灰铸铁铁水成分与金相组织力学性能之间的关系课件.pptVIP

铁水成分与金相组织、力学性能之间的关系（1）灰铸铁的定义：在铸铁的金相组织中，碳以片状石墨的形式存在，这种铸铁称为灰铸铁。

（2）灰铸铁的金相组织石墨的形态：

1）石墨ABCDEFA型石墨1、分布特征均匀无向性分布2、形成条件1）共晶成分（亚共晶）2）冷速较慢3、对性能的影响好

B型石墨1、分布特征菊花状分布2、形成条件1）共晶成分（比A低）2）冷速较快3、对性能的影响较好

C型石墨1、分布特征板条状分布2、形成条件1）过共晶成分2）冷速慢3、对性能的影响不好

D型石墨1、分布特征晶间无向性分布（点状石墨）2、形成条件1）亚共晶成分2）冷速快3、对性能的影响不好（现在观点：好）

E型石墨1、分布特征晶间有向性分布2、形成条件1）亚共晶成分（比D低）2）冷速较慢3、对性能的影响不好

F型石墨1、分布特征星状分布2、形成条件1）过共晶成分2）冷速较快3、对性能的影响不好

3）根据石墨尺寸的大小，将它分为八级，见表2.4。

2）基体组织：

（3）铸铁的共晶团

（4）灰铸铁的牌号

（5）灰铸铁的使用性能特点1）机械性能特点片状石墨

2）灰铸铁的硬度特点

3）灰铸铁的基体强度特点、。

4）灰铸铁的其它性能特点a.良好的铸造性能b.良好的减振性c.良好的耐磨性能d.良好的切削加工性能e.低的缺口敏感性片状石墨相当于许多微小缺口，从而减小了铸件对缺口的敏感性，因此表面加工质量不高或组织缺陷对铸铁疲劳强度的不利影响要比对钢的影响小得多。

（5）铸铁的化学成分对组织和性能的影响铸铁的化学成分是很复杂的，在铸铁中除铁以外，主要元素有碳、硅、锰、磷、硫等五种，其它还有随炉料和熔炼过程中进入铸铁内的许多微量元素和各种杂质，以及有时为了使铸铁获得某些特殊性能而加入的一些合金元素如铬、铜、镍、钼、钒等。所有这些元素都对铸铁的结晶组织和力学性能有着很大的影响。

1）碳和硅对铸铁组织与力学性能的影响碳和硅是灰铸铁中最主要的两个元素，它们对铸铁的组织与性能起着决定性的作用。碳在铸铁中是促进石墨化的元素。增加含碳量，可使铸铁的石墨化程度增加，形成石墨的碳量增加，石墨也变得粗大，基体中珠光体数量减少，铁素体增加。适当降低含碳量，提高铸铁的强度。

硅对Fe-C相图的影响1、包晶转变出现了三相区。2、缩少奥氏体相区。3、共晶转变出现了三相区。4、降低了E、C、S点的含碳量。5、共析转变出现了三相区。

总之，碳、硅都是促进石墨化的重要元素，它们对铸铁的组织与性能有着决定性的影响。图3.6显示了碳硅量（碳当量）对石墨的作用。提高铸铁的碳当量，可使石墨数量增多，石墨粗大，共晶团颗粒增大。降低碳当量，可减少石墨的数量，使石墨细化。若碳当量过低，因增大了铸铁的结晶范围，使晶间石墨增多。

2）硫和锰对铸铁组织与性能的影响

硫在铸铁中因能增强Fe-C原子间的结合力，所以促使铸铁按介稳定系统进行结晶，能较强烈的阻碍石墨化。特别当冷却速度较高，碳硅量较低时，硫阻碍石墨化的作用就更显著，铸铁白口化的倾向也越大。

孕育处理目的在于：促进石墨化，降低白口倾向；降低断面敏感性；控制石墨形态，消除过冷石墨（晶间石墨）；适当增加共晶团数和促进细片状珠光体的形成；从而达到改善铸铁强度性能及其它性能的目的。

孕育铸铁的成分选择和普通灰铸铁一样，要和铸件的壁厚密切结合起来考虑。一般为：碳当量选择在灰口和麻口之间。

铁液温度越高，铁液的纯净度越高，越有利于提高铸造性能，更主要的是，如果在一定范围内提高铁液温度，能使石墨细化，基体组织细密，抗拉强度提高。要做好孕育铸铁，要最大程度地改变自身的凝固特点，就比须有相当高的过热温度（1450℃～1470℃）。

3）磷对铸铁组织与性能的影响磷完全溶于铁水。结晶时，从Fe-C-P三元状态图(图3.9)可以看出，Fe-Fe3C和Fe-Fe3P也有共晶点e3，图中Ee1，、Ee2：和Ee3三线皆下斜汇集于最低点E发生共晶反应。E点为三元共晶点，其成分为6.89％P，2.40％C，90.71％Fe，共晶温度为950℃。

4）铸铁中合金元素对组织与性能的影响第一组如镍、铜、钴、铝等元素，一般都有促进一次结晶石墨化的作用。在这些合金元素中，如镍、铜等又能阻碍珠光体分解，稳定珠光体，因此可使珠光体数量增多和细化强化铸铁基体，在铸铁中既能提高强度和硬度(见图3.11)，又能防止白口的产生。

第二组如铬、钼、钒等都以渗碳体为基础形成固镕体，如(Fe，Cr)3C，（Fe，Mo)3C，(Fe，v)3C也可以形成一些特殊碳化物。因为这些合金元素能增强铁和碳的结合力，故强烈地阻碍石墨化。

第三组如钛等元素在铸铁中多形成特殊碳化物，如TiC等。钛在灰铸铁中一般加入量很小，它有轻微促进石墨化的作用，有的资料指出，钛可促使高碳硅铸铁中粗大片状石墨细化，因而有利于提高铸铁的强度。