当前课程知识点：工程材料 > 第3章金属材料 > 3.3铸钢与铸铁 > 铸钢与铸铁（2）
下面我们学习第三章
第三节的第二部分
铸铁 铸铁是指
碳的质量分数大于2.11%的
铁碳合金
它含有较多的硅 锰 硫 磷等元素
铸铁生产设备和工艺简单
价格便宜
具有很多优良的使用性能
和工艺性能
所以应用广泛
一铸铁的石墨化过程和特点
我们先学习铸铁的石墨化过程
在铁碳合金中
碳可以以以下三种形式存在
一固溶在铁素体和奥氏体中
二形成化合物如渗碳体
三 形成游离的石墨
铸铁中碳原子析出
形成石墨的过程
称为石墨化
它可以从液体或者奥氏体中析出
也可以由渗碳体分解而获得
我们前面已经学习过
渗碳体是具有复杂结构的
铁碳间隙化合物 它硬而脆
它是一种亚稳相
在一定的条件下
它可以分解为铁和石墨
石墨它是一种稳定相
具有简单的六方晶格
我们看这个图
它的碳原子呈六边形分布
它可以构成简单的六方晶格
石墨的晶体结构特征为
层面上的原子呈六方网状排列
原子间距小 结合力强
而层面间的间距较大
结合力弱 石墨的强度低
硬度低 塑性很差
这是石墨层面在高分辨电镜下的
高分辨像
石墨层面间距为0.335纳米
石墨的作用
首先石墨提高铸铁的
切削加工性能
其次铸件凝固时石墨膨胀
它会减少铸件体积收缩
降低内应力 使铸造性能改善
三 石墨具有良好的润滑性能
并能存储润滑剂
使铸件具有很好的耐磨性能
四 石墨对振动的传递起削弱作用
使铸件有很好的抗振性能
五 石墨强度低 韧性低
相当于裂纹或者空洞
所以石墨越多越大
对于基体的割裂作用越严重
使铸铁的抗拉强度变低
在不同的条件下
铁碳合金有两种平衡相图
一种是亚稳态的铁-铁三碳相图
一种是稳定平衡态的
铁-石墨相图
我们看这个图
对于铁-石墨相图
它相当于把相关的平衡线
和反应线向左上进行移动
得到这样一个红色的线条
当含有较多的硅
冷却速度较慢时
铁碳合金按稳定的
铁-石墨相图结晶
根据相图 铸铁的石墨化过程
可以分为三个阶段
第一阶段石墨化
也就是形成一次石墨
和共晶石墨
它是由液相转变为石墨
第二阶段石墨化
是从奥氏体中析出二次的石墨
第三阶段石墨化
是形成共析石墨
或者铁素体中
析出三次的石墨
影响石墨化的主要因素
有以下几个方面
第一是温度和冷却速度
在生产过程中铸铁在高温下
长时间保温
或缓慢冷却
有利于石墨化
二合金元素的影响
对于非碳化物形成元素
如碳 硅 铝 铜 镍 钴等
它促进石墨化
碳和硅的作用最为强烈
另外 碳化物形成元素
如铬 钨 钼 钒 锰 硫等
它阻碍石墨化
在生产中
通过调整碳 硅的含量
是控制铸铁组织
和性能的最基本的措施
根据石墨化过程
可以将铸铁分为
三个大的类型
第一类为白口铸铁
它第一阶段石墨化
第二阶段石墨化
和第三阶段石墨化
都不进行
它的组织特征为有低温的莱氏体
而没有石墨
根据它的化学成份
它可以分为低温的莱氏体
加珠光体加二次渗碳体
低温的莱氏体
低温的莱氏体加一次渗碳体
第二为麻口铸铁
它第一阶段石墨化
和第二阶段石墨化
部分进行
第三阶段石墨化不进行
它的组织特征为
有石墨也有低温的莱氏体
它的组织为低温的莱氏体
加珠光体加石墨
第三类为灰口铸铁
它第一阶段石墨化
第二阶段石墨化充分进行
而第三阶段石墨化
可以充分进行
也可以为部分进行
也可以为不进行
它的组织特征为
没有低温的莱氏体 有石墨
根据第三阶段石墨化
它的组织可以分为铁素体加石墨
