9 铸钢及铸铁.ppt

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1、9 9 铸钢及铸铁铸钢及铸铁9.1 9.1 铸钢铸钢9.2 9.2 铸铁概论铸铁概论9.3 9.3 灰铸铁灰铸铁9.4 9.4 可锻铸铁可锻铸铁9.5 9.5 球墨铸铁球墨铸铁9.6 9.6 合金铸铁简介合金铸铁简介9.1 9.1 铸钢铸钢 铸钢：将冶炼的钢水直接铸造成形为零件而不需锻轧成形的钢种。铸钢：将冶炼的钢水直接铸造成形为零件而不需锻轧成形的钢种。特点及用途：是重要的金属结构材料之一，其工艺设备简单、生产效率高、特点及用途：是重要的金属结构材料之一，其工艺设备简单、生产效率高、成本低，应用广泛。主要用于制造形状复杂，成本低，应用广泛。主要用于制造形状复杂，需一定强度、塑韧性，需一定强度

2、、塑韧性，其他加其他加工方法成形困难工方法成形困难的零件，如轧辊、机座、外壳等。的零件，如轧辊、机座、外壳等。1.铸钢的分类与编号铸钢的分类与编号 分类：按化学成分分为碳素铸钢和合金铸钢；按用途分为铸造结构钢、铸分类：按化学成分分为碳素铸钢和合金铸钢；按用途分为铸造结构钢、铸造工具钢和铸造特殊钢。造工具钢和铸造特殊钢。牌号：牌号：以强度为主要验收依据的铸钢：以强度为主要验收依据的铸钢：ZG（铸钢）数字（最低屈服强度值，单位（铸钢）数字（最低屈服强度值，单位MPa）数字（最低抗拉强度值，单位）数字（最低抗拉强度值，单位MPa）。如）。如ZG200-400。以化学成分为主要验收依据的铸钢：以化学成

3、分为主要验收依据的铸钢：ZG两位数字（两位数字（0.01%C）合金元素）合金元素符号符号该合金元素含量。当合金元素平均含量为该合金元素含量。当合金元素平均含量为0.9%1.4%时，除时，除Mn只表符只表符号不标含量外，其他元素需在符号后标注数字号不标含量外，其他元素需在符号后标注数字1，当合金元素平均含量大于，当合金元素平均含量大于1.5时，标注方法同合金结构钢。如时，标注方法同合金结构钢。如ZG15Cr1Mo1V。旧钢旧钢号号化学成分化学成分,%,%机械性能机械性能CMnSisMPabMPa5%akJ/cm2ZG150.12-0.220.35-0.650.20-0.4520040025406

4、.0ZG250.22-0.320.50-0.800.20-0.4524045020324.5ZG350.32-0.420.50-0.800.20-0.4528050016253.5ZG450.42-0.520.50-0.800.20-0.4532058012203.0ZG550.52-0.620.50-0.800.20-0.4535065010182.02.碳素铸钢的化学成分与力学性能碳素铸钢的化学成分与力学性能碳是影响铸造碳钢件性能的主要元素。在亚共析钢范围内，随碳含量的增碳是影响铸造碳钢件性能的主要元素。在亚共析钢范围内，随碳含量的增加，铸钢的强度、硬度提高，塑性、韧性下降；当超过加，铸钢

5、的强度、硬度提高，塑性、韧性下降；当超过0.5%C后，屈服强度后，屈服强度不仅不再提高，反而有所下降，由于塑韧性显著下降，硬度过高，钢的切削不仅不再提高，反而有所下降，由于塑韧性显著下降，硬度过高，钢的切削性能恶化；由于随碳含量增加，钢的熔化温度降低，故提高碳含量可增加钢性能恶化；由于随碳含量增加，钢的熔化温度降低，故提高碳含量可增加钢液的流动性。液的流动性。Si和和Mn对碳钢铸造性能的影响与碳类似，但它们的含量过高会增大钢的热对碳钢铸造性能的影响与碳类似，但它们的含量过高会增大钢的热裂倾向。裂倾向。S、P使钢脆化，应严格控制。使钢脆化，应严格控制。与铸铁比，铸钢的强度和塑韧性都较高，但铸造流

6、动性差、收缩率较大。与铸铁比，铸钢的强度和塑韧性都较高，但铸造流动性差、收缩率较大。3.3.铸钢的组织和热处理铸钢的组织和热处理 铸钢由于浇注温度过高，冷速过慢，造成铸钢由于浇注温度过高，冷速过慢，造成A A晶粒粗大，易形成晶粒粗大，易形成魏氏组织，使钢的塑性和韧性严重恶化。魏氏组织，使钢的塑性和韧性严重恶化。热处理：热处理：退火、正火或调质，细化晶粒，消除魏氏组织及铸退火、正火或调质，细化晶粒，消除魏氏组织及铸造应力。造应力。退火或正火后组织退火或正火后组织：细小的：细小的P和和F。9.2 9.2 铸铁概论铸铁概论铸铁是含碳量大于铸铁是含碳量大于2.11%2.11%并并含有较多硅、锰、硫、磷

