工程材料學(xué)第6章鑄鐵(文件)
【正文】 度，使基體變?yōu)閱蜗噼F素體，不發(fā)生石墨化過程，改善鑄鐵的耐熱性。應(yīng)用于軋輥和車輪等的鑄造生產(chǎn)。但白口鑄鐵脆性較大，不能承受沖擊載荷，生產(chǎn)中采用激冷的辦法來獲得激冷鑄鐵。采用 %硼、%鉍和 %鋁的孕育劑，可將退火時(shí)間由 70多小時(shí)縮短至 30小時(shí)。隨后以較快的速度（ 100 ℃/h ）冷卻通過共析轉(zhuǎn)變溫度區(qū)，得到珠光體基體的可鍛鑄鐵。與球墨鑄鐵相比，可鍛鑄鐵具有成本低，質(zhì)量穩(wěn)定，鐵水處理簡(jiǎn)單，容易統(tǒng)一組織流水生產(chǎn)線等有點(diǎn)。 2 牌號(hào)： 可鍛鑄鐵的牌號(hào)和機(jī)械性能 見表 ； 可鍛鑄鐵的化學(xué)成分 見表 KT350 KTZ6003 鐵素體可鍛鑄鐵以 “ KT”表示，珠光體可鍛鑄鐵以 “ KTZ”表示。按退火方法不同，這種鑄鐵有黑心和白心兩種類型。蠕化劑目前主要采用鎂鈦合金、稀土鎂鈦合金或稀土鎂鈣合金等。強(qiáng)度接近于球墨鑄鐵，有一定的韌性、較高的耐磨性；又有和灰鑄鐵一樣良好的鑄造性能和導(dǎo)熱性。 第四節(jié) 蠕墨鑄鐵 ? 蠕墨鑄鐵是近幾十年來發(fā)展起來的一種新型高強(qiáng)鑄鐵材料。 球墨鑄鐵調(diào)質(zhì)和正火后的組織性能 熱處理工藝 顯微組織 機(jī)械性能 σb MPa 5 % ak kJ/m2 HB 調(diào)質(zhì) : 980℃ 退火后 , 900℃ 油淬 + 580℃ 回火 回火索氏體 +石墨 800～1000 ～ 260～ 320 240～340 正火 : 980℃ 退火后 , 900℃ 正火 + 580℃ 去應(yīng)力退火 珠光體 + 5%鐵素體 +石墨 700 100 317～321 ? 球墨鑄鐵經(jīng)等溫淬火后可獲得高的強(qiáng)度，同時(shí)具有良好的塑性和韌性。 ? 要求綜合機(jī)械性能較高的球墨鑄鐵零件，如連桿、曲軸等，可采用調(diào)質(zhì)處理。 b低溫退火 鑄態(tài)組織為鐵素體加珠光體加石墨而沒有自由滲碳體時(shí)，采用低溫退火：加熱 720－ 760℃ ，保溫 3－ 6h，隨爐冷卻至 600℃ 后出爐空冷。 熱處理工藝 主要有退火、正火、調(diào)質(zhì)、等溫淬火等。試驗(yàn)還表明，球墨鑄鐵的扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度甚至超過 45鋼。珠光體球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度比鐵素體基體的高 50％以上，而鐵素體基的球墨鑄鐵的延伸率為珠光體基的 3－ 5倍。 二、球墨鑄鐵的牌號(hào)、組織和性能 我國(guó)球墨鑄鐵牌號(hào)用 “ QT”標(biāo)明，其后兩組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度極限和延伸率， 見表 由表中數(shù)據(jù)可知，球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過灰口鑄鐵，而與鋼相當(dāng)。國(guó)外使用球化劑主要是金屬鎂，實(shí)踐證明，鐵水中含 － ，石墨就能完全球化。 第三節(jié) 球墨鑄鐵 球墨鑄鐵是本世紀(jì) 50年代發(fā)展起來的一種高強(qiáng)度材料，其綜合機(jī)械性能接近于鋼，因鑄造性能很好，成本很低，生產(chǎn)方便，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。工藝是：加熱到 850－ 900℃ ，保溫 2－ 5h，然后隨爐冷卻，至 250－ 400℃ 后出爐空冷。