【正文】 切削性能好 (因石墨 ,崩碎切屑 ) 3) 減振性 : ↑ ∵石墨有緩沖作用 ,阻止振動能量傳播 ,適于機床床身等 4) 耐磨性 : ↑∵ 1 石墨是潤滑劑 ,脫落在磨擦面上 . 2 灰口鐵摩擦面上形成大量顯微凹坑 ,能起儲存潤滑油的作用 ,是摩擦面上保持油膜連續(xù) . ∴ 適于 導軌 襯套 活塞環(huán)等 5) 缺口敏感性 : ↓ ∵石墨已在鐵素體基體上形成大量的缺口 .所以 ,外來缺口 (鍵槽 ,刀痕 )對灰口鐵的疲勞強度影響甚微 ,提高了零件工作的可靠性 2 影響鑄鐵組織和性能的因素 * 鑄鐵中的碳 可能以化合狀態(tài) (Fe3C)或自由狀態(tài) (石墨 )存在 . 灰鐵中 , 一方面分析 : C 化合 =%時 ,為珠光體灰鐵 ,石墨片細 小 ,分布均勻 ,強 硬度高 ,可制造較重要的零件 . C化合 %時 ,珠光體 +鐵素體灰口鐵 強度低 ,適于一般機件 ,其鑄造性能 ,切削加工性和減振性均優(yōu)于前者 . C 化合 =0 時鐵素體灰口鐵 強 硬低 塑 韌 ↓ 很少用 另一方面分析 : 鑄鐵的組織和性能與石墨化程度有關 . * 影響石墨化的主要因素 : 1)化學成分 : C↑ 石墨化↑ Si↑石墨化↑ (Si 與 Fe 結(jié)合力比與 C強 ,能增大鐵水和固態(tài)鑄鐵中碳原子的游離擴散能力 ) ∵ (1) C ,Si 過高 ,形成鐵素體灰鐵 ,強↓↓ 過低 ,易形成硬脆的白口組織 ,并給熔化和鑄造增加困難 . ∴合理含量 : ~%C,~%Si ∵ (2) S ↑ 石墨化↓ FeS— 熱脆 易形成白口 ∴ 一般 % 以下 . (3)Mn↑ 石墨化↓ 合理含量 : ~% 少量 :Mn+S— MnS, Mn+ FeS— Fe+MnS, MnS 比重小 ,進入溶渣 .Mn溶于 F,提高基體強度 . 過多 : 阻止石墨化 . (4)P 促進石墨化 ,但不明顯 ,多 — 冷脆 ∴ 合理量 % 以下 2)冷卻速度 : 冷卻速度增加 阻礙石墨化 灰口 — 麻口 — 白口 3 灰口鐵的孕育處理 為了提高灰口鐵的強度 ,硬度 ,盡量使石墨片細化 ,對其進行孕育處理 .即加入許多外來質(zhì)點 ,增加石墨結(jié)晶核心 ,得到珠光體灰鐵 ,受冷卻速度影響小 孕育鑄鐵 (又叫變質(zhì)鑄鐵 ),適于較高強度 ,高耐磨性 ,氣密性鑄件 常用孕育劑 :令 Si 75%的硅鐵 ,加入量為鐵水的 ~%.沖入孕育劑 . 與 Si對石墨化影響一致 4 灰口鑄鐵的生產(chǎn)特點 1) 沖天爐熔煉 : ∵ Si Mn 易氧化 .∴ 配料時增加含量 . 為降低含 S量 ,選優(yōu)質(zhì)鐵料和焦炭 ,減少從焦炭中吸 ,加廢鋼以控制含 C 量 .(如孕育鑄鐵 ,原鐵水含 C,Si 低 ,防止加入孕育劑后石墨粗 ) 2) 鑄造性能優(yōu)良 ,便于鑄出薄而復雜的鑄件 ,(流動性好 ,收縮↓ ) 3) 一般不需冒口 ,冷鐵 ,使工藝簡化 . 