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1、5.5.6 6 铸 铁 与 有 色 金 属铸 铁 与 有 色 金 属铸铁有色金属：铝合金、铜合金、轴承合金铸铁：WC2.11%，不能进行锻造或塑性变形的铁碳合金，其杂质元素Si、Mn、S、P等含量比碳钢多。一、铸铁的特征铸铁熔炼简便，成本低01良好的铸造性02切削加工性能优异03减振、减摩性能良好04缺口敏感性小05强度、塑性和韧性较低06铸铁：WC2.11%，不能进行锻造或塑性变形的铁碳合金，其杂质元素Si、Mn、S、P等含量比碳钢多。铸铁特点1.铸铁的组织特征1）铸铁的分类白口铸铁Fe3C存在，硬而脆，难以切削加工，很少直接使用。灰口铸铁游离的石墨“G”；麻口铸铁Fe3C+G按碳的存在形式
2、灰口铸铁图5-12石墨的晶体结构2）石墨的构造特殊的简单六方晶格2.铸铁的石墨化1600150014001300120011001000900800700600500温度t/01.02.03.04.05.06.0Wc%铁碳合金双重相图GFLAL+AC4.3E2.11L+S0.77F+ANAFK7271148+AS0.68738C4.26E2.08FK1154介稳定系稳定系第一阶段：液态共晶反应按Fe-G相图：由铁水结晶出G；共晶反应按Fe-Fe3C相图：由Fe3C和共晶Fe3C高温退火分解所析出的G。铸铁的石墨化过程第二阶段：共晶共析由A中直接析出G（Fe-G），或由Fe3C分解析出G（Fe-
3、Fe3C）；第三阶段：共析温度以下LdLdFig.2.4 Fe-Fe3C相图相图0.0218 0.77 2.11 4.3 6.69Wc%15001400130012001100100090070010000.20.40.60.81.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.0温度温度 t/FF+Fe3CIIIQ912GF+AA+Fe3CIILC1538A1227DL+AL+Fe3CI1148EFAA+Fe3CII+LdFe3CI+LdS727PKPF+PP+Fe3CP+Fe3C+LdFe3CI+Ld表5-22铸铁经不同程度石墨化后所得的组织名称石墨化程度显微组织第一阶段第二阶
4、段第三阶段灰口铸铁充分进行充分进行充分进行F+G充分进行充分进行部分进行F+P+G充分进行充分进行不进行P+G麻口铸铁部分进行部分进行不进行Ld+P+G白口铸铁不进行不进行不进行Ld+P+Fe3C铸铁的组织特征是钢的基体上分布着不同形态的石墨。C、Si强烈促进石墨化，太多，石墨会粗大；S及Mn、Cr等碳化物形成元素强烈阻止石墨化。化学成分影响石墨化的因素冷速慢，有利于石墨化。冷却速度实际生产中常常发现同一铸件厚壁处为灰口组织，而薄壁处为白口组织。如何从石墨化角度进行解释？3.石墨形态及其对铸铁组织和性能的影响1）石墨形态对铸铁组织的影响石墨对基体起割裂作用。基体强度利用率灰铸铁3050可锻铸铁
5、4070球墨铸铁70902）石墨形态的控制冷却速度V，石墨片细小；化学元素1Mg、Ce、Re阻碍G片析出，呈球状或蠕虫状。2Cr、W、Mo、V等减少G数量，细化基体。3C、Si、Cu、Ni等促进石墨化。变质处理（孕育处理）非自发晶核，细化石墨；石墨化方式液相结晶G片；白口铸铁退火G团；球化退火+变质处理细化球状石墨。石墨对钢的基体性能割裂作用最小的是（）。灰铸铁可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁ABCD提交单选题2分二、常用铸铁的特点1.灰铸铁G片组织碳钢基体+片状石墨，断面呈暗灰色抗拉强度低，塑、韧性差；应用广泛。铁水孕育剂（硅铁、硅钙合金人工晶核），形成细小、均匀G片和细化基体，提高力学性能。称孕育
6、铸铁。性能孕育处理灰铸铁的显微组织F基体灰铸铁基体灰铸铁P基体灰铸铁基体灰铸铁FP基体灰铸铁基体灰铸铁常用牌号、用途HT200，b200MPa应用:用于机床床身、箱体、底座等。2.球墨铸铁组织：F+G球，F+P+G球，P+G球性能：G球对基体割裂作用小，力学性能显著提高，塑性、韧性低于钢而高于其他铸铁。FP基体球墨铸铁基体球墨铸铁F基体球墨铸铁基体球墨铸铁P基体球墨铸铁基体球墨铸铁常用牌号常用牌号如如QT600-03QT600-03，b b600MPa600MPa，33应用：受力复杂，轴瓦、球磨机齿轮、曲轴、连杆等。3.可锻铸铁先浇铸成白口铸件，Fe3C长时间石墨化退火渗碳体中分解出G团絮。生
