铸铁的生产及应用

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,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 kinds 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,b,（,MPa,）,如,HT150,性能特点：,普通灰铸铁,（,1,）,b,200MPa,；,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 Iron,牌号：,QT#-#,，,#,：,如,QT450-10,性能特点：,（,1,）,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。,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 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,14201440,；,2,）,75,硅铁,(Ferrosilicon,310mm,）孕育：,加铁水重量,（,0.20.5,）,%,；,3,）加入方法：出铁槽内；或浇包内；或铸型内。,4,）处理后,1520,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,：,3.64.0%,；,Si,：,2.63.1,）,%,；,Mn,：,0.40.6%,；,P,：小于,0.1%,；,S,：小于,0.06%,。,（,2,）,铁水温度：,高于,14001420,（,3,）,球化处理,1,）稀土镁作球化剂；,2,）加入,:,铁水量,（,1.31.8,）,%,；,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：对珠光体球铁,:,（,0.51.0,）,%,对铁素体球铁,:,（,0.81.6,）,%,（,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。,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：,b,300,400Mpa,，塑性（,12%,）韧性（,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,710730,，保温,20,小时。,铁素体,+,团絮状石墨；,3,）炉冷到,500600 ,，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,820880 ,，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,