合金熔炼强韧铸铁教学课件PPT.ppt

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1、强韧铸铁包括以下三种铸铁： 球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁。,第3章 强韧铸铁,牌号表示方法：QT- QT球铁； 抗拉强度，MPa； 伸长率，%。 例：QT400-15 抗拉强度不小于400MPa、伸长率不小于15%的球铁。,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁,球铁的组织：金属基体+球状石墨。 金属基体：F、P、(F+P)、B、+B等。,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.1 球墨铸铁的性能及应用,1. 珠光体球铁 组织：珠光体+球状石墨； 性能：强度、硬度和耐磨性较高，塑性较低； 用途：重载及磨损零件，如曲轴、齿轮、机床主 轴等。,2. 铁素体球铁 组织：铁素体+球状石墨； 性能：塑性

2、、韧性较高，强度较低； 用途：受力较大，并受震动、冲击的零件，如汽 车底盘、后桥壳，地下管道等。,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.1 球墨铸铁的性能及应用,3. 混合基体球铁 组织: (铁素体+珠光体)+球状石墨 性能：较好的强度、塑性和韧性 用途：汽车、农机具、冶金设备、柴油机上的 部件。,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.1 球墨铸铁的性能及应用,4. 奥氏体-贝氏体球铁 组织：(奥氏体+贝氏体)+球状石墨 性能：高韧性、高强度、良好的耐磨性和耐 疲劳性能 用途：高载荷的齿轮、曲轴、连杆、凸轮轴,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.1 球墨铸铁的性能及应用,图

3、6.7 孕育处理效果随时间的变化 （图中的1和2表示两种不同成分铸铁）,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.1 球墨铸铁的性能及应用,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.2 球墨铸铁的生产,1.化学成分的选定 （1）基本元素 1) C和Si 碳当量选在共晶点附近，铸造性能好。 硅提高石墨球的圆整度，过量降低铸铁的韧性。,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.2 球墨铸铁的生产,铁素体球铁： 3.64.0C，2.42.8Si 珠光体球铁： 3.43.8C，2.22.6Si,2）Mn量 Mn促进珠光体形成、细化珠光体；富集于晶界处，形成碳化物，降低韧性。 铁素体球铁：0.30

4、.4%Mn； 珠光体球铁：0.40.8Mn。,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.2 球墨铸铁的生产,3）P量 低于0.040.06。形成磷共晶，增大缩松倾向。 4）S量 低于0.03%。生成硫化物，加快球化衰退。,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.2 球墨铸铁的生产,（2）合金元素 常用 Mo、Cu、Ni、Cr等。 提高珠光体量、提高淬透性；含量过多形成 脆性相，恶化石墨形态。 加入量: 0.20.6%,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.2 球墨铸铁的生产,（3）微量元素 Ti、As、Pb、Sn等。干扰石墨球化，形成脆性相。 加入0.010.02RE，能中和微量元

5、素的有害作用。,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.2 球墨铸铁的生产,2. 球墨铸铁的熔炼及炉前处理技术 球化率：铸铁微观组织有代表性的视场中，单位面积上球状石墨与全部石墨数目的比值（%）。,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.2 球墨铸铁的生产,（1）对熔炼的要求 1）温度高于1450； 2）硅量少于1.21.4； 3）严格限制硫量； 4）含磷量低、反球化元素少。,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.2 球墨铸铁的生产,（2）球化处理 1）球化及反球化元素 加入铁液，能使石墨成为球状的元素称为球化元素，如Mg、RE。 某些元素存在于铁液中，石墨无法长成为球状，这些元

6、素称为反球化元素，如Ti、Pb、Sn。,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.2 球墨铸铁的生产,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.2 球墨铸铁的生产,2）常用球化剂的特点及处理方法 镁球化剂的性质及在铁液中的作用 镁的化学性质极活泼，脱硫、去氧能力强，生成的MgS、MgO密度小，漂浮于液面，易于除去。 镁的沸点1107，气化后对铁液有搅拌作用，有利于铁液净化，但球化处理不方便。 铁液中，残留的镁促使石墨长成球状。,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.2 球墨铸铁的生产,用镁球化剂生产球铁，球化处理困难，国内不使用纯Mg作球化剂。,部分镁起脱硫作用，部分镁（0.040.

