第七章铸铁 (2)优秀PPT.ppt

第七章铸铁现在学习的是第1页，共42页教 学 要 求 通过学习，学生应熟悉石墨形态与基体组织对铸铁性能的影响；掌握灰铸铁、球墨铸铁的典型牌号、性能特点、热处理工艺和主要用途；了解可锻铸铁、蠕墨铸铁和合金铸铁的牌号、性能及应用。机械制造基础 第七章现在学习的是第2页，共42页主主 要要 内内 容容 第一节第一节 概概 述述 第二节第二节 铸铁的石墨化铸铁的石墨化 第三节第三节 常用铸铁常用铸铁 机械制造基础 第七章现在学习的是第3页，共42页本 章 重 点 铸铁的石墨化；灰铸铁、球墨铸铁的典型牌号、性能特点、热处理工艺和主要用途。机械制造基础 第七章现在学习的是第4页，共42页 第一节第一节 概概 述述 铸铁指一系列主要由铁、碳和硅组成的合金的总称。铸铁含碳和含硅量较高(c=2.54，Si=13)，杂质元素锰、硫、磷较多。为了提高铸铁的力学性能或物理、化学性能，还可加入一定量的合金元素，得到合金铸铁。铸铁具有优良的铸造性能、切削加工性、耐磨性及减振性，而且熔炼铸铁的工艺与设备简单、成本低廉，它是制造各种铸件最常用的材料。铸铁可分为：(1)白口铸铁。碳除少量溶于铁素体外，其余的碳都以渗碳体的形式存在于铸铁中，其断口呈银白色，故称白白铸铁。这类铸铁硬而脆，很难切削加工，所以很少直接用来制造各种零件。机械制造基础 第七章现在学习的是第5页，共42页 (2)灰铸铁。碳主要以片状石墨形态存在于铸铁中，断口呈灰色。这类铸铁的力学性能不高，但它的生产工艺简单、价格低廉，而且还具备其它方面的特性，故在工业中应用最广。(3)球墨铸铁。碳主要以球状石墨的形态存在于铸铁中。这类铸铁的力学性能不仅较灰铸铁高，而且还可以通过热处理进一步提高。所以它在生产中常用作受力大且重要的铸件。(4)蠕墨铸铁。碳主要以介于片状与球状之间形似蠕虫状的石墨存在于铸铁中。性能介于灰铸铁与球墨铸铁之间。它是近年来发展起来的新型铸铁。(5)可锻铸铁。碳主要以团絮状石墨的形态存在于铸铁中，其力学性能(特别是韧性和塑性)较灰铸铁高，并接近于球墨铸铁。它在薄壁复杂铸铁件中应用较多。机械制造基础 第七章现在学习的是第6页，共42页第二节第二节 铸铁的石墨化铸铁的石墨化 一、铸铁的石墨化过程一、铸铁的石墨化过程 铸铁组织中石墨的形成过程称为铸铁的石墨化过程。在铸铁中，碳的存在形式有两种，即化合状态的渗碳体(Fe3C)和游离状态的石墨(常用G表示)。石墨的晶格形式为简单六方体，原子呈层状排列，同一层的原子间距为0.142nm，结合力较强；而层与层之间的面间距为0.340nm，其结合力较弱，易滑移，故石墨的强度、塑性和韧性极低，硬度仅为35HBS。机械制造基础 第七章现在学习的是第7页，共42页 碳在铸铁中以碳在铸铁中以FeFe3 3C C形式存在的规律可用前述的形式存在的规律可用前述的FeFeFeFe3 3C C相图表示；而碳以相图表示；而碳以G G形式存在的规律用形式存在的规律用FeFe一一C C石墨相图表示，为石墨相图表示，为了便于比较和应用，通常把这两个相图合画在一起，称为铁碳合了便于比较和应用，通常把这两个相图合画在一起，称为铁碳合金双金双 重相图，如图重相图，如图7-27-2所示。所示。图中实线表示图中实线表示Fe FeFe Fe3 3C C相图，相图，虚线表示虚线表示Fe CFe C相图。