铸钢与铸铁（3）在线视频

下面我们介绍一下

常用的铸铁

一 灰铸铁

它价格便宜

应用最为广泛

典型的牌号有

灰铁150 灰铁250

灰铁350 HT表示灰铁

汉语拼音的首字母

数字表示最低的抗拉强度

例如灰铁150表示

最低抗拉强度为150兆帕的

灰铸铁

灰铸铁的碳 硅的质量分数

范围为2.5%至4.0%的碳

1.0%至2.0%的硅

灰铸铁有铁素体 珠光体

铁素体加珠光体三种基体

这是这三种基体的灰铸铁的

典型组织照片

第二 影响灰铸铁组织

和性能的因素

第一是成分 锰阻碍石墨化

促进珠光体基体的形成

提高铸铁的强度

同时与硫生成硫化锰

减小硫的有害作用

锰的质量分数一般为

0.5%至1.4%

磷是促进石墨化的元素

提高铁水的流动性

并形成磷共晶 提高耐磨性

当要求具有较高的强度时

磷的质量分数为小于0.12%

而耐磨铸铁要求磷的质量分数

大于0.3%

硫为强烈促进白口化的元素

使铸造性能和力学性能恶化

硫的质量分数

要求控制在0.15%以下

二 冷却速度的影响

铸件壁厚的变化

会影响冷却速度

随着铸件壁厚的增加

冷却速度会减慢

依次会出现珠光体基体灰铸铁

珠光体加铁素体基体灰铸铁

铁素体基体灰铸铁

这张图表示了不同碳和硅的含量

以及不同壁厚的或者说

不同冷却速度的铸件它的组织

三 灰铸铁的热处理及其应用

热处理并不能改变

石墨的形态和分布

主要用于 一 消除内应力的退火

形状复杂和尺寸稳定性要求

较高的铸件

如机床的床身

柴油机的气缸

为了防止变形和开裂

需要进行500度至550度的

消除内应力的退火

二 消除铸件白口

降低硬度的退火

灰铸铁表层或者薄壁处

容易产生白口组织

难以切削加工

需要进行退火

一般在850到900度保温两小时

到五小时

使渗碳体分解成石墨

降低硬度

三 表面淬火 例如机床的导轨

缸体的内壁等

需要提高硬度和耐磨性能

需要进行表面淬火

表面淬火后

硬度可达50到55HRC

灰铸铁铸造性能优良

价格便宜

被广泛应用

主要用于机床床身

床头箱 阀体 叶轮 飞轮等等

但需要注意的是它的强度较低

韧性较差

四 孕育铸铁

经过孕育处理后的灰铸铁

叫孕育铸铁

孕育处理的目的

是在铁水中生成大量均匀分布的

非自发核心

获得细小均匀的石墨片

细化基体组织

提高铸铁强度

避免铸件边缘或薄壁处

出现白口组织

提高断面组织均匀性

孕育铸铁具有较高的强度和硬度

常常用于制造力学性能

要求较高的铸件

如气缸 曲轴 凸轮等等

第二类 球墨铸铁

球墨铸铁中的石墨呈球状

由于片状石墨对基体

有割裂作用

将石墨变为球状

就会减小这种割裂作用

因此使铸铁的性能

得到大幅的提高

球墨铸铁具有很高的强度

良好的塑性和韧性

它的综合力学性能

接近于钢 但铸造性能较好

成本较低 生产方便

得到了广泛的应用

球墨铸铁的基体组织有铁素体

铁素体加珠光体和珠光体

第一 球墨铸铁的成分

和球化处理

它的成分要求比较严格

碳的质量分数为3.6%至3.9%

并含有2.2%至2.8%的硅

0.6%至0.8%的锰

硫和磷的含量要严格控制

另外在铁水中需要加入

一定量的球化剂和孕育剂

以获得细小均匀分布的球状石墨

使用的球化剂为稀土镁球化剂

镁强烈的阻碍石墨化

使石墨的生长受到限制

因而使其呈球状

为了避免白口

并使石墨球细小均匀分布

需要加入一定量的孕育剂

常用的孕育剂为硅铁

和硅钙合金等

第二 球墨铸铁的

牌号组织和性能

球墨铸铁的牌号

常用QT表明

是球铁汉语拼音的首字母

其后的两组数字

分别表示最低抗拉强度

和断后伸长率

如球铁400-15

表示最低抗拉强度

为400兆帕

断后伸长率为15%的球墨铸铁

球墨铸铁的基体

对其抗拉强度和断后伸长率

有显著影响

例如珠光体球墨铸铁的抗拉强度

比铁素体球墨铸铁的抗拉强度

要高50%以上

而铁素体球墨铸铁的断后伸长率

比珠光体球铁的断后伸长率

要高3到5倍

三 球墨铸铁的热处理

第一退火

在900到950度保温

两到五小时

当铸件薄壁处出现渗碳体

和珠光体时

退火可获得塑性好的

铁素体基体

以改善其切削性能

消除铸造内应力

二 正火 在880度

到920度保温后空冷

得到珠光体基体的球墨铸铁

三 调质处理

加热到850度到900度保温

使基体转变成奥氏体

然后在油中淬火得到马氏体

再经过550度到600度的回火

