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1、机械工程材料铸铁,1,铸铁,河北工业大学材料学院,机械工程材料铸铁,2,铸铁是碳含量大于2.11%的铁碳合金,往往还含有Si、Mn、P、S等。 由于价格便宜、性能优良，铸铁是工程上最常用的金属材料,广泛应用在机械制造、冶金、矿山、石油化工、交通等部门。据统计,若按重量百分比计算，农业机械中铸铁件占40-60%；汽车拖拉机中约占50-70%；机床制造中约占60-90%。,机械工程材料铸铁,3,1 概论1.1复线铁碳相图,当C%固溶体的溶解度，多余的碳的存在方式有两种，即渗碳体Fe3C和石墨(G)。 相图也有两套,机械工程材料铸铁,4,石墨的结构与性质,Fe3C为亚稳相，加热易于分解为铁和石墨。
2、石墨为稳定相，简单 六方晶格。 底面碳原子结合力较强。而层之间结合力较弱,所以石墨的强度和硬度不高,韧性也很低，接近于零。,机械工程材料铸铁,5,1.2 石墨的形成过程,铸铁中析出石墨的过程也称作石墨化。 石墨来源：L、A析出或渗碳体分解 铸铁的石墨形成过程分为以下三个阶段。 第一阶段石墨化（1154）从液体结晶形成石墨，匀晶转变方式形成一次石墨和共晶反应形成共晶石墨； 第二阶段石墨化（1154-738）由奥氏体析出二次石墨。 第三阶段石墨化(=738)通过共析反应析出共析石墨,其反应式为:AF+G共析,机械工程材料铸铁,6,1.3 影响石墨化的因素,温度 高温慢冷,碳以石墨的形式析出。 冷速
3、较快时, 更容易形成亚稳相渗碳体。 化学成分 促进石墨化的元素C、Si、Al、Cu、Ni、Co等； 阻碍石墨化的元素Mg、Cr、W、Mo、V、Mn、S、Ce、 B等,机械工程材料铸铁,7,1.4 铸铁的分类,按照第一、二两阶段石墨化进行的程度,铸铁可以分为灰口铸铁、麻口铸铁和白口铸铁三大类。 麻口铸铁和白口铸铁用作耐磨材料。灰口铸铁可作机器零件。 按照石墨形态，灰口铸铁可以分为灰铸铁，可锻铸铁，球墨铸铁、蠕墨铸铁。,机械工程材料铸铁,8,灰口铸铁的特点,切削加工性能优异； 铸铁的铸造性能良好,石墨所产生的膨胀,减少了收缩和内应力； 很好的耐磨性，石墨有良好的润滑作用并能储存润滑油。 具有良好的
4、减振性能； 对缺口不敏感。石墨形态明显影响力学性能,机械工程材料铸铁,9,2 灰铸铁的牌号与应用,灰口铸铁除了G以外，根据第三阶段石墨化进行的程度，基体可以是F,P, F+P 一般 灰口铸铁=钢的基体+G,机械工程材料铸铁,10,灰铸铁的牌号与应用,成分：2.5-4.0%，1.0-3.0%Si ，0.5-1.4% Mn, 0.3%P,0.15%S 孕育处理：显著细化石墨片及基体组织，提高铸铁的强度, 防止局部白口。 牌号:HT100,HT150,HT300,HT400等 应用：机床床身、机架、导轨、箱体、气缸，凸轮等 热处理：去应力，去白口，表面淬火,机械工程材料铸铁,11,3 球墨铸铁,成分
5、：3.63.9C, 2.02.8Si 0.60.9 Mn 0.07%S，0.1%P 牌号：QT420-10 等 球化处理：Mg Re Ca等球化剂及孕育剂 热处理：退火、正火、调质、等温淬火等。 应用：良好的铸造性能、减磨性、消震性和切削加工性能，可与某些钢媲美。P+G球墨铸铁可作拖拉机曲轴、连杆、齿轮; F+G球墨铸铁可作受压阀门、机器底座等,机械工程材料铸铁,12,球铁与可锻铸铁的显微组织,机械工程材料铸铁,13,4 可锻铸铁,成分 2.22.8C；1.22.0Si， 0.41.2Mn 牌号：KT300-6,KTZ500-4等 应用：可锻铸铁常用来制造形状复杂、承受冲击和振动载荷的零件，如三通，壳体，曲轴、凸轮轴、连杆、齿轮等 热处理： 可锻化退火,机械工程材料铸铁,14,可锻铸铁的生产与热处理,先铸造白口铸铁； 可锻化退火，将碳化物转化为G 不同的冷却方式可以得到不同的基体,机械工程材料铸铁,15,作业,一、 三 四、3，12，13,