铸铁的生产及应用

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1、单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,第十二讲,:,铸铁的生产及应用,,一、铸铁介绍,,,1,．铸铁概念和分类,,,2,．常用铸铁牌号和性能特点,,二、铸铁的结晶及石墨化过程,,三、高强度灰铸铁件的,孕育处理,,四,.,球墨铸铁件生产,,五,.,可锻铸铁件生产,,铸铁的沧州大铁狮子,,箱体,发动机曲轴,连杆,刹车器,铸铁零件,缸体,一、铸铁介绍,Introduction of Cast Iron,,1,．铸铁概念和分类,,,1),概念,,：,C,（,2.4-4.0,）,% Fe-C,合金。,,,2),分类 ：,,（,1,）灰口

2、铸铁：,G,， 断口呈暗灰色,,（,2,）白口铸铁：,Fe,3,C,， 断口呈亮白色,,（,3,）麻口铸铁：,G + Fe,3,C,，断口黑白相间,灰口铸铁分类,——,按石墨形态不同,,,灰口铸铁分,为,:,,石,墨呈片,状称,灰铸铁,；呈,团絮,状称,可锻铸铁,；,,石墨呈球状称球墨铸铁；呈,蠕虫,状称,蠕墨铸铁。,因石墨的存在，可把铸铁看成是有空洞和裂纹的钢。,,其中球墨铸铁综合性能最好。,灰口,铸铁分类：,According to morphology of graphite …,,灰铸铁 蠕墨铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁,,,,,,

3、,,,,,,,,,,片状 蠕虫状 团絮状 球状,,,Flake Vermicular Agglomerated.,Spheroidal,四种铸铁金相,照片,,Optical micrograph of the four kinds of …,Vermicular,Flake,Agglomerated,Spheroidal,石墨在扫描电镜下的形貌,,SEM micrograph of some kind

4、s of …,Vermicular,Vermicular,Flake,Spheroidal,2,．常用铸铁牌号和性能特点,1,）灰铸铁：,,,牌号：,HT###,，,###,：最低,σ,b,,（,MPa,）,,如,HT150,,性能特点：,普通灰铸铁,—,,,（,1,）,σ,b,＜,200MPa,；,δ,,≈0,,,（,2,）硬度、抗压强度与碳钢相近；,,（,3,）耐磨、减振及缺口敏感性小；,,,应用：,受力小、耐磨、减振件如：机座、支架等。,,,良好铸造性能，如流动性好、收缩小；,,良好切削加工性能；,,高耐磨性；,,良好吸振缓冲性能；,,低缺口敏感性能。,灰铸铁性能优点：,,因石墨存在而具

5、有铸钢没有的性能,——,铸铁减振性能,不同材料的振动衰减图,高强度灰铸铁（孕育铸铁）,：,Inoculated Cast Iron,性能特点：,（,1,）强度和硬度提高，如,HT350,，,普通灰铸铁,Ordinary,孕育铸铁,Inoculated,（,2,）壁厚敏感性小。,,,,,,,,,,,（,3,）塑性和韧性很差。,,应用：,静载大、动载小、耐磨和减震的厚大件：机床床身等。,,0,50,100,150,150,100,50,140,150,160,170,180,,mm,,,硬度,HB,,中心,表面,,表面,mm,孕育铸铁,普通灰铸铁,2,）球墨铸铁：,Ductile Cast Ir

6、on,牌号：,QT###-##,，,##,：,δ,如,QT450-10,,,性能特点：,,（,1,）,σ,b,和硬度比灰铸铁高；,,（,2,）具有较高塑性；,,（,3,）与碳钢比，屈强比大，,且,更耐磨、减振；,,,应用：,代替碳钢制造汽车后桥壳、曲轴和连杆等。,3,）蠕墨铸铁：,,Compacted Cast Iron,,牌号：,RuT,###,如,RuT260,,,4,）可锻铸铁：,,Malleable Cast Iron,,不能接受锻造,,,牌号：,,KTH###-##,，如,KTH330-08,,KTZ###-##,，如,KTZ550-04,,,注：,能耗大、,成本高，逐渐被球铁取代。

7、,二、铸铁的结晶及石墨化过程,,,1.,铸铁的一次结晶和石墨化 石墨化指碳形成石墨的过程。,,,,,,,,,,,,,,,,铁,-,碳双重相图,Fe-C double Equilibrium,,,,,G,石墨,6.69%,4.30%,2.14%,0.77%,0.69%,4.28%,1154 ℃,1148℃,2.10%,727 ℃,738 ℃,铁,-,碳相图,2.,铸铁二次结晶、共析转变过程,形成基体：,F,、,P,、（,F + P,）,,珠光体,（,,pearlite,matrix,）,,850 ×,3.,影响铸铁石墨化因素,Factors affecting,graphitization

