(12)--4.3 灰铸铁金属材料及热处理.ppt

2024/1/1914.3 灰铸铁2024/1/192v一、灰铸铁一、灰铸铁 灰铸铁是价格便宜、应用最广泛的铸铁材料。如：各种机器的底座、机架、工作台、机身、齿轮箱箱体、阀体及内燃机的气缸体、气缸盖等。v一）一）灰铸铁的牌号、化学成分、组织、性能及应用灰铸铁的牌号、化学成分、组织、性能及应用v1.1.灰铸铁的牌号灰铸铁的牌号 v HT150、HT250、HT400 v“HT”表示“灰铁”，后面的数字表示最低抗拉强度。灰铸铁有铁素体、珠光体和铁素体加珠光体三种基体。2024/1/193v2.2.灰铸铁的化学成分灰铸铁的化学成分v铸铁中碳、硅、锰是调节组织的元素，磷是控制使用的元素，硫是应限制使用的元素v灰铸铁中的碳、硅、锰质量分数一般控制在以下范围：v2.5%4.0%C;1.0%2.0%Si；0.5%1.3%Mn;v3.3.灰铸铁的组织、性能灰铸铁的组织、性能 2024/1/194灰铸铁的显微组织F+G片2024/1/195F+P+G片2024/1/196P+G片2024/1/197v4.4.影响灰铸铁组织和性能的因素影响灰铸铁组织和性能的因素 v1 1）成分对铸铁的影响）成分对铸铁的影响锰是阻碍石墨化的元素，能溶于铁素体和渗碳体中，增强铁、碳原子间的结合力，扩大奥氏体区，阻止共析转变时的石墨化，促进珠光体基体的形成。锰还能与硫生成MnS，减少硫的有害作用。间接起促进石墨化的作用。锰质量分数一般为0.5%1.4%。2024/1/198v 磷是促进石墨化的元素。铸铁中磷含量增加时，液相线降低，从而提高了铁水的流动性。在铸铁中，磷质量分数大于0.3%时，常常形成二元或三元磷共晶体，其性能硬而脆，降低铸铁的强度，但提高其耐磨性。所以，要求铸铁有较高强度时，要限制磷含量（一般在0.12%以下），而耐磨铸铁则要求有一定的磷含量（可达0.3%以上）。2024/1/199v 硫是有害元素，它强烈促进白口化，并使铸铁的铸造性能和机械性能恶化。形成的硫化物常以共晶体形式沿晶界分布，阻碍碳原子的扩散，因此限定硫的质量分数在0.15%以下。v2 2）冷却速度的影响）冷却速度的影响 v 在一定的铸造工艺（如浇注温度、铸型温度、造型材料种类等）条件下，铸件的冷却速度对石墨化程度影响很大。v 随着铸件壁厚增加，冷却速度减慢，依次出现珠光体、珠光体加铁素体和铁素体灰口铸铁组织。2024/1/1910不同C+Si含量，不同壁厚（冷却速度）铸件的组织2024/1/1911v5.5.孕育铸铁孕育铸铁 v 孕育处理后的灰铸铁叫做孕育铸铁。孕育处理后的灰铸铁叫做孕育铸铁。v 孕育的目的是：使铁水内同时生成大量均匀分布的非自发核心，以获得细小均匀的石墨片，并细化基体组织，提高铸铁强度；避免铸件边缘及薄断面处出现白口组织，提高断面组织的均匀性。v 孕育铸铁具有较高的强度和硬度，可用来制造机械性能要求较高的铸件，如汽缸、曲轴、凸轮、机床床身等，尤其是截面尺寸变化较大的铸件。2024/1/1912变质处理：有意地向液态金属中加入某些变质剂,以细化晶粒和改善组织,达到提高材料性能的目的。变质处理就是向金属液体中加入一些细小的形核剂（又称为孕育剂或变质剂），使它在金属液中形成大量分散的人工制造的非自发晶核，从而获得细小的铸造晶粒。2024/1/1913v6.6.灰铸铁的热处理及应用灰铸铁的热处理及应用 v 热处理不能改变石墨的形态和分布，对提高灰铸铁整体机械性能作用不大，生产中主要用来消除铸件内应力、改善切削加工性能和提高表面耐磨性等。v1 1）消除内应力退火）消除内应力退火 v 又称人工时效人工时效，一些形状复杂和尺寸稳定性要求较高的重要铸件，如机床床身、柴油机汽缸等，为了防止变形和开裂，须进行500 550 消除内应力退火。2024/1/1914v2 2）消除铸件白口、降低硬度的退火）消除铸件白口、降低硬度的退火 v 灰铸铁件表层和薄壁处产生白口组织难以切削加工，需要退火(850 900 保温25 h)以降低硬度。退火在共析温度以上进行，使渗碳体分解成石墨，所以又称高温退火。v3 3）表面淬火）表面淬火 v 有些铸件如机床导轨、缸体内壁等，因需要提高硬度和耐磨性，可进行表面淬火处理，如高频表面淬火，火焰表面淬火和激光加热表面淬火等。淬火后表面硬度可达50 HRC55 HRC。2024/1/1915v4 4）应用）应用v灰铸铁主要用于制造承受压力和振动的零部件，如机床床身、各种箱体、壳体、泵体、缸体等。灰铸铁的牌号、显微组织及用途示于表4-1。v表表4-1 4-1 灰铸铁的牌号、显微组织及用途（摘自灰铸铁的牌号、显微组织及用途（摘自GB 9489-1988GB 9489-1988）2024/1/1916牌号显微组织应 用 举 例基体石墨HT100F粗片状手工铸造用砂箱、盖、下水管、底座、外罩、手轮、手把等HT150F+P 较粗片状 机械制造业中一般铸件，如底座、手轮、刀等；冶金业中流渣箱、渣缸、轧钢机托辊等；机车用一般铸件，如水泵壳、阀体、阀盖等；动力机械中拉钩、框架、阀门、油泵壳等 HT200P 中等片状 一般运输机械中的汽缸体、缸盖、飞轮等；一般机床中的床身、机床等；通用机械承受中等压力的泵体阀体；动力机械中的外壳、轴承座、水套筒等 HT250细P 较细片状 运输机械中薄壁缸体、缸盖、线排气歧管；机床中立柱、横梁、床身、滑板、箱体等；冶金矿山机械中的轨道板、齿轮；动力机械中的缸体、缸套、活塞 HT300细P 细小片状 机床导轨、受力较大的机床床身、立柱机座等；通用机械的水泵出口管、吸入盖等；动力机械中的液压阀体、蜗轮、气轮机隔板、泵壳、大型发动机缸体、缸盖 HT350细P 细小片状 大型发动机汽缸体、缸盖、衬套；水泵缸体、阀体、凸轮等；机床导轨、工作台等摩擦件；需经表面淬火的铸件