工程材料學(xué)第6章鑄鐵(編輯修改稿)
2024-10-08 20:58 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 強(qiáng)烈的反石墨化元素，為了避免白口，并使石墨球細(xì)小 ﹑ 均勻分布 ﹑ 光園，一定要加入孕育劑。常用的孕育劑為 75％硅鐵和硅鈣合金等。 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(jiàn)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(guò)灰口鑄鐵，而與鋼相當(dāng)。其突出特點(diǎn)是屈強(qiáng)比（ б ）高，約為 － ，而鋼一般只有 － 。在一般的機(jī)械設(shè)計(jì)中，材料的許用應(yīng)力根據(jù)б ，因此對(duì)于承受靜載的零件，使用球墨鑄鐵比鑄鋼還節(jié)省材料，重量更輕。 不同的基體的球墨鑄鐵 見(jiàn)圖 ，性能差別很大。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。 球墨鑄鐵具有較好的疲勞強(qiáng)度。 表中 給出了球墨鑄鐵和 45鋼試驗(yàn)的對(duì)稱彎曲疲勞強(qiáng)度?？梢?jiàn)帶孔和帶臺(tái)肩的試樣疲勞強(qiáng)度大致相同。試驗(yàn)還表明，球墨鑄鐵的扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度甚至超過(guò) 45鋼。在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)承受動(dòng)載的零件是帶孔或是帶臺(tái)肩的，因此完全可以用球墨鑄鐵來(lái)代替鋼制造某些重要零件，如曲軸、連桿、凸輪軸等 。 三、球墨鑄鐵的熱處理 熱處理特點(diǎn) ： 球墨鑄鐵的熱處理原理與鋼大致相同，但由于 它含有較高的硅、碳、錳等，具有一些特點(diǎn) 其奧氏體的加熱溫國(guó)度高于碳鋼 ，并形成兩個(gè) “ 鼻尖 ” 淬透性比碳鋼好，因此中、小鑄件可采用油淬，并較容易實(shí)現(xiàn)等溫淬火工藝，獲得下貝氏體基體 氏體中的碳含量 : 高的加熱溫度和長(zhǎng)的保溫時(shí)間，使以石墨形式保存在的碳較多地溶入奧氏體中，因而淬火后得到較粗大的馬氏體和數(shù)量較多的殘余奧氏體。對(duì)鑄件綜合性能要球較高時(shí)，應(yīng)在保證完全奧氏體化的條件下，盡量采用較低的加熱溫度，以獲得碳含量較低的馬氏體基體組織。 熱處理工藝 主要有退火、正火、調(diào)質(zhì)、等溫淬火等。 退火目的：在于獲得鐵素體基體。球化劑增大鑄件的白口化傾向，當(dāng)鑄件薄壁處現(xiàn)自由滲碳體和珠光體時(shí)，為了獲得塑性好的鐵素體基體，并改善切削性能，消除鑄造應(yīng)力，根據(jù)鑄鐵的鑄造組織，可采用兩種退火工藝： a高溫退火 存在自由滲碳體時(shí)，進(jìn)行高溫退火：加熱到 990－ 950℃ ，保溫 2－ 5h。隨爐冷卻，至 600℃ 左右出爐空冷。 b低溫退火 鑄態(tài)組織為鐵素體加珠光體加石墨而沒(méi)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。 正火的目的：在于得到珠光體基體（占基體 75％以上），并細(xì)化組織，提高強(qiáng)度和耐磨性。根據(jù)加熱溫度，分高溫正火（完全奧氏體化正火）和低溫正火（不完全奧氏體化正火）兩種： a高溫正火 加熱到 880－ 920℃ ，保溫 3h,然后空冷，為了提高基體中珠光體的含量，還常采用風(fēng)冷，噴霧冷等加快冷卻速度的方法（保證鑄鐵的強(qiáng)度 )。 b低溫正火 加熱到 820－ 860℃ ，保溫一定時(shí)間，使基體部分轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，部分保留為鐵素體，空冷后得到珠光體和少量破碎鐵素體的基體，提高鑄鐵的強(qiáng)度，保證其較好的塑性。 ? 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。 ? 其工藝為：加熱到 850 ℃ ～ 900 ℃ ，使基體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，在油中淬火得到馬氏體，然后經(jīng) 550 ℃ ～600 ℃ 回火，空冷，獲得回火索氏體 +球狀石墨?；鼗鹚魇象w基體不僅強(qiáng)度高，而且塑性、韌性比正火得到的珠光體基體好。 ? 表面要求耐磨的零件可以再進(jìn)行表面淬火及低溫回火。 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。等溫淬火工藝為：加熱到奧氏體區(qū)（ 840 ℃ ～ 900 ℃ 左右），保溫后在 300 ℃ 左右的等溫鹽溶中冷卻并保溫，使基體在此溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w +球狀石墨。 ? 等溫處理后，球墨鑄鐵的強(qiáng)度可達(dá) 1200 MPa～ 1450 MPa, 沖擊韌性為 300 kJ/m2～ 360 kJ/m2, 硬度為 38 HRC～ 51 HRC。等溫鹽浴的冷卻能力有限，一般只能用于截面不大的零件，例如受力復(fù)雜的齒輪、曲軸、凸輪軸等。 第四節(jié) 蠕墨鑄鐵 ? 蠕墨鑄鐵是近幾十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型高強(qiáng)鑄鐵材料。它的強(qiáng)度接近于球墨鑄鐵，并具有一定的韌性，較高的耐磨性；同時(shí)又有灰口鑄鐵良好的鑄造性能和導(dǎo)熱性。 ? RuT300、 RuT420—— 蠕墨鑄鐵以 “ RuT”表示，其后的數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度。蠕墨鑄鐵的牌號(hào)和機(jī)械性能 見(jiàn)表 ? 蠕墨鑄鐵是一種新型高強(qiáng)鑄鐵材料。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。 ? 蠕墨鑄鐵的石墨具有介于片狀和球狀之間的中間形態(tài)，在光學(xué)顯微鏡下為互不相連的短片，與灰口鑄鐵的片狀石墨類似。石墨片的長(zhǎng)厚比小，端部較鈍。 蠕墨鑄鐵 ? 蠕墨鑄鐵是在一定成分的鐵水中加入適量的蠕化劑而煉成的，其方法與球墨鑄鐵基本相同。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。 蠕墨鑄鐵已成功地用于高層建筑中高壓熱交換器、內(nèi)燃機(jī)汽缸和缸蓋、汽缸套、鋼錠模、液壓閥等鑄件。 進(jìn)氣管 排氣管 第五節(jié) 可鍛鑄鐵 ? 可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵通過(guò)退火處理得到的一種高強(qiáng)鑄鐵。它有較好的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌性，可以部分取代碳鋼。按退火方法不同，這種鑄鐵有黑心和白心兩種類型。黑心可鍛鑄鐵依靠石黑化退火來(lái)獲得；白心可鍛鑄鐵利用氧化脫碳退火來(lái)獲得。后者已很少生產(chǎn)，我國(guó)主要生產(chǎn)黑心可鍛鑄鐵。 一 .可鍛鑄鐵的牌號(hào)和用途 1. 顯微組織：可鍛
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