握球墨铸铁的牌号、性能及应用 知识点一 铸铁概述 1.铸铁的概念：铸铁是碳质量分数WC>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。 2.铸铁的特性：铸铁具有较好的铸造性能、耐磨性、减摩性、减振性、切削加工性，而且加工成本低，价格便宜。 3.分类：分类标准：碳在铸铁中存在的形式。 (1)白口铸铁：碳以游离碳的形式存在，断口呈银白色； (2)灰口铸铁：碳以石墨形式存在，断口呈灰色； ①灰铸铁：碳主要以片状石墨形式存在，断口呈灰色；②可锻铸铁：碳主要以团絮状石墨形 式存在；③球墨铸铁：碳主要以球状石墨形式存在；④蠕墨铸铁：碳主要是以蠕虫状石墨形式存 在 (3)麻口铸铁：碳既以渗碳体形式存在，又以石墨状态存在，断口夹杂着白亮的游离渗碳体 和暗灰色的石墨。 4.铸铁石墨化影响因素 (1)石墨化：碳以石墨形式析出的过程称为铸铁石墨化。 (2)影响石墨化因素 ①化学因素：碳和硅元素能强烈促进石墨化，硫强烈阻碍，锰阻碍石墨化，磷影响不大。② 冷却速度的影响：冷却速度较快，石墨化难以进行：冷却速度缓慢，有利于石墨化充分进行。 1.（多项选择题）关于铸铁的成分与组成相，以下哪些说法是正确的？（ ） A. 铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。 B. 铸铁的主要组成相只包括铁素体和渗碳体。 C. 灰铸铁中常见的组成相有石墨和铁素体，有时也包含珠光体。 D. 球墨铸铁因其石墨形态呈球状而得名，其主要组成相与灰铸铁完全不同。 E. 铸铁的含碳量是影响其机械性能和微观组织的关键因素之一。 【答案】A C E 【解析】B选项错误，因为铸铁的主要组成相不仅限于铁素体和渗碳体，还可能包括珠光体等其他相；D选项错误，虽然球墨铸铁和灰铸铁的石墨形态不同，但它们都可能包含铁素体、珠光体等相同的组成相，只是比例和形态有所差异。 1.（填空题）根据石墨形态的不同，铸铁可分为________、________、________和________四类。 【答案】灰铸铁，球墨铸铁，蠕墨铸铁，可锻铸铁 【解析】铸铁按石墨形态分为灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和可锻铸铁。 2.（填空题）灰铸铁中的石墨呈________状，其断口呈________色。 【答案】片状，灰 【解析】灰铸铁中的石墨呈片状分布，断口呈灰色。 3.（填空题）球墨铸铁中的石墨呈________状，其力学性能接近________。 【答案】球状，钢 【解析】球墨铸铁中的石墨呈球状，力学性能接近钢。 1.（填空题）可锻铸铁是通过________处理获得的，其石墨形态为________状。 【答案】退火，团絮 【解析】可锻铸铁通过退火处理获得，石墨呈团絮状。 2.（填空题）蠕墨铸铁中的石墨形态介于________和________之间，具有较好的________性能。 【答案】片状，球状，综合 【解析】蠕墨铸铁的石墨形态介于片状和球状之间，综合性能较好。 3.（判断题）灰铸铁的力学性能优于球墨铸铁。（ ） 【答案】错误 【解析】球墨铸铁的力学性能优于灰铸铁，因为其石墨呈球状，对基体的割裂作用较小。 · 铸铁概念：铸铁是碳质量分数>2.11%，经历共晶转变，含高硅及杂质元素的铁基合金。 · 铸铁特性：铸铁铸造性好，耐磨、减摩、减振，切削加工成本低，价格实惠。 · 铸铁分类：按碳形式分为白口、灰口（含灰铸铁、可锻、球墨、蠕墨铸铁）、麻口铸铁。 · 石墨化影响：石墨化是碳以石墨析出。受碳硅促进，硫锰阻碍，冷却速度影响石墨化程度。 知识点二 灰铸铁的牌号、性能及应用 1.灰铸铁的牌号：灰铸铁，以其独特的石墨形态——片状石墨而闻名，其牌号主要依据其抗拉强度进行划分。在中国标准中，灰铸铁的牌号通常以“HT”开头，后跟数字表示其最低抗拉强度值，如HT150、HT200、HT250等。