文档介绍：第十二章铸铁
§1 铸铁概述
铸铁的概念:%(%~%) 铁碳合金
(含Si、Mn、S、P等元素)
铸铁的特点:
历史上使用较早
最便宜的金属材料之一
铸造性能极好,且只能用铸造成形
生产成本低,工艺简单,减震性耐磨性好,切削加工性好
应用广——主要用于制造各种机器零件
铸铁的分类
按的碳存在形式
按化学成分
白口铸铁:碳以Fe3C存在,无石墨,断口白亮
灰口铸铁:碳主要为石墨,断口暗灰色
麻口铸铁:碳以渗碳、石墨两种形式存在,断口呈灰白色相间
普通铸铁
合金铸铁(特殊性能铸铁)
铸铁的石墨化
石墨化的概念:铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化
C的存在形式
铸铁
固溶在F、A中
化合态的渗碳体(Fe3C)
游离态石墨(G)
石墨的晶体结构
石墨的性能
HBS 3~5 σb=20MPa δ≈ 0 ak ≈ 0
石墨对铸铁性能的影响
G →分布于基体中→空洞→有效承载面积降低→力性比碳钢↓
耐磨性↑消震性↑缺口敏感性↓切削加工性↑铸造性能↑(熔点↓流动性↑收缩率↓)
Fe-Fe3C相图和Fe-G相图
石墨化的过程:
第一阶段:
过共晶铸铁 L → G
共晶、亚共晶铸铁 LC’ AE'+G
第二阶段:A G
第三阶段:AS‘ FP'+G
铸铁的石墨化
铸铁
738℃
1154~738℃
共晶石墨
一次石墨
二次石墨
1154℃
共析石墨
影响石墨化的主要因素:
成分
促进石墨化元素(C、Si、Al、Cu、Ni、Co等)
阻碍石墨化元素(Cr、W、Mo、V、Mn、S等)
工艺 (1) 冷却速度:快速冷却——按 Fe-Fe3C相图转变
缓慢冷却——按 Fe-G 相图转变,石墨化充分 (2) 温度:高温长时间保温有利于石墨化
铸铁的石墨化
※灰口铸铁类型与石墨形态
灰铸铁——片状
可锻铸铁——团絮状
球墨铸铁——珠状(球状)
蠕墨铸铁——蠕虫状
铸铁经不同程度石墨化后所得到的组织
灰铸铁——石墨成片状分布
牌号:HT×××
如HT100,表示b≥100MPa(直径=30mm)
§2 常用铸铁的特点与应用
分类
牌号
显微组织
基体
粗片
普通灰铸铁
HT100
F +少量P
粗片
HT150
F + P
较粗片
HT200
P
中等片
孕育铸铁
HT250
细 P
较细片
HT300
S 或 T
细片
HT350
HT400
灰铸铁
成分: WC=%~%,WSi=%~%,
WMn=%~%,WS≤%,WP≤%
普通铸铁性能:
孕育铸铁性能——浇注前在铁水中加 Si-Fe,Si-Ca等孕育剂,使P细化、
G细而均匀、壁厚敏感性小,强度、塑韧性明显提高
σb ↓、δ(ψ)↓(力学性能差)
缺口敏感性低——大量石墨的割裂作用,表面粗糙对疲劳极限的影响不明显
消震性好(是钢的十倍)—— G 组织松软,对振动的传递起削弱作用
铸造性好——接近共晶成分、熔点低、流动性好、凝固收缩小、降低了内应力
切削加工性好—— G 使切屑易断,还可润滑***。
灰铸铁
热处理——不能改变石墨的形态
去应力退火—— 500~550℃,防止机加工、使用时变形或开裂。
高温退火—— 850~950℃, 表面、薄壁等白口处Fe3C →G, 硬度↓, 切削加工性↑
表面淬火——提高导轨表面、汽缸体内壁等的耐磨性。
应用——如,机床床身、导轨,汽缸体等。
水泵叶轮
发动机飞轮