23铸铁分类及性能精品PPT课件.ppt

1、4/19/202223 铸铁铸铁分类及性能铸铁是含碳量大于2.06的铁碳合金，按碳在合金中的存在方式可以将铸铁分为白口铸铁、灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁以及蠕墨铸铁等。4/19/202223 铸铁白口铸铁碳全部以化合物的形式存在，断面呈银灰色，由于大量硬而脆的存在，其性能表现为硬度高，脆性大，耐磨性好，难于切削加工。主要用于制造耐磨性要求高的零件，也可作为可锻铸铁的毛坯或炼钢原料使用。4/19/202223 铸铁灰口铸铁的组织灰口铸铁中的碳一部分形成金属基体，一部分则以自由碳（片状石墨）的形式存在。故而灰口铸铁的组织为钢的基体片状石墨灰口铸铁可以分为三类珠光体灰口铸铁珠光体基体上分布

2、着细小而均匀的片状石墨珠光体铁素体灰口铸铁珠光体和铁素体组成的基体上分布着较粗大的片状石墨铁素体灰口铸铁铁素体基体上分布着粗大的片状石墨4/19/202223 铸铁灰口铸铁的性能灰口铸铁的机械性能较差，脆性大，抗拉强度低，但耐磨性、减振性好，熔点较低，铸造成本低廉。4/19/202223 铸铁影响灰口铸铁组织与性能的因素灰口铸铁的性能取决于组织，而组织又取决于C在铸铁中的存在形式，实质上是取决于钢的基体及其上所分布片状石墨的数量、分布方式、大小。C总=C石墨+C化合, 必须控制铸铁的石墨化程度。化合碳为0.8%时形成珠光体灰口铸铁，少于0.8时形成珠光体-铁素体灰口铸铁，全部以石墨形式存在时形

3、成铁素体灰口铸铁。4/19/202223 铸铁灰口铸铁的石墨化及影响因素石墨化即石墨的结晶过程，石墨化程度越大灰口铸铁组织中的自由碳（石墨）越多，化合碳越少，因此不同的石墨化程度形成不同组织和性能的灰口铸铁。灰口铸铁的组织取决于自由碳与化合碳的多少及比例，取决于石墨化的程度。影响石墨化程度的因素有4/19/202223 铸铁灰口铸铁的孕育处理提高机械性能的有效方法是向铁水中加入孕育剂，进行孕育处理。由于均匀地悬浮着外来弥散质点，增石墨的结晶核心。石墨细小分布均匀，并获得珠光体基体。b250400Mpa,HB=170270。石墨仍为片状，塑性，韧性仍然很低，本质仍属灰口铸铁。冷却速度对其组织和性

4、能的影响甚小。制造工艺较普通灰口铸铁严格。常用孕育剂为75%的i铁，加入量为0.250.10% 。孕育铸铁的组织是珠光体基体均匀分布的细小片状石墨4/19/202223 铸铁灰口铸铁的热处理人工时效（高温时效、低温退火）铸件因不厚不均及结构复杂而导致的热应力，必须在开箱出砂后进行人工时效以消除之。铸件缓慢加热至500550，保温后随炉冷却。表面淬火灰口铸铁不能整体淬火，只能表面淬火以提高表面耐磨性。快速加热冷却，减小热影响区。表面淬火一般使用火焰表面淬火或高频电热表面淬火。4/19/202223 铸铁灰口铸铁的生产特点及牌号冲天炉内熔练，不需要炉前处理。铸造性能优良。一般不需冒口和冷铁，铸造工

5、艺简化。浇注温度低，一般无需进行热处理 。牌号以铸件的机械性能表示。数字为其最低抗拉强度，选择牌号时必须考虑壁厚 。HT200 最低抗拉强度为200MPa的灰口铸铁4/19/202223 铸铁球墨铸铁的组织向灰口铸铁水中添加球化剂和孕育剂，使石墨由片状变为球状并得以细化的高综合机械性能铸铁称为球墨铸铁。由于球墨铸铁中的石墨呈球状，分割基体的作用小，造成应力集中的程度减弱，金属基体的强度得以充分发挥，所以其机械性能比灰口铸铁大大提高。球墨铸铁的组织钢的基体分布其上的球状石墨4/19/202223 铸铁球墨铸铁的性能球墨铸铁的工艺性能较好，流动性近于灰口铸铁；加工性能近于灰口铸铁，优于钢；可焊性比

