常用铸铁材料.ppt

第五章铸铁第一节概述
第二节常用铸铁
第三节特殊性能铸铁第一节概述在汽车上，重量约为50%~70%的金属材料为铸铁。如：汽缸体、变速箱体、后桥壳、曲轴等。随着科技的发展，新型铸铁的不断出现，为铸铁的广泛应用开辟更广泛的前景，目前有些零部件（曲轴、齿轮），形成了以铁代钢的趋势。碳的存在形式：
①固溶于A和F中
②化合物渗碳体（Fe3C）
③游离态的石墨（G）碳存在的形式
及断口的颜色铁碳合金双重相图渗碳体是亚稳定相，而石墨才是稳定相。
热力学条件：有利于石墨化的过程
动力学条件：主要有成分起伏、结构起伏和原子扩散。有利于渗碳体的形成
为了使G化进行，可人为地改变热力学和动力学条件。成分起伏原子扩散化学成分：C、Si促进石墨化
冷却速度：冷速慢有利碳原子的充分扩散，易于石墨化。受铸件厚度和铸型材料影响化学成分的影响↑G化，≈1/3C作用。>0.2%后，出现硬脆Fe3P，呈孤立、细小、均匀分布时，可↑耐磨性。若粗大连续网状分布，将↓强度，↑铸件脆性。
除在耐磨铸铁中可达0.5~1.0%外，在普通铸铁中都作为杂质，通常灰铁中P含量控制在＜0.2%。↑白口；↓铁水流动性，恶化铸造性；形成FeS，分布晶界，使铸铁变脆。S是有害元素，其含量应尽量低，一般将S限制在0.15%以下冷却速度的影响石墨形成的两个阶段：石墨化进行程度分类铸铁的机械性能主要取决于铸铁基体组织以及石墨的数量、形状、大小及分布特点。
石墨机械性能很低，硬度仅为3HB～5HB，抗拉强度为20MPa，延伸率接近零。
石墨与基体相比，其强度和塑性都要小得多。石墨造成脆性切削，铸铁的切削加工性能优异。
铸铁的铸造性能良好，铸件凝固时形成石墨产生的膨胀，减少铸件体积的收缩，降低铸件中的内应力。
石墨有良好的润滑作用，并能储存润滑油，使铸件有很好的耐磨性能。
石墨对振动的传递起削弱作用，使铸铁有很好的抗振性能
大量石墨的割裂作用，使铸铁对缺口不敏感。第二节常用铸铁灰铸铁是指石墨呈片状分布的灰口铸铁。其产量约占铸铁总产量的80%以上。组织分类耐磨性好——石墨有利于润滑、储油。
抗压强度高——抗拉强度、塑韧性比钢低。
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
抗拉强度低、塑韧性很差——基体强度不能充分发挥，其强度利用率仅30~50%，表现为σb很低，塑性和韧性几乎为零热处理只改变基体组织，不改变石墨形态，灰铸铁强度只有碳钢的30-50%，所以灰铸铁热处理不能显著改善其力学性能，主要为消除铸件内应力，稳定尺寸，改善切削加工性能和提高表面耐磨性。
灰铸铁常用的热处理有：
①消除内应力退火(又称人工时效)
②消除白口组织退火或正火
③表面淬火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。石墨呈团絮状的灰口铸铁，是由白口铸铁经石墨化退火获得的。石墨呈团絮状，对基体破坏作用较小，所以比灰铸铁具有较高的强度强度为碳钢的４0-７0%，接近于铸钢、塑性和冲击韧度，但不能锻造。强度为碳钢的40~70%，接近于铸钢。
名为可锻，实不可锻黑心可锻铸铁（F＋G）种类用于制造形状复杂且承受振动载荷的薄壁小型件，如汽车、拖拉机的前后轮壳、管接头、低压阀门等。石墨呈球形的灰口铸铁。
球状石墨是液态铁水经球化处理得到的。
球化剂为镁、稀土和稀土镁。牌号意义铁素体球墨铸铁(F+G)强度是碳钢的70~90%。具有灰铸铁的优点：良好的铸造性、耐磨性、可切削加工性及低的缺口敏感性等，又具有与中碳钢相媲美的力学性能。球墨铸铁的热处理特点（1）消除内应力退火
（2）高温石墨化退火消除游离渗碳体
（3）低温石墨化退火消除共析渗碳体
（4）正火处理和调质处理获得珠光体的组织和提高珠光体的分散度
（5）等温淬火处理得到B体或A—B体基体组织。提高综合机械性能
（6）表面淬火
（7）化学热处理氮化、渗硼和渗硫等典型用途四、蠕墨铸铁蠕墨铸铁中的石墨蠕墨铸铁的力学性能介于灰铸铁与球墨铸铁之间。并且具有优良的抗热疲劳性能。
它的铸造性能和减振性能都比球铁为优。常用于制造承受热循环载荷的零件和结构复杂、强度要求高的铸件。如钢锭模、玻璃模具、柴油机汽缸、汽缸盖、排气阀、液压阀的阀体、耐压泵的泵体等。化学成分/%
铸铁类型工业上除了要求铸铁有一定的力学性能外，有时还要求它具有较高的耐磨性以及耐热性、耐蚀性。为此，在普通铸铁的基础上加入一定量的合金元素，制成特殊性能铸铁，主要包括：耐磨铸铁、耐热铸铁和耐蚀铸铁。普通灰口铸铁的耐热性较差，只能在小于400℃的温度下工作，在高温下工作的炉底板、换热器、坩埚、热处理炉内的运输链条等，必须使用耐热铸铁。耐热铸铁是指在高温下具有良好的抗氧化和抗生长能力的铸铁。氧化是指铸铁在高温下受氧化性气氛的侵