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114139,本章要点掌握铸铁牌号和应用范围，了解铸铁组织结构的热处理工艺方法。,第八章铸铁,从铁碳相图知道，含碳量大于2.11的铁碳合金称为铸铁。工业上常用的铸铁的成分范围是2.54.0C，1.03.0Si，0.51.4Mn，0.010.50P，0.020.20S，有时还含有一些合金元素，如Cr、Mo、V、Cu、Al等。,一般要求1.铸铁的石墨化原理，石墨的形态、大小对铸铁性能的影响。2.铸铁的常用热处理的方法和目的。3.了解可锻、蠕墨、合金铸铁。,114139,虽然铸铁的机械性能（抗拉强度、塑性、韧性）较低，但是由于其生产成本低廉，具有优良的铸造性、可切削加工性、减震性及耐磨性，因此在现代工业中仍得到了普遍的应用，典型的应用是制造机床的床身、内燃机的汽缸、汽缸套、曲轴等。铸铁的组织可以理解为在钢的组织基体上分布有不同形状、大小、数量的石墨。,8.1概述,一、简介,114139,铸铁与钢的主要区别，一是碳含量及硅含量高，并且碳多以石墨形式存在；二是硫、磷杂质多。,20世纪50年代初期，工程技术人员研制出球墨铸铁。由于它的综合性能较好，可以象钢一样进行各种热处理。因此，使用碳素钢、合金钢制造的零件，如某些齿轮、曲轴等，也可采用球墨铸铁制造，大大降低了生产成本。,114139,二、铸铁的石墨化,1.铸铁的石墨化过程在铁碳合金中，碳可以以三种形式存在●固溶在F、A中，●化合物态的渗碳体Fe3C，●游离态石墨（G）。渗碳体为亚稳相，具有复杂的斜方结构。在一定条件下能分解为铁和石墨（Fe3C→3FeC）。石墨为稳定相，具有特殊的简单六方晶格，底面原子呈六方网格排列，原子间距小（1.4210-10m），结合力很强；底面之间的间距较大（3.0410-10m），结合力较弱。所以石墨的强度、硬度和塑性都很差。,114139,在不同条件下，铁碳合金可以有亚稳定平衡的Fe-Fe3C相图和稳定平衡的Fe-G相图，即铁碳合金相图应该是复线相图Fe-Fe3C相图和Fe－G相图。铁碳合金究竟按哪种相图变化，决定于成分、加热和冷却条件或获得的平衡性质（亚稳平衡还是稳定平衡）。,铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化。,石墨既可以从铁液中析出，也可从奥氏体A中析出，还可从渗碳体的分解中得到。按照FeG相图所示，碳原子形成石墨的石墨化过程分为三个阶段。第一阶段从铸铁的液相中结晶析出一次石墨GI及在1154℃通过共晶反应形成共晶石墨。,第二阶段在1154℃～738℃范围冷却过程中，自奥氏体中不断地析出二次石墨GⅡ。,114139,影响石墨化的因素化学成分C、Si促进石墨化冷却速度冷速慢有利石墨化,第三阶段在738℃时通过共析反应形成共析石墨及在738℃以下从F中析出的三次石墨GⅢ。，,114139,2.铸铁的组织和分类,灰口铸铁的组织钢基体G,114139,力学性能强度、塑韧性比钢低。G的强度、韧性极低，减小钢基体的有效截面，并引起应力集中。,3.铸铁的性能,耐磨性好石墨有利于润滑、储油。,三种石墨形态,114139,缺口敏感性低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组织松软铸造性好接近共晶成分、熔点低、流动性好、凝固收缩小。切削加工性好G使切屑易断，还可润滑刀具。,其它性能,应用如，机床床身、发动机缸体、齿轮、曲轴。,114139,8.2常用铸铁,（１）灰铸铁（２）球墨铸铁（３）蠕墨铸铁（４）可锻铸铁（５）合金铸铁,060412,114139,（１）灰铸铁,牌号如HT100，表示b≥100MPa（直径＝30mm）。组织钢基体（F、FP、P）片状G,性能与其它铸铁相比，力学性能差，其它性能好。,孕育铸铁浇注前在铁水中加Si-Fe，Si-Ca等孕育剂，使P细化、G细而均匀，强度、塑韧性明显提高。,114139,热处理,去应力退火500550℃，防止机加工、使用时变形或开裂。,高温退火850900℃,表面、薄壁等白口处Cm→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。,114139,（２）球墨铸铁在铁水浇注前加球化剂（稀土Mg）使G球化,牌号如QT700-2，表示b≥700，≥2％。,组织钢基体（F、FP、P、回火S、下B球状G,性能强度、塑韧性明显优于灰铸铁。（球状G对基体的割裂作用小）,114139,热处理,退火去应力退火，500～600℃。低温退火，720760℃，P→GF，塑韧性、切削加工性↑高温退火，900950℃，P,Cm→GF，塑韧性、切削加工性↑正火P↑，细化组织，强度、耐磨性↑低温正火，840860℃，→PFG，塑韧性较好。高温正火，880920℃，→PG少量F，强度较高。,调质850900℃油淬550600℃回火→回火SG等温淬火840900℃300℃等温→下BG调质、等温淬火后综合机械性能好，但仅适于小尺寸零件。,114139,应用,替代部分铸钢、锻钢件，如曲轴、连杆、轧辊、汽车后桥等。,114139,（３）蠕墨铸铁在铁水浇注前加蠕化剂而得,牌号如RuT420，表示b≥420。组织钢基体蠕虫状G,性能强度、塑韧性优于灰铸铁。,应用高压热交换器、汽缸盖、液压阀等。,114139,（４）可锻铸铁白口铸铁经长时间石墨化退火（900－960℃）而得,牌号如KT300-6，表示b≥300，≥6％。组织钢基体团絮状G,性能强度、塑韧性优于HT，低于QT。,114139,应用管接头、低压阀门等。,114139,（５）合金铸铁,耐磨铸铁减摩铸铁P灰铸铁（F为软基体，Cm为硬质点，G润滑、储油）抗磨铸铁白口铸铁表层＋灰口铸铁心部（强度好）加入合金元素，以提高强度、韧性、耐磨性。,耐热铸铁和耐蚀铸铁,114139,ENDOfch8,