铁素体加珠光体加石墨
珠光体加石墨
二 灰口铸铁的组织特征和分类
铸铁组织为基体加石墨
它的基体可以是铁素体
也可以是珠光体
也可以是铁素体加珠光体
它的石墨可以为片状
也可以为球状
也可以为蠕虫状
也可以为团絮状
根据这些特征可以把灰口铸铁
进行分类
第一类为灰铸铁 孕育铸铁
它的石墨形态为片状 细片状
第二类为球墨铸铁
它的石墨为球状
第三类为蠕墨铸铁
它的石墨形态为蠕虫状
第四类为可锻铸铁
它的石墨形态为团絮状
-0.1中华民族对材料发展的重大贡献
-0.2材料的结合键
-0.3工程材料的分类
-习题--作业
-1.1金属材料的结构与组织
-第1章材料的结构与性能特点--1.1金属材料的结构与组织
-1.2金属材料的性能特点
-第1章材料的结构与性能特点--1.2金属材料的性能特点
-2.1纯金属的结晶
-2.1纯金属的结晶--作业
-2.2合金的结晶1
-2.2合金的结晶1--作业
-2.2合金的结晶2
-2.2合金的结晶2--作业
-2.3金属的塑性加工
-2.3金属的塑性加工--作业
-2.4钢的热处理
--钢的热处理（1）
--钢的热处理（2）
--钢的热处理（3）
--钢的热处理（4）
--钢的热处理（5）
--钢的热处理（6）
--钢的热处理（7）
-第2章金属材料组织和性能的控制--2.4钢的热处理
-2.5钢的合金化
--钢的合金化（1）
--钢的合金化（2）
--钢的合金化（3）
--钢的合金化（4）
-2.5钢的合金化--作业
-2.6表面技术
--表面技术（1）
--表面技术（2）
--表面技术（3）
--表面技术（4）
-2.6表面技术--作业
-3.1碳钢
--碳钢
-3.1碳钢--作业
-3.2合金钢
--合金钢（1）
--合金钢（2）
--合金钢（3）
--合金钢（4）
--合金钢（5）
--合金钢（6）
--合金钢（7）
-第3章金属材料--3.2合金钢
-3.3铸钢与铸铁
--铸钢与铸铁（1）
--铸钢与铸铁（2）
--铸钢与铸铁（3）
-第3章金属材料--3.3铸钢与铸铁
-3.4有色金属及其合金
-第3章金属材料--3.4有色金属及其合金
-4.1工程塑料
--工程塑料（1）
--工程塑料（2）
-4.2合成纤维
--合成纤维
-4.3合成橡胶
--合成橡胶
-习题--作业
-5.1普通陶瓷
--普通陶瓷（1）
--普通陶瓷（2）
-5.2特种陶瓷
--特种陶瓷
-习题--作业
-6.1复合材料的复合原则
-6.2复合材料的性能特点
-6.3非金属基复合材料
--非金属基复合材料
-6.4金属基复合材料
--金属基复合材料
-第6章复合材料--习题
-7.1电功能与磁功能材料
-7.2热功能与光功能材料
-7.3纳米材料
--纳米材料
-第7章功能材料及新材料--习题
-8.1机械零件的失效
-8.2机械零件失效分析
--机械零件失效分析
-8.3机械零件选材原则
--机械零件选材原则
-第8章零件失效分析与选材原则--习题
-9.1齿轮选材
--齿轮选材
-9.2轴类零件选材
--轴类零件选材
-9.3弹簧选材
--弹簧选材
-9.4刃具选材
--刃具选材
-第9章典型工件的选材及工艺路线设计--习题
-10.1汽车用材
--汽车用材
-10.2热能设备用材
--热能设备用材
-10.3航空航天器用材
-第10章工程材料的应用--习题
-全课总结
--全课总结
-期末考试--试卷
