【正文】 均 w (Si) % ， “ Cr” 表示平均 w(Cr)%。 用途 ：合金工具鋼的力學性能優(yōu)于碳 素工具鋼，廣泛用于制造各種刃具、 量具、模具等。如鉆頭、絞刀、量塊 和沖模等。 圖 116 硬質(zhì)合金沖模 例 2：高合金工具鋼 高速鋼： W18Cr4V 平均 w(C)為 － %。 “ W18” 表示平均 w(W)=18%。 “ Cr4” 表示平均 w(Cr)=4%。 “ V” 表示平均 w(V) ＜ %。 用于制作車刀、刨刀、鉆頭、銑刀等。 (4)鑄鋼 即在凝固過程中 不經(jīng)歷共晶轉(zhuǎn)變 的用于生產(chǎn)鑄件的鐵基合金。 性能特點： 鑄鋼的綜合性能和焊接性能均優(yōu)于鑄鐵， 用途： 主要用于制造承受 重載荷及沖擊載荷 的構(gòu)件。 如鍛錘機架、齒輪、軋輥等。在 各類鑄造合金中，鑄鋼的應(yīng)用僅 次于鑄鐵。 主要 分為 ：鑄造碳鋼和鑄造合金鋼。 圖 117 鑄鋼件 1)鑄造碳鋼 牌號：例如 ZG230－ 450 450— б b≥ 450MPa； 230— б s（ ζ ） ≥ 230MPa； ZG — “ 鑄鋼”漢語拼音首字母。 性能特點： 有一定的強度和較好的塑性、韌 性，焊接性能良好，切削加工性尚好。 用途： 作砧座、軸承蓋、齒輪等。 圖 118 各種鑄鋼件 牌號 化學成分（質(zhì)量分數(shù)，%） 力學性能（最小值） 主要特點及應(yīng)用 C Si Mn ζ s (ζ ) /MPa Σ b /MPa δ (%) ZG200－400 200 400 25 塑性、韌性較好，強度、硬度較低，焊接性良好，但鑄造性能差，用于受力不大，韌性要求較高的零件。如機座、機架等。 ZG340－640 340 640 10 強度、硬度較高，塑性、韌性較差，焊接性和鑄造性能均差，用于受力較大的耐磨零件。如齒輪、棘輪、車輪等。 表 16 鑄造碳鋼部分牌號、成份、力學性能和應(yīng)用 2)鑄造合金鋼 即為改善性能而添加的合金元素含量 超過 鑄造碳鋼范圍的鑄鋼。 牌號： 例如 ZG30MnSi1 30—— W（ C） 為 %左右 。 Si—— W（ Si ） 為 ~% Mn—— W（ Mn） 為 ~% 主要特點：耐磨性高 。 用途：用于受力較大的耐磨零件 ， 如鏈輪 、 齒輪 、 承力支架等 。 鑄 鐵 ? 鑄鐵 ： 在凝固過程中經(jīng)歷 共晶轉(zhuǎn)變，用于生產(chǎn)鑄件的 鐵基合金的總稱。 性能特點： 良好的鑄造性能、切削 加工性能、耐磨性和減震 性，且熔煉工藝與設(shè)備比 較簡單，成本低廉。 用途：鑄鐵件占鑄件總產(chǎn)量 的 80%左右。如機床床身、箱 體等。 鑄鐵的 化學成分 w(Si)%~ % w(Mn)%~ % w(P) ≤% w(S) ≤% w(C) %~ % 鑄鐵中，碳的存在形式有滲碳體（ Fe3C）和游離狀態(tài)的石墨（ G）兩種。 鐵碳合金實際上存在兩種相圖： （ 1） Fe－ Fe3C相圖 。 （ 2） Fe－ G相圖。 圖 119 鐵碳雙重相圖 (三個過程 ) 第一階段：高溫石墨化階段 ， “ 一次結(jié)晶析出石墨 G” 1154℃ ： → +G(共晶 ) 第二階段：中間石墨化階段 ， “ 二次結(jié)晶析出 G” 1154738℃ ： A → G 第三階段：低溫石墨化階段 ， “ 共析反應(yīng)析出 G” 738℃ ： →F+G (共析 ) 鑄 鐵 的 石 墨 化 過程包括鑄鐵凝固時碳以石墨形態(tài)析出的過程和鑄鐵中碳化物分解為石墨的過程。 