7、等含有较多硅、锰、硫、磷等元素的多元铁基合金。常用元素的多元铁基合金。常用铸铁含碳量一般为铸铁含碳量一般为2.52.54.04.0。加入铬、钼、铜、铝等。加入铬、钼、铜、铝等合金元素成为合金铸铁。合金元素成为合金铸铁。铸铁具有许多优良的性铸铁具有许多优良的性能及生产简便、成本低廉等能及生产简便、成本低廉等优点，因而是应用最广泛的优点，因而是应用最广泛的材料之一。如材料之一。如，机床床身、，机床床身、内燃机的汽缸体、缸套、活内燃机的汽缸体、缸套、活塞环及轴瓦、曲轴等都可用塞环及轴瓦、曲轴等都可用铸铁制造。铸铁制造。灰铸铁齿轮箱灰铸铁齿轮箱灰铸铁齿轮箱灰铸铁齿轮箱内内燃燃机机汽汽缸缸铸铁曲轴铸铁曲

8、轴1.铸铁的石墨化过程铸铁的石墨化过程（1 1）Fe-FeFe-Fe3 3C C 和和 Fe-G(Fe-G(石墨石墨)双重相图双重相图 铸铁中的碳除少量固溶于基体中外，主要铸铁中的碳除少量固溶于基体中外，主要以化合态的渗碳体以化合态的渗碳体(Fe(Fe3 3C)C)和游离态的石墨和游离态的石墨(G)(G)两种形式存在。两种形式存在。FeFe3 3C C是亚稳相，在一定条件下将发生分解：是亚稳相，在一定条件下将发生分解：FeFe3 3C3Fe+CC3Fe+C（石墨）（石墨）石墨是稳定相，其强度、塑性、韧性几乎为石墨是稳定相，其强度、塑性、韧性几乎为零，硬度仅为零，硬度仅为3HBS3HBS。C 的

9、同素异构体：石墨的同素异构体：石墨G（简单六方晶格）。（简单六方晶格）。石墨的晶体结构石墨的晶体结构存在两个铁碳相图：存在两个铁碳相图：Fe-Fe3C和和Fe-G双重相图双重相图L+GL+Fe3C（2）铸铁的石墨化过程）铸铁的石墨化过程石墨化：铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程。铸铁中的石墨石墨化：铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程。铸铁中的石墨可在结晶过程中直接析出（按可在结晶过程中直接析出（按Fe-G相图），也可由渗碳体加热分相图），也可由渗碳体加热分解得到。解得到。铸铁的石墨化过程分三个阶段：铸铁的石墨化过程分三个阶段：第一阶段石墨化：第一阶段石墨化：在在ECF线及其以上发生的石墨化。线及其

10、以上发生的石墨化。过共晶成过共晶成分分LL+GI，共晶转变，共晶转变L4.26A2.08+G共晶共晶(1154)；以及加；以及加热时热时Fe3C、Fe3C共晶共晶的分解。的分解。第二阶段石墨化：第二阶段石墨化：在在ECF线和线和PSK线之间发生的石墨化。线之间发生的石墨化。AA+GII(1154738)；以及加热时；以及加热时Fe3C的分解。的分解。第三阶段石墨化：第三阶段石墨化：在在PSK线及其以下发生的石墨化。线及其以下发生的石墨化。共析转变共析转变A0.68F+G共析共析(738)；以及加热时；以及加热时Fe3C共析共析的分解。的分解。石墨化程度不同，所得到的铸铁类型和组织也不同。石墨化

11、程度不同，所得到的铸铁类型和组织也不同。一般生产中按一般生产中按Fe-G相图相变的化，则第一、二阶段石墨化由相图相变的化，则第一、二阶段石墨化由于温度较高，容易充分进行，而第三阶段石墨化往往不易充分进于温度较高，容易充分进行，而第三阶段石墨化往往不易充分进行，则根据第三阶段石墨化进行的程度，铸态下可使铸铁得到三行，则根据第三阶段石墨化进行的程度，铸态下可使铸铁得到三种不同的基体：种不同的基体：F、F+P、P。第一阶段石墨化：第一阶段石墨化：P第二阶段石墨化：第二阶段石墨化：第三阶段石墨化：第三阶段石墨化：石墨化程度石墨化程度显微组织显微组织 铸铁类型铸铁类型第一阶段第一阶段 第二阶段第二阶段

12、第三阶段第三阶段不进行不进行不进行不进行不进行不进行Le白口铸铁白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Le+P+G 麻口铸铁麻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 F+G灰口铸铁灰口铸铁部分进行部分进行 F+P+G不进行不进行P+G铸铁的石墨化程度与其组织之间的关系铸铁的石墨化程度与其组织之间的关系（以共晶铸铁为例）（以共晶铸铁为例）（3）影响石墨化的因素）影响石墨化的因素1）化学成分的影响化学成分的影响 碳和硅是强烈促进石墨化的元素。碳和硅是强烈促进石墨化的元素。3的的Si相当于相当于1C的作用。碳、硅含量过的作用。碳、硅含量过低，易出现白口组织，力学性

