第七章铸铁

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1、第五章第五章 铸铁铸铁Cast Iron第七章 铸铁重点：重点：铸铁牌号、含义铸铁牌号、含义各种铸铁的性能特点及用途各种铸铁的性能特点及用途一、铸铁的成分、组织和性能特点一、铸铁的成分、组织和性能特点1 1、铸铁的成分特点、铸铁的成分特点理论上理论上含含C：2.11% 6.69% 的铁碳合金都属于铸铁的铁碳合金都属于铸铁.工业上工业上常用铸铁的常用铸铁的含碳量含碳量一一 般在：般在：2.50%4.00%.第一节第一节 概论概论a、含碳量、含碳量b、含硅量、含硅量铸铁是以铸铁是以铁铁-碳碳-硅硅为主的为主的多元铁基合金多元铁基合金： Si：1.003.00%c、其它元素、其它元素含有较多的硫、磷

2、杂质：含有较多的硫、磷杂质： P：0.010.50%，S：0.020.20%为了提高铸铁的性能，添加少量为了提高铸铁的性能，添加少量 Cr、Ni、Cu、Al、Mo、 V等等2、铸铁的组织特点、铸铁的组织特点铸铁的组织是由铸铁的组织是由基体基体和和石墨石墨组成。组成。铸铁的基体铸铁的基体钢中的基体组织钢中的基体组织铁素体铁素体珠光体珠光体铁素体铁素体+ +珠光体珠光体 石墨决定了铸铁与钢不同的性能石墨决定了铸铁与钢不同的性能（石墨：简单六方晶格，两底面间距较大，结合力弱，（石墨：简单六方晶格，两底面间距较大，结合力弱，易形成片状碎片强度，易形成片状碎片强度，塑性极低接近于零塑性极低接近于零）。）

3、。l铸铁组织与钢相比，最大的不同就是含有铸铁组织与钢相比，最大的不同就是含有石墨石墨（G） ;在钢的基体上分布着不同形态的石墨。在钢的基体上分布着不同形态的石墨。铸铁的组织特点铸铁的组织特点: l石墨的结晶特点石墨的结晶特点0.340nm0.142nm容易形成片状石墨容易形成片状石墨石墨的晶体结构石墨的晶体结构力学性能力学性能Fe3C 硬而脆硬而脆, 硬度硬度800HB，能轻易划破玻璃，能轻易划破玻璃， 塑性几乎为零。塑性几乎为零。G 抗拉强度约为抗拉强度约为20MPa 、 伸长率和韧性几乎为零，伸长率和韧性几乎为零， 硬度仅为硬度仅为3HB。铸铁的力学性能主要取决于基体组织及铸铁的力学性能主

4、要取决于基体组织及石墨的数量、石墨的数量、形状、大小和分布形状、大小和分布。 分布于基体上的分布于基体上的石墨石墨可视为可视为空洞空洞或或裂纹裂纹. . 切削性能好。切削性能好。 力学性能低。力学性能低。3、铸铁的性能特点、铸铁的性能特点 G G 分布于基体中分布于基体中 空洞、裂纹空洞、裂纹 有效承载面积降低有效承载面积降低 、受力时石墨尖端处产生应力集中受力时石墨尖端处产生应力集中 力学性比碳钢力学性比碳钢石墨有良好的润滑作用，并能储存润滑油。石墨有良好的润滑作用，并能储存润滑油。 石墨可以吸收振动能量，对振动的传递起削石墨可以吸收振动能量，对振动的传递起削弱作用。弱作用。铸铁的成分接近共

5、晶成分，因此铸铁的熔点铸铁的成分接近共晶成分，因此铸铁的熔点低（约为低（约为1200左右），液态流动性好左右），液态流动性好石墨强度、硬度、塑性低。石墨强度、硬度、塑性低。 耐磨性能好。耐磨性能好。 消振性能好。消振性能好。 铸造性能好。铸造性能好。二、铸铁中的石墨化过程二、铸铁中的石墨化过程 石墨组织的形成，称为铸铁的石墨化过程。石墨组织的形成，称为铸铁的石墨化过程。l 铁碳合金中，铁碳合金中，C C的存在方式有两种：的存在方式有两种： Fe3C 和和 G（graphite） Fe3C是一种亚稳定相，是一种亚稳定相，G是是一种稳定的相一种稳定的相。 Fe3C 3 Fe +C（高温）（高温）