7、06%）残留在铁液中，大部分镁烧损。镁的回收率:, 稀土镁合金球化剂的性质及在铁液中的作用 RE与O、S能形成氧化物、硫化物，但生成的氧化物、硫化物密度大，沉于铁液底部，不易去除。 RE的沸点高于铁液温度，铁液没有沸腾。 RE和Mg同时加入，有搅动作用。 残留量：0.030.05%Mg；0.020.04%RE,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.2 球墨铸铁的生产,用稀土镁合金作球化剂的球化处理方法： a. 冲入法：吸收率低；有球化衰退问题。,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.2 球墨铸铁的生产,b. 型内球化法： 没有球化衰退问题，但应设置挡渣系统。,第3章 强韧铸铁 3.

8、1 球墨铸铁 3.1.2 球墨铸铁的生产,（3）孕育处理 1）生产球铁，进行孕育处理的目的 促进石墨形核、促进石墨球化； 减小晶间偏析； 消除结晶过冷倾向。,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.2 球墨铸铁的生产,2）常用孕育剂及加入量 孕育剂：75硅铁 加入量：珠光体球铁：0.51.0； 铁素体球墨：0.81.4。,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.2 球墨铸铁的生产,3,3）孕育处理方法,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.2 球墨铸铁的生产,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.2 球墨铸铁的生产,3. 球墨铸铁的质量控制技术 （1）三角试样法 球化良好时

9、，断口晶粒较细、具有银白色光泽。敲击时发出轻脆的、类似于钢的声音。,（2）热分析法:T 5 球化良好；12不良。,1.球铁的凝固特点 （1）球铁有较宽的共晶凝固温度范围 （2）球墨铸铁以糊状方式凝固,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.3 球墨铸铁的铸造性能及常见缺陷,（3）球墨铸铁具有较大的共晶膨胀 铸件外壳长期处于较软的状态,析出石墨，膨胀 力导致型壁退让，铸件胀大。,2.球墨铸铁的铸造性能 （l）流动性 球化处理，使铁液净化，提高了流动性。 球化、孕育处理导致铁液温度降低，因此感觉流动性较灰铸铁差。,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.3 球墨铸铁的铸造性能及常见缺陷,（

10、2）收缩特性 球铁凝固后期的膨胀比灰铁大。,铸型刚度大，铸件致密；铸型刚度小，铸件形成缩孔、缩松。,(3)内应力 球铁件内应力大，变形、开裂倾向高于灰铁件。 原因：球铁的弹性模量较大；球铁的热导率低， 温差应力大。,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.3 球墨铸铁的铸造性能及常见缺陷,3.常见缺陷及防止 （1）缩孔及缩松 产生原因：铸型刚度低，石墨化膨胀使型壁移动 防止措施：l）采用刚度大的铸型； 2）增加石墨化膨胀体积； 3）适当降低浇注温度； 4）合理选用冒口、冷铁。,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.3 球墨铸铁的铸造性能及常见缺陷,（2）夹渣 产生原因：球化处理产生的

11、夹杂物没有清除干净， 浇注时，夹杂随铁液进入型腔形成夹渣。 防止措施：l）降低原铁液的含硫量； 2）降低球化剂的残留量； 3）提高浇注温度； 4）熔渣清除干净后浇注。,（3）石墨漂浮 石墨漂浮：大量石墨聚集在铸件的上部或型芯的 下部。 产生原因：石墨的密度小，铁液凝固较慢时，石 墨上浮。 防止措施：1）碳当量控制在4.64.7以下； 2）降低含硅量； 3）快速凝固。,（4）皮下气孔 皮下气孔：铸件表皮下0.52mm处，出现直径 l2mm的气孔。 形成原因：铁液中的Mg、MgS与砂型中的水分 反应形成气体，侵入铸件内。 防止措施：1）控制铁液镁量、型砂水分。 2）在型砂中加入适量的煤粉。,（5）

12、球化衰退 球化衰退：球化处理后，停留一段时间后浇 注，球 化效果下降甚至消失的现象。 防止措施： 1）增加球化剂用量； 2）降低原铁液硫、氧量； 3）缩短球化后的停留时间； 4）覆盖铁液。,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.4球墨铸铁的热处理,热处理可以大幅度地提高球铁的性能: （1）石墨为球状，对基体的破坏作用很小； （2）热处理可改变基体组织，提高基体性能。,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.4球墨铸铁的热处理,1. 铸铁热处理的特点 （1）共析转变是一个温度范围，在此范围内的不同温度下保温，和F的量不同。改变加热温度，可得到不同比例的P 和F。,（2）石墨是碳的集散地

