工程材料8铸铁讲解.ppt

* 8 铸铁 8.1 概述 8.1.1 成分和特点 铸铁是wC2.11％(一般wC=2.5％～4％)的铁碳合金。其中碳多以石墨的形式存在。 主要组成元素是铁、碳、硅。比碳钢含有较多的硫、磷等杂质元素的多元合金。 铸铁具有许多优良的性能及生产方法简便、成本低廉等优点。故应用广泛。 若按重量百分比计算，在各类机械中，铸铁件约占40％～70％，在机床和重型机械中，则可达60％～90％。 8.1.1 成分和特点 在普通铸铁基础上，加入一定量的合金元素，得到合金铸铁。 碳在铸铁中既可形成化合状态的渗碳体(Fe3C)，也可形成游离状态的石墨(G)。 根据碳的存在形式的不同，铸铁可分为白口铸铁、麻口铸铁、灰口铸铁三类。 1.白口铸铁：碳除少量溶于铁素体外，其余的碳都以渗碳体的形式存在于铸铁中，其断口呈银白色，故称白口铸铁。其性能硬而脆，很难切削加工，故很少直接用来制造各种零件。 2.麻口铸铁：碳一部分以石墨形式存在；另一部分以自由渗碳体形式存在，断口上呈黑白相间的麻点，故称麻口铸铁。这类铸铁也具有较大的硬脆性，故工业上很少应用。 3.灰口铸铁：碳除少量溶于铁素体外，绝大部分以游离状态的石墨存在于铸铁中，其断口呈暗灰色，故称灰口铸铁。 灰口铸铁中的碳主要以石墨形式存在，使它具有良好的可加工性、减摩性、减振性及铸造性能等，而且熔炼工艺与设备简单，成本较低，目前主要应用灰口铸铁。 8.1.2 铸铁的石墨化过程 石墨的形态、大小、数量和分布对铸铁的性能有着重要的影响。石墨数量的多少和基体的类别都与铸铁的石墨化过程有关。 ① 若将铸铁在高温下进行长时间加热，渗碳体将分解为铁和石墨，因此，石墨才是稳定相。（ Fe3C →3Fe＋C ） ② 按Fe-Fe3C相图进行结晶，得到白口铸铁；按Fe-C相图进行结晶，发生石墨化过程。 石墨化：指铸铁中碳原子析出和形成石墨的过程。 1、Fe- Fe3C和Fe- C双重相图 2、铸铁冷却时和加热时石墨化过程 包括: ① 从液体中析出一次石墨; ② 由共晶反应而生成的共晶石墨； ③ 由奥氏体析出二次石墨； ④ 由共析反应而生成的共析石墨。 ① 介稳定的渗碳体在高温下长时间加热时,会发生分解产生石墨化,即Fe3C=3Fe+C ② 凡石墨化过程发生在EˊCˊFˊ线（温度）以上，为第一阶段石墨化； 发生在EˊCˊFˊ线和PˊSˊKˊ线之间为第二阶段石墨化； 发生在PˊSˊKˊ线（温度）上，为第三阶段石墨化。 1）铸铁冷却时的石墨化过程 2）铸铁加热时的石墨化过程: 第一阶段石墨化 第二阶段石墨化 第三阶段石墨化 ① 铸件冷却速度越慢,即过冷度较小时,越有利于石墨化过程充分进行； 3、影响铸铁石墨化和铸铁组织的因素 ① 碳、硅、磷是促进石墨化的元素； ② 锰和硫是阻碍石墨化的元素。 ② 铸件冷却速度较快, 即过冷度增大时，不利于石墨化的进行。 1）化学成分的影响 2）冷却速度的影响 1)按石墨化程度分类： 石墨化程度不同，得到的铸铁类型和组织亦不同。 4. 铸铁的分类 第三阶段 第二阶段 不进行 不进行 充分进行 部分进行 不进行 不进行 部分进行 充分进行 充分进行 充分进行 第一阶段 银白色 Ld′＋P＋Fe3C 不进行 白口铸铁 灰白相间 Ld′＋P＋G 部分进行 麻口铸铁 灰暗色 F＋G F＋P＋G P＋G 充分进行 充分进行 充分进行 灰口铸铁 断口颜色 显微组织 石墨化程度 铸铁类型 灰铸铁为例: P基体+ G F+P基体+ G F基体+ G 石墨化程度不同，得到的不同铸铁基体组织。 F G G G P F P 2)按石墨的形态分类： 石墨化后，石墨的形态有以下几种： 粗片状 灰铸铁 球状 团絮状 蠕虫状 细片状 石墨形态 球墨铸铁 可锻铸铁 蠕墨铸铁 孕育铸铁 铸铁类型 石墨形态不同，铸铁的性能有较大差异。 片状 蠕虫状 团絮状 球状 1、牌号： HT××× 如HT150、HT200、HT250等。 “HT”表示“灰铁”， “HT”后边的三个数字代表最低 抗拉强度值。 8.2.1 灰铸铁 2、组织： 普通灰铸铁是由基体和片状石墨两部分组成的。 ①铁素体灰铸铁（F＋G片）； ②铁素体珠光体灰铸铁（F＋P＋ G片）； ③珠光体灰铸铁（P＋ G片）。 根据钢基体组织的不同，可分为： 8.2 常用铸铁 断口的外貌呈浅烟灰色，故称为灰铸铁。 C 2.7～3.6%；S