第9章鑄鐵第一節(jié)鑄鐵的石墨化第二節(jié)鑄鐵的分類第三節(jié)灰鑄鐵第四節(jié)可鍛鑄鐵第五節(jié)球墨鑄鐵第六節(jié)合金鑄鐵亞共析鋼過共析鋼過共晶白口鐵亞共晶白口鐵工業(yè)純鐵共析鋼共晶白口鐵鑄鐵的特點：

歷史上使用較早，最便宜的金屬材料之一；

接近共晶成分，熔點低，流動性好，鑄造性能極好；

鑄鐵的減震性耐磨性好；對切削加工性有利；

成分：含碳量2.11%~4%的鐵碳合金，組織中有萊氏體。組織：碳主要以石墨（G）的形式存在，塑性、韌性很差。

組織為鋼的基體(F、P、F+P)上分布著不同形態(tài)的石墨。與鋼的主要不同：含有較高的C、Si、Mn；P、S等雜質(zhì)也較多。

如：機(jī)床床身、內(nèi)燃機(jī)的汽缸體、缸套、活塞環(huán)及軸瓦、曲軸等都可用鑄鐵制造.鑄鐵曲軸內(nèi)燃機(jī)汽缸1、如何獲得G？2、為何液態(tài)鐵碳合金結(jié)晶下來生成Fe3C，而不是G？3、C到底以Fe3C還是G存在，條件？第一節(jié)鑄鐵的石墨化鑄鐵中碳原子形成石墨的過程。1、雙重鐵碳合金相圖1、圖中實線表示亞穩(wěn)定的Fe-Fe3C相圖2、圖中虛線表示穩(wěn)定的平衡Fe-G相圖二者主要區(qū)別2、鑄鐵中石墨化過程由滲碳體一定條件下加熱時分解得到：Fe3C→3Fe+C（G）Ⅰ階段共晶溫度以上成石墨的過程

LC'→AE'+GⅡ階段共析溫度或以下形成石墨的過程

AS'→FP'+GGI、GII、GIII、共晶G、共析G、Fe3CI

、Fe3CII、Fe3CIII、共晶Fe3C、共析Fe3C、化學(xué)成分和冷卻速度的影響：（1）碳和硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素。問：為何生產(chǎn)中有些鑄鐵件的邊緣附近常常很硬，不容易加工？（2）冷卻速度慢，有利于原子的擴(kuò)散，對石墨化有利。第二節(jié)鑄鐵分類（1）灰鑄鐵：Ⅰ石墨化過程充分進(jìn)行，碳主要以石墨形式存在，斷口呈灰暗色。一、按石墨化程度（2）白口鑄鐵：Ⅰ、Ⅱ石墨化過程全部被抑制，按Fe-Fe3C相圖進(jìn)行結(jié)晶，碳以Fe3C形式存在，斷口呈銀白色。（3）麻口鑄鐵：Ⅰ石墨化過程部分進(jìn)行，碳以石墨和Fe3C兩

種形式存在，斷口黑白相間構(gòu)成麻點。Fe3C按第II階段石墨化程度不同，可以得到三種不同的組織，都稱之為灰鑄鐵：F+G、P+G、F+P+GL+GL+Fe3C鐵素體為基體的灰鑄鐵G呈片狀暗灰色鐵素體基體白色珠光體為基體的灰鑄鐵G呈片狀珠光體鐵素體+珠光體為基體的灰鑄鐵鐵素體珠光體G呈片狀1、灰鑄鐵：G呈片狀2、可鍛鑄鐵：G呈團(tuán)絮狀3、球墨鑄鐵：G呈球狀二、按石墨形態(tài)分213第三節(jié)普通灰鑄鐵一、灰鑄鐵的成分和組織根據(jù)第II階段石墨化進(jìn)行的程度不同，可分為：