13、能和铸造低，易出现白口组织，力学性能和铸造性能变差；碳、硅含量过高性能变差；碳、硅含量过高,会使石墨数会使石墨数量多且粗大，基体内铁素体量增多，降量多且粗大，基体内铁素体量增多，降低铸件的性能。碳、硅量控制范围：低铸件的性能。碳、硅量控制范围：2.54.0%C，1.03.0%Si。Al、Cu、Ni、Co等元素对石墨化有等元素对石墨化有促进作用。促进作用。S、Mn、Cr、W、Mo、V等元素阻碍等元素阻碍铸铁中的磷共晶铸铁中的磷共晶石墨化。石墨化。磷虽然可促进石墨化磷虽然可促进石墨化,但其含量高时易在晶界上形成硬而脆的磷共晶，降但其含量高时易在晶界上形成硬而脆的磷共晶，降低铸铁的强度，只有耐磨铸铁

14、中磷含量偏高低铸铁的强度，只有耐磨铸铁中磷含量偏高(达达0.3%以上以上)。生产中常用碳当量来衡量铸态石墨化能力的大小和铸造性能的好坏。碳当生产中常用碳当量来衡量铸态石墨化能力的大小和铸造性能的好坏。碳当量：根据铸铁中各元素对共晶点实际碳含量的影响程度，将它们折算成的相量：根据铸铁中各元素对共晶点实际碳含量的影响程度，将它们折算成的相当总碳量。计算公式：当总碳量。计算公式：(CE)=(C铁铁)+1/3(Si)+(P)。当当CE=4.26时，为共晶铸铁；时，为共晶铸铁；CE4.26时，为亚共晶铸铁；时，为亚共晶铸铁；CE4.26时，时，为过共晶铸铁。为过共晶铸铁。2）冷却速度的影响冷却速度的影响

15、铸件冷却缓慢，有利于铸件冷却缓慢，有利于碳原子的充分扩散，结晶将碳原子的充分扩散，结晶将按按Fe-G相图进行，因而促相图进行，因而促进石墨化。进石墨化。快冷时由于过冷度大，快冷时由于过冷度大，结晶将按结晶将按Fe-Fe3C相图进行相图进行,导致白口化。导致白口化。其他条件相同时，铸件其他条件相同时，铸件壁越厚，冷却速度越慢，故壁越厚，冷却速度越慢，故铸件壁厚处易出现粗大铸件壁厚处易出现粗大石墨，而薄壁处易产生白口。石墨，而薄壁处易产生白口。此外，加热温度、孕育处理等对石墨化也有显著的影响。此外，加热温度、孕育处理等对石墨化也有显著的影响。2.2.铸铁的分类和性能特点铸铁的分类和性能特点（1）灰

16、口铸铁的组织特点）灰口铸铁的组织特点钢的基体钢的基体+G（石墨）。基体组织有铁素体、珠光体和铁素体（石墨）。基体组织有铁素体、珠光体和铁素体珠光体三种。石墨的形态有片状、球状、团絮状和蠕虫状。珠光体三种。石墨的形态有片状、球状、团絮状和蠕虫状。三种石墨形态三种石墨形态 F+G F+P+G P+G(2)铸铁的性能特点铸铁的性能特点1)力学性能低力学性能低由于石墨对铸铁基体严重的割裂作由于石墨对铸铁基体严重的割裂作用造成的。石墨强度、塑性、韧性都用造成的。石墨强度、塑性、韧性都几乎为零，极易断裂，且易脱落，相几乎为零，极易断裂，且易脱落，相当于钢基体上的裂纹或空洞，降低铸当于钢基体上的裂纹或空洞，

17、降低铸铁件的有效承载截面，并易导致应力铁件的有效承载截面，并易导致应力集中，故灰口铸铁的抗拉强度、塑性集中，故灰口铸铁的抗拉强度、塑性及韧性均低于碳钢，但其抗压强度很及韧性均低于碳钢，但其抗压强度很高，可与钢相比。其中石墨为片状产高，可与钢相比。其中石墨为片状产生的应力集中最严重，对基体的割裂生的应力集中最严重，对基体的割裂作用也最严重；而球状石墨影响最小。作用也最严重；而球状石墨影响最小。注：灰口铸铁的机械性能首先取决于石墨的形态和大小，其次才取决于基注：灰口铸铁的机械性能首先取决于石墨的形态和大小，其次才取决于基体。体。铸铁与铸钢的强度比较铸铁与铸钢的强度比较2）耐磨减摩性能好。由于石墨本

