1.4 铸铁（课件）《数控加工机械基础》（高教版）同步精品课堂

任务1.4 铸铁 《数控加工机械基础》（高教版） 同步精品课堂—中职专业课 学习目标 01 03 02 能根据铸铁的分类与性能合理选用铸铁材料。 能根据铸铁的牌号准确理解铸铁的最小抗拉强度、最小断后伸长率等关键性能指标 通过铸铁的学习，激发求知欲和探索精神。 学习目标 课前导入 家里的铁锅、机床的床身、汽车的发动机缸体，看着都是“铁家伙”，其实都是不同类型的铸铁做的！为啥有的铸铁坚硬耐磨，有的却韧性十足？白口、灰口、球墨铸铁到底啥区别？今天咱们就解锁5类铸铁的性能密码，搞懂它们的特点和用途，学完就能看懂生活与工业里“铸铁家族”的实用门道。 碳的平均质量分数大于 2.11%的铁碳合金称为铸铁。工业用铸铁一般碳的平均质量分数为 2.5%~4%,碳在铸铁中多以石墨形态存在,有时也以渗碳体的形态存在。除碳外,铸铁中还含有 1%~ 3% 的硅,以及锰、磷、硫等元素,合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁性能的主要元素。 铸铁 铸铁具有良好的铸造性能、切削加工性能、耐磨性及减振性,经合金化处理后具有良好的耐热性和耐蚀性等,生产简单,价格低廉。但铸铁的塑性、韧性较差,一般的铸铁抗拉强度较低,因此铸铁一般用于制造形状复杂,不能使用锻造、轧制、拉丝等方法成形的零件。 根据碳在铸铁中存在的形式,铸铁可分为白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁等。 应用实例:空气压缩机箱体、风机叶轮、水暖管连接件和发动机箱体等,如图所示。 铸铁 铸铁 空气压缩机箱体用灰铸铁制造,风机叶轮用球墨铸铁加工而成,水暖管连接件可锻铸铁制造,发动机箱体用耐温材料蠕墨铸铁铸造而成。 我国早在春秋时期已发明铸铁技术。现代所知的早期铸铁器件,如江苏六合丸、湖南长沙铁雷、铁鼎等,其制造年代都在公元前6世纪左右,这与《左传》中昭么二十九年(公元前 513 年)“赋晋国一鼓铁以铸刑鼎”的记载是相符合的。 铸铁 白口铸铁中的碳、硅含量较低,碳主要以渗碳体形式存在,断口呈银白色。白口铸铁凝固时收缩大,易产生缩孔、裂纹,硬度高,脆性大,不易切削加工,不能承受冲击奉荷,在机械工业中很少直接应用,多用于可锻铸铁的坏件和制造耐磨损的零部件。 应用实例:白口铸铁的坯件,如图1-20所示。 白口铸铁 灰铸铁是一种价格低廉的结构材料,在铸铁生产中,其产量占80%以上。灰铸铁中的碳的平均质量分数较高(2.7%~ 4.0%),碳主要以片状石墨的形态存在,其断口呈灰色,简称灰铁。灰铸铁的熔点较低(约为1200℃),铁水流动性好铸造性能优于钢。 应用实例:台虎钳、减速器箱体等,如图所示。 灰铸铁 由于石墨的强度和硬度较低,塑性、韧性极差,同时片状石墨对基体有割裂作用所以灰铸铁的强度、塑性和韧性远不如钢。石墨的存在虽然降低了铸铁的力学性能但石墨使灰铸铁具有良好的铸造性能、切削加工性能,较高的耐磨性、减振性及低的缺口敏感性。灰铸铁常用于制造机床床身、气缸、箱体等结构件。 灰铸铁的牌号以“HT”加数字表示。其中“HT”是“灰”和“铁”的汉语拼音首字母,数字表示其最低抗拉强度(MPa)。 例如,HT150 表示最低抗拉强度为150MPa的灰铸铁。 灰铸铁 常见灰铸铁的牌号、力学性能和用途见表 1-8。 灰铸铁 灰铸铁 可锻铸铁是由一定成分的白口铸铁经退火 处理后获得的团絮状石墨的铸铁。团絮状 石墨对铸铁基体的割裂作用小于灰铸铁, 因此,可锻铸铁比灰铸铁有较高的强度,较 好的塑性和韧性,并由此被称为“可锻”,但实际上它不能进行锻压加工。可锻铸铁常用于制造形状复杂、承受冲击载荷的中小型零件。应用实例:差速器、连杆等,如图 1-22 所示。 可锻铸铁 可锻铸铁的牌号用“KTH”或“KTZ”及两组数字表示。其中,“KTH”代表黑心可锻铸铁，“H”表示黑心,“KTZ”表示珠光体可锻铸铁;两组数字分别表示最低抗拉强度和断后伸长率。 