F灰鑄鐵

F

+P灰鑄鐵

P灰鑄鐵1、組織：片狀石墨+金屬基體組成灰鑄鐵齒輪箱碳當(dāng)量：CE%=C%+1/3Si%，接近共晶成分：2.7~3.6%C，1.0~2.2%Si，砂型鑄造條件下鑄鐵壁厚化學(xué)成分與鑄鐵組織關(guān)系冷卻速度對石墨化過程的影響鑄鐵與鑄鋼的強(qiáng)度比較（4）切削性能好

石墨起到斷屑的作用，不粘刀。（1）力學(xué)性能低2、灰鑄鐵的性能（3）鑄造性能好

流動性好，成分接近于共晶，收縮率小。G破壞了基體的連續(xù)性，抗拉強(qiáng)度和塑韌性比鋼差。抗壓和硬度取決于基體，適合做成受壓件，如：機(jī)床床身（2）耐磨性、消振性好

石墨本身有潤滑、吸收振動的作用。3、灰鑄鐵的牌號HT100HT150HT200HT300用途：汽車、拖拉機(jī)的氣缸、氣缸套，機(jī)床床身及承受壓力、振動的零件等。“灰鐵”+最低抗拉強(qiáng)度灰鑄鐵的強(qiáng)度與鑄件厚度有關(guān)，有些標(biāo)注鑄件壁厚。二、灰鑄鐵的孕育處理1、孕育鑄鐵：澆注前向鐵水加入少量孕育劑，形成細(xì)小分布的石墨，減小石墨對組織的割裂的不利影響，這種稱為孕育鑄鐵。2、應(yīng)用：孕育鑄鐵用來制造力學(xué)性能要求高，截面尺寸變化較大的大型鑄件，如：機(jī)床的機(jī)身、凸輪、液壓件、齒輪等。硅鐵硅鈣如：HT100~200增加到HT250~350用途:大型船用柴油機(jī)汽缸體(HT-300)重型機(jī)床床身(HT-250)制造承受壓力和震動的大型零件，如：機(jī)床床身、各種箱體、殼體、泵體、缸體。三、灰鑄鐵的熱處理鑄鐵的性能主要取決于石墨的形態(tài)和分布，熱處理只對基體有影響，對提高力學(xué)性能效果不大。1、去應(yīng)力退火：

消除冷卻過程中的內(nèi)應(yīng)力（時效）

長時間放置消除內(nèi)應(yīng)力/或人工時效

3、石墨化退火：

消除白口組織，使局部Fe3C→G，降低硬度汽缸套2、表面淬火：提高表面硬度和耐磨性，如：機(jī)床導(dǎo)軌、缸體內(nèi)壁等目的：消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力、改善切削加工性和表面磨損性能。第四節(jié)可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵經(jīng)長時間石墨化退火得到的一種具有團(tuán)絮狀G的鑄鐵。（不可鍛造，可進(jìn)行少量的塑性變形）團(tuán)絮狀G減輕了對金屬基體的割裂作用和應(yīng)力集中又稱：馬鐵、瑪鋼；表示具有一定的塑性δ=2-12；韌性ak＜30J/cm2可鍛鑄鐵管件

用于制造管類零件和農(nóng)機(jī)具等大批量的中小型或薄壁零件。首先：澆注成純白口鑄鐵（C、Si含量較低）F+團(tuán)絮G900~980Fe3C→A+G770650A→F+GP+團(tuán)絮G溫度時間一、可鍛鑄鐵的組織與性能抑制II階段I和II階段都進(jìn)行KTHKTZ白口鑄鐵其次：石墨化退火GII鐵素體為基體可鍛鑄鐵G呈團(tuán)絮狀暗灰色珠光體為基體可鍛鑄鐵G呈團(tuán)絮狀暗灰色珠光體