18、身有润滑作用。且石墨脱落后留下的空洞可）耐磨减摩性能好。由于石墨本身有润滑作用。且石墨脱落后留下的空洞可储润滑油。储润滑油。3）减振性能好。由于石墨可以吸收振动能量。）减振性能好。由于石墨可以吸收振动能量。4）铸造性能好。由于铸铁硅含量高）铸造性能好。由于铸铁硅含量高,成分接近于共晶，故流动性、填充性好。成分接近于共晶，故流动性、填充性好。铸件凝固时析出的石墨产生体积膨胀，可减少铸件的体积收缩，降低了内应铸件凝固时析出的石墨产生体积膨胀，可减少铸件的体积收缩，降低了内应力。力。5）切削性能好。由于石墨使车屑容易脆断，不粘刀。）切削性能好。由于石墨使车屑容易脆断，不粘刀。6）缺口敏感性小。由于大

19、量存在的石墨其本身就相当于裂纹和空洞，故对外）缺口敏感性小。由于大量存在的石墨其本身就相当于裂纹和空洞，故对外加的缺口不再敏感。加的缺口不再敏感。（3）铸铁的分类）铸铁的分类根据铸铁中碳的存在形式分类：根据铸铁中碳的存在形式分类：根据铸铁中碳的存在形式分类：根据铸铁中碳的存在形式分类：白口铸铁：少量碳固溶于铁素体，绝大部分碳以渗碳体形式存在。白口铸铁：少量碳固溶于铁素体，绝大部分碳以渗碳体形式存在。白口铸铁：少量碳固溶于铁素体，绝大部分碳以渗碳体形式存在。白口铸铁：少量碳固溶于铁素体，绝大部分碳以渗碳体形式存在。麻口铸铁：碳大部分以渗碳体形式存在，少部分以游离石墨形式存在。麻口铸铁：碳大部分以

20、渗碳体形式存在，少部分以游离石墨形式存在。麻口铸铁：碳大部分以渗碳体形式存在，少部分以游离石墨形式存在。麻口铸铁：碳大部分以渗碳体形式存在，少部分以游离石墨形式存在。灰口铸铁：碳全部或大部分以游离石墨形式存在。灰口铸铁：碳全部或大部分以游离石墨形式存在。灰口铸铁：碳全部或大部分以游离石墨形式存在。灰口铸铁：碳全部或大部分以游离石墨形式存在。工业上使用的铸铁主要是灰口铸铁。工业上使用的铸铁主要是灰口铸铁。工业上使用的铸铁主要是灰口铸铁。工业上使用的铸铁主要是灰口铸铁。根据灰口铸铁中石墨的形态分类：根据灰口铸铁中石墨的形态分类：根据灰口铸铁中石墨的形态分类：根据灰口铸铁中石墨的形态分类：灰口铸铁：

21、包含孕育铸铁，石墨的形态为片状。灰口铸铁：包含孕育铸铁，石墨的形态为片状。灰口铸铁：包含孕育铸铁，石墨的形态为片状。灰口铸铁：包含孕育铸铁，石墨的形态为片状。可锻铸铁：石墨的形态为团絮状。可锻铸铁：石墨的形态为团絮状。可锻铸铁：石墨的形态为团絮状。可锻铸铁：石墨的形态为团絮状。球墨铸铁：石墨的形态为球状。球墨铸铁：石墨的形态为球状。球墨铸铁：石墨的形态为球状。球墨铸铁：石墨的形态为球状。蠕墨铸铁：石墨的形态为蠕虫状。蠕墨铸铁：石墨的形态为蠕虫状。蠕墨铸铁：石墨的形态为蠕虫状。蠕墨铸铁：石墨的形态为蠕虫状。应用应用 如，机床床身、发动机缸体、齿轮、曲轴。如，机床床身、发动机缸体、齿轮、曲轴。灰口

22、灰口铸铁的分类铸铁的分类（4）铸铁的牌号表示方法）铸铁的牌号表示方法 铸铁铸铁名称名称石墨石墨形态形态基体基体组织组织编编号号方方法法牌号实例牌号实例灰灰口口铸铸铁铁片片状状FHT+一组数字一组数字“HT”表示灰口铸铁代号。表示灰口铸铁代号。数数字字表表示示最最低低抗抗拉拉强强度度值值，单位单位MPa。HT100F+PHT150PHT200可可锻锻铸铸铁铁团团絮絮状状FKTH+两组数字两组数字KTH、KTB、KTZ分别分别为黑心、白心、珠光体为黑心、白心、珠光体可锻铸铁代号；第一组可锻铸铁代号；第一组数字表示最低抗拉强度数字表示最低抗拉强度值，值，MPa；第二组数字；第二组数字表示最低延伸率，

23、表示最低延伸率，%KTH300-06表表F心心PKTB+两组数字两组数字KTB350-04PKTZ+两组数字两组数字KTZ450-06铸铁牌号表示方法（续）铸铁牌号表示方法（续）铸铁铸铁名称名称石墨石墨形态形态基体基体组织组织编编号号方方法法牌号实例牌号实例球球墨墨铸铸铁铁球球状状FQT+两组数字两组数字“QT”表表示示球球墨墨铸铸铁铁代代号号。第第一一组组数数字字表表示示最最低低抗抗拉拉强强度度值值，MPa；第第二二组组数数字表示最低延伸率，字表示最低延伸率，%。QT400-15F+PQT600-3PQT700-2蠕蠕墨墨铸铸铁铁蠕蠕虫虫状状FRuT+一组数字一组数字“RuT”表表示示蠕蠕墨