8、of …,1,）化学成分：,Composition,,0,1,2,3,4,5,6,Si,％,1,2,3,4,C%,白口,,,Fe,3,C,P,灰口,,,G,F,灰口,,,G,C,、,Si,：促进石墨化,C,（,2.7-3.6,）,%,，,Si,（,1.1-2.5,）,%,,Mn,：阻止石墨化 （,0.4-1.2,）,%,,S,：强烈阻止石墨化,,＜（,0.1-0.15,）,%,,P,：微促进石墨化,,＜,0.2%,,,2,）冷却速度：,Cooling Rate,,,慢冷利于石墨化,,总结：,To sum up,,1.,常用铸铁零件采用灰口铸铁制造，有灰铸铁、,,球铁、蠕墨铸铁和

9、可锻铸铁。,,,,,2.,铸铁中石墨主要形成于一次结晶过程；基体,,则在共析阶段形成。铸铁成分和冷却速度是,,最关键的影响因素。,三、高强度灰铸铁件的,孕育处理,,Treatment of Inoculating of,Flake Graphite,Iron,（,1,）目的,—,,,1,）防止白口；,,,2,）获得均匀、细小共晶团。,,（,2,）操作,—,(The Operation),,,1,）铁水温度应高于,1420~1440℃,；,,,2,）,75,硅铁,(Ferrosilicon,3~10mm,）孕育：,,加铁水重量,（,0.2~0.5,）,%,；,,,3,）加入方法：出铁槽内；或浇包

10、内；或铸型内。,,,4,）处理后,15~20,分钟内浇注完毕，以免衰退 。,四,.,球墨铸铁件生产,（,1,）化学成分：,,C,：,3.6~4.0%,；,Si,：,2.6~3.1,）,%,；,,,Mn,：,0.4~0.6%,；,P,：小于,0.1%,；,S,：小于,0.06%,。,,（,2,）,铁水温度：,高于,1400~1420℃,,（,3,）,球化处理,—,,1,）稀土镁作球化剂；,,,2,）加入,:,铁水量,（,1.3~1.8,）,%,；,,,3,）加入方法,:,冲入法,,,（,4,）,孕育处理,—,,1,）目的：消除球化剂白口倾向；,,并可细化石墨球，增加共晶团数目。,,2,）加入量：

11、对珠光体球铁,:,（,0.5~1.0,）,%,,,对铁素体球铁,:,（,0.8~1.6,）,%,,（,5,）,热处理,—,,1,）对珠光体球铁，正火,+,中温回火；,,对高强度球铁应调质或等温淬火；,,2,）对铁素体球铁，应退火。,,,,—,球化处理方法,冲入法,型内法,5.,球铁铸造特点：（与灰铸铁相比）,（,1,）流动性差,,（,2,）收缩大,,（,3,）应采取以下工艺,:,,,,用刚性大铸型；,,实施顺序凝固原则进行补缩；,,采用半封闭、过滤网和集渣包等挡渣措施。,,,球墨铸铁件的缩孔和缩松,五,.,可锻铸铁件的生产,,又称玛钢或玛铁：白口铸铁件经长时退火，渗碳体分解，获得团絮状石墨。,

12、黑心可锻铸铁,(KTH,,铁素体基体,),珠光体可锻铸铁,(KTZ),,白心可锻铸铁,(KTB,，很少用,),,种类,特点：,,σ,b,,300,~,400Mpa,，塑性（,δ≤12%,）韧性（,α,k,≤ 30 J/cm,2,),好。,,退火周期长，,40,~,70h,,铸件成本高。,（,1,）获得白口毛坯；（按铁,-,渗碳体相图结晶）,,,（,2,）对毛坯退火：,,铁素体可锻铸铁工艺,——,,1,）加热,950 ℃,以上，保温,30,小时。,,奥氏体,+,团絮状石墨；,,,2,）冷却到,710~730℃,，保温,20,小时。,,铁素体,+,团絮状石墨；,,,3,）炉冷到,500~600 ℃

13、,，出炉冷却。,,,可锻铸铁件生产步骤：,珠光体可锻铸铁工艺,——,,1,）加热到,950 ℃,以上，保温,30,小时。,,,A+,团絮状,G,；,,2,）炉冷到,820~880 ℃,,，出炉冷却。,,,3,）应用：适合于结构复杂薄壁小型铸件。,,,,,六、蠕墨铸铁：,自学,,,,石墨形状,:,介于片状和球状,,,,性能,:,灰铸铁和球铁之间。,,,,Questions:,,1.How to improve the quality of cast irons ?,,2.How to understand the treatment of,,spheroidal graphite ?,,,,词汇,孕育铸铁：,Inoculated Cast Iron,,蠕墨铸铁：,Compacted Cast Iron,,可锻铸铁：,Malleable Cast Iron,,高强度灰铸铁,:,,High Strength Gray Cast Iron,,孕育处理：,Treatment of Inoculating,,