4) 一般不用熱處理 ,或僅需時效 . 。 1 鑄鐵 鑄鐵通常占機器設備總重量的 50%以上 .(~%C) 一 分類 1 按 C 在鑄鐵中存在形式不同 ,可分三類 : 1) 白口鑄鐵 : C 微量溶于 F外 ,全部以 Fe3C形式存在 , 斷面銀白 ,硬 ,脆 ,難機械加工 ,很少用于制造零件 . 僅用于不沖擊 ,耐磨件 . 如軋輥 主要用途 : 煉鋼原料 . 也可處理成可鍛鑄鐵 . 2) 灰口鑄鐵 : C微量溶于鐵素體外 ,全部或大部以石墨形式存在 ,斷口灰色 ,應用最廣 . 3) 麻口鑄鐵 : 有石墨 ,萊氏體 .屬于白口鐵和灰口鐵之間的過渡組織 ,斷口黑白相間 ,麻點 .硬 ,脆 ,難加工 2 根據(jù)石墨形態(tài)的不同 ,灰口鐵又分為 : 1) 普通灰口鑄鐵 : 石墨 片狀 2) 可鍛鑄鐵 : 團絮狀 3) 球墨鑄鐵 : 球狀 4) 蠕墨鑄鐵 : 蠕蟲狀 3 按化學成分 : 普通鑄鐵 合金鑄鐵 : Si4% Mn 2% 或一定量的 Ti Mo Cr Cu等 二 灰口鑄鐵 : 占鑄鐵產(chǎn)品的 80% 以上 1 性能 顯微組織 : 金屬基體 (鐵素體 ,珠光體 )+片狀石墨 相當于在鋼的基體上嵌入大量的石墨片 1) 機械性能 : σ b E↓ 塑 ,韌 0. 脆性 (crispy)材料 ∵ 石墨 , 軟 脆 強↓ 比重小 1) 由于石墨的存在 ,減少了承載的有效面積 . 2) 石墨片的邊緣形成缺口 ,應力集中 ,局部開裂 ,形成脆性斷裂 ,基本強度只利用 30~50% ∴ 石墨越多 ,越粗大 ,分布越不均或呈方向性 ,則對基體的割裂越嚴重 ,機械性能越差 . * 灰口鑄鐵的抗壓強度受石墨的影響較小 ,與鋼的抗壓強度近似 . 灰口鐵的機械性能還與金屬基體類別有關 (1) 珠光體灰口鐵 : 珠光體基體上分布細小 ,均勻的石墨 . ∵ 石墨對基體割裂較輕 ,故機械性能好 . 如齒輪 (2) 珠光體 — 鐵素體灰口鐵 : ∵珠光體與鐵素體混合基體上分布粗大石墨 ,∴ 強↓ 適于一般機件 ,鑄造性 ,切削加工性 ,減振性 ,均由于前者 .如齒輪箱 (3) 鐵素體灰口鐵 ∵鐵素體基體分布多而粗大的石墨片 ∴ 強 硬↓ 塑 ,韌性差 (基體的作用遠趕不上石墨對基體的割裂作用 ) 2) 工藝性能 : 脆性材料 不能鍛壓 。 4 鑄件中的氣體 常見缺陷 , 廢品 1/3. 氣體在鑄件中形成孔洞 . 一 氣孔對鑄件質(zhì)量的影響 1 破壞金屬連續(xù)性 2 較少承載有效面積 3 氣孔附近易引起應力集中 ,機械性能↓ α k σ 1 ↓ 4 彌散孔 ,氣密性↓ 二 分類 (按氣體來源 ) 1 侵入氣孔 : 砂型材料表面聚集的氣體侵入金屬液體中而形成 . 氣體來源 : 造型材料中水分 , 粘結(jié)劑 ,各種附加物 . 特征 : 多位于表面附近 ,尺寸較大 ,呈橢圓形或梨形孔的內(nèi)表面被氧化 . 