文档介绍：第三节常用合金铸件生产
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一、铸铁件的生产
。工业用铸铁实际上是以Fe、C、Si为主要元素的多元合金。
铸铁中碳的存在形式
渗碳体——化合状态
石墨——游离状态
铸铁分类
白口铸铁
灰口铸铁
麻口铸铁
灰铸铁(片状石墨)
可锻铸铁(团絮状石墨)
球墨铸铁(球状石墨)
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(一)铸铁的石墨化
1、石墨化过程
石墨化——铸铁中析出石墨的过程。
石墨化形式:缓慢冷却时,L(A) 石墨
加热时, Fe3C 石墨
因此石墨是稳定相,是亚稳定相。
石墨是碳的一种结晶形态,具有六方晶格。原子呈层状排列,同一层面上的碳原子呈共价键,结合力强;层与层之间呈分子键,结合力弱。因此,石墨结晶形态常易发展为片状,强度、硬度、塑性极低。
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2、影响石墨化的因素
影响石墨化的主要因素是化学成分和冷却速度。
(1)化学成分
碳和硅是强烈促进石墨化元素。碳是石墨的基础,硅促进石墨析出。(C : ~% , Si : ~%)
如何提高铸件的强度?
碳和硅含量高时,石墨量多、尺寸大、铁素体多,因此强度、硬度低。过低时,则易形成白口组织。
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锰是微弱阻止石墨化元素,可促进珠光体基体形成,提高铸铁强度和硬度。且Mn+S MnS。(Mn : ~%)
硫和磷是有害元素。(S ≤ ~% , P ≤ )
碳当量:
CE = C + (Si+P)/3 %
CE =%,共晶成分;
CE<% ,亚共晶成分;
CE >%,过共晶成分。
(2)冷却速度
同一铸件厚壁处为灰口组织,而薄壁处为白口组织,这说明:缓慢冷却有利于石墨化过程的进行。
可见,当铁水的碳当量较高,结晶过程中缓慢冷却时,易形成灰口铸铁;相反易形成白口组织
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(二)灰铸铁
1、灰铸铁的组织和性能特点
铁素体灰铸铁铁素体+珠光体灰铸铁珠光体灰铸铁
钢基体+片状石墨
灰铸铁的性能
(1)机械性能较差强度低、塑性低、韧性低且壁厚敏感;抗压强度、硬度与相同基体碳钢相近
(2)其它性能耐磨性好、减震性好、缺口敏感性小、铸造性能和切削加工性能良好。
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灰铸铁的显微组织
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2、灰铸铁的牌号与用途
HT200——表示灰铸铁,σb≥200N/mm2 (壁厚增加,强度降低)
性能指标
抗拉强度σb (N/mm2)
延伸率δ(%)
冲击韧性αk(J/cm2)
硬度(HBS)
铸造碳钢
灰铸铁
400~650
100~350
10~25
0~
20~60
0~5
160~230
148~298
灰铸铁与碳钢机械性能的比较
牌号
基体组织
用途
HT100
铁素体
低负荷和不重要的零件。如手柄、盖板、重锤等。
HT150
铁素体+珠光体
受中等负荷的零件。如机座、支架、箱体、带轮等。
HT200
珠光体
受较大负荷的重要零件。如汽缸、床身、活塞、中等压力阀体、齿轮箱、飞轮等。
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3、灰铸铁的孕育处理
孕育铸铁:HT250、HT300、H350T
孕育处理:降低碳、硅含量,以提高铸铁的强度; 浇注前向铁水中加入少量的孕育剂(75%硅铁),可以细化组织,促进石墨化。
孕育铸铁的特点:
强度较高,冷却速度对其组织和性能的影响甚小。因此,适用静载荷下要求较高强和耐磨性的铸件,特别适合生产厚大铸件如重型机床、压力机床身、高压液压件、活塞环、齿轮、凸轮等。
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(三)球墨铸铁
球墨铸铁是在浇注前往铁水中加少量的球化剂和孕育剂,获得具有球状石墨的铸铁。
1、球墨铸铁的组织和性能
铁素体球铁铁素体+珠光体球铁珠光体球铁
球墨铸铁的机械性能比灰铸铁高得多,同时仍保持良好的铸造性能、减磨性、减震性、切削加工性能,此外其焊接性和热处理性能都优于灰铸铁。
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