6、灰口铸铁好。体收缩较大，近于铸钢，所以生产时应注意从工艺上采取措施创造顺序凝固条件，以预防缩孔缩松，具体措施可以设置冒口和冷铁；线收缩小，近于灰口铸铁，小于铸钢，形成裂纹的倾向小。球墨铸铁具有良好的减振性、耐磨性及低缺口敏感性，抗压强度高，这方面性能优于钢，而成本则较钢为低。4/19/202223 铸铁球墨铸铁的生产球墨铸铁原则上只是比灰口铸铁的含碳量较高，含硫、磷量较低。高碳是为了改善铸造性能及球化效果，低磷是为了防止急剧降低球墨铸铁的塑性、韧性及强度从而造成冷裂的倾向，低硫是为了防止其与球化剂形成硫化物从而加大球化剂的耗损倾向。4/19/202223 铸铁球墨铸铁的热处理球墨铸铁的铸态组织

7、为由珠光体和铁素体的混合基体以及少量自由渗碳体组成，石墨对基体的不良影响很小，机械性能取决于金属基体，因此通过热处理改变金属基体组织可显著提高球墨铸铁机械性能。主要的热处理方法有4/19/202223 铸铁球墨铸铁的牌号及应用球墨铸铁随化学成分、冷却速度和热处理方法的不同，可得到不同的显微组织。铁素体球铁塑性、韧性好,珠光体球铁强度、硬度高。QT后面两组数字的含义与可锻铸铁相同。 QT500-5最低抗拉强度为500MPa，最低相对延展率为5%的球墨铸铁。4/19/202223 铸铁可锻铸铁的组织可锻铸铁又称玛钢或玛铁，它是将白口铸铁经石墨化退火而成。组织中的渗碳体(Fe3C)分解成团絮状石墨，

8、大大减轻了对基体的割裂作用。铁素体可锻铸铁（黑心可锻铸铁）的组织铁素体基体团絮状石墨珠光体可锻铸铁（白心可锻铸铁）的组织珠光体基体团絮状石墨4/19/202223 铸铁可锻铸铁的性能可锻铸铁的前身是白口铸铁，结晶温度范围大，流动性差，收缩大，易产生冷隔、浇不足、缩孔、缩松及裂纹等缺陷。在铸造工艺上应采用冒口及冷铁，创造顺序凝固条件，提高薄壁铸件的浇注温度，提高砂型的容让性。可锻铸铁的加工性能优于钢，减振、耐磨、低缺口敏感性及耐蚀性都较好。4/19/202223 铸铁可锻铸铁的生产必须采用C、Si含量均低的铁水以利于石墨化进程，从而获得白口组织。将铸件加热到900960，保温1020小时，并按规

9、范冷却到室温。退火的总周期，一般为4070小时 。生产过程较为复杂，退火周期长，铸件成本较高。 可锻铸铁的退火工艺4/19/202223 铸铁可锻铸铁的牌号及应用可锻铸铁的机械性能较好，质量稳定，成本较球墨铸铁低，适于大批量生产形状复杂、承受冲击载荷的薄壁件。可锻铸铁牌号由两组数字表示，分别代表其最低抗拉强度和最低相对延伸率。KT370-12最低抗拉强度370MPa、最低相对延伸率12%的铁素体可锻铸铁KTZ450-06最低抗拉强度450MPa、最低相对延伸率6%的珠光体可锻铸铁4/19/202223 铸铁耐热铸铁耐热铸铁是想铸铁中加入一定量的Al、Si、Cr等元素，使铸件表面形成致密的氧化膜