24、墨铸铸铁铁代代号号。数数字字表表示示最最低低抗抗拉拉强强度值度值,MPa。RuT260F+PRuT300PRuT4209.3 9.3 灰（口）铸铁灰（口）铸铁灰铸铁是指石墨呈片状分布的铸铁。其灰铸铁是指石墨呈片状分布的铸铁。其灰铸铁是指石墨呈片状分布的铸铁。其灰铸铁是指石墨呈片状分布的铸铁。其产量约占铸铁总产量的产量约占铸铁总产量的产量约占铸铁总产量的产量约占铸铁总产量的80%80%以上。以上。以上。以上。1）灰铸铁的组织）灰铸铁的组织 灰铸铁的组织是由液态铁水缓慢冷却时灰铸铁的组织是由液态铁水缓慢冷却时通过石墨化过程形成的。其组织为铁素体、通过石墨化过程形成的。其组织为铁素体、珠光体和铁素体

25、加珠光体三种基体片状珠光体和铁素体加珠光体三种基体片状石墨。石墨。性能性能 与其它铸铁相比，力学性能与其它铸铁相比，力学性能差，其它性能好。差，其它性能好。灰铸铁齿轮箱灰铸铁齿轮箱灰铸铁齿轮箱灰铸铁齿轮箱灰 铸 铁 显 微组 织铁铁素素体体灰灰口口铸铸铁铁珠珠光光体体灰灰口口铸铸铁铁铁铁素素体体珠珠光光体体灰灰口口铸铸铁铁石石墨墨片片的的三三维维形形貌貌硅铁硅铁硅钙硅钙孕育处理前孕育处理前孕育处理后孕育处理后常对灰铸铁进行孕育处理，以细化片状石墨。常对灰铸铁进行孕育处理，以细化片状石墨。孕育铸铁：浇注前在铁水中加孕育铸铁：浇注前在铁水中加 Si-FeSi-Fe，Si-Si-CaCa等孕育剂，使

26、等孕育剂，使P P细化、细化、G G细而均匀，强度、塑细而均匀，强度、塑韧性明显提高。韧性明显提高。分类分类牌号牌号显微组织显微组织基体基体粗片粗片普通灰铸铁普通灰铸铁HT100F+少量少量P粗片粗片HT150F+P较粗片较粗片HT200P中等片中等片孕育铸铁孕育铸铁HT250细细 P P较细片较细片HT300S 或或 T细片细片HT350HT400灰铸铁常用的热处理有：灰铸铁常用的热处理有：消除内应力退火（人工时效）：主要是消除内应力退火（人工时效）：主要是为了消除铸件在铸造冷却过程中产生的内应为了消除铸件在铸造冷却过程中产生的内应力，防止铸件在铸造和切削加工时发生变形力，防止铸件在铸造和切

27、削加工时发生变形和开裂。（和开裂。（530620）2 2）灰铸铁的热处理）灰铸铁的热处理）灰铸铁的热处理）灰铸铁的热处理热处理只改变基体组织，热处理只改变基体组织，热处理只改变基体组织，热处理只改变基体组织，不改变石墨形态和分布。不改变石墨形态和分布。不改变石墨形态和分布。不改变石墨形态和分布。故热处理不是改变铸铁机故热处理不是改变铸铁机故热处理不是改变铸铁机故热处理不是改变铸铁机械性能的主要手段。械性能的主要手段。械性能的主要手段。械性能的主要手段。灰铸铁强度只有碳钢的灰铸铁强度只有碳钢的灰铸铁强度只有碳钢的灰铸铁强度只有碳钢的3050%3050%，热处理强化效，热处理强化效，热处理强化效，

28、热处理强化效果不大。果不大。果不大。果不大。消除内应力退火消除内应力退火消除白口组织退火消除白口组织退火（高温退火）：消除（高温退火）：消除铸件表层和薄壁处白口，降低硬度，提高切铸件表层和薄壁处白口，降低硬度，提高切削加工性。（削加工性。（850900）表面淬火：用于一些表面需要高硬度和表面淬火：用于一些表面需要高硬度和高耐磨性的铸件，如机床导轨、缸套内壁等高耐磨性的铸件，如机床导轨、缸套内壁等。消除白口组织退火消除白口组织退火灰铸铁件灰铸铁件汽汽缸缸套套活活塞塞环环3）灰铸铁的用途）灰铸铁的用途制造承受压力和振动的零件制造承受压力和振动的零件,如机床床身、各种箱体、壳体、如机床床身、各种箱体