相图。由图可见，虚线位于实线的上由图可见，虚线位于实线的上 方或左上方。这表明方或左上方。这表明FeCFeC相图较相图较 FeFeFeFe3 3C C相图更稳定。生产实践中相图更稳定。生产实践中 通过加热可使渗碳体分解为铁素通过加热可使渗碳体分解为铁素 体和石墨，即体和石墨，即 (Fe(Fe3 3C3Fe+C)C3Fe+C)。机械制造基础 第七章现在学习的是第8页，共42页 铸铁的石墨化的方式：1、按照FeC相图进行，由液态和固态中直接析出石墨；2、按照FeFe3C相图先结晶出渗碳体，随后渗碳体在一定的条件下再分解出石墨。第一种方式下，铸铁的石墨化过程由下面的三个阶段完成：第一阶段：它包括过共晶液体沿着液相线CD冷却时析出的一次石墨GI，以及共晶转变时形成的共晶石墨 G共晶。后者可表示为：L C A E+G共晶 第二阶段：过饱和奥氏体沿着ES线冷却时析出的二次石墨G。第三阶段：在共析转变阶段，由奥氏体转变为铁素体和共析石墨G共析，其反应式为：A S F p+G共析 机械制造基础 第七章现在学习的是第9页，共42页 在第二种方式中，铸铁的石墨化过程也分为三个阶段。第一阶段的石墨化为一次渗碳体和共晶渗碳体在高温下分解而析出石墨，第二阶段为二次渗碳体分解而析出石墨，第三阶段为共析渗碳体分解而析出石墨。石墨化的过程是一个原子扩散的过程，石墨化的温度愈低，原子扩散愈困难，因而愈不易石墨化。铸铁石墨化程度的不同，将获得不同基体的组织。二、影响石墨化的因素 1化学成分的影响 (1)碳和硅。碳和硅是强烈促进石墨化的元素，铸铁中碳和硅的含量越高，石墨化程度越充分。(2)锰。锰是阻止石墨化的元素。但锰与硫能形成硫化锰，减弱了硫对石墨化的阻止作用，结果又间接地起着促进石墨化的作用，因此，铸铁中含锰量要适当。机械制造基础 第七章现在学习的是第10页，共42页 (3)硫。硫是强烈阻止石墨化的元素。硫还降低铁水的流动性和促进铸件热裂，所以硫是有害元素，铸铁中含硫量愈低愈好。(4)磷。磷是微弱促进石墨化的元素，同时它能提高铁水的流动性。但磷与铁形成Fe3P，会增加铸铁的脆性，所以铸铁中含磷量也应严格控制。2冷却速度的影响 冷却速度快时，碳原子来不及扩散，石墨化难以充分进行，甚至出现白口铸铁组织；而冷却速度慢时，碳原子有充分时间扩散，有利于石墨化的进行。铸铁的冷却速度在一定的铸型条件下决定于铸件壁的厚薄，即壁厚冷却速度慢，壁薄冷却速度快。机械制造基础 第七章现在学习的是第11页，共42页 图图7-37-3为铸铁化学成分为铸铁化学成分 (C C+Si Si)和铸件壁厚对铸和铸件壁厚对铸铁组织的影响示意图。铁组织的影响示意图。从图中可以看出，从图中可以看出，为了获得要求的组织，为了获得要求的组织，在一定壁厚下必须控在一定壁厚下必须控制铸铁中碳和硅的含制铸铁中碳和硅的含量；反之，对于某种量；反之，对于某种成分的铸铁，要获得成分的铸铁，要获得预期的组织，其铸件预期的组织，其铸件的壁厚范围也应受到的壁厚范围也应受到限制。限制。机械制造基础 第七章现在学习的是第12页，共42页第三节 常用铸铁 一、灰铸铁一、灰铸铁 灰铸铁是指一定成分的铁水作简单的炉前处理，浇注后获得具有片状石墨的铸铁。灰铸铁生产工艺最简单、成本最低的铸铁，在工业生产中得到了最广泛的应用。