13、，控制奥氏体化温度，奥氏体含碳量不同。 （3）共晶团内存在成分偏析，热处理后的组织在微观上有差异。,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.4球墨铸铁的热处理,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.4球墨铸铁的热处理,2. 球墨铸铁的退火处理 （1）高温退火 目的：消除共晶渗碳体。 工艺：900950保温24h。,（2）低温退火 目的：得到F基体 工艺： 1) 化后，缓冷通过共析温度，转变为F+G 2) 加热至共析温度以下保温，P分解成为F+G。,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.4球墨铸铁的热处理,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.4球墨铸铁的热处理,3. 球墨

14、铸铁的正火处理 目的：增加P量、提高P分散度。 (1) 完全奥氏体化正火:体化后空冷，得到P基体球铁。 (2) 部分奥氏体化正火: 加热到共析温度区域（F+G），空冷，得到(P+F)基体球铁。,4. 球墨铸铁的等温淬火处理 目的：提高强度、硬度和耐磨性能。 （1）等温淬火工艺 ）等温温度330350，得上贝氏体-奥氏体基体球铁。 ）等温温度300330，获得下贝氏体基体球铁。,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨铸铁 3.1.4球墨铸铁的热处理,（2）影响等温淬火球铁性能的因素 1）等温温度的影响,2）等温时间的影响,马氏体；贝氏体；奥氏体；碳化物,3）回火温度的影响,第3章 强韧铸铁 3.1 球墨

15、铸铁 3.1.4球墨铸铁的热处理,5.球墨铸铁的表面热处理 (1) 不改变表层成分的热处理 表面感应淬火、火焰淬火、激光表面淬火。表层成分不变，组织变化。性能得到改善。 (2) 改变表层成分的热处理 渗硼、渗碳、渗氮、碳氮共渗等。表层的成分、组织、性能均发生改变。,第3章 强韧铸铁 3.2 蠕墨铸铁 3.2.1 蠕墨铸铁的组织及性能,1. 石墨的结构及金相组织特点 蠕虫状石墨是介于片状和球状之间的石墨：共晶团内石墨连续，与片状石墨相似；石墨头部较圆，与球状石墨相似。,片状石墨,蠕虫状石墨,球状石墨,蠕虫状石墨的金相照片,蠕虫状石墨的结构,蠕化率-蠕虫状石墨占全部石墨数的百分比:,第3章 强韧铸

16、铁 3.2 蠕墨铸铁 3.2.1 蠕墨铸铁的组织及性能,形状系数表示石墨形状特征的参数,A单个石墨的截面积；L单个石墨的周长。,第3章 强韧铸铁 3.2 蠕墨铸铁 3.2.1 蠕墨铸铁的组织及性能,片状石墨 蠕虫状石墨 球状石墨 K0.15 K=0.150.8 K0.8,第3章 强韧铸铁 3.2 蠕墨铸铁 3.2.1 蠕墨铸铁的组织及性能,第3章 强韧铸铁 3.2 蠕墨铸铁 3.2.1 蠕墨铸铁的组织及性能,2. 蠕墨铸铁的牌号及力学性能 牌号：RuT RuT蠕铁 抗拉强度(MPa)。 例：RuT340 表示抗拉强度不小于340MPa的蠕铁。,蠕铁的力学性能介于灰铁和球铁之间。蠕化率越高，性能

17、越接近灰铁；蠕化率越低，越接近球铁。,第3章 强韧铸铁 3.2 蠕墨铸铁 3.2.1 蠕墨铸铁的组织及性能,（1）强度性能,第3章 强韧铸铁 3.2 蠕墨铸铁 3.2.1 蠕墨铸铁的组织及性能,蠕铁的断面敏感性小,第3章 强韧铸铁 3.2 蠕墨铸铁 3.2.1 蠕墨铸铁的组织及性能,蠕铁的屈强比高,第3章 强韧铸铁 3.2 蠕墨铸铁 3.2.1 蠕墨铸铁的组织及性能,（2）韧性及伸长率 蠕铁的冲击韧性、伸长率低于球铁,但高于灰铁。 与球铁相似，蠕铁也有韧性-脆性转变温度。,第3章 强韧铸铁 3.2 蠕墨铸铁 3.2.1 蠕墨铸铁的组织及性能,（3）导热性 蠕化率较高时，导热性接近于灰铁；较低时