10、。由于氧化膜的保护作用，使铸铁在高温环境下具有抗氧化能力。4/19/202223 铸铁耐磨铸铁为进一步提高铸铁的耐磨性以满足对耐磨性要求较高的工件的需要，可以向白口铸铁或珠光体铸铁中添加Cu、Mo、Cr、Mn、Ti、P等合金元素，从而得到合金耐磨铸铁。高磷合金铸铁的机械性能及耐磨性很高，适于制造导轨、缸套、活塞环等零件。耐磨球墨铸铁可用于制造承受冲击载荷及磨损条件下工作的零件，如轴瓦、轧辊等。4/19/202223 铸铁耐蚀铸铁在铸铁中添加Si、Cr、Al元素可制成耐蚀铸铁，用于制造在腐蚀介质中工作的零件，如化工设备、管道、泵体、阀门等。其缺点是铸造性能较差。4/19/202223 铸铁蠕墨铸

11、铁蠕墨铸铁的组织为金属基体上分布的蠕虫状石墨，其分割基体的作用及应力集中现象都得以很大程度的缓解，金属基体的作用得以较好发挥。机械性能近似于球墨铸铁，并具有很好的耐磨性和韧性；铸造性能与灰口铸铁相似，具有良好的导热性。蠕墨铸铁主要用于制造气缸盖、气缸套、其刚体等铸件。4/19/202223 铸铁灰口铸铁的显微组织4/19/202223 铸铁灰口铸铁的机械性能灰口铸铁的机械性能取决于组织，取决于金属基体的强度及其上所分布石墨的分布方式、数量和大小 。片状石墨的存在削弱了钢的基体的有效承载面积起到分割基体增大应力的作用；同时片状石墨的尖端造成应力集中现象，容易使整个铸件发生脆性断裂。灰口铸铁的抗压

12、强度受片状石墨的影响较小，故灰口铸铁拥有较高的抗压强度4/19/202223 铸铁灰口铸铁的机械性能珠光体灰口铸铁金属基体强，石墨细小，分布均匀，基体作用得以全面发挥，强度和硬度较高珠光体-铁素体灰口铸铁金属基体较弱，石墨粗而分布集中，分割基体和应力集中明显，因而强度和硬度较低铁素体灰口铸铁金属基体最弱，片状石墨量多，分布不均，弱化基体的作用最大，因而强度和硬度也最低4/19/202223 铸铁灰口铸铁的工艺性属脆性材料，不能锻造和冲压。焊接时产生裂纹的倾向大，焊接区常产生白口组织，呈崩碎切屑，切削加工性能好。 4/19/202223 铸铁灰口铸铁的减振性比钢的减震性好得多，这是由于石墨对机械

13、震动起缓冲作用，阻止了振动能量传播，减震能力为钢的510倍，是制造床身、机座的好材料。 4/19/202223 铸铁灰口铸铁的耐磨性摩擦面上形成大量显微凹坑，能起储存润滑油作用，同时，石墨本身也是良好的润滑剂。易于制造导轨、衬套、活塞环等。 4/19/202223 铸铁灰口铸铁的低缺口敏感性由于石墨已使基体形成了大量缺口，因此外来缺口对疲劳强度影响甚微，故其缺口敏感性低。增加了零件工作的可靠性。 4/19/202223 铸铁碳和硅对石墨化的影响C和Si对铸铁的组织和性能有决定影响。C是形成和促进石墨化元素，析出的石墨愈多愈粗大，铁素体增多，珠光体减少。反之，石墨减少，且细化。Si 强烈促进石墨

14、化，若Si过少，即使C甚高，也难经形成石墨，还可改善铸造性能，如提高流动性，降低收缩率等。 4/19/202223 铸铁硫和锰对石墨化的影响 S 严重阻碍石墨化,有形成白口倾向,Fe和Fe在晶界上形成低熔点(98.5)共晶体，具有热脆性，使流动性降低，增大收缩率。限制在.10.15%以下。n能抵消的有害作用。Mn与S的亲合力大。属有益元素n+S=MnS Mn+FeS=Fe+MnSMnS的熔点约1600.比重较小,随熔渣排出炉外.可提高基体的强度和硬度.过多的Mn阻碍石墨化作用，一般在0.61.2%。4/19/202223 铸铁磷对石墨化的影响磷对石墨化影响不显著，可降低铁水粘度,0.3%时，形