1灰铸铁的化学成分、组织和性能 (1)灰铸铁的化学成分 灰铸铁的化学成分范围为：c=2.63.6，Si=1.23.0，Mn=0.41.2，p02，S0.15。碳、硅含量可以确保碳的石墨化，防止出现白口组织。碳、硅量过高则会使石墨大量析出，对铸铁力学性能不利。锰可消除硫的有害作用，还可调节灰铸铁的基体组织。机械制造基础 第七章现在学习的是第13页，共42页 (2)灰铸铁的组织 灰铸铁是第一阶段和第二阶段石墨化都能充分进行时形成的铸铁。灰铸铁的显微组织特征是：片状石墨分布在几种不同的基体组织上，如教材中图7-4所示。灰铸铁中的三种不同基体组织是由于第三阶段石墨化程度的不同引起的。在第一阶段和第二阶段石墨化过程充分进行的前提下，如果第三阶段的石墨化过程也充分进行，则获得铁素体基体组织；如果第三阶段石墨化过程仅部分进行，则获得铁素体+珠光体的基体组织；如果第三阶段石墨化过程完全没有进行，则获得珠光体基体组织。灰铸铁的组织可看作在钢的基体上分布着片状石墨。机械制造基础 第七章现在学习的是第14页，共42页 (3)灰铸铁的性能 灰铸铁的力学性能主要决定于基体和石墨的分布状态。由于硅、锰等元素对铁素体的强化作用，因此灰铸铁基体的强度与硬度不低于相应的钢。当石墨以片状形态分布于基体上时，可以近似地看作为许多裂纹和空隙。它不仅割断了基体的连续性，减小了承受载荷的有效截面，而且在石墨片的尖端处还会产生应力集中，造成脆性断裂。由于片状石墨所产生的这些作用，从而表现为灰铸铁的抗拉强度很低，塑性、韧性几乎为零。灰铸铁的抗压强度、硬度与耐磨性主要取决于基体，石墨的存在对其影响不大，故灰铸铁的抗压强度远高于抗拉强度(约为34倍)。珠光体基体的灰铸铁比其它两种基体的灰铸铁具有较高的强度、硬度与耐磨性。机械制造基础 第七章现在学习的是第15页，共42页 (1)铸造性能优良。灰铸铁具有接近于共晶的化学成分，故熔点比钢低，流动性好，而且铸铁在凝固过程中要析出比容较大的石墨，使铸铁的收缩率也较小。(2)减摩性好。灰铸铁中的石墨本身具有润滑作用，而且石墨被磨掉后形成的空隙又能吸附和储存润滑油，保证了油膜的连续性，因此灰铸铁具有较好的减摩性。某些摩擦零件也常用灰铸铁制造。(3)减振性强。由于受振动时石墨能起缓冲作用，阻止振动的传播，并把振动能转变为热能，因此灰铸铁的减振能力比钢大得多。一些受振动的机座、床身常用灰铸铁制造。(4)切削加工性良好。由于石墨的存在使得铸铁基体的连续性被割裂，切屑易断裂，同时石墨本身的润滑作用又使刀具磨损减少。机械制造基础 第七章现在学习的是第16页，共42页 (5)缺口敏感性较低。钢常因表面缺口(如油孔、键槽、刀痕等)的应力集中，使力学性能显著降低，故钢的缺口敏感性大。灰铸铁中片状石墨本身相当于很多小缺口，因此就减弱了外加缺口的作用，使其缺口敏感性降低。由于铸铁一系列的优良性能，加上价格便宜，制造方便，使得灰铸铁在工业上应用十分广泛，特别适合于制造承受压力、要求耐磨和减振的零件。2灰铸铁的牌号和应用 灰铸铁的牌号由：“HT数字”组成。牌号中的“HT”是“灰铁”汉语拼音的第一个字母，后面的三位数字表示 30mm 单铸试棒的最低抗拉强度值（MPa）。教材中表7-1为灰铸铁的牌号、组织、性能和应用举例。