保溫時(shí)間則取決于加熱溫度和鑄件壁厚，一般是：壁厚 ≤20mm 時(shí)，保溫時(shí)間為 2h，壁厚每增加 25mm，保溫時(shí)間增長(zhǎng) 1h。 六 ﹑ 灰口鑄鐵的熱處理 熱處理不能改變石墨的形狀和分布，對(duì)提高灰口鑄鐵機(jī)械性能作用不大，因此生產(chǎn)中主要用來消除內(nèi)應(yīng)力、改善切削加工性能和提高表面耐磨性等。一種為硅類合金，例如最常用的含 75％硅的硅鐵合金 ﹑ 含60－ 65％硅和 25－ 35％鈣的硅鈣合金等，后者石墨化能力比前者高 － 3倍，但價(jià)格較貴。 ? 在一定的鑄造工藝（如澆注溫度、鑄型溫度、造型材料種類等）條件下，鑄件的冷卻速度對(duì)石墨化程度影響很大。 ● 硫是有害元素，它強(qiáng)烈促進(jìn)白口化，并使鑄鐵的鑄造性能和機(jī)械性能惡化。 ● 磷是促進(jìn)石墨化的元素。 優(yōu)良的耐磨性 石墨本身具有潤(rùn)滑作用，石墨掉落后的空洞能吸附和儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，使鑄件有良好的耐磨性；此外．由于鑄件中帶有硬度很高的磷共晶：又能使抗磨能力進(jìn)一步 提高，這對(duì)于制備活塞環(huán)．氣缸套等受摩擦零件具有重要意義， 消震性好 石墨可以阻止震動(dòng)的傳播．灰鑄鐵的消震能力是鋼的 10倍，常用來制作承受振動(dòng)的機(jī)床底座?；诣T鐵中的碳、硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般控制在以下范圍： %～ %C。 各種鑄鐵的機(jī)械性能 第二節(jié) 灰口鑄鐵 灰口鑄鐵是價(jià)格便宜 ﹑ 應(yīng)用最廣泛的鑄鐵材料。 （ 2）鑄鐵的鑄造性能良好，鑄件凝固時(shí)形成石墨產(chǎn)生的膨脹，減少鑄件體積的收縮，降低鑄件中的內(nèi)應(yīng)力。石墨強(qiáng)度、韌性極低，相當(dāng)于裂紋或空洞，它減小基體的有效截面，并引起應(yīng)力集中?；w可以是鐵素體、珠光體或鐵素體加珠光體，相當(dāng)于鐵或鋼的組織。 S強(qiáng)烈促進(jìn)石墨的白口化，并使機(jī)械性能和鑄造性能惡化，因此一般控制在 0﹒15℅ 以下 。一般來說，非碳化物形成元素阻礙石墨化。在共析溫度以下，二次滲碳體 ﹑ 共晶滲碳體和一次滲碳體先后分解成奧氏體和石墨。當(dāng)冷速較快時(shí)，由液體析出的是滲碳體而不是石墨，因?yàn)闈B碳體的含碳量（ 6﹒69 ％）比石墨（ 100％）更接近于合金的含碳量（ 2﹒5 － 4﹒0 ％），析出滲碳體所需的碳原子擴(kuò)散量較少。 按照鐵－石墨相圖，可將鑄鐵的石墨形成過程（石墨化）分為 三個(gè)階段 。虛線相圖的分析方法，與前面討論過的實(shí)線相圖完全相同。 ? 石墨為穩(wěn)定相。 箱體 啟動(dòng)閥 ? 在鐵碳合金中，碳可以以三種形式存在： ● 固溶在 F、 A中 ● 化合物態(tài)的滲碳體 (Fe3C)， ● 游離態(tài)石墨（ G） 分類： 根據(jù)碳在鑄鐵中的存在形式（ G or Cem）分為 白口鑄鐵 碳主要以游離碳化物的形式析出，斷口呈銀白色 灰口鑄鐵 碳大部分或全部以石墨的形式析出，斷口呈暗灰色 麻口鑄鐵 碳部分以游離碳化物形式析出，部分以石墨形式析出，斷口灰、白色相間 二 復(fù)線鐵碳相圖 在鐵碳相圖中，碳可以化合態(tài)的滲碳體的形式和游離態(tài)的石墨(G)的形式存在。 ? 用于制造各種機(jī)器零件，如機(jī)床的床身、床頭箱；發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸體、缸套、活塞環(huán)、曲軸、凸輪軸；軋機(jī)的軋輥及機(jī)器的底座等。 石墨的晶體結(jié)構(gòu)如圖 ?
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