18、， 接近于球铁。,第3章 强韧铸铁 3.2 蠕墨铸铁 3.2.1 蠕墨铸铁的组织及性能,第3章 强韧铸铁 3.2 蠕墨铸铁 3.2.2 蠕墨铸铁的生产及控制,1. 化学成分的选择 （1）C和Si量：碳量3.43.8；硅量根据对基体的要求确定。 （2）Mn量：含量通常小于l。根据对基体的要求确定。 （3）P 量：小于0.08。磷量高会产生磷共晶，降低韧性。,（4）S量：硫量高增加蠕化剂消耗、促进蠕化衰退。保持稳定的较低硫量。 （5）合金元素：加入少量Sb、B、Mo等，提高珠光体量，提高抗热疲劳性能。,第3章 强韧铸铁 3.2 蠕墨铸铁 3.2.2 蠕墨铸铁的生产及控制,第3章 强韧铸铁 3.2

19、蠕墨铸铁 3.2.2 蠕墨铸铁的生产及控制,2. 炉前处理及其控制 （1）蠕化剂及蠕化处理 能使石墨球化的元素（Mg、RE）均可使石墨蠕化，但要有效地控制加入量。 单独用镁作蠕化剂，加入量不易控制。 RE、Mg同时加入时，加入量也很难控制。 同时加入球化元素和反球化元素时，加入量易于控制。,单独加入Mg进行蠕化处理，加入量不易控制,同时加入Mg和RE进行蠕化处理，加入量也不易控制,同时加入球化元素和反球化元素，加入量易控制,复合蠕化系数：,WMg 残留镁量； K1反球化元素当量(K1=4.4Ti+ 2.0As2.3Sn+5.0Sb290Pb370Bi+1.6Al)。,第3章 强韧铸铁 3.2

20、蠕墨铸铁 3.2.2 蠕墨铸铁的生产及控制,复合蠕化剂加入量,蠕化处理方法： 一般采用冲入法。 铁液出炉温度：1450左右。,第3章 强韧铸铁 3.2 蠕墨铸铁 3.2.2 蠕墨铸铁的生产及控制,（2）孕育处理 孕育处理的作用： l）减少共晶渗碳体； 2）促进石墨形核，增加共晶团数； 3）延缓蠕化衰退。 孕育剂及加入量： 1）孕育剂：75硅铁； 2）加入量：0.40.6。,第3章 强韧铸铁 3.2 蠕墨铸铁 3.2.2 蠕墨铸铁的生产及控制,第3章 强韧铸铁 3.2 蠕墨铸铁 3.2.2 蠕墨铸铁的生产及控制,3. 蠕铁的铸造性能及常见缺陷 （1）铸造性能 1）收缩特性：介于灰铁和球铁之间。

21、2）流动性：蠕铁的碳当量接近共晶点，蠕化处理使铁液净化，这些使蠕铁具有良好的流动性。,（2）常见缺陷 1）蠕化质量不稳定； 2）孕育不足时，铸件的白口倾向严重； 3）易出现夹渣缺陷。防止措施：控制原铁液的含硫量；蠕化、孕育后的铁液温度不低于1350；加强除渣。,第3章 强韧铸铁 3.2 蠕墨铸铁 3.2.2 蠕墨铸铁的生产及控制,第3章 强韧铸铁 3.2 蠕墨铸铁 3.2.2 蠕墨铸铁的生产及控制,4.蠕墨铸铁生产的质量控制 使用低磷、硫原料；适当的碳硅量；蠕化元素含量合适；保证孕育效果；保证铁液温度；用高刚度的铸型；严格炉料管理。,第3章 强韧铸铁 3.2 蠕墨铸铁 3.2.2 蠕墨铸铁的生

22、产及控制,5. 蠕墨铸铁的应用 1）强度高、断面敏感性小、铸造性能好。用于生产复杂、大型零件，如变速箱。 2）有较高的力学性能和导热性能。用于生产热交换零件，如汽车制动盘、钢锭模、金属型等。 3）强度较高、致密性好。用于制造液压件。,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁,可锻铸铁： 白口铁铸件经退火处理，使共晶渗碳体分解成为团絮状石墨和奥氏体，得到的室温组织由团絮状石墨和不同基体组成的铸铁。,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.1可锻铸铁的分类、牌号及用途,（1）可锻铁的分类 1）黑心可锻铁（铁素体可锻铁）； 2）珠光体可锻铁； 3）白心可锻铁。,团絮状石墨的立体形貌,黑心可锻铁：铁素体

