灰铸铁的组织与性能课件.ppt

1、第一节 概述第二节 灰铸铁第三节 球墨铸铁第四节 其他常用铸铁 第一节第一节 概述概述一、铸铁的石墨化一、铸铁的石墨化1. 1. 石墨化的概念石墨化的概念 铸铁中的碳主要以渗碳体和石墨两种形式存在，铸铁中的碳以石墨形态析出的过程称为石墨化。2. 2. 影响石墨化的因素影响石墨化的因素（1）化学成分的影响（2）冷却速度的影响二、铸铁的组织与性能的关系二、铸铁的组织与性能的关系 铸铁的力学性能取决于铸铁的基体组织及石墨的数量、形状、大小和分布状况。石墨的存在减小了铸铁的有效承载面积，且受力时石墨尖端处产生应力集中，大大降低了基体强度的利用率。因此，铸铁的抗拉强度、塑性和韧性比碳钢低。 由于石墨本身

2、有润滑作用，石墨脱落后留下的空洞还可以储油，使铸铁具有良好的耐磨性。石墨可以吸收振动能量，因此铸铁具有良好的减振性。石墨割裂了基体，使切屑易脆断，而且石墨有减摩作用，可以减小刀具磨损，使铸铁具有良好的切削加工性能。三、铸铁的分类三、铸铁的分类1. 1. 按铸铁中碳的存在形式分类按铸铁中碳的存在形式分类2. 2. 按灰铸铁中石墨形态分类按灰铸铁中石墨形态分类（1）灰铸铁（2）可锻铸铁（3）球墨铸铁（4）蠕墨铸铁（1）白口铸铁（2）灰铸铁（3）麻口铸铁 第二节第二节 灰铸铁灰铸铁 卧式车床实物图1主轴箱2进给箱3床脚4床身5溜板箱6刀架7尾座 卧式车床中尺寸较大或形状复杂的床身、箱体等零件毛坯，只

3、能采用铸造方法制造。 灰铸铁具有优良的铸造性能，力学性能可以满足一般性零件的要求；价格低廉，生产成本较低，并且具有钢质材料所不具备的其他特殊性能，因此在实际生产中应用比较广泛，是机械制造业中使用最多的材料之一。一、灰铸铁的组织与性能一、灰铸铁的组织与性能 灰铸铁的显微组织a）铁素体灰铸铁（100）b）铁素体珠光体灰铸铁（200） c）珠光体灰铸铁（200） 按基体组织不同，灰铸铁又可分为铁素体灰铸铁、铁素体珠光体灰铸铁和珠光体灰铸铁三种。 灰铸铁的性能主要取决于基体的性能和石墨的数量、形状大小和分布情况。 由于石墨的存在，灰铸铁的强度、塑性和韧性远不如钢。但是，灰铸铁的抗压强度、硬度与相同基体

4、的钢接近，石墨的存在对其影响不大。 石墨使灰铸铁获得一些优异的性能，如良好的铸造性能和切削加工性能，较高的耐磨性、减振性和较低的缺口敏感性。二、灰铸铁的孕育处理和热处理二、灰铸铁的孕育处理和热处理1. 1. 孕育处理孕育处理 灰铸铁孕育处理前后的显微组织a）孕育处理前（100）b）孕育处理后（100） 经过孕育处理的铸铁称为孕育铸铁，不仅强度、塑性、韧性都比普通灰铸铁高，而且组织致密，整个截面性能均匀。2. 2. 热处理热处理（1）去应力退火（人工时效） 铸件形状复杂，在冷却过程中，由于各个部位冷却速度不同会产生较大的内应力。所以形状复杂、精度要求高的铸件，在切削加工前都要进行一次消除内应力的

5、退火。（2）石墨化退火（高温退火） 由于铸件冷却速度较快，常会使铸件表面、转角处等出现白口组织。为了降低硬度，必须采用高温退火，使渗碳体分解为石墨。（3）表面淬火 有些大型铸铁件的工作表面要求有较高的硬度和耐磨性，淬火后表面的硬度可达5055HRC。三、灰铸铁的牌号及用途三、灰铸铁的牌号及用途 灰铸铁的牌号由“HT”（“灰铁”两字汉语拼音首字母) 加一组数字（最低抗拉强度）组成。如HT200表示最低抗拉强度为200 MPa 的灰铸铁。灰铸铁的牌号和用途 第三节第三节 球墨铸铁球墨铸铁 汽车发动机和底盘中常用零部件的实物图 a）汽车差速器壳b）汽车飞轮壳c）汽车发动机曲轴d）汽车后桥螺旋锥齿轮

