工程材料精品课件：第七章 铸铁.ppt

1、第七章 铸 铁 概 论,铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。工业铸铁含有一定的合金元素和杂质，尤其是P、S较多。与钢相比虽然它的抗拉强度低，韧性和塑性差，但是，铸铁由于生产成本低，所用设备和工艺简单，容易生产、而且有优良的铸造性能、良好的切削加工性、减振性、耐磨性和低的缺口敏感性等，故广泛用于工业中。机床中的铸铁用量约占60-90%，汽车拖拉机中的铸铁用量约占50-70%，可见铸铁在机械工业中起着很重要的作用。,1、铸铁的用途 制作形状复杂的大型铸件、耐磨抗振部件、低负荷无冲击零件等。 优点：熔点低流动性好、具有优良的铸造性能。良好的切削加工性、减震性。生产设备和工艺简单，成本低。 缺点：强

2、度、塑性、韧性都比钢差。,2、铸铁的成分及组织特点 主要元素： C %=2.5 4.0 Si %=1.03.0 其他元素： 少量的 Mn、S、P,组织特点：铸铁中的碳主要是以石墨（G）状态存在，而不是渗碳体（Fe3C），所以其室温组织为F、P和石墨。,因此，铁碳合金实际上存在两种相图，即Fe-Fe3C相图和Fe-G 相图。,一、铸铁石墨化 自然界里碳的最稳定形式是石墨。因此渗碳体在高温下长期加热时会分解成铁和石墨。 试验证明，在如下两种情况铸铁中会有石墨析出而不是渗碳体。 （1）当液态铁碳合金在极其缓慢冷却时 （2）加入促进石墨化元素时，如 Si,二、铁碳合金的双重相图,第一节 铸铁的石墨化

3、铸铁中碳原子析出，并形成石墨的过程称为石墨化。,三、铸铁石墨化 条件、过程及组织,过程： 第一阶段 从液态铸铁直接结晶出的初生石墨或在1154通过共晶转变而形成石墨。 第二阶段 从奥氏体中析出二次石墨。发生在1154-738之间进行。 第三阶段 在738时通过共析反应而形成的石墨。,条件：冷却速度非常缓慢，即过冷度很小，或加入促进石墨化元素。,组织：一、二阶段温度高，石墨化充分进行。由于第三阶段温度低容易控制，可得到三种不同的组织 第三阶段完全石墨化FG 第三阶段部分石墨化F+P+G 第三阶段没有石墨化P+G,四、影响石墨化的因素 铸铁的性能取决于石墨化的程度。实践证明铸铁的化学成分和结晶时的

4、冷却速度是影响石墨化的主要因素。 1、 化学成分 碳和硅是强烈促进石墨化的素。碳含量越多，越有利于石墨化的形核，促进石墨化。硅的加入，不仅会削弱铁和碳原子间的结合，又可使共晶温度升高和共晶成分含碳量的降低，有利于石墨形成。S是强烈阻止石墨化元素。 2、冷却速度 冷却速度慢，越有利于石墨化，而快冷则阻止石墨化。铸造时冷速与浇注温度，造型材料，铸造方法和铸件壁厚均有关。 在实际生产中，满足极其缓慢的冷却速度是不现实的。加入较多硅，在生产条件下可实现石墨化。,一、铸铁的分类： 根据石墨化程度和碳在铸铁中的存在形式划分 1、灰口铸铁 碳全部或大部分以石墨形式存在于铸铁中，断口呈暗灰色。是工业常用的铸铁

5、。 2、白口铸铁 碳除少数溶入铁素体中外，其余的碳全部以渗碳体的形式存在于铸铁中，断口呈银白色。有较大的硬脆性，故白口铸铁很少应用，主要用作炼钢原料。 3、麻口铸铁 碳一部分以石墨状态存在，另一部分以渗碳体存在，断口呈黑白相间的麻点，也有较大硬脆性，很少应用。,第二节 铸铁的分类及常用铸铁,根据铸铁中石墨的形态可划分为： 1、灰口铸铁（简称灰铁）石墨呈片状的铸铁。 机械性能不高，但生产工艺简单，价格低廉，工业上应用最广。 2、可锻铸铁 （简称可铁）石墨呈团絮状的铸铁。由白口铸铁经石墨化退火得到，机械性能较灰铁高。 3、球墨铸铁 （简称球铁）石墨成球状分布的铸铁。在浇注前经球化处理得到，机械性能

6、比灰铁和可铁高，工艺比可铁简单，还可以通过热处理进一步提高机械性能，应用日益广泛。 4、蠕墨铸铁（简称蠕铁）石墨呈蠕虫状分布的铸铁。物理性能，机械性能，及铸造性能介于灰铁和球铁之间，主要用于汽车行业中薄壁重量轻的各种零件。,二、常用铸铁 1、灰口铸铁,化学成分：C% =2.54.0 Si %=1.02.5 Mn%=0.51.4 微量 S、P,获得方法：将上述成分的铁水缓慢冷却即可获得。,显微组织：片状石墨基体组织（F、F+P、P),牌 号：字母“HT”+数字（最小抗拉强度） 例：HT200 表示灰铁，抗拉强度为200MPa,应 用：成本低，价格低廉，应用广泛。主要应用 机床床身、齿轮箱、皮带轮

7、等。,2、可锻铸铁（实际上不可锻） 石墨呈团絮状的铸铁称为可锻铸铁。具有较高的强度，并有一定的塑性和韧性，其机械性能比灰口铁高。,化学成分：C%=2.4-2.8 Si%=1.22.0 Mn%=0.41.2 微量 S P,获得方法：上述成分的铁水快冷得到白口铁，然后重 新加热 到900 1000度长时间保温（15小时）缓慢冷却。,显微组织：团絮状石墨基体（F 、 P）,牌 号：字母（KTH或KTZ）数字（最低抗拉强度） 数字（最低延伸率） 例：KTH350-10 基体为F KTZ550-04 基体为P,应 用：汽车轮壳、后桥壳、制动器等。,3、球墨铸铁 具有球状石墨的铸铁称为球墨铸铁。其强度、塑

8、性和韧性都比灰口铁高。塑性、韧性比可锻铸铁好。 化学成分：C%=3.84.0 Si%=2.02.8 Mn% 0.7 微量 S 、P,获得方法：上述成分的铁水中加入球化剂（Mg Ca) 再加入变质剂（孕育剂）进行变质处理。 缓慢冷却获得球墨铸铁。,显微组织：球状石墨 基体（F F+P P),牌 号：字母“QT”数字（最低抗拉强度）数 字（最低延伸率） 例：QT500-7 表示球墨铸铁，最低抗拉 强度500MPa 最低延伸率7 应 用 ：发动机曲轴、机床主轴、轻负荷齿轮等。,第七章 结 束,灰口铁显微组织,铁素体灰口铸铁,珠光体-铁素体灰口铸铁,珠光体灰口铸铁,石墨,铁素体,珠光体,石墨,珠光体,石墨,可锻铸铁的显微组织,铁素体基体,珠光体基体,珠光体,铁素体,石墨,石墨,铁素体基体,铁素体-珠光体基体,珠光体基体,石墨,石墨,石墨,铁素体,铁素体,珠光体,珠光体,