15、成以Fe3P为主的共晶体,熔点低,硬度高，呈网状,增加冷脆倾向，一般属有害杂质，多限制在0.5%以下。高强度铸铁则限制在0.20.3%以下。4/19/202223 铸铁冷却速度对石墨化的影响冷却速度对石墨化的影响主要表现为铸件壁厚和铸型材料对石墨化的影响。缓慢冷却时,石墨得以顺利析出，砂型冷却速度慢，容易获得灰口组织。实际生产中必须根据铸件的壁厚选定恰当的化学成份和牌号，通过调整化学成分满足不同壁厚的铸件，以获得预期的组织及性能。 4/19/202223 铸铁壁厚、成分与组织之间的关系成分不变壁厚变增加壁厚得到低牌号铸铁，减小壁厚得到高牌号铸铁。壁厚不变成分变增加碳硅含量得到低牌号铸铁，减少碳

16、硅含量得到高牌号铸铁。壁厚和成分都发生变化，但铸件的组织和机械性能不变化铸件壁厚增加则选择低碳硅的高牌号铸铁，铸件壁厚减小则反之。其实质就是利用铸件壁厚（冷却速度）和化学成分（碳硅含量）对铸件石墨化的综合影响。4/19/202223 铸铁高牌号铸铁低碳硅、高冷速、薄壁，不利于石墨化，得到机械性能好的高牌号铸铁低牌号铸铁高碳硅、低冷速、厚壁，有利于石墨化，得到机械性能差的低牌号铸铁白口铸铁区a麻口铸铁区珠光体灰口铸铁区b珠光体-铁素体 灰口铸铁区铁素体灰口铸铁区4/19/202223 铸铁灰口铸铁的牌号4/19/202223 铸铁按基体组织的不同可以将球墨铸铁分为两类铁素体球墨铸铁珠光体球墨铸铁

17、4/19/202223 铸铁球化剂的作用是使石墨球化，孕育剂的作用是促进铸铁石墨化，防止球化剂造成的白口倾向，同时使石墨球细化以进一步改善铸铁机械性能。球化处理工艺的关键在于石墨的球化、细化及防白口孕育剂硅铁球化剂稀土硅铁镁中间合金4/19/202223 铸铁球墨铸铁是一种十分重要的铸造合金，可以代替铸钢、锻钢、有色金属及可锻铸铁制造载荷大受力复杂的零件。球墨铸铁的应用为“以铁代钢”、“以铸代锻”开辟了广阔的前景。4/19/202223 铸铁退火的目的是为了获得以铁素体为基体的球墨铸铁，提高塑性和韧性高温退火可消除铸态组织中的自由渗碳体及共析渗碳体，降低硬度提高韧性，常用于QT400-17、Q

18、T420-10等球墨铸铁低温退火主要针对铸态组织中无自由渗碳体的球墨铸铁，其目的在于大幅提高球墨铸铁韧性4/19/202223 铸铁正火的目的是为了获得以珠光体为基体的球墨铸铁，细化石墨球以提高强度和硬度高温正火后的组织是珠光体加石墨，正火后还应回火以去除空气中速冷而形成的内应力，常用于QT600-2等球墨铸铁低温正火后的组织为珠光体、铁素体加石墨，正火后也应回火处理，其目的在于提高球墨铸铁韧性和强度4/19/202223 铸铁将白口铸铁进行石墨化退火，其实质是使渗碳体发生分解而形成石墨铁素体可锻铸铁的退火工艺如上图所示珠光体可锻铸铁的退火工艺将白口铸铁进行如上图所示的第一阶段石墨化退火将如上

19、图所示得到的铁素体可锻铸铁重新加热到共析转变温度之上，保温后迅速冷却通过共析转变温度范围，从而得到珠光体基体4/19/202223 铸铁KT370-12最低抗拉强度370MPa、最低相对延伸率12%的铁素体可锻铸铁KTZ450-06最低抗拉强度450MPa、最低相对延伸率6%的珠光体可锻铸铁提问与解答环节Questions And Answers谢谢聆听 学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal