《工程材料》配套PPT,工程材料,工程,材料,配套,PPT 2022/10/11o8.1概述o8.2普通灰鑄鐵o8.3球墨鑄鐵o8.4蠕墨鑄鐵o8.5可鍛鑄鐵o8.6合金鑄鐵第八章 鑄鐵cast iron2022/10/118.1 概述o鑄鐵：鑄鐵是含碳量大于鑄鐵是含碳量大于2.11%并含有較多硅、并含有較多硅、錳、硫、磷等元素的多元鐵基合金。錳、硫、磷等元素的多元鐵基合金。o化學(xué)成分：C：2.5-4.0 Si：1.0-3.0o特點(diǎn)：鑄造性能優(yōu)良，熔化加工簡單，成本低，減振性能好o用途：廣泛用于機(jī)械制造，冶金礦山，石油化工，交通運(yùn)輸?shù)?022/10/11o例如，機(jī)床例如，機(jī)床床身、內(nèi)燃床身、內(nèi)燃機(jī)的汽缸體、機(jī)的汽缸體、缸套、活塞缸套、活塞環(huán)及軸瓦、環(huán)及軸瓦、曲軸等都可曲軸等都可用鑄鐵制造。用鑄鐵制造。鑄鐵曲軸鑄鐵曲軸內(nèi)內(nèi)燃燃機(jī)機(jī)汽汽缸缸2022/10/11箱體箱體啟啟動動閥閥葉輪葉輪 進(jìn)進(jìn)氣氣管管 2022/10/118.1.1鑄鐵的分類17按石墨存在的形式及石墨形態(tài)分類o灰鑄鐵 C全部或大部分以游離的片狀石墨形式存在，斷口呈灰色o球墨鑄鐵 C全部或大部分以游離的球形石墨形式存在o蠕墨鑄鐵 C全部或大部分以游離的蠕蟲狀石墨形式存在o可鍛鑄鐵 C全部或大部分以團(tuán)絮狀石墨形式存在，好的韌性，塑性o白口鑄鐵 C全部或大部分以化合態(tài)的Fe3C形式存在，呈白亮色o麻口鑄鐵 灰口白口鐵的混合組織2022/10/11工業(yè)工業(yè)鑄鐵鑄鐵的成的成分范分范圍與圍與組織組織工業(yè)鑄鐵的成分范圍工業(yè)鑄鐵的成分范圍溫度溫度快冷中速冷卻中速冷卻緩冷緩冷緩冷快冷白口鑄鐵珠光體灰鑄鐵鐵素體灰鑄鐵鐵素體球墨鑄鐵珠光體球墨鑄鐵珠光體可鍛鑄鐵鐵素體可鍛鑄鐵石墨化退火中速冷卻緩冷珠光體蠕墨鑄鐵鐵素體蠕墨鑄鐵Si/Mg/Ce2022/10/11灰鑄鐵灰鑄鐵 的顯微的顯微組織組織 鐵鐵素素體體灰灰鑄鑄鐵鐵珠珠光光體體灰灰鑄鑄鐵鐵鐵鐵素素體體加加珠珠光光體體灰灰鑄鑄鐵鐵石石墨墨片片的的三三維維形形貌貌2022/10/11球墨鑄鐵的顯微組織球墨鑄鐵的顯微組織 鐵鐵素素體體加加珠珠光光體體球球墨墨鑄鑄鐵鐵 鐵鐵素素體體球球墨墨鑄鑄鐵鐵 珠珠光光體體球球墨墨鑄鑄鐵鐵 球球墨墨鑄鑄鐵鐵中中的的石石墨墨球球 2022/10/11蠕墨鑄鐵的顯微組織蠕墨鑄鐵的顯微組織蠕墨鑄鐵中的石墨蠕墨鑄鐵中的石墨珠光體基體珠光體基體鐵素體基體鐵素體基體2022/10/11 可鍛鑄鐵的顯微組織可鍛鑄鐵的顯微組織 黑心可鍛鑄鐵黑心可鍛鑄鐵 珠光體可鍛鑄鐵珠光體可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵的石墨化退火可鍛鑄鐵的石墨化退火2022/10/11共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵2022/10/11鑄鐵的分類與牌號表示方法鑄鐵的分類與牌號表示方法 鑄鐵鑄鐵名稱名稱 石墨石墨形態(tài)形態(tài) 基體基體組織組織 編編 號號 方方 法法 牌號實(shí)例牌號實(shí)例 灰灰 鑄鑄 鐵鐵 片片狀狀FHT+一組數(shù)字一組數(shù)字?jǐn)?shù)數(shù)字字表表示示最最低低抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度值值，單單位位MPa?！癏T”表示灰鑄鐵代號。表示灰鑄鐵代號。HT100F+PHT150PHT200球球 墨墨 鑄鑄 鐵鐵 球球狀狀FQT+兩組數(shù)字兩組數(shù)字 第第一一組組數(shù)數(shù)字字表表示示最最低低抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度值，度值，MPa；第第二二組組數(shù)數(shù)字字表表示示最最低低延延伸伸率率值值，%?！癚T”表示表示 球墨鑄鐵代號球墨鑄鐵代號QT400-15F+PQT600-3PQT700-22022/10/11鑄鐵的分類鑄鐵的分類與牌號表示方法（續(xù)）與牌號表示方法（續(xù)）鑄鐵鑄鐵名稱名稱 石墨石墨形態(tài)形態(tài) 基體基體組織組織 編編 號號 方方 法法 牌號實(shí)例牌號實(shí)例 蠕蠕 墨墨鑄鑄 鐵鐵 蠕蠕蟲蟲狀狀FRuT+一組數(shù)字一組數(shù)字?jǐn)?shù)數(shù)字字表表示示最最低低抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度值值,MPa。“RuT”表表示示蠕蠕墨墨鑄鑄鐵鐵代代號號 RuT260F+PRuT300PRuT420 可可 鍛鍛 鑄鑄 鐵鐵 團(tuán)團(tuán)絮絮狀狀FKTH+兩組數(shù)字兩組數(shù)字KTB+兩組數(shù)字兩組數(shù)字KTZ+兩組數(shù)字兩組數(shù)字KTH300-06表表F心心PKTB35-04PKTZ450-06KTH、KTB、KTZ分別為黑心、分別為黑心、白心、珠光體可鍛白心、珠光體可鍛鑄鐵代號；第一組鑄鐵代號；第一組數(shù)字表示最低抗拉數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度值，強(qiáng)度值，MPa；第；第二組數(shù)字表示最低二組數(shù)字表示最低延伸率值，延伸率值，%2022/10/118.1.2.1 鑄鐵石墨化過程按Fe-Fe3C相圖結(jié)晶，得到白口鑄鐵按FeG相圖結(jié)晶的為灰口鑄鐵L+GL+Fe3C圖 8.1實(shí)線為FeFe3C相圖，虛線為FeGr相圖4.267368.1.2 鑄鐵的石墨化及影響因素2022/10/11溫度溫度T+Fe3C+GL1154 1148 自自由由能能F1.當(dāng)液態(tài)合金溫度1154時，液體金屬自由能FL最低，不發(fā)生任何相變2.1148 液體合金1154 ，只能發(fā)生LG3.液態(tài)合金的溫度0.2%后，出現(xiàn)硬脆后，出現(xiàn)硬脆Fe3P，呈孤立、細(xì)小、均勻分布時，可呈孤立、細(xì)小、均勻分布時，可耐磨性。若粗大耐磨性。若粗大連續(xù)網(wǎng)狀分布，將連續(xù)網(wǎng)狀分布，將強(qiáng)度，強(qiáng)度，鑄件脆性。鑄件脆性。除在耐磨鑄鐵中可達(dá)除在耐磨鑄鐵中可達(dá)0.51.0%外，在普通鑄鐵中外，在普通鑄鐵中都作為雜質(zhì)，通?；诣F中都作為雜質(zhì)，通常灰鐵中P含量控制在含量控制在0.2%。G化；化；Mn能與能與S結(jié)合生成結(jié)合生成MnS，削弱硫的有害，削弱硫的有害作用。鑄鐵中含錳量一般在作用。鑄鐵中含錳量一般在0.51.4%范圍內(nèi)，如要范圍內(nèi)，如要獲得鐵素體基體，含錳量應(yīng)取下限。獲得鐵素體基體，含錳量應(yīng)取下限。P Mn2022/10/11 白口；白口；鐵水流動性，惡化鑄造性；形成鐵水流動性，惡化鑄造性；形成FeS，分布晶界，使鑄鐵變脆。分布晶界，使鑄鐵變脆。S是有害元素，其含量應(yīng)是有害元素，其含量應(yīng)盡量低，一般將盡量低，一般將S限制在限制在0.15%以下以下S促進(jìn)石墨化元素促進(jìn)石墨化元素 阻礙石墨化元素阻礙石墨化元素+Al、C、Si、Ni、CuW、Mn、Mo、S、Cr、Fe、Mg 2022/10/11o為綜合考慮C，Si，P對鑄鐵組織及石墨化的影響，引入了兩個參量：碳當(dāng)量和共晶度o碳當(dāng)量：把碳當(dāng)量：把Si Si，P P折合成相當(dāng)?shù)奶己空酆铣上喈?dāng)?shù)奶己縪CECEWWC C 1/3W1/3W(Si+P)(Si+P)o共晶度：表示鑄鐵中碳含量接近共晶碳含量的程度oSc=WC/4.3%-1/3W(Si+P)oSc=1為共晶o 1為過共晶o 1為亞共晶2022/10/11o2.冷卻速度的影響冷卻速度的影響o鑄件冷卻緩慢，有利于碳原子的充分?jǐn)U散，結(jié)晶鑄件冷卻緩慢，有利于碳原子的充分?jǐn)U散，結(jié)晶將按將按Fe-G相圖進(jìn)行，因而促進(jìn)石墨化。相圖進(jìn)行，因而促進(jìn)石墨化。WC+Wsi(%)鑄件壁厚和碳硅含量對鑄鐵組織的影響鑄件壁厚和碳硅含量對鑄鐵組織的影響 l快冷時由于快冷時由于過冷度大，過冷度大，結(jié)晶將按結(jié)晶將按Fe-Fe3C相相圖進(jìn)行圖進(jìn)行,不不利于石墨化。利于石墨化。圖8.3壁厚和碳當(dāng)量的影響2022/10/11 化學(xué)成分選定后，改變鑄鐵各階段冷卻速度，可以化學(xué)成分選定后，改變鑄鐵各階段冷卻速度，可以在很大范圍內(nèi)改變鑄態(tài)組織。在很大范圍內(nèi)改變鑄態(tài)組織。V冷冷越緩慢，越有利于按越緩慢，越有利于按Fe-G狀態(tài)圖進(jìn)行結(jié)晶和轉(zhuǎn)變。尤其是共析階段狀態(tài)圖進(jìn)行結(jié)晶和轉(zhuǎn)變。尤其是共析階段G化，通化，通常情況下，常情況下，共析階段的共析階段的G化難以完全進(jìn)行。化難以完全進(jìn)行。在生產(chǎn)中，鑄件冷卻速度是一個綜合因素，它與澆在生產(chǎn)中，鑄件冷卻速度是一個綜合因素，它與澆注溫度、鑄型條件以及鑄件壁厚均有關(guān)系。同一鑄件不注溫度、鑄型條件以及鑄件壁厚均有關(guān)系。同一鑄件不同壁厚處具有不同組織和性能，稱之為同壁厚處具有不同組織和性能，稱之為鑄件壁厚敏感效鑄件壁厚敏感效應(yīng)應(yīng)。鑄件壁厚是設(shè)計(jì)的，難以改變，對已知壁厚鑄件，。鑄件壁厚是設(shè)計(jì)的，難以改變，對已知壁厚鑄件，可調(diào)整化學(xué)成分來保證獲得所需組織?？烧{(diào)整化學(xué)成分來保證獲得所需組織。2022/10/118.2 8.2 普通灰鑄鐵普通灰鑄鐵plain gray cast ironplain gray cast iron 8.2.18.2.1、灰鑄鐵中片狀石墨的生長方式、灰鑄鐵中片狀石墨的生長方式內(nèi)內(nèi)在在因因素素 G G為六方點(diǎn)陣層狀結(jié)構(gòu)。層面原子間距小，較為六方點(diǎn)陣層狀結(jié)構(gòu)。層面原子間距小，較強(qiáng)共價(jià)鍵結(jié)合，層間強(qiáng)共價(jià)鍵結(jié)合，層間C C原子間距較大，原子作用原子間距較大，原子作用力弱。力弱。層面方向生長速度就大，石墨是在與鐵層面方向生長速度就大，石墨是在與鐵水相接觸的條件下以片狀方式生長的。水相接觸的條件下以片狀方式生長的。外外在在因因素素 G形成會導(dǎo)致周圍鐵水形成會導(dǎo)致周圍鐵水C濃度濃度,凝固點(diǎn)凝固點(diǎn)生成生成包圍包圍G片的片的A體殼。但體殼。但G片端生長速度超過片端生長速度超過A結(jié)晶速結(jié)晶速度度,G片端總是和鐵水直接接觸。片端總是和鐵水直接接觸。2022/10/11 片狀石墨生長機(jī)理片狀石墨生長機(jī)理 如如G片向兩側(cè)加厚生長，須依靠片向兩側(cè)加厚生長，須依靠C從鐵水中先擴(kuò)散到從鐵水中先擴(kuò)散到A層層再擴(kuò)散到再擴(kuò)散到G；而；而Fe還必須向還必須向A層外作反方向擴(kuò)散，顯然是較層外作反方向擴(kuò)散，顯然是較難的難的G片增厚是較慢的。最后形成了片增厚是較慢的。最后形成了立體花朵狀立體花朵狀圖8.4石墨的晶體結(jié)構(gòu)2022/10/118.2.2 灰鑄鐵的組織特點(diǎn) 組織：片狀組織：片狀G+金屬基體（金屬基體（F，F(xiàn)+P，P）。）。石墨形態(tài)石墨形態(tài):有有A、B、C、D、E、F 6種類型，種類型，其中其中A型最好。型最好。經(jīng)孕育處理的灰鑄鐵為孕育鑄鐵。實(shí)際生經(jīng)孕育處理的灰鑄鐵為孕育鑄鐵。實(shí)際生產(chǎn)，大部分鑄鐵都經(jīng)過孕育處理產(chǎn)，大部分鑄鐵都經(jīng)過孕育處理.孕育處理目的孕育處理目的?孕育劑孕育劑是什么？是什么？硅鐵硅鐵硅硅鈣鈣2022/10/11（a a）A A型石墨型石墨 (b)B(b)B型石墨型石墨 (c)C(c)C型石墨型石墨 (d)D(d)D型石墨型石墨 (e)E(e)E型石墨型石墨 (f)F(f)F型石墨型石墨 圖圖8.58.5 片狀石墨的分布類型片狀石墨的分布類型 2022/10/11牌號意義牌號意義 有有HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350六個國家標(biāo)準(zhǔn)牌號。六個國家標(biāo)準(zhǔn)牌號。“HT”表示表示“灰鐵灰鐵”，后面的數(shù)字表示抗，后面的數(shù)字表示抗拉強(qiáng)度（不低于拉強(qiáng)度（不低于,MPa）2022/10/118.2.38.2.3、灰鑄鐵性能、灰鑄鐵性能（1 1）抗拉強(qiáng)度低、塑韌性很差）抗拉強(qiáng)度低、塑韌性很差G相當(dāng)于空洞相當(dāng)于空洞有效截面積有效截面積G片端似裂口片端似裂口應(yīng)力集中應(yīng)力集中 基體強(qiáng)度不能充分基體強(qiáng)度不能充分發(fā)揮，其強(qiáng)度利用率發(fā)揮，其強(qiáng)度利用率僅僅3050%，表現(xiàn)為，表現(xiàn)為b很低，塑性和韌很低，塑性和韌性幾乎為零性幾乎為零2022/10/11（2 2）缺口敏感性?。┤笨诿舾行孕?可切削性好可切削性好 大量大量G相當(dāng)于已經(jīng)存在了許多缺口相當(dāng)于已經(jīng)存在了許多缺口,工件的工件的人為缺口就不太敏感了。人為缺口就不太敏感了。鑄鐵的可切削性是優(yōu)良的鑄鐵的可切削性是優(yōu)良的.為什么鑄鐵的切削鐵屑為什么鑄鐵的切削鐵屑是碎片狀的是碎片狀的,而鋼的切屑是而鋼的切屑是連續(xù)狀的連續(xù)狀的?2022/10/11（3 3）良好的鑄造性）良好的鑄造性 灰鐵成分接近共晶點(diǎn)，可鑄造出形狀復(fù)雜零灰鐵成分接近共晶點(diǎn)，可鑄造出形狀復(fù)雜零件。并且不易形成縮孔和縮松，能獲得較致密的件。并且不易形成縮孔和縮松，能獲得較致密的鑄件。鑄件。為什么成分接近共晶點(diǎn)的為什么成分接近共晶點(diǎn)的鑄鐵鑄鐵，其鑄造性能，其鑄造性能就比較好就比較好?2022/10/11（4 4）良好的減振性和減摩性）良好的減振性和減摩性 灰鐵內(nèi)部存在大量片狀灰鐵內(nèi)部存在大量片狀G，它割裂基體，破，它割裂基體，破壞連續(xù)性，阻止振動傳播，并能轉(zhuǎn)化為熱能而壞連續(xù)性，阻止振動傳播，并能轉(zhuǎn)化為熱能而發(fā)散，因而灰鐵具有很好的減振性。發(fā)散，因而灰鐵具有很好的減振性。常用于機(jī)床底座，效果很好。常用于機(jī)床底座，效果很好。一方面一方面G本身是良好的潤滑劑，另一方面本身是良好的潤滑劑，另一方面G脫落后的顯微脫落后的顯微“口袋口袋”，可以儲存潤滑油和收集微，可以儲存潤滑油和收集微小磨粒，因此具有良好的減摩性。如機(jī)床導(dǎo)軌。小磨粒，因此具有良好的減摩性。如機(jī)床導(dǎo)軌。2022/10/11o熱處理只改變基體組織，不改變石墨形態(tài)。熱處理只改變基體組織，不改變石墨形態(tài)。熱處理強(qiáng)化效果不大。熱處理強(qiáng)化效果不大。o灰鑄鐵常用的熱處理有：灰鑄鐵常用的熱處理有：消除應(yīng)力退火：消除應(yīng)力退火：530-550。石墨化退火（消除白口鐵退火）。石墨化退火（消除白口鐵退火）。鑄件表面冷速快，易形成白口鐵，為降低其硬度鑄件表面冷速快，易形成白口鐵，為降低其硬度及脆性，便于機(jī)加工，需進(jìn)行石墨化退火。及脆性，便于機(jī)加工，需進(jìn)行石墨化退火。900-950，2-5h，使共晶，使共晶Fe3CG 表面淬火表面淬火：感應(yīng)淬火：感應(yīng)淬火灰鑄鐵件灰鑄鐵件汽汽缸缸套套活活塞塞環(huán)環(huán)8.2.4灰鑄鐵熱處理2022/10/11圖8.6灰鑄鐵消除應(yīng)力退火工藝圖8.7灰鑄鐵石墨化退火工藝2022/10/11o制造制造承受壓力和振動的零件，承受壓力和振動的零件，如如機(jī)床床身、各種箱體、殼體、機(jī)床床身、各種箱體、殼體、泵體、缸體泵體、缸體。大型船用柴油機(jī)汽缸體大型船用柴油機(jī)汽缸體(HT-300)重型機(jī)床床身重型機(jī)床床身(HT-250)變速箱體變速箱體8.2.5灰鑄鐵的用途2022/10/118.3.1 8.3.1 球狀球狀G的的形成條件形成條件球化劑球化劑Mg/Ce/Y/La等等 鐵液的過冷度鐵液的過冷度 球化劑與鐵液中氧、硫發(fā)生反應(yīng)，球化劑與鐵液中氧、硫發(fā)生反應(yīng)，含含氧、硫量，氧、硫量，鐵液表面張力，鐵液表面張力，鐵液鐵液/石石墨間的界面張力墨間的界面張力球化處理球化處理:澆注前加入一定量球化劑，如稀土澆注前加入一定量球化劑，如稀土-硅鐵硅鐵-鎂系等鎂系等孕育處理孕育處理:加入高硅鐵加入高硅鐵，獲得很多的非自發(fā)晶核獲得很多的非自發(fā)晶核，細(xì)化細(xì)化G8.3 球墨鑄鐵nodular cast iron（GB1134888）硅硅鈣鈣稀土鎂稀土鎂2022/10/118.3.1.1 8.3.1.1 球狀石墨的形核機(jī)理球狀石墨的形核機(jī)理 G都是從鐵水中直接析出的。球狀都是從鐵水中直接析出的。球狀G的形核的形核以硫化物及氧化物夾雜微粒作為結(jié)晶中心。以硫化物及氧化物夾雜微粒作為結(jié)晶中心。圖8.9球狀石墨的氣泡理論形成過程示意圖氣泡理論2022/10/11螺旋位錯理論螺旋位錯理論:由于螺旋位錯存在，碳原子由于螺旋位錯存在，碳原子優(yōu)先在晶體表面造成的螺旋臺階旋出口作為開優(yōu)先在晶體表面造成的螺旋臺階旋出口作為開始生長的最有利位置。理想情況下晶體將長成始生長的最有利位置。理想情況下晶體將長成一個近似球狀的多面體，形成年輪狀結(jié)構(gòu)。一個近似球狀的多面體，形成年輪狀結(jié)構(gòu)。生長機(jī)理生長機(jī)理,有許多學(xué)說有許多學(xué)說,難以完美解釋。難以完美解釋。8.3.1.2 8.3.1.2 球狀石墨的生長機(jī)理球狀石墨的生長機(jī)理 2022/10/11 圖圖8.8球狀石墨晶體生長示意圖球狀石墨晶體生長示意圖 a)0001方向生長；方向生長；b)長成球狀多面體長成球狀多面體2022/10/11球狀石墨內(nèi)部的年輪狀結(jié)構(gòu)球狀石墨內(nèi)部的年輪狀結(jié)構(gòu) 球狀石墨的結(jié)構(gòu)示意圖球狀石墨的結(jié)構(gòu)示意圖 8.3.1.38.3.1.3球狀石墨的結(jié)構(gòu)球狀石墨的結(jié)構(gòu)G呈多邊形輪廓，內(nèi)部呈放射呈多邊形輪廓，內(nèi)部呈放射狀。中心是狀。中心是G核心。球面是單核心。球面是單晶體錐形晶體錐形G（0001）底面）底面.2022/10/11 球狀球狀G應(yīng)力集中應(yīng)力集中基體的縮減作用基體的縮減作用割裂基體作用割裂基體作用 球鐵基體的利用球鐵基體的利用率可大大提高，達(dá)率可大大提高，達(dá)到到7090。思考題思考題:試從辯證法原理試從辯證法原理(矛盾轉(zhuǎn)化矛盾轉(zhuǎn)化)來說明石墨來說明石墨G形狀形狀對鑄鐵性能的對鑄鐵性能的影響規(guī)律影響規(guī)律?2022/10/11球鐵組織球狀石墨金屬基體球化率：單位面積上球化石墨數(shù)/全部石墨數(shù)珠光體:QT600-2QT800-2鐵素體:QT400-17QT450-10珠光體+鐵素體:QT500-5球徑：放大100倍率下石墨的直徑圓整度：石墨球面積/當(dāng)量圓面積貝氏體：QT900-6，QT1200-28.3.2 球墨鑄鐵的組織和性能182022/10/11圖8.10珠光體基體球墨鑄鐵金相組織 例如例如QT400-15，QT為球鐵代號，為球鐵代號，400表示抗拉強(qiáng)度不低于表示抗拉強(qiáng)度不低于400MPa，15表示表示斷后伸長率不低于斷后伸長率不低于15%。2022/10/11圖8.11鐵素體球墨鑄鐵金相組織 2022/10/11圖8.12混合基體球墨鑄鐵金相組織 2022/10/11制制品品(軋軋輥輥與與輥輥環(huán)環(huán))貝貝氏氏體體基基球球墨墨鑄鑄鐵鐵2022/10/118.3.3 球墨鑄鐵的熱處理 球墨鑄鐵可以通過熱處理改善基體組織，從而提高其性能，凡是對鋼有效的熱處理都適用于球墨鑄鐵2022/10/11球墨鑄鐵的熱處理球墨鑄鐵的熱處理 （1）消除內(nèi)應(yīng)力退火）消除內(nèi)應(yīng)力退火 （2）高溫石墨化退火）高溫石墨化退火 消除游離滲碳體消除游離滲碳體 （3）低溫石墨化退火）低溫石墨化退火 消除共析滲碳體消除共析滲碳體 （4）正火處理和調(diào)質(zhì)處理）正火處理和調(diào)質(zhì)處理 獲得珠光體的組獲得珠光體的組織和提高珠光體的分散度織和提高珠光體的分散度 （5）等溫淬火處理）等溫淬火處理 得到得到B體或體或AB體基體體基體組織。提高綜合機(jī)械性能組織。提高綜合機(jī)械性能 （6）表面淬火）表面淬火 （7）化學(xué)熱處理）化學(xué)熱處理 氮化、滲硼和滲硫等氮化、滲硼和滲硫等 2022/10/11 承受振動、載承受振動、載荷大的零件，荷大的零件，如如曲軸、傳動曲軸、傳動齒輪齒輪等。等。核燃料貯存運(yùn)輸核燃料貯存運(yùn)輸容器容器(QT350-22)鑄鐵曲軸鑄鐵曲軸8.3.4 球鐵用途球鐵用途2022/10/118.4 蠕墨鑄鐵vermicular cast irono蠕墨鑄鐵是蠕墨鑄鐵是20世紀(jì)世紀(jì)60年代發(fā)展起年代發(fā)展起來的一種新型鑄鐵。來的一種新型鑄鐵。o蠕墨鑄鐵是液態(tài)鐵水經(jīng)蠕化處理和蠕墨鑄鐵是液態(tài)鐵水經(jīng)蠕化處理和孕育處理得到的。孕育處理得到的。o蠕化劑為稀土硅鐵鎂合金（含鈦）蠕化劑為稀土硅鐵鎂合金（含鈦）、稀土硅鐵鈣合金等。稀土硅鐵鈣合金等。蠕墨鑄鐵的組織特征：蠕墨鑄鐵的組織特征：基體（基體（F、F+P、P）+蠕蟲狀蠕蟲狀G 與與片片狀狀石石墨墨相相比比，蠕蠕蟲蟲狀狀石石墨墨長長/厚厚的的比比值值明明顯顯減減少少，一一般般在在2-10范范圍圍內(nèi)。內(nèi)。蠕墨鑄鐵中的石墨蠕墨鑄鐵中的石墨2022/10/11o蠕墨鑄鐵的強(qiáng)度、塑性和抗疲勞性能優(yōu)于灰鑄鐵，其力蠕墨鑄鐵的強(qiáng)度、塑性和抗疲勞性能優(yōu)于灰鑄鐵，其力學(xué)性能介于灰鑄鐵與球墨鑄鐵之間。學(xué)性能介于灰鑄鐵與球墨鑄鐵之間?