例如,KTH300-06 表示最低抗拉强度为300MPa、断后伸长率为6%的黑心可锻铸铁。 可锻铸铁 可锻铸铁 常见可锻铸铁件的牌号、性能和用途见表 1-9。 球墨铸铁是将灰铸铁铁水经球化处理后获得的铸铁,其中的石墨呈球状,简称球铁。球状石墨对基体的割裂作用降至最小,故球墨铸铁的力学性能比灰铸铁和可锻铸铁都高,抗拉强度、塑性、韧性与相应基体组织的铸钢相近。 球墨铸铁兼有铸铁和钢的优点,因此得到广泛应用。球墨铸铁用于制造受力复杂,强度、硬度、韧性和耐磨性要求较高的零件,如内燃机、汽车零部件及农机具等。 球墨铸铁的牌号用“QT”加两组数字表示。“QT”表示“球”“铁”的汉语拼音首字母,两组数字分别表示最低抗拉强度和断后伸长率。 球墨铸铁 应用实例:差速器壳、凸轮轴等,如图所示。 球墨铸铁 球墨铸铁 常见球墨铸铁件的牌号、性能和用途见表 1-10。 蠕墨铸铁作为一种新型铸铁材料,出现于20 世纪 60年代。蠕墨铸铁是向高碳低硫、低磷的铁水中加入蠕化剂,经蠕化处理后获得的高强度铸铁,其中的石墨呈蠕虫状,铸造性能介于灰铸铁与球墨铸铁之间,力学性能与球墨铸铁相近,强度、塑性和韧性都优于灰铸铁。由于蠕墨铸铁的耐热疲劳性较好,因此常用于制造强度要求较高形状复杂的零件,如气缸盖、进排气管和液压件等。 蠕墨铸铁 应用实例:制动盘、排气管等,如图 1-24 所示。 蠕墨铸铁的牌号用“RuT”加数字表示。其中“RuT”表示“蠕铁”,数字表示最低抗拉强度。例如,RuT420 表示最低抗拉强度为420MPa的蠕墨铸铁。 蠕墨铸铁 蠕墨铸铁 常见蠕墨铸铁的牌号和用途见表 1-11。 课堂练习 1.蠕墨铸铁的石墨形态是（ ） A. 片状 B. 球状 C. 团絮状 D. 蠕虫状（介于片状和球状之间） 答案：D 解析：蠕墨铸铁的石墨呈蠕虫状，性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间，兼顾铸造性和强度，故选D。 课堂练习 2.适合制造发动机缸体、缸盖的铸铁是（ ） A. 蠕墨铸铁 B. 白口铸铁 C. 可锻铸铁 D. 灰铸铁 答案：A 解析：蠕墨铸铁耐热性、气密性好，强度高于灰铸铁，能适配发动机缸体、缸盖的高温工作环境，故选A。 课堂练习 3.下列铸铁中，铸造性最好的是（ ） A. 白口铸铁 B. 灰铸铁 C. 球墨铸铁 D. 可锻铸铁 答案：B 解析：灰铸铁流动性好、收缩率小，不易产生铸造缺陷，是铸造性最优的铸铁类型，故选B。 课堂练习 4.白口铸铁的主要用途是（ ） A. 制造机床床身 B. 制造耐磨衬板、犁铧 C. 制造汽车曲轴 D. 制造管道配件 答案：B 解析：白口铸铁硬度高、耐磨性极强，适合制造承受剧烈摩擦的零件，如耐磨衬板、犁铧等，故选B。 课堂练习 5.可锻铸铁的“可锻”是指（ ） A. 可以锻造加工 B. 韧性好，可承受一定冲击 C. 硬度低，易切削 D. 铸造性好 答案：B 解析：可锻铸铁并非真能锻造，而是韧性和塑性较好，能承受一定冲击载荷，得名“可锻”，故选B。 课堂练习 6.下列关于球墨铸铁的说法错误的是（ ） A. 石墨呈球状 B. 强度高 C. 韧性好 D. 铸造性优于灰铸铁 答案：D 解析：灰铸铁的铸造性（流动性、收缩率）优于球墨铸铁，球墨铸铁需通过球化、孕育处理改善铸造性能，故选D。 课堂练习 7.蠕墨铸铁的核心性能特点是（ ） A. 硬度极高 B. 兼顾高强度和良好铸造性 C. 韧性极差 D. 价格低廉 答案：B 解析：蠕墨铸铁强度高于灰铸铁，铸造性优于球墨铸铁，能满足复杂形状、较高强度的零件需求，故选B。 课堂练习 8.下列铸铁中，不适用于制造承受冲击载荷零件的是（ ） A. 可锻铸铁 B. 球墨铸铁 C. 白口铸铁 D. 蠕墨铸铁 答案：C 解析：白口铸铁脆性极大，承受冲击载荷时易断裂，而可锻、球墨、蠕墨铸铁韧性较好，可适配冲击场景，故选C。 课后作业 球墨铸铁的生产关键是什么？其核心性能和典型用途有哪些？ 蠕墨铸铁的石墨形态和核心用途是什么？ 为什么灰铸铁适合制造机床床身？ 课堂小结 $