29、、壳体、泵体、缸体。泵体、缸体。大型船用柴油机汽缸体大型船用柴油机汽缸体(HT-300)重型机床床身重型机床床身(HT-250)变速箱体变速箱体9.4 9.4 可锻铸铁可锻铸铁 （/玛钢）玛钢）石墨呈团絮状的灰口铸铁，是由白口铸铁经长时间石墨化退火获得的。石墨呈团絮状的灰口铸铁，是由白口铸铁经长时间石墨化退火获得的。石墨呈团絮状的灰口铸铁，是由白口铸铁经长时间石墨化退火获得的。石墨呈团絮状的灰口铸铁，是由白口铸铁经长时间石墨化退火获得的。1 1）可锻铸铁的组织）可锻铸铁的组织）可锻铸铁的组织）可锻铸铁的组织基体基体基体基体(F(F、P)P)团絮状团絮状团絮状团絮状GG。铁素体基体可锻铸铁由于表

30、层脱碳而使心部的石墨。铁素体基体可锻铸铁由于表层脱碳而使心部的石墨。铁素体基体可锻铸铁由于表层脱碳而使心部的石墨。铁素体基体可锻铸铁由于表层脱碳而使心部的石墨多于表层，断口心部呈灰黑色，表层呈灰白色，故又称黑心可锻铸铁。多于表层，断口心部呈灰黑色，表层呈灰白色，故又称黑心可锻铸铁。多于表层，断口心部呈灰黑色，表层呈灰白色，故又称黑心可锻铸铁。多于表层，断口心部呈灰黑色，表层呈灰白色，故又称黑心可锻铸铁。如果退火是在氧化性气氛中进行，使表层完全脱碳得到如果退火是在氧化性气氛中进行，使表层完全脱碳得到如果退火是在氧化性气氛中进行，使表层完全脱碳得到如果退火是在氧化性气氛中进行，使表层完全脱碳得到F

31、 F基组织，而心部基组织，而心部基组织，而心部基组织，而心部分类牌 号壁厚mmbMPa%硬度HBF基体KT300-6123006120163KT330-8123308120163KT350-101235010120163KT370-121237012120163P基体KT450-54505152219KTZ500-45004179241KTZ600-36003201269KTZ700-27002240270*试棒直径试棒直径16mm为为为为P+GP+G，断口心部呈白亮，断口心部呈白亮，断口心部呈白亮，断口心部呈白亮色色色色，故称为白心可锻铸，故称为白心可锻铸，故称为白心可锻铸，故称为白心可锻铸

32、铁。铁。铁。铁。2 2）可锻铸铁的性能）可锻铸铁的性能）可锻铸铁的性能）可锻铸铁的性能较高的强度、塑性和韧较高的强度、塑性和韧较高的强度、塑性和韧较高的强度、塑性和韧性，强度为碳钢的性，强度为碳钢的性，强度为碳钢的性，强度为碳钢的000%0%，接近于铸钢。，接近于铸钢。，接近于铸钢。，接近于铸钢。名为可锻，实不可锻。名为可锻，实不可锻。名为可锻，实不可锻。名为可锻，实不可锻。可锻铸铁的显微组织可锻铸铁的显微组织黑心可锻铸铁黑心可锻铸铁 珠光体可锻铸铁珠光体可锻铸铁 可锻铸铁的石墨化退火可锻铸铁的石墨化退火3）可锻铸铁的生产与石墨化退火工艺）可锻铸铁的生产与石墨化退火工艺生产：生产：第一步：铸造

33、纯白口铸铁。第一步：铸造纯白口铸铁。第二步：长时间石墨化退火处理。第二步：长时间石墨化退火处理。900950，长时间保温，长时间保温，共晶渗碳体共晶渗碳体团絮状团絮状G，完成第，完成第一阶段石墨化。慢冷，一阶段石墨化。慢冷，A中的碳中的碳充分析出，完成第二阶段石墨化。充分析出，完成第二阶段石墨化。快冷穿过共析转变温度区，得到快冷穿过共析转变温度区，得到P基体的可锻铸铁；冷至基体的可锻铸铁；冷至720760保温，使共析渗碳体充分保温，使共析渗碳体充分分解析出石墨，完成第三阶段石分解析出石墨，完成第三阶段石墨化，得到墨化，得到F基体的可锻铸铁。基体的可锻铸铁。可锻铸铁石墨化退火工艺曲线可锻铸铁石墨

34、化退火工艺曲线 4）可锻铸铁的用途）可锻铸铁的用途制造形状复杂且承受振动载制造形状复杂且承受振动载荷的薄壁小型件，如汽车、拖荷的薄壁小型件，如汽车、拖拉机的前后轮壳、管接头、低拉机的前后轮壳、管接头、低压阀门等。压阀门等。可锻铸铁管件可锻铸铁管件9.5 9.5 球墨铸铁球墨铸铁石墨呈球形的灰口铸铁。由液态铁水经石墨化得石墨呈球形的灰口铸铁。由液态铁水经石墨化得石墨呈球形的灰口铸铁。由液态铁水经石墨化得石墨呈球形的灰口铸铁。由液态铁水经石墨化得到到到到.。1 1）球墨铸铁的组织）球墨铸铁的组织）球墨铸铁的组织）球墨铸铁的组织基体（基体（基体（基体（F F、F+PF+P、P P）+球状球状球状球状

