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1、教学重点1、灰铸铁,球墨铸铁的牌号,性能及应用。2、常用黄铜和青铜的牌号,性能及用途 3、硬质合金的分类;牌号,及应用。4、工程塑料和复合材料的定义、特性、分类教学难点1、铸铁的石墨化。2、根据零件的使用需要,正确选用合适的有色金属材料牌号。3、粉末冶金材料(含硬质合金)的性能特点及应用。4、工程塑料化学名称较难记忆。本课题重点与难点 铸铁是一系列主要由铁、碳和硅组成的合金总称。具有良好的铸造性、耐磨性、减震性、切削加工性等,且制造容易、价格便宜。铸铁按碳的存在形式分为:1.白口铸铁:Fe3C2.灰口铸铁:G3.麻口铸铁:Fe3C+G此外,为满足耐热、耐蚀、耐磨等特殊性能的需求,在铸铁中加入铬
2、、钼、铜、铝、硅等合金元素就得到合金铸铁。3.3.1 铸铁 1、铸铁的石墨化及其影响因素 石墨的形状、数量、大小及分布对铸铁的组织和性能有重要影响。铸铁中碳原子以石墨(G)形式析出的过程称为石墨化。石墨是碳的一种结晶形式,具有六方晶格,强度、硬度、塑性和韧性极低,接近于零,硬度仅为35HBS。3.3.1 铸铁 1)铸铁的石墨化 (1)化学成分的影响 3.3.1 铸铁 2)影响石墨化的因素 碳和硅是强烈促进石墨化的元素。铸铁中碳、硅的含量越高,越容易进行石墨化,得到灰口铸铁组织。硫是强烈阻止石墨化的元素。一般Ws0.15。锰是阻止石墨化的元素。一般WMn0.61.3。磷是微弱促进石墨化的元素。一
3、般WP0.3。(2)冷却速度的影响 3.3.1 铸铁 2、灰铸铁的成分、组织与性能 成份:一般为Wc=2.5%4.0%,Wsi=1.0%3.0%,WMn=0.5%1.4%,Ws0.15%,Wp0.30%。组织:看成是碳钢的基体加片状石墨,分为三类:铁素体基体、铁素体-珠光体基体、珠光体基体灰铸铁。性能:取决于基体组织和石墨的形态、数量、大小和分布。灰铸铁的抗拉强度、塑性、韧性比钢低很多。具有优良的铸造性能、优良的切削加工性能、良好的减振性、减摩性和低的缺口敏感性。3.3.1 铸铁 3、灰铸铁的孕育处理 在浇注前向铁水中加入少量孕育剂,使大量高度弥散的难熔质点成为石墨的结晶核心,以获得细小均匀的
4、石墨片和细片珠光体。通过孕育处理得到的铸铁称为孕育铸铁。孕育铸铁有较高的强度,且铸件各部位截面上的组织和性能比较均匀。4、灰铸铁的牌号、性能及用途 牌号用“HT+数字”表示。HT是“灰铁”两字的汉语拼音字首,数字表示最低的抗拉强度值(MPa)。例:HT150。灰铸铁的性能性能特点是生产简单、应用广泛,其产量占整个铸铁产量的80%以上。3.3.1 铸铁 5、灰铸铁的热处理 灰铸铁热处理只能改变基体组织,不能改变石墨的形状、数量、大小和分布。热处理主要作用是消除应力、改善切削加工性、提高表面的硬度和耐磨性等。1)去应力退火 工艺为:加热至500600,保温一段时间后,随炉冷至200以下出炉空冷。2
5、)消除白口、降低硬度退火 加热到850900,保温25h,然后随炉冷却至250400出炉空冷。3)表面淬火 主要作用是提高铸件的表面硬度和耐磨性。常用的有火焰淬火、感应淬火、接触电阻加热淬火等。3.3.1 铸铁 6、球墨铸铁的成分、组织与性能 成份:球墨铸铁的化学成分一般为:Wc=3640,Wsi=2028,WMn0.608,Ws004,Wp01,WMg0.030.05,WRE0030.05。组织:分为铁素体球墨铸铁、铁素体珠光体球墨铸铁、珠光体球墨铸铁和贝氏体球墨铸铁四种。性能:力学性能比灰口铸铁高得多,强度与钢接近,屈强比达到0.70.8,比碳钢高;塑性和韧性比灰铸铁好,仍比钢差。具有良好
6、的铸造性能、减震性、减摩性、低的缺口敏感性、切削加工性等。但存在收缩率较大、流动性稍差、白口倾向大等缺陷。3.3.1 铸铁 7、球墨铸铁的牌号、性能及用途 牌号用“QT+A组数字-B组数字”表示。QT是“球铁”两字的汉语拼音字首A组数字表示最低的抗拉强度值(MPa)B组数字表示最低伸长率。例:QT600-3。广泛用于制作受力复杂、性能要求较高的重要零件。3.3.1 铸铁 8、球墨铸铁的热处理 热处理比钢的加热温度略高些、保温时间长些、加热速度和冷却速度要慢些。1、退火 分为去应力退火、低温退火和高温退火。目的是消除铸造内应力,获得铁素体基体,提高塑性和韧性。2、正火 分为高温正火和低温正火。目
7、的是增加基体组织中的珠光体的数量,细化组织,提高球墨铸铁的强度和耐磨性。3、调质处理目的是得到回火索氏体基体,以获得较高的综合力学性能。4、等温淬火 目的是得到下贝氏体基体,使其具有高硬度、高强度和较好的韧性。3.3.1 铸铁 9、可锻铸铁 可锻铸铁的生产是先浇注成白口铸铁,然后再经高温经长时间石墨化退火。1、可锻铸铁的成分、组织与性能成份:较低的碳、硅含量,一般Wc=2.22.8,Wsi=1.21.8,WMn0.408,Wp01,Ws0.2。组织:分为铁素体可锻铸铁(又称黑心可锻铸铁)、珠光体可锻铸铁两种。性能:强度和韧性比灰铸铁提高很多。可锻铸铁并不可锻。2、可锻铸铁的牌号、性能及用途 牌
8、号用“KT+表示类别的字母+A组数字-B组数字”表示。表示类别的字母有H、B、Z。例:KTH370-12。用于制作形状复杂、要求强度、韧性较高的薄壁零件。3.3.1 铸铁 10、蠕墨铸铁 通过在一定成分的铁水中加入适量的蠕化剂、再加孕育剂而生产制得的。1、蠕墨铸铁的成分、组织与性能成份:Wc=3.53.9,Wsi=2.22.8,WMn0.408,Wp01,Ws0.2。组织:分为铁素体、铁素体-珠光体和珠光体三种。性能:力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间。减震性、铸造性能、导热性优于球墨铸铁,切削加工性比灰铸铁差。2、蠕墨铸铁的牌号、性能及用途 牌号用“RuT+一组数字”表示,RuT是“蠕铁”两字的汉语拼音字首,一组数字表示最低的抗拉强度值(MPa)。例:RuT420。