7、产过程组织 P+G团絮 F+G团絮性能G团絮对基体割裂作用比G片小，塑性、韧性有所提高。仍不可锻。可锻铸铁与HT比，强度和韧性好；与QT比，质量稳定，铁水处理简单。KTH-350-10，b350MPa，10KTZ-450-06，b450MPa，6批量生产而形状复杂的小型薄壁构件。例如：汽车、拖拉机前后轮壳、低压阀门、暖气片等。4.蠕墨铸铁G蠕虫状液态铁水蠕化剂（Re-Mg-Ti、Re-Si-Mg合金）进行蠕化处理和变质处理并随之冷凝后获得的铸铁。1）成分特点高C、低S、低P，一定含量的Si和Mn。2)组织：F+G蠕虫、F+P+G蠕虫2）性能与应用兼具HT与QT的某些优点，用于机床床身、泵体、电
8、动机机壳、排气管、阀门等。3）牌号RuT KTH-350-10代表的是代表的是（）。灰铸铁可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁ABCD提交单选题2分5.常用铸铁的热处理特点铸铁的热处理只能改变基体的组织，不能改变石墨的形态和分布。灰铸铁中G片对基体割裂作用严重，热处理意义不大，只能进行有限的几种热处理。球墨铸铁G球分布，可进行各种热处理。控制A化温度、保温时间和冷却方式，可调整和控制A和转变产物的含碳量，获得不同的组织和性能。双重相图，改变加热温度和保温时间，可获得不同比例的F+P组织，获得不同的力学性能。6.铸铁的热处理工艺退火：消除铸造应力和白口组织，改善切削加工性；a.去应力退火消除铸造应力，500
9、550保温28h，炉冷（灰铸铁）或空冷（球墨铸铁）；b.石墨化退火消除白口组织，850950保温25h，炉冷到500550出炉空冷。正火获得珠光体型基体组织，细化晶粒，提高铸件的力学性能。B淬火高温回火，S回+G球良好的综合力学性能，连杆、曲轴等；C淬火中温回火，T回+G球较高的弹性和韧性，良好的耐磨性；D等温淬火，B下是目前发挥QT潜力最有效的热处理方法。A淬火低温回火，M回+AR少+G球硬、耐磨，一定的韧性。用作滚动轴承套圈、油泵芯套与阀座；淬火适于力学性能高、外形复杂、热处理易变形开裂的齿轮、凸轮轴、滚动轴承座圈等零件。表面淬火与化学热处理提高表面的硬度、耐磨性、耐氧化性和疲劳强度。三、
10、特殊性能铸铁*抗磨铸铁抗磨铸铁：干摩擦条件下经：干摩擦条件下经受各种磨粒的磨损作用，要受各种磨粒的磨损作用，要求高而均匀的硬度。求高而均匀的硬度。1.耐磨铸铁*减减摩铸铁铸铁：润滑构件下：润滑构件下经受粘着磨损作用，要求经受粘着磨损作用，要求有小的摩擦系数。有小的摩擦系数。1 1）抗磨铸铁）抗磨铸铁灰铸铁灰铸铁NiNi、CrCr，并并“激冷激冷”使铸件表面成白口组织，使铸件表面成白口组织，心部为灰铸铁组织心部为灰铸铁组织冷硬铸铁冷硬铸铁；稀土镁球铁稀土镁球铁MnMn、SiSi，经球化和孕育处理，获得经球化和孕育处理，获得M+AM+AR R+K+G+K+G球球组织，用于中小型球磨机磨球、衬板，中
11、小粉组织，用于中小型球磨机磨球、衬板，中小粉碎机的锤头。碎机的锤头。白口铸铁白口铸铁CrCr、MoMo，得，得高铬白口铸铁高铬白口铸铁。其中。其中K K硬硬度极高、耐磨性好，且不连续分布，韧性也较好。度极高、耐磨性好，且不连续分布，韧性也较好。用于大型球磨机衬板和大型粉碎机锤头等。用于大型球磨机衬板和大型粉碎机锤头等。2）减摩铸铁（珠光体基灰铸铁）组织要求：软基体F硬强化相（Fe3C），磨合后，软基体形成沟槽以利润滑，石墨片也起储油和润滑作用。也可加入P、Cu、Cr、Mo、V、Ti、Re等孕育处理，提高耐磨性。高磷铸铁ACB磷铜钛铸铁铬钼铜铸铁常用类型2.耐蚀铸铁 为提高铸铁的耐蚀能力，为提高
12、铸铁的耐蚀能力，HTHT（QTQT）+Si+Si、AlAl、CrCr、MoMo、CuCu、NiNi等，等，提高基体电极电位，形成单相基体孤立石墨，铸件表面形成致密提高基体电极电位，形成单相基体孤立石墨，铸件表面形成致密氧化膜。氧化膜。常用类常用类型型稀土高硅球墨铸铁（WSi=1416%）中铝耐蚀铸铁（WAl=46%）高铬耐蚀铸铁（WCr=2630%）化工机械管道化工机械管道01阀门、离心泵、反应锅等阀门、离心泵、反应锅等02应用3.耐热铸铁铸铁高温下抵抗“氧化”和“生长”的能力。耐热性高温气氛使铸铁表层发生化学腐蚀的现象。氧化铸铁在600以上反复加热冷却时产生的不可逆的体积长大现象。生长提高铸
13、铁抗氧化、抗提高铸铁抗氧化、抗生长能力的方法生长能力的方法生长的原因 加入加入AlAl、CrCr、SiSi等，可在等，可在铸件表面形成致密氧化膜，防铸件表面形成致密氧化膜，防止内氧化；缩小单相止内氧化；缩小单相A A体区，体区，获得单相获得单相F F基体，防止渗碳体基体，防止渗碳体分解，阻止铸铁的生长。分解，阻止铸铁的生长。FeFe3 3C3Fe+C3Fe+G G铸铁内部氧化，生成疏松的铸铁内部氧化，生成疏松的FeOFeO或或G+OG+O2 2产生气体，导致体积产生气体，导致体积膨胀。膨胀。4.高强铸铁HT（QT、RuT）+Cr、Ni、Cu、Mo等，增加珠光体数量并细化珠光体，b。目前应用：在稀土镁球墨铸铁基础上加入Cu、Mo，形成稀土镁钼系、稀土铜钼系特殊性能铸铁。用于制造要求高强度的重要结构零件，如曲轴、连杆及变速齿轮等。