23、基体上分布团絮状石墨,珠光体可锻铁：珠光体基体上分布团絮状石墨,白心可锻铁：铸件表层为铁素体，心部为珠光体 和团絮状石墨。,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.1 可锻铸铁的分类、牌号及用途,（2） 牌号 KTH-；KTZ-； KTB-。 KT可铁；H黑心、Z珠光体、B白心； 一抗拉强度，MPa 伸长率，%。,例：KTH 350-10 抗拉强度不小于350MPa，伸长率不小于10%的黑心可锻铁。 KTZ 550-04 抗拉强度不小于550MPa，伸长率不小于4%珠光体可锻铁。,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.1可锻铸铁的分类、牌号及用途,（3）可锻铁的性能和用途 1) 铁素

24、体可锻铁 有一定的强度和较高的塑性、韧性。 制造汽车和拖拉机的后桥、转向机构，输电用的各种金属件，低压阀门、管件，纺织机、农机具零件。,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.1 可锻铸铁的分类、牌号及用途,2)珠光体可锻铸铁 强度高、硬度高,塑性较低。 制造耐磨件，如曲轴、连杆、齿轮、凸轮等。 3)白心可锻铸铁 组织不均匀，韧性较差，热处理温度高、时间长。 很少使用。,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.1 可锻铸铁的分类、牌号及用途,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.2 可锻铸铁的制造方法,可锻铁铸件的生产过程由两步完成： 第一步铸造出亚共晶白口铁铸件：一次结晶为L,

25、 L(+Fe3C); 共析转变P； 室温组织 P +Fe3C。 第二步退火处理：高温下一次结晶的Fe3C分解为+G，室温组织为F+G或P+G。,（1）化学成分的选定 1）化学成分的选定原则 保证铸态全白口；固态石墨化快； 有较高的力学性能；有较好的铸造性能。,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.2 可锻铸铁的制造方法 1.白口铸坯的获得,2）各元素的选定 碳量 2.4-2.8。过高，力学性能下降；过低，流动性差、缩孔缩松倾向增大、熔炼困难、退火时间长。,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.2 可锻铸铁的制造方法 1.白口铸坯的获得, 硅量 硅量1.4。过高，塑性韧性降低，出现低

26、温脆性；过低，退火时间长。 碳、硅总量3.84.2。, Mn和S量 0.50.7Mn； S0.2； 锰硫比（Mn/S）2.5左右。,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.2 可锻铸铁的制造方法 1.白口铸坯的获得, P量 磷量过高可锻铁韧性降低。 Si、P含量提高，脆断危险增加。 Si6P1.9。,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.2 可锻铸铁的制造方法 1.白口铸坯的获得, 合金元素含量 严防Cr、Ti、W等进入铁液。它们使石墨化退火过程中，渗碳体分解困难。,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.2 可锻铸铁的制造方法 1.白口铸坯的获得,（2）对熔炼的要求 较低的碳当

27、量；铁液有足够的出炉温度。 （3）可锻铸铁件的铸造工艺特点 1)浇注系统 横浇道上设集渣包；设冒口补缩铸件。,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.2 可锻铸铁的制造方法 1.白口铸坯的获得,2）凝固收缩及线收缩大 要求铸型和型芯有较好的退让性。 3）流动性差 铁水应有较高的出炉温度。 4）易出现皮下气孔 要求型砂含水量低，有足够的透气性。,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.2 可锻铸铁的制造方法 1.白口铸坯的获得,可锻铁的石墨化过程： （1）第一阶段：共晶体中的渗碳体分解为奥氏体和石墨。 （2）中间阶段：奥氏体中过饱和碳析出，形成石墨，依附于已形成的石墨上。 （3）第二阶段

28、：共析体中的渗碳体分解为铁素体和石墨。,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.2 可锻铸铁的制造方法 2.退火过程及控制,0点,室温：组织为珠光体和渗碳体。 0-1，升温阶段：珠光体转变为奥氏体。 1-2，石墨化第一阶段：共晶渗碳体转变为奥氏体和石墨。 2-3，中间冷却阶段：奥氏体中过饱和碳析出，形成的石墨附着在已形成的石墨上；奥氏体转变为珠光体。,（1）铁素体可锻铁的退火过程,3-4，第二阶段石墨化：珠光体转变为铁素体和石墨，形成的石墨附着在已形成的石墨上。 4点以下：组织不变，组织为铁素体和石墨 室温组织：铁素体基体上分布团絮状石墨。,（1）铁素体可锻铁的退火过程,（2）珠光体可锻铁