；诣T鐵灰鑄鐵灰鑄鐵灰鑄鐵蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵灰灰鑄鑄鐵鐵蠕蠕墨墨鑄鑄鐵鐵球球墨墨鑄鑄鐵鐵2022/10/11蠕墨鑄鐵牌號（JB/T44031999）RuT260 RuT300 RuT340 RuT380 RuT420圖圖8.13蠕墨鑄鐵彩色金相蠕墨鑄鐵彩色金相2022/10/11圖8.14蠕化良好的蠕蟲狀石墨圖8.15單個石墨的形狀系數(shù)k值2022/10/11o蠕墨鑄鐵用途蠕墨鑄鐵用途 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵常用于制造承受熱循環(huán)載荷的零件和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、常用于制造承受熱循環(huán)載荷的零件和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、強(qiáng)度要求高的鑄件。如鋼錠模、玻璃模具、柴油機(jī)汽缸、強(qiáng)度要求高的鑄件。如鋼錠模、玻璃模具、柴油機(jī)汽缸、汽缸蓋、排氣閥、液壓閥的閥體、耐壓泵的泵體等。汽缸蓋、排氣閥、液壓閥的閥體、耐壓泵的泵體等。玻璃模具玻璃模具制動鼓制動鼓2022/10/118.5 可鍛鑄鐵malleable cast-iron（GB944088）一、概述o亦稱瑪鐵，瑪鋼。是由白口鐵經(jīng)過退火而制得的一種高強(qiáng)度鑄鐵，石墨呈團(tuán)絮狀的灰口鑄鐵，石墨呈團(tuán)絮狀的灰口鑄鐵，性能優(yōu)于灰鑄鐵，耐磨性和減振性優(yōu)于普通碳素鋼。o可鍛鑄鐵實(shí)際并不能鍛造加工，只是塑性較好而已o分類 黑心可鍛鑄鐵：KTH30006 珠光體可鍛鑄鐵 KTZ450-06 白心可鍛鑄鐵 KTB380-122022/10/11o如果白口鐵在退火過程中，石墨化充分進(jìn)行，則退火后可得到鐵素體基體團(tuán)絮狀石墨組織，該類鑄鐵心部呈黑絨色，表層因退火有時脫碳而呈白亮色，故稱黑心可鍛鑄鐵黑心可鍛鑄鐵黑心可鍛鑄鐵 1.黑心可鍛鑄鐵圖8.16可鍛鑄鐵的退火工藝和組織變化二、可鍛鑄鐵的組織2022/10/112.珠光體可鍛鑄鐵 如果石墨化進(jìn)行的不充分，退火后的組織為珠光體團(tuán)絮狀石墨，則為珠光體可鍛鑄鐵珠光體可鍛鑄鐵珠光體可鍛鑄鐵 圖圖8.178.17可鍛鑄鐵石墨化退火工藝曲線可鍛鑄鐵石墨化退火工藝曲線 2022/10/11在長期退火過程中，發(fā)生氧化脫碳得到的，表層為鐵素體，心部為珠光體團(tuán)絮狀石墨。其斷口顏色表層呈黑絨色，心部白色，故稱白心可鍛鑄鐵。力學(xué)性能差，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，應(yīng)用較少。3.白心可鍛鑄鐵2022/10/11三、可鍛鑄鐵的性能o組織特點(diǎn) 石墨團(tuán)絮狀分布，對基體割裂和破壞少，石墨尖端引起的應(yīng)力集中小，因而可鍛鑄鐵力學(xué)性能比灰鑄鐵高，接近球墨鑄鐵。o性能特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：成本低，質(zhì)量穩(wěn)定，鐵液易處理，便于流水生產(chǎn)線生產(chǎn)，適宜生產(chǎn)形狀復(fù)雜，薄壁鑄件，加工性好，易切削。缺點(diǎn)：不能焊接。2022/10/11o用于制造形狀復(fù)雜且承受振動載荷用于制造形狀復(fù)雜且承受振動載荷的薄壁小型件，如的薄壁小型件，如汽車、拖拉機(jī)的汽車、拖拉機(jī)的前后輪殼前后輪殼、管接頭、低壓閥門管接頭、低壓閥門等。等?？慑戣T鐵管件可鍛鑄鐵管件四、可鍛鑄鐵的用途2022/10/118.6 合金鑄鐵alloy cast irono工業(yè)的快速發(fā)展對鑄鐵的性能提出了特殊要求，通過合金化開發(fā)出了耐磨，耐熱，耐蝕的合金鑄鐵。