《铸铁及铸钢》PPT课件.ppt
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1、第十章第十章 铸铁及铸钢铸铁及铸钢铸铁的石墨化过程铸铁的石墨化过程铸铁的定义、分类及特点铸铁的定义、分类及特点铸钢简介铸钢简介常用铸铁的特点与应用常用铸铁的特点与应用11 铸铁概述铸铁概述l铸铁的概念铸铁的概念:含碳量大于2.11%(一般为2.5%4.0%)铁碳合金(含Si、Mn、S、P等元素,C、Si为为主要主要元素元素)l铸铁的特点:铸铁的特点:历史上使用较早最便宜的金属材料之一铸造性能极极好,且只能只能用铸造成形生产成本低,工艺简单,减震性、耐磨性好,切削加工性好应用广主要用于制造各种机器零件l C C在在铁碳合金中的存在形式铁碳合金中的存在形式:固溶在固溶在 F F、A A 中中化合态
2、的渗碳体化合态的渗碳体(FeFe3 3CC)游离态石墨(游离态石墨(GG)石墨(石墨(G G)的性能)的性能HBSHBS 3 35 5 b b20MPa20MPa 0 a0 ak k 0 0石墨对铸铁性能的影响石墨对铸铁性能的影响G G 分布于基体中 空洞 有效承载面积降低 力性比碳钢 耐磨性 消震性 缺口敏感性 切削加工性 铸造性能其中碳主要以石墨形状存在,断口为暗灰色,其中碳主要以石墨形状存在,断口为暗灰色,常见的铸铁件多数是灰口铸铁。常见的铸铁件多数是灰口铸铁。l铸铁的分类铸铁的分类:完全按照完全按照Fe-Fe3CFe-Fe3C 相图进行结晶而得到的铸铁。相图进行结晶而得到的铸铁。其中碳
3、全部以渗碳体其中碳全部以渗碳体(Fe3C)(Fe3C)形式存在,断口呈银白色。形式存在,断口呈银白色。灰口铸铁:灰口铸铁:白口铸铁:白口铸铁:碳以碳以FeFe3 3C C、石墨、石墨两种形式存在,断口呈灰白色相间。两种形式存在,断口呈灰白色相间。麻口铸铁:麻口铸铁:Fe-Fe3C相图和相图和FeG相图(双重相图)相图(双重相图)l铸铁的石墨化过程铸铁的石墨化过程:石墨化石墨化铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程第一阶段第一阶段:过共晶铸铁 共晶、亚共晶铸铁第二阶段:第二阶段:第三阶段:第三阶段:共晶石墨共晶石墨一次石墨一次石墨二次石墨二次石墨共析石墨共析石墨l铸铁的
4、石墨化过程铸铁的石墨化过程:1.1.成分成分促进石墨化元素 C、Si、Al、Cu、Ni、Co等阻碍石墨化元素 Cr、W、Mo、V、Mn、S等2.2.工艺工艺冷却速度:快快速冷却按按 Fe-FeFe-Fe3 3C C相图相图转变 缓慢缓慢冷却按按 FeFeG G 相图相图转变,石墨化充分温度:高温长时间保温有利于石墨化 l影响石墨化过程的主要因素影响石墨化过程的主要因素:铸铁类型铸铁类型石石 墨墨 化化 程程 度度 显微组织显微组织 第一阶段第一阶段 第二阶段第二阶段 第三阶段第三阶段 灰口铸铁灰口铸铁 充分进行充分进行 充分进行充分进行 充分进行充分进行 充分进行充分进行 充分进行充分进行 充
5、分进行充分进行充分进行充分进行 部分进行部分进行 不进行不进行 F+GF+P+GP+G麻口铸铁麻口铸铁 部分进行部分进行 部分进行部分进行 不进行不进行 Ld+P+G白口铸铁白口铸铁 不进行不进行 不进行不进行 不进行不进行 Ld+P+Fe3CII铸铁经不同程度石墨化后所得到的组织铸铁经不同程度石墨化后所得到的组织l灰口铸铁的分类灰口铸铁的分类:灰铸铁灰铸铁 片状片状可锻铸铁可锻铸铁团絮状团絮状 球墨铸铁球墨铸铁珠状(球状)珠状(球状)蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕虫状蠕虫状 灰口铸铁类型灰口铸铁类型 与石墨形态与石墨形态l牌号:牌号:HT灰灰铸铁铸铁最低最低 b铁素体铁素体+片状石墨片状石墨铁素体铁素体