29、的退火过程,1)片状珠光体可锻铁 2点以前的石墨化过程与铁素体可锻铁退火过程相同。 2-3，随炉冷至共析温度以上，奥氏体中过饱和碳析出，形成的石墨附着在已有的石墨上。 3点以下，空冷：奥氏体转变为片状珠光体。 室温组织：片状珠光体上分布团絮状石墨。,（2）珠光体可锻铁的退火过程,2)粒状珠光体可锻铁 2点以前的石墨化过程与铁素体可锻铁退火过程相同。 2-3：随炉冷至略低于共析温度，奥氏体中过饱和碳析出，形成的石墨附着在已有的石墨上。奥氏体转变为片状珠光体。 3-4：保温68h，片状珠光体转变为粒状珠光体。 4点以下：组织不变。 室温组织：粒状珠光体上分布团絮状石墨。,（2）珠光体可锻铁的退火过

30、程,3) 回火粒状珠光体可锻铁 2点以前，石墨化过程与铁素体可锻铁石墨化相同。 2-3：随炉冷至略高于共析温度，奥氏体中过饱和碳析出，形成的石墨附着在已有的石墨上。 3-4 淬火：奥氏体转变成马氏体。 4-6 高温回火: 马氏体转变为回火粒状珠光体。 6点以下：组织不变。 室温组织：回火粒状珠光体上分布团絮状石墨。,可锻铁退火炉简图,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.3 固态石墨化原理,1. 石墨核心的形成及长大 （1）形核 现存的硫化物和氧化物微粒、渗碳体与奥氏体相界上的空位等晶体缺陷，为石墨的形核提供了条件。,（2）第一阶段石墨化 石墨形核后，与石墨接触的奥氏体含碳量为b点，与渗

31、碳体接触的奥氏体含碳量为a点。,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.3 固态石墨化原理,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.3 固态石墨化原理,（3）中间阶段石墨化 第一阶段石墨化后组织为：奥氏体和石墨。 缓冷，奥氏体中碳过饱和，碳以石墨形式析出，称为二次石墨。 二次石墨依附在已有的石墨上。,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.3 固态石墨化原理,（4）第二阶段石墨化 1）奥氏体直接分解 缓冷通过共析温度，奥氏体转变为铁素体和石墨，室温组织：铁素体基体上分布团絮状石墨。 2）通过珠光体分解 冷却至共析温度以下，奥氏体转变为珠光体；共析温度以下保温，珠光体转变为铁素体和石

32、墨，室温组织为：铁素体基体上分布团絮状石墨。,2. 石墨析出的形状 石墨在奥氏体包围下长大，碳扩散速度低于石墨结晶速度。碳在各方向上扩散速度基本相同时，石墨在各方向上均匀生长，石墨呈团絮状。 退火温度过高，或含硅量过高，碳扩散速度比石墨结晶速度快，石墨沿有利方向生长，石墨长成鸡爪状。,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.3 固态石墨化原理,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.3 固态石墨化原理,3. 影响石墨化过程的主要因素 固态石墨化过程：石墨形核渗碳体溶解碳原子扩散石墨长大。 石墨形核和碳扩散是控制环节。 孕育处理，能增加了石墨核心，碳原子扩散距离缩短，石墨化速度加快。适当

33、提高硅量、提高退火温度，能提高碳原子的的扩散速度，石墨化速度加快。,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.4 加速可锻铸铁石墨化的措施,1. 一般措施 （l）正确选定铁液成分； （2）适当提高退火温度； （3）增加铸件凝固速度； （4）正确设计和选用退火炉。,2.孕育处理 （1）孕育处理的目的及作用 目的：一次结晶时，促进形成渗碳体；退火过程中，促进石墨形成。 复合孕育剂的配合原则：一种元素，强烈地阻碍凝固时的石墨化，对退火时的石墨化没有强烈的阻碍作用。另一种元素起增加石墨核心、缩短碳原子扩散距离、加速固态石墨化的作用，但对凝固时铸铁的石墨化没有强烈的促进作用。,第3章 强韧铸铁 3.3