o1.耐熱鑄鐵耐熱鑄鐵（RT耐熱鑄鐵，RTQ耐熱球墨鑄鐵）加入Al，Si，Cr形成氧化膜保護(hù)RTQAl4Si4，RTQAl5Si5。o2.耐磨鑄鐵耐磨鑄鐵（MT減摩鑄鐵，KmTB抗磨白口鑄鐵，KmTQ抗磨球墨鑄鐵）KmTMn5W3、KmTBNi4Cr2-DT、MTQMn6、MTQMn7。加P，V，Ti，B，Cr，Mo，RE等元素，獲得各種耐磨鑄鐵。o3.耐蝕鑄鐵耐蝕鑄鐵（ST耐蝕鑄鐵，STQ耐蝕球墨鑄鐵）STSi15RE，STSi15Mo3RE。Si，Al，Cr形成鈍化膜，加入Cr，Ni，Cu，Mo提高基體電極電位。2022/10/11本章小結(jié)本章小結(jié) 鑄鐵中鑄鐵中G不參與相變過程，熱處理不能改不參與相變過程，熱處理不能改變石墨形態(tài)和分布。石墨形狀、大小、數(shù)量、變石墨形態(tài)和分布。石墨形狀、大小、數(shù)量、分布影響了鑄鐵基體性能的發(fā)揮程度，分布影響了鑄鐵基體性能的發(fā)揮程度，基本基本上決定了鑄鐵宏觀力學(xué)性能。從片狀石墨到球上決定了鑄鐵宏觀力學(xué)性能。從片狀石墨到球狀石墨，使鑄鐵中石墨和基體的組織配合發(fā)生狀石墨，使鑄鐵中石墨和基體的組織配合發(fā)生了質(zhì)的變化。了質(zhì)的變化。不同類型不同類型G形成主要取決于成分和冷卻速度形成主要取決于成分和冷卻速度2022/10/11 球墨鑄鐵基體的性能可得到較大的利用，球墨鑄鐵基體的性能可得到較大的利用，鋼的各種熱處理強(qiáng)化工藝基本上都可以在球鋼的各種熱處理強(qiáng)化工藝基本上都可以在球墨鑄鐵中應(yīng)用。墨鑄鐵中應(yīng)用。不同類型鑄鐵有不同用途，根據(jù)零部件的工作不同類型鑄鐵有不同用途，根據(jù)零部件的工作條件和技術(shù)要求，可合理地選擇鑄鐵類型條件和技術(shù)要求，可合理地選擇鑄鐵類型及其處理工藝。及其處理工藝。通過成分組織和工藝的特殊設(shè)計(jì)，可得到通過成分組織和工藝的特殊設(shè)計(jì)，可得到相應(yīng)的耐熱、耐磨、耐蝕等特種鑄鐵。相應(yīng)的耐熱、耐磨、耐蝕等特種鑄鐵。2022/10/11鑄鐵中心問題：鑄鐵中心問題：G形形 狀狀、大大 小小、數(shù)量、分布數(shù)量、分布 石墨化過程石墨化過程 決定決定G形態(tài)形態(tài) 決定基體決定基體熱力學(xué)熱力學(xué)自自由由能能有有利利于石墨化于石墨化動力學(xué)動力學(xué)成成 分分、結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)、擴(kuò)擴(kuò) 散散 有有 利利 于于Fe3C析出析出 影響因素影響因素化學(xué)成分化學(xué)成分C、Si促促進(jìn)進(jìn)石石 墨墨 化化；Mn、S阻阻止止石墨化石墨化冷卻速度冷卻速度薄薄壁壁表表面面易易白白口口。壁壁厚厚敏敏感感性性，性性能差異能差異牌號及數(shù)字意義牌號及數(shù)字意義HT200QT400-18KTZ450-06鑄鐵性能鑄鐵性能強(qiáng)強(qiáng)度度、伸伸長長率率、沖沖擊擊韌韌度度比比鋼鋼低低；耐耐磨磨；切切削削性性好好；消消振振性性好好；缺缺口口敏敏感感性低；鑄造性好性低；鑄造性好?；一铱诳阼T鑄鐵鐵：片片G，孕育處理。熱處理。孕育處理。熱處理?？煽慑戝戣T鑄鐵鐵：團(tuán)團(tuán)絮絮狀狀G，由由白白口口鐵鐵經(jīng)經(jīng)石石墨化得到。墨化得到。球球墨墨鑄鑄鐵鐵：球球狀狀G，球化處理。，球化處理。熱熱處處理理工工藝藝：與與灰灰鐵鐵不不同同，與與鋼鋼區(qū)區(qū)別別。不不同同工工藝藝得得到到不不同同基體組織?；w組織。蠕鐵蠕鐵：蠕蟲狀蠕蟲狀G特特殊殊性性能能鑄鑄鐵鐵：耐耐蝕、耐磨、耐熱蝕、耐磨、耐熱