以 共 晶 合 金 為例，如果全部按照F e C ( 石 墨 ) 相 圖 進 行結(jié)晶，則鑄鐵的石墨化過程可分為三個階段：? 鑄鐵的組織： 鑄鐵按石墨化程度的不同可獲得三種不同基體的組織： （ 1）珠光體 +石墨， （ 2）珠光體 +鐵素體 +石墨， （ 3）鐵素體 +石墨。 鐵素體 +石墨 鐵素體 +珠光體 +石墨 珠光體 + 石墨 鑄鐵組織 影響鑄鐵石墨化的因素主要有化學成分和冷卻速度。 （ 1）化學成分 碳和硅 分別是形成石墨和強烈促進石墨化的元素 ,鑄鐵中 碳、硅含量越高，石墨越容易析出 。 硫 強烈阻礙石墨化，且容易增加鑄鐵的熱裂傾向 。 錳 雖然阻礙石墨化，但錳與硫能形成硫化錳，有利于減弱 硫的不利影響，而且還能促進珠光體形成 ,強化基體 ,故 鑄鐵中必須含一定量的錳。 磷 是微弱促進石墨化的元素，但會增加鑄鐵的冷脆性。 （ 2)冷卻速度 1）慢冷：利于石墨析出并長大，形成灰口， 2） 快冷：石墨來不及析出 ， 碳以 Fe3C存在 ， 形成白口 。 注： 要獲得所需的組織和性能的鑄件 ， 應(yīng)根據(jù)鑄件的壁厚 ， 控制鑄件中碳和硅的含量 ， 配合以適當?shù)暮i量 ， 并嚴格控制 硫 、 磷的含量 。 （ 3）變質(zhì)處理（孕育處理） ? 變質(zhì)處理：在澆注前向鐵水中加入變質(zhì)劑（孕育劑），如 Si－ Fe、 Si－ Ca合金，以增加石墨的結(jié)晶核心，促進石墨化，使石墨片細小、均勻，獲得高強度鑄鐵。 ? 變質(zhì)鑄鐵（孕育鑄鐵） 即經(jīng)過變質(zhì)處理后所獲得的高強度鑄鐵。 性能特點：強度較高，塑性、韌性得到改善。 、牌號及應(yīng)用 按碳的存在形式和石墨形態(tài)的不同，可以將鑄鐵分為 白口鑄鐵、麻口鑄鐵、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、蠕 墨鑄鐵等類型。 鑄鐵 按石墨形態(tài) 按碳的存在形式 白口鑄鐵 麻口鑄鐵 灰鑄鐵 球墨鑄鐵 可鍛鑄鐵 蠕墨鑄鐵 鑄鐵中常見的石墨形態(tài)（ 示意圖 ） 鑄鐵中常見的石墨形態(tài) （ 1） 片狀 （ 2）球狀 （ 3）團絮狀 （ 4）蠕蟲狀 (1)白口鑄鐵 白口鑄鐵 ： 碳以游離碳化物的形式析出的鑄鐵，斷口呈白色。 白口鑄鐵硬而脆，難以加工，很少用來制造零件，有時利用其硬而耐磨的特點制造某些耐磨零件，如球磨機的襯板、磨球等。 （ 2）麻口鑄鐵 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的鑄鐵，斷口呈灰白色相間。 圖 121 灰口鑄鐵 圖 120 白口鑄鐵 （ 3）灰鑄鐵 灰鑄鐵： 又稱片墨鑄鐵，碳主要以 片狀石墨 形成或析出的 鑄鐵。 1)灰鑄鐵的性能 ①力學性能 較差（相比碳鋼）。 ②工藝性能 鑄造性能良好，切削加工性能良好，不能進行鍛造， 焊接性和熱處理性能也差。 ③其它使用性能 耐磨性好，減震性好，缺口敏感性小。 2)灰鑄鐵的牌號及應(yīng)用 牌號：例如 HT200 “200”： 抗拉強度 бb≥ 200MPa， “ HT”： 灰鐵的漢語拼音首字母 。 應(yīng)用： 用于制造機座 、 支架 、 縫紉機零件 、 車床床身等 。 圖 122 灰鑄鐵件 類別 牌號 鑄件壁厚/cm 基體組織 最小抗拉強度ζ b/MPa HBS 應(yīng)用舉例 普 通 灰 鑄 鐵 HT100 ~10 10~20 20~30 30~50 F 130 100 90 80 110~167 93~140 87~131 82~122 負荷很小的不重要零件。