8-1 概述
一、铸铁的成分和特性
1. 成分 —— C% = 2.5~4.0 % , Si% = 1.0~3.0 % .
2. 组织 —— 钢基体 + 石墨(C) ( 石墨:σb≈20MPa ,δ≈0 ,HB = 3~5 )
相当于布满空洞或微裂纹的钢,有分割基体作用及应力集中效应。
3. 性能特点
⑴ 强度、塑韧性比钢低。
⑵ 磨性好 —— 石墨有利于润滑、储油。
⑶ 消震性好(是钢的十倍)—— 石墨密度小,能迅速吸收震动。
⑷ 缺口敏感性低 —— 表面粗糙对疲劳极限的不利影响不明显。
⑸ 铸造性好 —— 接近共晶成分、熔点低、流动性好、凝固收缩量小。
⑹ 切削加工性好 —— 石墨使切屑易断,石墨的润滑作用可减轻刀具磨损。
4. 应用 —— 如机床床身、内燃机汽缸、齿轮、曲轴等。
在各部门所占重量比例 —— 汽车、拖拉机50~70% ,农机40~60%, 机床60~90% .
二、铸铁的石墨化 —— 石墨的形成过程
(一) Fe-Fe3C 和 Fe-C 双重相图
1.碳的同素异构体
—— 石墨(简单六方晶格,层状排列)、
金刚石。
2. Fe3C 是亚稳定的相,石墨才是稳定相。
3. 按 Fe-Fe3C 相图结晶得到白口铸铁;
按 Fe-C 相图结晶,则发生石墨化过程。
(二)石墨化过程 —— 按 Fe-C 相图进行结晶和转变
● 过共晶成分L → L + GI
● 共晶成分L4.26 → A2.08 + G(共晶) (1154℃)
● A → A + GII (1154~738 ℃)
● 共析成分A0.68 → F + G(共析) (738℃)
化学成分 —— C、Si 促进石墨化
冷却速度 —— 冷速慢,有利于石墨化。
三、铸铁的分类 —— 白口铸铁
灰口(球墨、可锻、蠕墨、灰铸铁)、
麻口铸铁。
§ 8-2 常用铸铁
一、灰铸铁
1. 牌号:如 HT100, 100表示Ф30mm试样的最小抗拉强度值为 100MPa 。
2. 组织 —— 钢的基体(F、F + P、P) + 片状石墨 G
3. 应用 —— 如机床床身(要求消震性好)、导轨及汽缸体(要求耐磨)。
4. 热处理
⑴ 去应力退火 —— 切削加工前(及粗加工后)
⑵ 去白口退火—— 降低表面、棱角等白口处的硬度,改善切削加工性。
⑶ 表面淬火 —— 提高导轨表面、汽缸体内壁等的耐磨性。
5.孕育铸铁 —— 浇注前在铁水中加入一定量的硅铁,硅钙等孕育剂,使P基体细化,石墨变细而均匀,经过这种孕育处理的铸铁,强度、塑韧性低得到明显提高 。
二、球墨铸铁 —— 在铁水浇注前加一定量球化剂(硅铁、镁等)使石墨球化。
1. 牌号 —— 如 QT700-02 , 700 和 02 分别表示 最低抗拉强度 和 最低延伸率。
2. 组织 —— 钢的基体(F 、F + P 、P、 S′、B下 ) + 球状石墨(G)
未腐蚀 未腐蚀
F基体 F+P基体
3. 性能
强度、塑韧性明显优于灰铸铁 —— 球状G 对基体的割裂作用明显减轻。
耐磨、减震、工艺性能好。
4.应用 —— 替代部分铸钢、锻钢件,如曲轴、连杆、轧辊、汽车后桥等。
5.热处理
退火 —— 去应力退火(类似于灰铸铁),低温退火。
低温退火 —— 700~760℃, Fe3C → F + G ,提高塑韧性。
正火 —— 得到 P + G 组织、细化均匀组织,从而提高强硬度、耐磨性。
调质处理 —— 组织为 S′+ 球状 G
等温淬火 —— 得到 B下 + G 组织,综合机械性能好,但仅适于小尺寸零件。
§ 8-3 其它铸铁简介
一、 可锻铸铁
—— 铸造白口铸铁,经长时间石墨化退火(900-980℃ )而得到。
1 .性能: 介于灰铸铁和球墨铸铁之间,
2. 牌号: 以KT开头。如:KTH350-10—黑心(F)可锻铸铁
如:KTZ550-04—珠光体可锻铸铁
3. 组织:石墨呈团絮状
二、合金铸铁
1.耐磨铸铁
减摩铸铁 —— P 灰铸铁(F + G 为软基体,Fe3C为硬质点)
抗磨铸铁 —— 合金白口铸铁(合金提高韧性、抗磨性)
2.耐热铸铁 和 耐蚀铸铁
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