34、 可锻铸铁 3.3.4 加速可锻铸铁石墨化的措施,（2）低温时效和加铝孕育 孕育剂及加入量：纯铝，0.010.015 。 低温处理：退火处理前，300-500，保温4-5h。 （3）复合孕育处理 Bi 阻碍凝固时的石墨化； B、Al、 Si 加速凝固、固态石墨化； RE 阻碍凝固时的石墨化，加速固态石墨化； 常用孕育剂：Bi-Al、Bi-Al-B、 Bi-Si、RE,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.4 加速可锻铸铁石墨化的措施,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.5 常见缺陷及防止,1. 铸件毛坯中固有的缺陷 （1）灰点 灰点：可锻铁铸件铸态组织中出现少量片状石墨的现象。

35、危害：退火后石墨形状恶化，铸件强度、韧性降低。 产生原因：铁液中C、Si量过高；孕育剂中石墨化元素过多。 防止方法：适当降低C、Si量；严格控制孕育剂成分；减少铁液孕育处理后的停留时间。,（2）缩松及枝状缩松 缩松产生原因：可锻铁液态和凝固收缩大，凝固温度范围宽，初生奥氏体晶体发达，易产生缩松缺陷，产生在铸件最后凝固部位。 枝状缩松产生原因：奥氏体枝晶由铸件表面向中心生长，缩松分布在枝晶周围，并从铸件表面向中心伸展。 防止方法：合理布置浇冒口和冷铁，改进铸件结构，控制铁液化学成分。,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.5 常见缺陷及防止,（3）裂纹 产生原因：铸态为白口组织，脆性大、收

36、缩大，形成裂纹的倾向大。 防止方法：控制铁液的磷、硫含量，改进铸造工艺，增加铸型的退让性。,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.5 常见缺陷及防止,2. 热处理带来的缺陷 （1）铸件表面氧化脱碳 铸件表面氧化起皮，断面上有较厚的脱碳层。是由于退火炉中氧化性气氛引起的。 （2）石墨松散、分叉 退火温度过高，或铸铁含硅量过高。,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.5 常见缺陷及防止,（3）组织过烧 晶粒粗大，石墨呈松散或分叉状。退火温度过高造成的。 （4）片状石墨 组织中出现片状石墨。C、Si量高，凝固时冷却缓慢造成的。,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.5 常见缺陷及防

37、止,（4）回火脆性 危害：黑心可锻铁退火后强度和韧性低。 产生原因：400550缓慢冷却时，铁素体晶界上析出三次渗碳体。 防止措施： l）退火后，在600650出炉空冷； 2）热镀锌之后，水淬速冷； 3）控制磷、硅含量； 4）产生回火脆的铸件，重新加热到650700后出炉空冷。,第3章 强韧铸铁 3.3 可锻铸铁 3.3.5 常见缺陷及防止,第三章 强韧铸铁作业 1.回答概念：球墨铸铁，球化率，球化元素，反球化元素，球化衰退，石墨漂浮，蠕墨铸铁，蠕化率，复合蠕化系数，黑心可锻铁，珠光体可锻铁，白心可锻铁，可锻铸铁。 2. 简答题 （1）解释球墨、蠕墨、可锻铁牌号，如QT600-3，RuT420

38、，KTH350-10 ，KTZ650-02， KTB400-05； （2）生产球铁时，进行孕育处理的目的； （3）用稀土镁合金进行球化处理时，球化处理方法有哪些，优缺点是什么； （4）球铁的凝固特性； （5）为什么热处理能大幅度提高球铁力学性能； （6）球墨铸铁的铸造性能； （7）为什么复合蠕化剂中既含有球化元素又含有反球化元素；,（8）蠕铁的性能特点和应用； （9）可锻铸铁的生产过程； (10) 黑心可锻铁、珠光体可锻铁的力学性能和用途； (11) 影响可锻铁固态石墨化过程的主要因素； (12) 加速可锻铁固态石墨化的措施； (13) 可锻铁孕育处理的目的； (14) 可锻铁复合孕育剂的配合原则； 3.论述题 （1）珠光体、铁素体球墨铸铁的性能及用途； （2）球铁常见铸造缺陷及防止。(缩孔及缩松、夹渣、石墨漂浮、皮下气孔、球化衰退) （3）作出铁素体、片状珠光体、粒状珠光体可锻铁的退火工艺曲线，说明退火过程中的组织变化； （4）可锻铁常见缺陷的产生原因、危害及防止方法。,