名為可鍛，實不可鍛！可鍛鑄鐵的牌號、力學(xué)性能和用途P179表9-3KTH300-06等KTZ450-06等（F+團(tuán)絮狀G）黑心可鍛鑄鐵；（P+團(tuán)絮狀G）白心P可鍛鑄鐵2、可鍛鑄鐵比灰鑄鐵強(qiáng)度高，還具有一定的塑性和較高的韌性。二、可鍛鑄鐵的分類（F+團(tuán)絮狀G）：塑韌性較HT好，適合鑄造薄壁類零件（P+團(tuán)絮狀G）：雖強(qiáng)硬度較高，但塑韌性差，應(yīng)用不多。1、“可鐵”+最低抗拉強(qiáng)度+伸長率生產(chǎn)周期長、工藝復(fù)雜，逐漸被QT替代一、球墨鑄鐵的成分球化劑對石墨化不利，碳：3.6%C，2.2~2.7%Si高碳高硅：有利于石墨化，并獲得共晶成分；S、P含量嚴(yán)格控制：避免消耗過多的球化劑；孕育劑：使G細(xì)小第五節(jié)球墨鑄鐵鐵水中加入球化劑使石墨球化，再加入少量孕育劑促進(jìn)石墨化，具有良好的力學(xué)性能，鑄造性能好，成本低，生產(chǎn)方便。稀土鎂二、球墨鑄鐵的組織和性能組織：F+G球、F+P+G球、P+G球三種性能：石墨呈球狀，極大減輕了對基體的割裂作用，力學(xué)性能遠(yuǎn)高于一般鑄鐵，接近鋼；同時具有HT的優(yōu)點，工業(yè)應(yīng)用廣。“以鐵代鋼、以鑄代鍛”鑄鐵曲軸核燃料貯存運(yùn)輸容器(QT450-10)用于承受重載荷、受力復(fù)雜、力學(xué)性能要求較高的零件，如曲軸、連桿、軋輥、缸套、活塞、閥門等。F+G球P+G球F+P+G球3、球墨鑄鐵的牌號牌號：QT600-03QT700-02“球鐵”+最低抗拉強(qiáng)度+伸長率（1）低溫退火：無滲碳體時使用。

退火工藝：加熱到720~760℃，保溫3~6h后，隨爐緩冷至600℃出爐空冷（2）高溫退火：分解滲碳體和P。

退火工藝：加熱到900~950℃，保溫2~5h后，隨爐緩冷至600℃出爐空冷。四、球墨鑄鐵的熱處理1、退火熱處理特點：石墨對基體影響最小，可以通過熱處理改變基體組織，提高力學(xué)性能。目的：獲得F+G，提高塑韌性，改善切削性，消除鑄造應(yīng)力，高溫正火工藝曲線低溫正火工藝曲線組織：F+P+G組織：細(xì)P+G球墨鑄鐵的正火工藝曲線2、正火目的：得到P+G/P+F+G，以提高強(qiáng)度，硬度和耐磨性3、調(diào)質(zhì)處理目的：對要求綜合力學(xué)性能較高的零件，如連桿、曲軸等。4、等溫淬火組織：目的：使形狀復(fù)雜、熱處理易變形、開裂的零件，具有良好的綜合力學(xué)性能，如齒輪、軸承套等。S回+球G組織：B下+球G下貝氏體+球狀石墨工業(yè)鑄鐵的成分范圍與組織鑄鐵的分類與牌號表示方法鑄鐵名稱石墨形態(tài)基體組織編號方法牌號實例

灰鑄鐵片狀FHT+一組數(shù)字?jǐn)?shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度值，單位MPa。“HT”表示灰鑄鐵代號。

HT100F+PHT150PHT200

可鍛鑄鐵團(tuán)絮狀FKTH+兩組數(shù)字KTZ+兩組數(shù)字KTH300-06PKTZ450-06KTH、KTZ分別為黑心、珠光體可鍛鑄鐵代號；第一組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度值，MPa；第二組數(shù)字表示最低伸長率值，%鑄鐵的分類與牌號表示方法鑄鐵名稱石墨形態(tài)基體組織編號方法牌號實例球墨鑄鐵球狀FQT+兩組數(shù)字第一組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度值，MPa；第二組數(shù)字表示最低伸長率值，%。“QT”表示球墨鑄鐵代號QT400-15F+PQT600-3PQT700-2蠕墨鑄鐵蠕蟲狀FRuT+一組數(shù)字?jǐn)?shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度值,MPa。“RuT”表示蠕墨鑄鐵代號

RuT260F+PRuT300PRuT42