形成過程 : 澆注 水汽 (一部分由分型面 ,通氣孔排出 ,另一部分在表面聚集呈高壓中心點 )— 氣壓升高 .溶入金屬 一部分從金屬液中逸出 — 澆口 , 其余在鑄件內(nèi)部 ,形成氣孔 . 預防 : 降低型砂 (型芯砂 )的發(fā)起量 ,增加鑄型排氣能力 . 2 析出氣孔 : 溶于金屬液中的氣體在冷凝過程中 ,因氣體溶解度下降而析出 , 使鑄件形成氣孔 . 原因 : 金屬熔化和澆注中與氣體接觸 (H2 O2 NO CO 等 ) 特征 : 分布廣 ,氣孔尺寸甚小 , 影響氣密性 3 反應氣孔 : 金屬液與鑄型材料 ,型芯撐 ,冷鐵或溶渣之間 ,因化學反應生成的氣體而形成的氣孔 . 如 : 冷鐵有銹 Fe3O4 + C – Fe + CO↑ ∴冷鐵附近生成氣孔 防止 : 冷鐵 型芯撐表面不得有銹蝕 ,油污 ,要干燥 . 167。 材料塑性差 。 2 機械應力 合金的線收縮受到鑄型或型芯機械阻礙而形成的內(nèi)應力。 2 鑄件的凝固和收縮 1 2 3 鑄件的凝固過程如果沒有合理的 控制 ,鑄件易產(chǎn)生縮孔 ,縮松 一 鑄件的凝固 1 凝固方式 : 鑄件凝固過程中 ,其斷面上一般分為三個區(qū) : 1— 固相區(qū) 2— 凝固區(qū) 3— 液相區(qū) 對凝固區(qū)影響較大的是凝固區(qū)的寬窄 ,依此劃分凝固方式 . 1) 逐層凝固 : 純金屬 ,共晶成分合金在凝固過程中沒有凝固區(qū) ,斷面液 ,固兩相由一條界限清楚分開 ,隨溫度下降 ,固相層不斷增加 ,液相層不斷減少 ,直達中心 . 2) 糊狀凝固 合金結(jié)晶溫度范圍很寬 ,在凝固某段時間內(nèi) ,鑄件表面不存在固體層 ,凝固區(qū)貫穿整個斷面 ,先糊 狀 ,后固化 .故 3) 中間凝固 大多數(shù)合金的凝固介于逐層凝固和糊狀凝固之間 . 2 影響鑄件凝固方式的因素 1) 合金的結(jié)晶溫度范圍 范圍小 : 凝固區(qū)窄 ,愈傾向于逐層凝固 如 : 砂型鑄造 , 低碳鋼 逐層凝固 , 高碳鋼 糊狀凝固 2) 鑄件的溫度梯度 合金結(jié)晶溫度范圍一定時 ,凝固區(qū)寬度取決于鑄件內(nèi)外層的溫度梯度 . 溫度梯度愈小 ,凝固區(qū)愈寬 .(內(nèi)外溫差大 ,冷卻快 ,凝固區(qū)窄 ) 二 合金的收縮 液態(tài)合金從澆注溫度至凝固冷卻到室溫的過程 中 ,體積和尺寸減少的現(xiàn)象 (縮孔 ,縮松 ,裂紋 ,變形 ,殘余應力 )產(chǎn)生的基本原因 . 1 收縮的幾個階段 1) 液態(tài)收縮 : 從金屬液澆入鑄型到開始凝固之前 . 液態(tài)收縮減少的體積與澆注溫度質(zhì)開始凝固的溫度的溫差成正比 . 2) 凝固收縮 : 從凝固開始到凝固完畢 . 同一類合金 ,凝固溫度范圍大者 ,凝固體積收縮率大 .