6、+珠光体珠光体+片状石墨片状石墨 珠光体珠光体+片状石墨片状石墨 灰铸铁灰铸铁石墨成片状分布石墨成片状分布22 常用铸铁的特点与应用常用铸铁的特点与应用l成分范围:成分范围:W WC C=2.5%=2.5%4.0%4.0%,W WSiSi=1.0%=1.0%3.0%3.0%,W WMnMn=0.5%=0.5%1.3%1.3%,W WS S0.15%0.15%,W WP P0.3%0.3%如:HT100HT100,表示 b100MPal普通(灰)铸铁性能:普通(灰)铸铁性能:b b 、()(力学性能差(力学性能差,但其抗压强度接近钢)但其抗压强度接近钢)缺口敏感性低缺口敏感性低 大量石墨的割裂作
7、用,表面粗糙,大量石墨的割裂作用,表面粗糙,对疲劳极限影响不明显对疲劳极限影响不明显消震性好(是钢的十倍)消震性好(是钢的十倍)GG组织松软,对振动的传递起削弱作用组织松软,对振动的传递起削弱作用铸造性好铸造性好 熔点低、流动性好、凝固收缩小、内应力低熔点低、流动性好、凝固收缩小、内应力低切削加工性好切削加工性好G G 使切屑易断,还可润滑刀具使切屑易断,还可润滑刀具耐磨性好耐磨性好石墨本身就是良好的固体润滑剂,又可储存润滑油。石墨本身就是良好的固体润滑剂,又可储存润滑油。焊接性能很差,且不能用于锻造。焊接性能很差,且不能用于锻造。灰铸铁灰铸铁石墨成片状分布石墨成片状分布孕育处理前孕育处理前孕
8、育处理后孕育处理后硅硅铁铁硅硅钙钙 浇注前在铁水中加 Si-FeSi-Fe,Si-CaSi-Ca等孕育剂 G细而均匀,壁厚敏感性小 P细化,强度、塑性、韧性明显提高 灰铸铁灰铸铁石墨成片状分布石墨成片状分布l孕育铸铁:孕育铸铁:分类分类牌号牌号显微组织显微组织基体基体石墨石墨普通灰铸铁普通灰铸铁HT100F+少量P粗片HT150F+P较粗片HT200P中等片孕育铸铁孕育铸铁HT250细 P较细片HT300S 或 T细片HT350HT400 灰铸铁灰铸铁石墨成片状分布石墨成片状分布l热处理特点热处理特点去应力退火去应力退火 (低温退火、又称人工时效低温退火、又称人工时效):500550,防止机加
9、工、使用时变形或开裂高温退火(高温退火(消除白口组织退火消除白口组织退火 ):):850900,使表面、薄壁等处Fe3CGG,硬度,切削加工性表面淬火:表面淬火:提高导轨表面、汽缸体内壁等的耐磨性只改变基体组织,不能改变石墨的形态只改变基体组织,不能改变石墨的形态 灰铸铁灰铸铁石墨成片状分布石墨成片状分布l 应用应用制造承受压力和震动的零件如:机床床身、各种箱体、壳体、泵体、缸体等 灰铸铁灰铸铁石墨成片状分布石墨成片状分布水泵叶轮发动机飞轮灰铸铁齿轮箱l牌号牌号:KT -分类分类牌牌 号号壁厚壁厚mm bMPa%硬度硬度HBF基体基体KT300-6123006120163KT330-81233
10、08120163KT350-101235010120163KT370-121237012120163P基体基体KT450-54505152219KTZ500-45004179241KTZ600-36003201269KTZ700-27002240270铁素体可锻铸铁珠光体可锻铸铁 可锻铸铁(玛钢、马铁)可锻铸铁(玛钢、马铁)石墨成团絮状分布石墨成团絮状分布可锻铸铁可锻铸铁最低最低 b最低最低 由由白口铸铁经长时间石墨化退火而得白口铸铁经长时间石墨化退火而得 可锻铸铁可锻铸铁石墨成团絮状分布石墨成团絮状分布l生产过程生产过程:l性能特点:性能特点:强度、塑韧性优于强度、塑韧性优于HTHT,低于低
11、于QTQT铁素体可锻铸铁:铁素体可锻铸铁:有一定的强度,塑性、韧性较好 珠光体可锻铸铁:珠光体可锻铸铁:强度、硬度、耐磨性好,有一定的塑性、韧性 有一定的塑性变形能力有一定的塑性变形能力(12%12%),但不能锻造但不能锻造可锻铸铁管件可锻铸铁管件 可锻铸铁可锻铸铁石墨成团絮状分布石墨成团絮状分布 可锻铸铁可锻铸铁石墨成团絮状分布石墨成团絮状分布l应用:应用:形状复杂、承受冲击和振动载荷的零件 (汽车拖拉机的后桥外壳、管接头、低压阀门等)铁素体球墨铸铁珠光体+铁素体球墨铸铁珠光体球墨铸铁 球墨铸铁球墨铸铁石墨成球状分布石墨成球状分布l牌号牌号:QT -球墨铸铁球墨铸铁最低最低 b最低最低 l生
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