如重錘、防護罩、蓋板等 普 通 灰 鑄 鐵 HT150 ~10 10~20 20~30 30~50 F+P 175 145 130 120 136~205 119~179 110~167 105~157 承受中等負荷件。如機座、支架、箱體、軸承座、縫紉機零件等 表 17 灰鑄鐵部分牌號、力學性能和應(yīng)用 類別 牌號 鑄件壁厚 /cm 基體組織 最小抗拉強度ζ b/MPa HBS 應(yīng)用舉例 孕育鑄鐵 HT250 4~10 10~20 20~30 30~50 P 270 240 220 200 174~262 164~247 157~236 150~225 負荷較大的鑄件，尤其是厚壁件。如機體、閥體液壓缸等。 HT300 10~20 20~30 30~50 290 250 230 182~272 168~251 161~241 載荷較大的重要鑄件，尤其是厚壁件。如齒輪、凸輪、重型機床床身、液壓件等 續(xù)上表： 3）孕育鑄鐵 ? 孕育鑄鐵 ： 鐵液經(jīng)孕育處理后獲得的亞共晶灰鑄鐵。 性能特點：孕育鑄鐵性能對壁厚的敏感性很小，組織和性能的均勻性很好， 應(yīng)用：適用于制造載荷較大、耐磨性減震性要求較高的重要鑄件，特別是厚大鑄件。如機床床身、發(fā)動機氣缸體等。 圖 123 孕育劑 （４）球墨鑄鐵 1) 球墨鑄鐵 ： 鐵液經(jīng)過球化處理和孕育處理，使石墨大部分或全部呈球狀的鑄鐵。 2) 化學成分、組織、性能： 化學成分特點： 高碳、硅，低錳、磷、硫。 圖 124 球墨鑄鐵 組織： F＋ G球 。 F＋ P＋ G球 。 P＋ G球。 性能：強度較高，塑性、韌性較好（比灰鐵），同時具有 灰鐵的優(yōu)良性能。 3）球墨鑄鐵的牌號和應(yīng)用 牌號 ： 例如 QT600－ 3 “QT” —— 球鐵的漢語拼音首字母， “ 600” —— 抗拉強度 б b≥300Mpa ， “ 3” —— 伸長率 δ ≥3% 。 應(yīng)用：用于制造汽車曲軸、連桿、蝸輪、齒輪等零件。 牌號 基體 機械性能 應(yīng)用舉例 ?b? MPa ?? MPa ?5? % ak? kJm2 HBS QT40018 F 400 250 18 600 130～180 汽車、拖 拉機后橋殼 QT5007 F+P 500 350 7 － 170～230 齒輪 QT12001 B下 1200 840 1 300 ≥ 38 HRC 汽車、拖 拉機傳動 齒輪 表 18 球墨鑄鐵部分牌號、力學性能和應(yīng)用 4）常用的球墨鑄鐵 目前應(yīng)用最為廣泛的是珠光體球墨鑄鐵和鐵素體球墨鑄鐵。 （ 1）珠光體球墨鑄鐵 指基體主要為珠光體的球墨鑄鐵，強度、硬度高 ,耐磨性好。 （ 2）鐵素體球墨鑄鐵 指基體主要為鐵素體的球墨 鑄鐵，抗拉強度比珠光體球鑄鐵低，但塑性、韌性較高，力學性能優(yōu)于可鍛鑄鐵。 圖125 珠光體球墨鑄鐵 圖126 鐵素體球墨鑄鐵 圖127 混合基體球墨鑄鐵 （ 5） 可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵：又稱馬鐵或瑪鋼。是 白口鑄鐵通過石墨化退火處理， 改變其金相組織或成分而獲得的 有較高韌性的鑄鐵。 可鍛鑄鐵中的碳主要以團絮 狀石墨存在。 圖 128 可鍛鑄鐵 1）化學成分： W(C