35、GG。球状石墨是液态。球状石墨是液态。球状石墨是液态。球状石墨是液态铁水经球化处理得到的。球化剂为镁、稀土和稀土铁水经球化处理得到的。球化剂为镁、稀土和稀土铁水经球化处理得到的。球化剂为镁、稀土和稀土铁水经球化处理得到的。球化剂为镁、稀土和稀土镁。镁。镁。镁。镁是阻碍石墨化元素，为避免白口，并使石墨细镁是阻碍石墨化元素，为避免白口，并使石墨细镁是阻碍石墨化元素，为避免白口，并使石墨细镁是阻碍石墨化元素，为避免白口，并使石墨细小均匀，在球化处理同时还进行孕育处理。常用孕小均匀，在球化处理同时还进行孕育处理。常用孕小均匀，在球化处理同时还进行孕育处理。常用孕小均匀，在球化处理同时还进行孕育处理。常

36、用孕育剂为硅铁和硅钙合金。育剂为硅铁和硅钙合金。育剂为硅铁和硅钙合金。育剂为硅铁和硅钙合金。2）球墨铸铁的性能）球墨铸铁的性能 强度、塑韧性明显优于灰铸铁（强度、塑韧性明显优于灰铸铁（球状球状G 对基体对基体的割裂作用小）。的割裂作用小）。强度是碳钢的强度是碳钢的强度是碳钢的强度是碳钢的707090%90%。球墨。球墨。球墨。球墨铸铁的突出特点是屈强比铸铁的突出特点是屈强比铸铁的突出特点是屈强比铸铁的突出特点是屈强比(0.20.2/b b)高高高高,约为约为约为约为0.70.70.8,0.8,而钢一般只有而钢一般只有而钢一般只有而钢一般只有0.30.30.50.5。有较好的疲劳性能，多数带孔和

37、台肩的重要零有较好的疲劳性能，多数带孔和台肩的重要零件可用其代替钢。件可用其代替钢。硅铁硅铁硅硅钙钙稀土镁稀土镁球墨铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织 铁铁素素体体加加珠珠光光体体球球墨墨铸铸铁铁 铁铁素素体体球球墨墨铸铸铁铁 珠珠光光体体球球墨墨铸铸铁铁 球球墨墨铸铸铁铁中中的的石石墨墨球球 牌号牌号基体基体机械性能机械性能 bMPa0.2MPa5%akkJ/m2HB QT400-17F F40025017600179 QT420-10F42042027010300207QT500-5F+P5003505147-241QT600-2P6004202229-302QT700-2P70049022

38、29-302QT800-2P8005602241-321 QT1200-1下下B B12008401300 38HRC3）球墨铸铁的热处理）球墨铸铁的热处理球墨铸铁可进行各种热处理球墨铸铁可进行各种热处理,如退火、正火、淬火加回火、等温淬火等。如退火、正火、淬火加回火、等温淬火等。退火：退火：退火：退火：去应力退火，去应力退火，去应力退火，去应力退火，500 500 600600。低温退火，低温退火，低温退火，低温退火，720760720760，PG+F PG+F，塑韧性、切削加工性塑韧性、切削加工性塑韧性、切削加工性塑韧性、切削加工性高温退火，高温退火，高温退火，高温退火，900950900

39、950,P,P,Fe3CFe3C G+F,G+F,塑韧性、切削加工性塑韧性、切削加工性塑韧性、切削加工性塑韧性、切削加工性 正火正火正火正火 P%P%，细化组织，强度、耐磨性，细化组织，强度、耐磨性，细化组织，强度、耐磨性，细化组织，强度、耐磨性 低温正火，低温正火，低温正火，低温正火，840860840860，P+F+GP+F+G，塑韧性较好。，塑韧性较好。，塑韧性较好。，塑韧性较好。高温正火，高温正火，高温正火，高温正火，880920880920，P+G P+G，强度较高。，强度较高。，强度较高。，强度较高。调质调质调质调质 850900850900油淬油淬油淬油淬+55060055060

40、0回火回火回火回火回火回火回火回火S+GS+G 等温淬火等温淬火等温淬火等温淬火 840900840900+300+300等温等温等温等温下下下下B+GB+G。调质、等温淬火后综合机械性能好，但仅适于小尺寸零件。调质、等温淬火后综合机械性能好，但仅适于小尺寸零件。低温（不完全低温（不完全A化）正火化）正火 高温（完全高温（完全A化）正火化）正火球墨铸铁的热处理特点是：球墨铸铁的热处理特点是：奥氏体化温度比碳钢高，由于硅含量高奥氏体化温度比碳钢高，由于硅含量高;淬透性比碳钢高淬透性比碳钢高;奥氏体中碳含量可控。奥氏体中碳含量可控。制制品品(轧轧辊辊与与辊辊环环)组织组织组织组织贝贝氏氏体体基基球