机械制造基础 第七章现在学习的是第17页，共42页 3灰铸铁的热处理 (1)去应力退火 铸件在浇注后的冷凝过程中，由于厚薄不均，冷却速度不同，常会产生较大的内应力。内应力不仅削弱了铸件的承载能力，而且在切削加工之后还会因应力的重新分布而引起变形，使铸件失去加工精度。对精度要求较高或大型复杂的铸件，如床身、机架等，在切削加工之前都要进行一次去应力退火，有时甚至在粗加工之后还要再进行一次。去应力退火：将铸件缓慢加热到500560，保温一段时间(每l0mm厚度保温1h)，然后随炉冷至150200后出炉。此时铸件内应力基本上已消除。这种退火由于经常是在共析温度以下进行长时间的加热，故又叫“时效处理”。机械制造基础 第七章现在学习的是第18页，共42页 (2)消除铸件白口，改善切削加工性的退火 铸铁件的表层或某些薄壁处，由于冷却速度较快，很容易出现白口组织，使铸件硬度和脆性增加，不易切削加工，一般采用退火来加以消除。退火方法：把铸件加热到850950，保温13h，使共晶渗碳体发生分解，即进行第一阶段的石墨化，然后又在随炉冷却中进行第二和第三阶段石墨化，析出二次石墨和共析石墨，到500400再出炉空冷。最终形成铁素体或铁素体+珠光体基体的灰铸铁，从而降低了铸件的硬度，改善了切削加工性。(3)表面淬火 为了提高灰铸铁件表面的硬度和耐磨性，可进行表面淬火。其方法有：感应加热表面淬火，火焰加热表面淬火及接触电阻加热表面淬火。机械制造基础 第七章现在学习的是第19页，共42页图7-5为机床导轨面进行接触电阻加热表面淬火的示意图。利用电极(紫铜滚轮)与工件接触处的电阻热将工件表面迅速加热到淬火温度，操作时将电极以一定的速度移动，于是被加热的表面会由于工件本身的导热而迅速冷却，达到表面淬火的目的。淬火层深度可达0.200.30mm，组织为极细的.马氏体+片状石墨，硬度可达5961HRC，可使导轨的寿命显著提高。机械制造基础 第七章现在学习的是第20页，共42页 二、球墨铸铁二、球墨铸铁 球墨铸铁一定成分的铁水在浇注前，经过球化处理和孕育处理，获得具有球状石墨的铸铁。球墨铸铁不仅具有灰铸铁的某些优良性能，而且力学性能也较高。球化处理是一种向铁水中加入球化剂，使石墨呈球状结晶的工艺方法。我国目前常用的球化剂有镁、钙及稀土元素等。由于镁和稀土元素都强烈阻止石墨化，浇注后铸件易产生白口，所以球化处理后的铁水要及时进行孕育处理，即向铁水中加入硅铁合金等孕育剂，促进石墨化，并且还使得石墨球细小、圆整，分布均匀，从而提高了球墨铸铁的力学性能。机械制造基础 第七章现在学习的是第21页，共42页 1球墨铸铁的化学成分、组织和性能 (1)球墨铸铁的化学成分 球墨铸铁的化学成分范围一般为：c=3.6 4.0；Si=2.03.2；Mn=0.30.8；p 0.，s 0.07；并含有一定量的稀土与镁。与灰铸铁相比，其特点为碳、硅含量高，锰含量较低、硫、磷含量低，并有一定量的稀土与镁。(2)球墨铸铁的组织 球墨铸铁的组织特征是球状石墨分布在几种不同的基体上，通过铸造和热处理的控制，生产中常见的有铁素体球墨铸铁、铁素体+珠光体球墨铸铁、珠光体球墨铸铁和贝氏体球墨铸铁。机械制造基础 第七章现在学习的是第22页，共42页 球墨铸铁显微组织如图7-6所示。机械制造基础 第七章现在学习的是第23页，共42页 (3)球墨铸铁的性能 由于球墨铸铁中的石墨呈球状，因此基体的强度利用率可达到7090，而灰铸铁基体强度的利用率仅为 3050。在铸铁中，球墨铸铁具有最高的力学性能，可与相应组织的铸钢相媲美。但球墨铸铁的塑性、韧性低于钢。球墨铸铁的石墨球越细小、越圆整、分布越均匀，球墨铸铁的强度、塑性与韧性越好；铁素体基体具有高的塑性和韧性；珠光体基体强度较高，耐磨性较好；热处理后获得的回火马氏体基体硬度最高，但韧性很低；贝氏体基体则具有良好的综合力学性能。球墨铸铁由于石墨的存在，也使它具有近似于灰铸铁的某些优良性能，如铸造性能、减摩性、切削加工性等。球墨铸铁的白口倾向大，铸件容易产生缩松，其熔炼工艺和铸造工艺都比灰铸铁要求高。机械制造基础 第七章现在学习的是第24页，共42页 2球墨铸铁的牌号和用途 球墨铸铁的牌号由“QT两组数字”组成。其中“QT是球铁”二宇汉语拼音的第一个字母，后面的第一组数字表示最低抗拉强度值（MPa），第二组数字表示伸长率值（）。教材中表7-2为我国球墨铸铁的牌号、组织、性能和用途举例。球墨铸铁因其力学性能接近于钢，铸造性能和其它一些性能优于钢，因此在机械制造业中已得到了广泛的应用。3球墨铸铁的热处理；(1)退火 1)去应力退火。目的：去除铸造内应力，消除其有害影响。去应力退火工艺方法：将铸件缓慢加热到500620左右，保温28h，然后随炉缓冷。对于不进行其它热处理的球墨铸铁，都应进行去应力退火。机械制造基础 第七章现在学习的是第25页，共42页 2)石墨化退火。目的：为了获得高韧性的铁素体组织，并改善切削加工性和消除应力，消除渗碳体和珠光体。当铸态基体组织中不仅有珠光体而且有自由渗碳体时，应进行高温石墨化退火。工艺方法：将铸件加热到900950，保温24h，使自由渗碳体石墨化，然后随炉缓冷至600，完成第二和第三阶段石墨化，再出炉空冷。当铸态基体组织为珠光体+铁素体，而无自由渗碳体存在时，只需进行低温石墨化退火。工艺方法：是把铸件加热至共析温度范围附近，即720760，保温28h，使铸件发生第三阶段石墨化，然后随炉缓冷至600，再出炉空冷。(2)正火 目的：是增加基体组织中珠光体的数量和分散度，从而提高铸件的强度和耐磨性。机械制造基础 第七章现在学习的是第26页，共42页 高温正火工艺：把铸件加热至共析温度范围以上，即 880920，保温13h，使基体全部奥氏体化，然后出炉空冷，从而获得珠光体基体。低温正火工艺：把铸件加热至共析温度范围内，即820860，保温14h，使基体部分奥氏体化，然后出炉空冷，获得珠光体十分散铁素体的基体组织。其强度比高温正火略低，但塑性和韧性较高。由于正火时冷却速度较快，常会在复杂的铸件中引起较大的内应力，故正火之后应进行一次去应力退火，即重新加热到550600，保温34h，然后出炉空冷。(3)淬火与回火 球墨铸铁通过不同的淬火与回火工艺，可以获得不同的基体组织，以满足使用的要求。机械制造基础 第七章现在学习的是第27页，共42页 淬火工艺：加热至860880，保温14h，油淬，形状简单铸件可采用水淬。淬火后组织组织不稳定，内应力很大，强度高，脆性大，应及时回火。根据回火温度的不同，球墨铸铁可采用低温(140250)回火、中温(350450)回火和高温(550600)回火。铸件加热到上述回火温度，保温24h后空冷，分别获得回火马氏体、回火托氏体及回火索氏体的基体组织。球墨铸铁经过调质处理后，获得回火索氏体和球状石墨组织，具有良好的综合力学性能 等温淬火：将铸件加热至860900，保温后放人280320的盐浴中进行0.51.5h的等温处理，获得下贝氏体的基体组织。等温淬火一般用于要求具有高的综合力学性能、良好的耐磨性且外形复杂、热处理易变形开裂的零件，如齿轮、凸轮轴、滚动轴承套圈等。机械制造基础 第七章现在学习的是第28页，共42页 三、蠕墨铸铁三、蠕墨铸铁 蠕墨铸铁是指一定成分的铁水在浇注前，经蠕化处理和孕育处理，获得具有蠕虫状石墨的铸铁。蠕化处理是一种向铁水中加入使石墨呈蠕虫状结晶的蠕化剂的工艺。我国目前常用的蠕化剂主要有稀土镁钛合金、稀土硅铁合金和稀土钙硅铁合金等。孕育处理可减少蠕墨铸铁的白口倾向、延缓蠕化衰退和提供足够的石墨结晶核心，使石墨细小并分布均匀。常用的孕育剂是硅铁等。1蠕墨铸铁的成分、组织和性能 蠕墨铸铁的化学成分与球墨铸铁相似，即高碳、高硅、低硫、低磷，并含有一定量的稀土与镁。蠕墨铸铁组织中石墨的形态介于片状与球状之间，石墨呈蠕虫状，与灰铸铁的片状石墨不同，蠕虫状石墨片短而厚，端部圆钝。机械制造基础 第七章现在学习的是第29页，共42页 蠕墨铸铁组织中特有的石墨形态，使得其强度、韧性、耐磨性等都比灰铸铁高，但由于石墨是相互连接的，其强度和韧性都不如球墨铸铁。蠕墨铸铁的铸造性能、减振性和导热性都优于球墨铸铁，并接近于灰铸铁。2蠕墨铸铁的牌号和用途 蠕墨铸铁的牌号由“RuT数字”组成。其中“RuT”是“蠕铁”二字汉语拼音的第一个字母，数字表示最小抗拉强度值（MPa）。蠕墨铸铁可用来制造复杂的大型铸件，如大型柴油机的机体、大型机床的零件等；制造那些在热交换以及有较大温差下工作的零件，如气缸盖、钢锭模等。蠕墨铸铁还用来代替高强度的灰铸铁，不仅可减少铸件壁厚，而且还能减少熔炼时废钢的使用量。机械制造基础 第七章现在学习的是第30页，共42页 四、可锻铸铁四、可锻铸铁 可锻铸铁是由一定化学成分的铁水浇注成白口坯件，经可锻化退火而获得的具有团絮状石墨的铸铁。可锻铸铁具有较高的力学性能，尤其是塑性和韧性较好。注意：可锻铸铁实际上是不能锻造的。可锻化退火，实际就是铸铁的石墨化。方法：将白口坯件加热至900980，进行长时间的保温和缓慢冷却(通常需30h以上)，使组织中的渗碳体分解，得到不同的基体组织和团絮状石墨。1可锻铸铁的成分、组织和性能 可锻铸铁的化学成分应保证浇注后能获得完全白口的坯件。因此，其碳、硅含量应取较小值。根据退火工艺的不同，可锻铸铁分黑心可锻铸铁(铁素体可锻铸铁)、珠光体可锻铸铁和白心可锻铸铁三类。机械制造基础 第七章现在学习的是第31页，共42页 图7-7是铁素体可锻铸铁的显微组织。由于石墨化是在固态下进行的，各个方向上石墨的长大速度相差不多，故获得的石墨呈团絮状。可锻铸铁的力学性能优于灰铸铁，并接近于同类基体的球墨铸铁。与球墨铸铁相比，可锻铸铁具有铁水处理简易、质量稳定、废品率低等优点。机械制造基础 第七章现在学习的是第32页，共42页 2可锻铸铁的牌号和用途 教材中表7-4为黑心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁的牌号、性能和用途举例。牌号中“KT”是“可铁”二字汉语拼音的第一个字母，其后面的“H”表示黑心可锻铸铁；“Z”表示珠光体可锻铸铁。符号后面的两组数字分别表示其最小的抗拉强度和伸长率。可锻铸铁主要用于薄壁、复杂小型零件的生产，这样铸造时容易获得全白口的坯件。由于可锻铸铁生产周期长，需要连续退火设备，因此在使用上受到一定限制，有些可锻铸铁零件被球墨铸铁代替。机械制造基础 第七章现在学习的是第33页，共42页 五、合金铸铁简介五、合金铸铁简介 合金铸铁是含有一定量的合金元素的铸铁。这些铸铁具有许多特殊性能，如耐磨性、耐热性、耐蚀性等。代号部分中，KmTB 表示抗磨白口铸铁；RT 表示耐热铁；ST 表示耐蚀铸铁等。1耐磨铸铁 耐磨铸铁分为减摩铸铁和抗磨铸铁两类。减摩铸铁在有润滑的条件下工作时，具有减小摩擦系数、保持油膜连续、抵抗咬合或擦伤等减摩作用，如机床的导轨和拖板、发动机缸套和活塞环、各种滑块和轴承等。珠光体灰铸铁的组织符合减摩的要求，其中的铁素体可作为软基相，磨损后形成的沟槽可保持油膜，有利于润滑；而渗碳体为坚硬的强化相，可承受摩擦。同时石墨也起着贮油和润滑的作用。机械制造基础 第七章现在学习的是第34页，共42页 加入适量的Cu、Cr、Mo、P、V、Ti等合金元素，可形成合金减摩铸铁。常用的合金减摩铸铁有高磷铸铁、磷铜钛铸铁、铬钼铜铸铁、钒钛铸铁等。抗磨铸铁在无润滑的干摩擦条件下工作时，具有较高的抗磨作用。这类铸铁适合于在干摩擦、受磨料磨损条件下工作的零件，如轧辊、抛丸机叶片、球磨机磨球、犁铧等。普通白口铸铁是一种抗磨性高的铸铁，但其脆性大，因此常加入适量的Cr、Mo、Cu、W、Ni、Mn等合金元素，形成抗磨白口铸铁。含锰量为含锰量为MnMn=5.0=5.09.59.5的中锰球墨铸铁，除的中锰球墨铸铁，除具有良好的抗磨性外，还具有较好的韧性与强度，适于具有良好的抗磨性外，还具有较好的韧性与强度，适于制造在冲击载荷和磨损条件下工作的零件。制造在冲击载荷和磨损条件下工作的零件。机械制造基础 第七章现在学习的是第35页，共42页 2耐热铸铁 普通铸铁在高温条件下长时间工作时，首先会因为氧化性气体侵蚀，表面逐层出现氧化起皮，使铸件的有效断面减小；其次还会由于氧化性气体沿石墨片或裂纹渗入铸铁内部产生氧化以及渗碳体高温分解析出石墨，使铸铁的体积产生不可逆胀大，造成铸件失去精度和产生显微裂纹。为了提高铸铁的耐热性，可加入Si、Al、Cr等合金元素，使铸铁表面在高温下能形成致密的氧化膜，使其内部不再继续氧化而被破坏。这些元素还可促使铸铁获得单相铁素体组织，从而减少了组织转变引起的长大现象。我国耐热铸铁分为硅系、铝系和铬系等，其中硅系耐热铸铁成本低，综合性能好，应用较广，如RTSi5、RQTSi5等。机械制造基础 第七章现在学习的是第36页，共42页 3耐蚀铸铁 耐蚀铸铁在腐蚀性介质中工作时具有抗腐蚀的能力。它广泛地应用于化工部门，用来制造管道、阀门、泵类、反应锅及盛贮器等。铸铁提高耐蚀性的途径与不锈耐酸钢基本相同，即加人大量的Si、A1、Cr、Ni、Cu等合金元素，建立致密而又完整的保护膜，提高铸铁基体的电极电位，最好获得单相基体加孤立分布的球状石墨组织。耐蚀铸铁的种类很多，如高硅铸铁、高镍铸铁、高铬铸铁、高铝铸铁等。它们适用的工作环境各不相同，其中高硅耐蚀铸铁应用最为广泛，它们在含氧酸类(如硝酸、硫酸)中均有较好的耐蚀性 如 STSi15、STSi11Cu2RE 等。机械制造基础 第七章现在学习的是第37页，共42页小 结 铸铁是含碳量大于2.11%，一般为2.5%5%并且含有较多硅、锰、硫、磷等元素的铁碳合金。铸铁具有优良的铸造性能，切削加工性、耐磨性和减振性，生产成本较低。与钢相比，抗拉强度、塑性、韧性较低。灰铸铁（HT）：石墨呈片状；抗拉强度低，塑性、韧性低；抗压强度、硬度主要取决于基体；可进行退火、表面淬火的热处理。适宜制造承受静压力或冲击载荷较小的零件。球墨铸铁（QT）：石墨呈球状；强度、韧性较高（强度与钢相近，韧性不如钢）。热处理与钢大致相同，通过改变基体组织获得所需性能。用于制造受力复杂、性能要求高的重要零件。机械制造基础 第七章现在学习的是第38页，共42页 可锻铸铁（KTH或KTZ）：石墨呈团絮状；强度、塑性和韧性优于灰铸铁，略低于球铁；用于制造形状复杂、有一定塑性、韧性，承受冲击和振动的薄壁、复杂零件。蠕墨铸铁（RuT）：石墨呈蠕虫状；性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间，强度、韧性、耐磨性比灰铸铁高，强度、韧性不如球墨铸铁，但铸造性能、减振性和导热性优于球墨铸铁。用于制造形状复杂，强度高，承受较大热循环载荷的零件。机械制造基础 第七章现在学习的是第39页，共42页习 题 7-1 铸造生产中，为什么铸铁的碳、硅含量低时易形成白口?而同一铸铁件上，为什么其表层或薄壁处易形成白口?7-2 在铸铁的石墨化过程中，如果第一、第二阶段完全石墨化，而第三阶段分别为完全、部分或未石墨化时，问它们各获得哪种基体组织的铸铁?7-3 机床的床身、床脚和箱体为什么大都采用灰铸铁铸造？能否用钢板焊接制造?试将两者的使用性和经济性作简要比较。7-4 有一壁厚为2030mm的铸件，要求抗拉强度为150MPa，应选用何种牌号的灰铸铁制造?7-5 生产中出现下列不正常现象，应采取什么措施予以防止或改善?(1)灰铸铁精密床身铸造后即进行切削，在切削加工后发现变形量超差；(2)灰铸铁件薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难。机械制造基础 第七章现在学习的是第40页，共42页 7-6 现有铸态球墨铸铁曲轴一根，按技术要求，其基体应为珠光体组织，轴颈表层硬度为5055HRC，试确定其热处理方法。7-7 列表比较灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和可锻铸铁在牌号表示、显微组织、生产方法、性能和用途等方面的特点和区别。7-8 下列说法是否正确?为什么?(1)采用球化退火可获得球墨铸铁。(2)可锻铸铁可锻造加工。(3)白口铸铁硬度高，故可作刀具材料。(4)灰铸铁不能淬火。机械制造基础 第七章现在学习的是第41页，共42页 7-9 下列工件宜选用何种合金铸铁制造?(1)磨床导轨。(2)高温加热炉底板。(3)硝酸盛储器。(4)汽车后桥外壳，要求较高强度、较高塑性和韧性及承受较大冲击载荷，铸件壁较薄。(5)柴油机曲轴，要求较高强度、耐磨性及一定的韧性，铸件截面较厚。机械制造基础 第七章现在学习的是第42页，共42页