4.3 铸铁.ppt

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1、铸 铁概 述铸铁是碳含量大于2.11%、并常含有较多的硅、锰、硫、磷等元素的铁碳合金。铸铁的生产设备和工艺简单，价格便宜，并具有许多优良的使用性能和工艺性能，是工程上最常用的金属材料之一。它可用于制造各种机器零件，如机床的床身、床头箱；发动机的汽缸体、缸套、活塞环、曲轴、凸轮轴；轧机的轧辊及机器的底座等。铸铁的性能特点铸铁的化学成分中含有较多的C、Si、S、P；铸铁中C主要以石墨形式存在，铸铁组织是由钢的基体和石墨组成；石墨硬度低、抗拉强度小、伸长率接近零、故基体上的石墨可视为空洞或裂纹；石墨的存在又可以提高铸铁的耐磨性、减振性和切削加工性能。铸铁熔点低、流动性好，铸造性能优于钢。铸铁的分类按

2、照碳的存在形式，铸铁可分为：碳以渗碳体形式存在的，称为白口铸铁；碳以石墨形式存在的，称为灰口铸铁；碳以渗碳体和石墨2种形式存在，称为麻口铸铁。铸铁的分类按照石墨的形态,铸铁可分为:石墨呈片状铸铁,称灰铸铁；石墨呈团絮状的铸铁称可锻铸铁；石墨呈球状的铸铁称球墨铸铁；石墨呈蠕虫状的铸铁称蠕墨铸铁。影响铸铁石墨化的因素可分为内因和外因两个方面，内因是化学成分，外因是冷却速度。影响石墨化的因素影响石墨化的内因化学成分分为促进石墨化和阻碍石墨化二类。1、C、Si为强烈促进石墨化的元素。石墨本身是碳，所以碳含量越高，石墨化越容易，石墨越多；硅减弱碳和铁的亲合力，不利于渗碳体的析出，促进石墨化；在铸铁中，1

3、%Si对石墨化的作用相当于1/3%C。2、S、Mn为阻碍石墨化的元素。少量S就会与铁生成FeS，促进白口化；Mn溶于铁素体和渗碳体中，增强铁、碳原子间的结合力。在生产过程中，铸铁的冷却速度越缓慢，或在高温下长时间保温，均有利于石墨化。冷却速度主要由浇注温度、铸型材料和铸件壁厚。影响石墨化的外因冷却速度灰铸铁的化学成分vC含量一般控制在：2.5%4.0%v Si含量一般控制在：1.0%3.0%v Mn含量一般控制在：0.5%1.4%v S含量一般控制在：0.3%v P含量一般控制在：0.15%灰铸铁灰铸铁灰铸铁的力学性能灰口铸铁的抗拉强度和塑性都很低，这是石墨对基体的严重割裂所致。石墨强度、韧性

4、极低，相当于钢基体上的裂纹或空洞，它减小基体的有效截面，并引起应力集中。石墨越多，越大，对基体的割裂作用越严重，其抗拉强度越低灰铸铁的工艺性能v 因石墨的存在，造成脆性切屑，铸铁的切削加工性能优异。v 灰铸铁的铸造性能良好，铸件凝固时形成石墨产生的膨胀，减少了铸件体积的收缩，降低了铸件中的内应力。v 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。v 石墨对振动的传递起削弱作用，使铸铁有很好的减振性能。v 大量石墨的割裂作用，使铸铁对缺口不敏感。灰铸铁的牌号灰铸铁的牌号：HT+三位数字（最低抗拉强度）如HT200表示最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁。最小的灰铁是HT100，往上

5、以50为间隔递增，最大为HT350。灰铸铁的热处理 热处理不能改变石墨的形态和分布，对提高灰口铸铁整体机械性能作用不大。a.消除内应力退火（又称人工时效）一些形状复杂和尺寸稳定性要求较高的重要铸件，如机床床身、柴油机汽缸等，为防止变形和开裂。b.降低硬度的退火 灰铸铁表层和薄壁处产生难以切削加工，需要退火降低硬度，使渗碳体分解成石墨。c.表面淬火 有些铸件如机床导轨、缸体内壁等，需提高硬度和耐磨性，可进行表面淬火处理，淬火后表面硬度可达50HRC55HRC。球墨铸铁球墨铸铁的石墨呈球状，使其具有很高的强度，又有良好的塑性和韧性。其综合机械性能接近于钢。球墨铸铁的成分要求比较严格，有“两高三低”

6、之说,一般范围是：Wc：3.6%3.9%C；Wsi：2.2%2.8%WMn：0.6%0.8%；Ws 0.04%；WP 0.1%。球墨铸铁的球化处理一般浇注之前，在铁液中加入少量球化剂（通常为镁、稀土镁合金或含铈的稀土合金）和孕育剂（通常为硅铁），使铁水凝固后形成球状石墨。球铁的性能v相比灰铁，承载能力有了大幅度提高；v具有良好的塑性和韧性，断后伸长率较高；v耐磨性优于非合金钢、铸造性优于铸钢、切削加工性能近似灰铸铁。球墨铸铁的牌号球墨铸铁牌号:QT+数字（最低抗拉强度，MPa）数字（断后伸长率，）。如QT420-10、QT600-2、QT800-2球墨铸铁的应用有时可代替铸钢和可锻铸铁在机械制造工业中得到广泛应用。球墨铸铁多用来制造承受冲击载荷的零件，如曲轴、连杆、轴等。球墨铸铁的热处理 退火 提高韧性 正火 提高强度 淬火 提高硬度，增加耐磨性