然后空冷

组织为回火索氏体加球状石墨

调质后强度高 塑性好 韧性好

主要用于制造要求

综合性能较高的球墨铸铁零件

如连杆 曲轴等等

四 表面淬火加低温回火

主要用于表面有较高耐磨

要求的零件

五 等温淬火

加热到奥氏体区

如840度到900度左右

保温后在300度左右的

等温盐浴中冷却并保温

使基体转变为下贝氏体组织

它的组织特征为下贝氏体

加球状石墨

等温淬火后可获得高的强度

良好的塑性和韧性

如强度可达1200兆帕至1450兆帕

冲击韧度可达300至360

每平方米千焦

硬度38至51HRC

等温盐浴的冷却能力有限

因此只能用于制造

截面不大的零件

如受力复杂的齿轮

曲轴 凸轮轴等等

球墨铸铁可以用来

替代钢制造一些重要的零件

如曲轴 连杆 凸轮轴等等

三 蠕墨铸铁

蠕墨铸铁以RuT为其首字母

后面的数字表示最低抗拉强度

如蠕铁300表示最低抗压强度

为300兆帕的蠕墨铸铁

蠕墨铸铁的石墨

在光学显微镜下为蠕虫状

长厚比小 端部较钝

蠕墨铸铁的强度接近球墨铸铁

有一定的韧性

较高的耐磨性

良好的铸造性能和导热性能

在蠕墨铸铁的生产过程中

要在一定成分的铁水中

加入适量的蠕化剂

蠕化剂主要有镁钛合金

稀土镁钛合金 稀土镁钙合金等

蠕墨铸铁主要用于制造

高层建筑中的高压热交换器

内燃机气缸

缸盖 排气管 进气管

气缸套 钢锭模 液压阀等铸件

四 可锻铸铁

可锻铸铁是由白口铸铁

通过石墨化退火处理后

得到的一种高强度铸铁

它具有较高的强度

塑性和冲击韧度

可以部分替代钢

可锻铸铁由铁素体和珠光体

两种基体

可锻铸铁的基体组织

为铁素体时

又称为铁素体黑心可锻铸铁

用KTH来表示

后面跟两组数字

第一组数字为最低的抗拉强度

第二组数字为断后伸长率

当基体组织为珠光体时

称为珠光体可锻铸铁

以字母KTZ表示

后跟两组数字

分别为最低抗拉强度

和断后伸长率

典型的牌号有KTH350-10

KTZ650-02

可锻铸铁的生产过程

第一步是先获得白口铸铁

第二步石墨化退火

将白口铸铁加热到

900到960度保温

使共晶的渗碳体分解成

团絮状的石墨

完成第一阶段的石墨化过程

若第一阶段石墨化后缓冷

完成第二阶段 第三阶段石墨化

在650度至700度出炉冷却至室温

得到铁素体基体可锻铸铁

若第一阶段石墨化以后

以较快的冷却速度

冷却到共析转变温度区

得到珠光体基体的可锻铸铁

可锻铸铁退火时间

需要几十小时

为了缩短时间

并细化组织

提高力学性能

在铸造时可以采用孕育处理

孕育剂能强烈阻碍

凝固时形成石墨

退火时促进石墨化

可锻铸铁主要用于制造形状复杂

承受冲击载荷

振动载荷的零部件

如汽车 拖拉机的后桥外壳

管接头 低压阀门等

由于铸钢的铸造性能不好

工艺困难

而灰铸铁性能又不能满足要求

所以在上述零部件

要采用可锻铸铁来进行制造

与球墨铸铁相比

可锻铸铁成本低 质量稳定

铁水处理简单

容易组织流水生产

第五 特殊性能铸铁

在铸铁中加入一些合金元素

可以得到具有特殊性能的

合金铸铁

第一种耐磨铸铁

通过激冷可以获得激冷铸铁

用金属型铸造铸件的耐磨表面

其他部位采用砂型

调整铁水化学成分

如高碳 低硅

保证白口层的深度

表面激冷后得到白口铸铁 耐磨

心部为灰口铸铁组织

具有一定的强度

主要用于制造轧辊 车轮等等

第二种为高磷铸铁

磷的质量分数

提高到0.4%至0.6%

生成磷共晶

呈断续网状分布在

珠光体基体上

磷共晶硬度高

改善珠光体灰口铸铁的耐磨性能

第三种高铬耐磨铸铁

奥-贝球墨铸铁

通过加入铬 钼 钨 铜等合金元素

提高基体的强度和韧性

并使耐磨性得到更大的提高

二 耐热铸铁

制造在高温下工作的炉底板

换热器 坩埚

热处理炉内的运输链条等等

通过加入铝 硅 铬

在铸件的表面形成致密的氧化膜

改善铸铁的耐热性

含铬耐热铸铁有RTCr-1.5等牌号

三 耐蚀铸铁

耐蚀铸铁主要用于化工部门

如阀门 管道 泵 容器等等

普通铸铁的耐蚀性较差

通过加入硅 铬 铝 钼 铜 镍

等合金元素

以形成保护膜

使基体的电极电位升高

来提高铸铁的耐蚀性能

常用的耐蚀铸铁有高硅

高硅钼 高铝 高铬等耐蚀铸铁

本节我们介绍了

铸钢和铸铁

铸钢有碳素铸钢和合金铸钢

铸铁根据石墨的形态

可以分为灰铸铁

球墨铸铁 蠕墨铸铁

和可锻铸铁

好 这一节就到这里