6、灰铸铁由于其强度、塑性和韧性较差，不能满足汽车发动机和底盘中常用零部件的性能要求。 球墨铸铁是20世纪50年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，广泛用于制造一些形状复杂且力学性能要求较高的零件。一、球墨铸铁的组织与性能一、球墨铸铁的组织与性能 球墨铸铁显微组织 a）铁素体球墨铸铁（150）b）铁素体珠光体球墨铸铁（200 ） c）珠光体球墨铸铁（200） 按基体组织不同，球墨铸铁又可分为铁素体球墨铸铁、铁素体珠光体球墨铸铁和珠光体球墨铸铁三种。 球墨铸铁的强度和塑性显著提高，已超过灰铸铁和可锻铸铁，接近钢。 球墨铸铁同样具有灰铸铁的某些优良性能，如较好的铸造性能、减振性、减摩性

7、、切削加工性及较低的缺口敏感性等。二、球墨铸铁的牌号及用途二、球墨铸铁的牌号及用途 球墨铸铁的牌号是由“QT”（“球铁”两字汉语拼音首字母）加两组数字组成，两组数字分别表示最低抗拉强度和最低断后伸长率。球墨铸铁的牌号及用途三、球墨铸铁的热处理三、球墨铸铁的热处理1. 1. 退火退火 退火的主要目的是得到铁素体基体的球墨铸铁，以提高球墨铸铁的塑性和韧性，改善切削加工性能，消除内应力。2. 2. 正火正火 正火的目的是得到珠光体基体的球墨铸铁，从而提高其强度和耐磨性。3. 3. 调质调质 调质的目的是获得回火索氏体基体的球墨铸铁，从而获得良好的综合力学性能。4. 4. 等温淬火等温淬火 等温淬火的

8、目的是得到下贝氏体基体的球墨铸铁，从而获得高强度、高硬度、高韧性的综合力学性能。 第四节第四节 其他常用铸铁其他常用铸铁 除灰铸铁和球墨铸铁外，在实际生产中还会经常使用可锻铸铁、蠕墨铸铁和合金铸铁等。 它们可以满足一些零件的特殊要求，如薄壁铸件以及耐热、耐蚀和耐磨铸件等，因此也是实际生产中不可缺少的材料。一、可锻铸铁一、可锻铸铁1. 1. 可锻铸铁的组织与性能可锻铸铁的组织与性能 可锻铸铁的显微组织（200）a）黑心可锻铸铁 b）珠光体可锻铸铁 可锻铸铁的生产过程包括两个步骤：首先铸造白口铸铁件，然后进行长时间的石墨化退火。根据白口铸铁件退火方法的不同，可形成铁素体基体的可锻铸铁和珠光体基体的

9、可锻铸铁。2. 2. 可锻铸铁的牌号及用途可锻铸铁的牌号及用途 可锻铸铁的牌号由“KT”（“可铁”两字汉语拼音首字母） 及其后的“H”（表示黑心可锻铸铁）或“Z”（表示珠光体可锻铸铁），再加上两组数字组成，两组数字分别表示最低抗拉强度和最低断后伸长率。可锻铸铁的牌号及用途 黑心可锻铸铁（铁素体基体的可锻铸铁）具有较高的塑性和韧性，而珠光体可锻铸铁具有较高的强度、硬度和耐磨性。二、蠕墨铸铁和合金铸铁二、蠕墨铸铁和合金铸铁1. 1. 蠕墨铸铁蠕墨铸铁 合金铸铁是指常规元素（硅、锰）高于普通铸铁规定含量或含有其他合金元素，不仅具有更高的力学性能，而且具有某些特殊性能的铸铁。2. 2. 合金铸铁合金铸铁 蠕墨铸铁中的石墨以蠕虫状形态存在。它是在高碳、低硫、低磷的铁液中加入蠕化剂，经蠕化处理后使石墨变为短蠕虫状的高强度铸铁。蠕墨铸铁的牌号及用途