这些数字代表了灰铸铁在标准试样上的抗拉强度（单位为MPa），数字越大，表示材料的抗拉强度越高，相应地，其机械性能也越好。灰铸铁的牌号不仅反映了其力学性能，也是选材和质量控制的重要依据。 2.灰铸铁的性能：灰铸铁具有优良的铸造性能，其流动性好，易于充型，且收缩率小，不易产生缩孔、缩松等缺陷。在力学性能方面，虽然其抗拉强度相对较低，但具有良好的抗压强度和硬度，这使得灰铸铁在承受压力载荷方面具有优势。此外，灰铸铁还具有良好的耐磨性、减振性和切削加工性，这些特性使得灰铸铁在机械制造领域得到广泛应用。特别是在需要承受较大压力、磨损以及要求良好切削性能的场合，灰铸铁往往是不二之选。 3.灰铸铁的应用：灰铸铁因其独特的性能优势，在机械制造、汽车制造、农业机械、工程机械等领域有着广泛的应用。在机械制造领域，灰铸铁常被用来制造机床床身、工作台、箱体等结构件，这些部件要求承受较大压力且需要良好的稳定性和耐磨性。在汽车制造领域，灰铸铁被用来制造发动机缸体、缸盖、曲轴箱等关键部件，这些部件不仅要求承受高温高压的工作环境，还需要具有良好的减振性和耐磨性。在农业机械和工程机械领域，灰铸铁则常被用来制造犁铧、犁壁、挖掘机斗齿等耐磨部件，这些部件需要承受较大的磨损和冲击载荷。灰铸铁以其优良的性能和广泛的应用领域，成为了工业制造中不可或缺的重要材料。 1.（多项选择题）关于灰铸铁的牌号表示，以下哪些说法是正确的？（ ） A. 灰铸铁的牌号通常以字母“HT”开头。 B. “HT”后的数字直接代表灰铸铁的抗拉强度值（单位：MPa）。 C. 灰铸铁的牌号中的字母部分用于区分不同类型的铸铁材料，如球墨铸铁以“QT”开头。 D. 灰铸铁的抗拉强度完全由其牌号中的数字决定，与其他因素无关。 E. 灰铸铁的牌号表示方法在全球范围内是统一且标准化的。 【答案】A C 【解析】B选项不完全准确，因为“HT”后的数字通常表示的是灰铸铁抗拉强度的序号，而不是直接的强度值；D选项错误，因为灰铸铁的抗拉强度不仅与牌号有关，还受铸造工艺、化学成分等多种因素影响；E选项错误，因为不同国家或地区可能有各自的标准，灰铸铁的牌号表示方法并非全球统一。 1.（填空题）灰铸铁HT200的抗拉强度为________MPa。 【答案】200 【解析】HT200表示灰铸铁的最低抗拉强度为200 MPa。 2.（填空题）灰铸铁中的石墨呈________状分布，这种形态使其具有良好的________性能。 【答案】片状，减震 【解析】灰铸铁中的石墨呈片状分布，赋予其良好的减震性能。 3.（填空题）灰铸铁的铸造性能优于钢，主要是因为其________低、________好。 【答案】熔点，流动性 【解析】灰铸铁的熔点低、流动性好，使其铸造性能优于钢。 1.（填空题）灰铸铁HT150常用于制造________和________等零件。 【答案】机床床身，泵体 【解析】HT150的强度较低，常用于制造机床床身、泵体等零件。 2.（填空题）灰铸铁的硬度通常用________硬度表示，其值范围一般为________。 【答案】布氏，150～250 HBW 【解析】灰铸铁的硬度通常用布氏硬度表示，范围为150～250 HBW。 3.（判断题）灰铸铁HT250的抗拉强度高于HT200。（ ） 【答案】正确 【解析】HT250的抗拉强度为250 MPa，高于HT200的200 MPa。 · 灰铸铁的牌号：灰铸铁以“HT”开头，数字表示抗拉强度，如HT150、HT200等。 · 灰铸铁的性能：铸造性好，抗压强度高，耐磨、减振，切削加工性能优良。 · 灰铸铁的应用：广泛用于机械制造、汽车、农业及工程机械，承受压力、磨损及切削需求。 知识点三 球墨铸铁的牌号、性能及应用 1.球墨铸铁的牌号：球墨铸铁的牌号通常由“QT”开头，代表“球铁”的意思，其后跟随的数字组合则代表了该球墨铸铁的最低抗拉强度和最低延伸率。例如，QT450-10这一牌号，其中“450”表示该材料的最低抗拉强度为450MPa，“10”则表示其最低延伸率为10%。根据基体组织的不同，球墨铸铁还可以进一步细分为铁素体基体球墨铸铁、混合基体球墨铸铁和珠光体基体球墨铸铁。在各类基体组织中，又根据具体的应用场景和性能要求，衍生出了多种具体的牌号，如低温球铁QT350-22L、高强度高韧性混合基体球墨铸铁QT600-5等。这些牌号不仅反映了球墨铸铁的基本力学性能，也为选材和质量控制提供了重要依据。 2.球墨铸铁的性能：球墨铸铁以其高强度、高韧性以及良好的耐磨性、耐腐蚀性而著称。与灰铸铁相比，球墨铸铁通过特殊的球化处理工艺，使得其石墨形态由片状转变为球状，从而显著提高了铸铁的力学性能和机械性能。球墨铸铁的抗拉强度远高于灰铸铁，甚至可以与铸钢相媲美，同时其屈服强度也相对较高。此外，球墨铸铁还具有良好的塑性和韧性，能够承受较大的冲击载荷而不易断裂。在耐磨性方面，球墨铸铁也表现出色，适用于制造需要承受磨损的零部件。其耐腐蚀性则与铸铁相当，但在大部分市政应用领域，如水、盐水、蒸汽等环境中，球墨铸铁的耐腐蚀性和抗氧化性都优于铸钢。这些优异的性能使得球墨铸铁在多个工业领域中得到广泛应用。 3.球墨铸铁的应用：球墨铸铁的应用范围十分广泛，几乎涵盖了所有主要工业部门。在汽车工业中，球墨铸铁被广泛应用于发动机缸体、缸盖、曲轴、连杆等关键零部件的制造，这些部件要求高强度、高韧性和良好的耐磨性。在高铁铸件、汽车零部件以及新能源汽车等领域，随着对材料性能要求的不断提高，高强度高韧性的球墨铸铁牌号如QT600-5、QT700-10等得到了越来越多的应用。此外，在矿山机械、农业机械、船舶制造以及化工设备等领域，球墨铸铁也因其优异的性能而备受青睐。例如，在矿山机械中，球墨铸铁被用来制造挖掘机斗齿、破碎机锤头等耐磨部件；在农业机械中，则常被用来制造犁铧、犁壁等承受较大磨损和冲击载荷的零部件。这些应用实例充分展示了球墨铸铁在工业生产中的重要地位和价值。 1.（多项选择题）球墨铸铁的优点包括（ ）。 A.高强度 B.轻质 C.优异的韧性 D.良好的耐磨性 【答案】ABCD 【解析】球墨铸铁的优点众多，包括高强度、轻质、优异的韧性以及良好的耐磨性等。 1.（填空题）球墨铸铁中的石墨形态呈现为______。 【答案】球状 【解析】球墨铸铁的名称来源于其石墨形态，这种形态的改变，有效地提升了铸铁的力学性能。 2.（填空题）球墨铸铁通过特殊的______处理工艺，使得其石墨形态由片状转变为球状。 【答案】球化 【解析】球墨铸铁之所以具有优异的力学性能，关键在于其通过特殊的球化处理工艺，将原本片状的石墨形态转变为球状，从而有效提升了铸铁的强度和韧性。 3.（填空题）球墨铸铁的抗拉强度如达到600MPa，其牌号表示可能为______。 【答案】QT600-XX 【解析】QT代表球墨铸铁，600表示抗拉强度为600MPa，XX表示其他可能的性能参数。 1.（填空题）球墨铸铁中，对球化效果影响较大的元素是______。 【答案】镁 【解析】镁是对球墨铸铁管球化效果影响较大的元素，通过加入适量的镁可以使石墨球化。 2.（填空题）球墨铸铁管常见的接口形式为______和______。 【答案】承插式；法兰式 【解析】球墨铸铁管焊接性能不好，且螺纹连接不适合其特点，所以常见的接口形式为承插式和法兰式。 3.（填空题）球墨铸铁相比于灰铸铁，在______方面较差。 【答案】流动性 【解析】经过球化和孕育处理等环节，再加上镁会在铁液表面形成氧化膜，因此球墨铸铁的流动性往往较灰铸铁差。 · 球墨铸铁的牌号：QT开头，数字表示抗拉强度和延伸率，如QT450-10。 · 球墨铸铁的性能：高强度、高韧性，耐磨、耐腐蚀，优于灰铸铁，接近铸钢。 · 球墨铸铁的应用：广泛用于汽车、矿山、农业、船舶及化工，承受高负荷和磨损。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$