41、球墨墨铸铸铁铁4）球墨铸铁的用途）球墨铸铁的用途制造承受震动、载荷制造承受震动、载荷大的零件，替代部分铸大的零件，替代部分铸钢、锻钢件，如曲轴、钢、锻钢件，如曲轴、传动齿轮、轧辊、连杆传动齿轮、轧辊、连杆等。等。核燃料贮存运输核燃料贮存运输容器容器(QT350-22)铸铁曲轴铸铁曲轴（补）蠕墨铸铁（补）蠕墨铸铁蠕墨铸铁是蠕墨铸铁是蠕墨铸铁是蠕墨铸铁是2020世纪世纪世纪世纪6060年代发展起来的一种年代发展起来的一种年代发展起来的一种年代发展起来的一种新型铸铁。新型铸铁。新型铸铁。新型铸铁。蠕墨铸铁是液态铁水经蠕化处理和孕育处蠕墨铸铁是液态铁水经蠕化处理和孕育处蠕墨铸铁是液态铁水经蠕化处理和孕

42、育处蠕墨铸铁是液态铁水经蠕化处理和孕育处理得到的。蠕化剂为稀土硅铁镁合金、理得到的。蠕化剂为稀土硅铁镁合金、理得到的。蠕化剂为稀土硅铁镁合金、理得到的。蠕化剂为稀土硅铁镁合金、稀土稀土硅铁合金、稀土硅铁钙合金等。常用的孕育硅铁合金、稀土硅铁钙合金等。常用的孕育剂为硅铁合金和硅钙合金。剂为硅铁合金和硅钙合金。蠕墨铸铁的组织：基体（蠕墨铸铁的组织：基体（F、F+P、P）+蠕虫状蠕虫状G。蠕墨铸铁中的石墨蠕墨铸铁中的石墨牌号bMPa0.2MPa%硬度HB基体不 小 于RuT4204203350.75200280PRuT3803803000.75193274PRuT3403402701.0170249

43、P+FRuT3003002401.5140217F+PRuT2602601953121197F蠕墨铸铁的显微组织蠕墨铸铁的显微组织蠕墨铸铁中的石墨蠕墨铸铁中的石墨珠光体基体珠光体基体铁素体基体铁素体基体蠕墨铸铁的强度、塑性和抗疲劳性能优于灰铸铁，蠕墨铸铁的强度、塑性和抗疲劳性能优于灰铸铁，其力学性能介于灰铸铁与球墨铸铁之间。其力学性能介于灰铸铁与球墨铸铁之间。灰铸铁灰铸铁灰铸铁灰铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁灰灰铸铸铁铁蠕蠕墨墨铸铸铁铁球球墨墨铸铸铁铁蠕墨铸铁常用于制造承受热循环载荷的零件和结构蠕墨铸铁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

44、铸件。如钢锭模、玻璃模具、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、耐柴油机汽缸、汽缸盖、排气阀、液压阀的阀体、耐压泵的泵体等。压泵的泵体等。玻璃模具玻璃模具制动鼓制动鼓9.6特殊性能铸铁（合金铸铁）简介特殊性能铸铁（合金铸铁）简介在铸铁熔炼时有意加入一些合金元素，得到特殊性能铸铁或称合在铸铁熔炼时有意加入一些合金元素，得到特殊性能铸铁或称合金铸铁。金铸铁。1、耐磨铸铁、耐磨铸铁珠光体基的灰口铸铁：珠光体基的灰口铸铁：F为软基体，为软基体，Fe3C为硬质相，为硬质相，G润滑、储油，制作轧润滑、储油，制作轧辊、货车车轮。辊、货车车轮。高磷铸铁：高磷铸铁

45、：灰口铸铁灰口铸铁0.40.6P，有时还合金元素，有时还合金元素Cr，Mo，W，Cu，Ti，V等。等。中锰球墨铸铁：稀土镁球墨铸铁中锰球墨铸铁：稀土镁球墨铸铁5.09.5Mn，得到，得到MA碳化物球碳化物球状状G。制作球磨机衬板、磨球、犁铧等。制作球磨机衬板、磨球、犁铧等。铬钼铜耐磨铸铁，钒钛耐磨铸铁，高铬白口铸铁等铬钼铜耐磨铸铁，钒钛耐磨铸铁，高铬白口铸铁等，制作机床导轨，汽缸套、制作机床导轨，汽缸套、活塞环等。活塞环等。2、耐热铸铁：铸铁硅、铝、铬元素，分为硅系、铝系、硅铝系及铬系耐热、耐热铸铁：铸铁硅、铝、铬元素，分为硅系、铝系、硅铝系及铬系耐热铸铁。组织为铸铁。组织为FG。制作加热炉底板，坩埚、换热器，热锭模。制作加热炉底板，坩埚、换热器，热锭模。3、耐蚀铸铁：、耐蚀铸铁：F基球铁硅、铝、铬元素，分为高硅、高铬、高铝耐蚀铸铁。基球铁硅、铝、铬元素，分为高硅、高铬、高铝耐蚀铸铁。制作阀门、泵，管道等。制作阀门、泵，管道等。