6、l 由于条件的不同由于条件的不同 ，铁碳合金存在两种相图，铁碳合金存在两种相图 ：Fe -Fe3C 亚稳系状态图亚稳系状态图 ，Fe - G 稳定系状态图稳定系状态图铁碳双重相图铁碳双重相图为了便于比较，习惯上把两个相图画在一起。此种合二为一为了便于比较，习惯上把两个相图画在一起。此种合二为一的相图称铁碳双重相图的相图称铁碳双重相图0.682.081154738L+GA+GF+GEC4.26SABCDFGHJNKP PSQLE L+ + + L+ + Fe3C + Fe3CL+Fe3CI0.682.081154738L+GA+GF+GEC4.26SABCDFGHJNKP PSQLEL+ 第一阶

7、段石第一阶段石墨化墨化第 二第 二阶 段阶 段石 墨石 墨化化第三阶段石第三阶段石墨化墨化l第一阶段第一阶段(液态阶段液态阶段) ：过共晶铸铁过共晶铸铁 L G共晶、亚共晶铸铁共晶、亚共晶铸铁：LC AE+Gl第二阶段：第二阶段： A Gl第三阶段：第三阶段： AS FP+G铸铁的石墨化铸铁的石墨化过程过程7381154738共晶石墨共晶石墨一次石墨一次石墨二次石墨二次石墨1154共析石墨共析石墨石墨化后得到的组织石墨化后得到的组织石墨化程度石墨化程度显微组织显微组织第一阶段第一阶段 第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段充分进行充分进行充分进行充分进行充分进行充分进行充分进行充分进行充分进行充分进

8、行充分进行充分进行充分进行充分进行部分进行部分进行不进行不进行F+GF+P+GP+G灰口铸铁灰口铸铁白口铸铁白口铸铁石墨化程度石墨化程度显微组织显微组织第一阶段第一阶段 第二阶段第二阶段 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Ld+P+Fe3CLdLd+Fe3C共晶合金的石墨化过程麻口铸铁麻口铸铁石墨化程度石墨化程度显微组织显微组织第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段部分进行部分进行部分进行部分进行不进行不进行P+Ld+G+Fe3C各类铸铁经不同程度石墨化后得到的组织各类铸铁经不同程度石墨化后得到的组织铸铁类型铸铁类型石墨化程度石墨化程度显微组织显微组织第一阶段第一阶

9、段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段灰口铸铁灰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充分进行充分进行充分进行充分进行充分进行充分进行充分进行充分进行部分进行部分进行不进行不进行F+GF+P+GP+G麻口铸铁麻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Ld+P+G+Fe3C亚共晶白口亚共晶白口共晶白口共晶白口过共晶白口过共晶白口不进行不进行不进行不进行不进行不进行Ld+P+Fe3CLdLd+Fe3CFe -C合金结晶过程中为什么一般形成合金结晶过程中为什么一般形成Fe -Fe3C而不是而不是Fe - G ？u 从热力学上，从热力学上，G比比Fe3C要稳定；要稳定；u 从动力

10、学上，渗碳体的成分与铁液更接近，从动力学上，渗碳体的成分与铁液更接近， Fe的排列与的排列与A也有相似之处。也有相似之处。因而，因而，A中析出渗碳体较易形核，而中析出渗碳体较易形核，而G的晶体的晶体结构与结构与A相差较大，不易从相差较大，不易从A中形核和长大。中形核和长大。铁碳合金中，铁碳合金中，C以何种形式存在取决于化学成以何种形式存在取决于化学成分和冷却速度。分和冷却速度。l成分成分促进石墨化元素（促进石墨化元素（C、Si、Al、Cu、Ni、Co等）等）阻碍石墨化元素（阻碍石墨化元素（Cr、W、Mo、V、Mn、S等）等）l工艺工艺(1) 冷却速度：冷却速度：快速冷却快速冷却按按 Fe-Fe

11、3C相图转变相图转变 缓慢冷却缓慢冷却按按 FeG 相图转变，相图转变， 石墨化充分石墨化充分(2) 温度：高温长时间保温有利于石墨化温度：高温长时间保温有利于石墨化影响石墨化的主要因素：影响石墨化的主要因素：三、铸铁的分类三、铸铁的分类灰口铸铁：灰口铸铁：片状片状球墨铸铁：球墨铸铁：球状球状可锻铸铁：可锻铸铁：团絮状团絮状蠕墨铸铁：蠕墨铸铁：蠕虫状蠕虫状根据根据C的存在形式的存在形式白口铸铁：白口铸铁：Fe3C麻口铸铁：麻口铸铁：Fe3C+G灰口铸铁：灰口铸铁：G铸铁铸铁 灰口铸铁：灰口铸铁： （根据（根据G形态）形态）第二节第二节 灰口铸铁灰口铸铁灰铸铁是指石墨呈片状分布的灰口铸铁。产量约