如 : 35鋼 ,體積收縮率 %, 45 鋼 % 3) 固態(tài)收縮 : 凝固以后到常溫 . 固態(tài)收縮影響鑄件尺寸 ,故用線收縮表示 . 2 影響 收縮的因素 1) 化學成分 : 鑄鐵中促進石墨形成的元素增加 ,收縮減少 . 如 : 灰口鐵 C, Si↑ ,收↓ ,S↑ 收↑ .因石墨比容大 ,體積膨脹 ,抵銷部分凝固收縮 . 2) 澆注溫度 : 溫度↑ 液態(tài)收縮↑ 3) 鑄件結(jié)構與鑄型條件 鑄件在鑄型中收縮會受鑄型和型芯的阻礙 .實際收縮小于自由收縮 .∴ 鑄型要有好的退讓性 . 3 縮孔形成 在鑄件最后凝固的地方出現(xiàn)一些空洞 ,集中 — 縮孔 . 純金屬 ,共晶成分易產(chǎn)生縮孔 *產(chǎn)生縮孔的基本原因 : 鑄件在凝固冷卻期間 ,金屬的液態(tài)及凝固受縮之和遠遠大 于固態(tài)收縮 . 4 影響縮孔容積的因素 (補充 ) 1) 液態(tài)收縮 ,凝固收縮 ↑ 縮孔容積↑ 2) 凝固期間 ,固態(tài)收縮↑ ,縮孔容積↓ 3) 澆注速度↓ 縮孔容積↓ 4) 澆注速度↑ 液態(tài)收縮↑ 易產(chǎn)生縮孔 5 縮松的形成 由于鑄件最后凝固區(qū)域的收縮未能得到補足 ,或者 ,因合金呈糊狀凝固 ,被樹枝狀晶體分隔開的小液體區(qū)難以得到補縮所至 . 1) 宏觀縮松 肉眼可見 ,往往出現(xiàn)在縮孔附近 ,或鑄件截面的中心 .非共晶成分 ,結(jié)晶范圍愈寬 ,愈易形成縮松 . 2) 微觀縮松 凝固過程中 ,晶粒之間形成微小孔洞 凝固區(qū) ,先形成的枝晶把金屬液分割成許多微小孤立部分 ,冷凝時收縮 ,形成晶間微小孔洞 . 凝固區(qū)愈寬 ,愈易形成微觀縮松 ,對鑄件危害不大 ,故不列為缺陷 ,但對氣密性 ,機械性能等要求較高的鑄件 ,則必須設法減少 .(先凝固的收縮比后凝固的小 ,因后凝固的有液 ,凝 ,固三個收縮 ,先凝固的有凝 ,固二個收縮區(qū) 這也是形成微觀縮松的基本原因 .與縮孔形成基本原因類似 ) 6 縮孔 ,縮松的防止辦法 基本原則 : 制定合理工藝 — 補縮 , 縮松轉(zhuǎn)化成縮孔 . 順 序凝固 : 冒口 — 補縮 同時凝固 : 冷鐵 — 厚處 . 減小熱應力 ,但心部縮松 ,故用于收縮小的合金 . l 安置冒口 ,實行順序凝固 ,可有效的防止縮孔 ,但冒口浪費金屬 ,浪費工時 ,是鑄件成本增加 .而且 ,鑄件內(nèi)應力加大 ,易于產(chǎn)生變形和裂紋 .∴主要用于凝固收縮大 ,結(jié)晶間隔小的合金 . l 非共晶成分合金 ,先結(jié)晶樹枝晶 ,阻礙金屬流動 ,冒口作用甚小 . l 對于結(jié)晶溫度范圍甚寬的合金 ,由于傾向于糊狀凝固 ,結(jié)晶開始之后 ,發(fā)達的樹枝狀骨狀布滿整個截面 ,使冒口補縮道 路受阻 ,因而難避免顯微縮松的產(chǎn)生 .顯然 ,選用近共晶成分和結(jié)晶范圍較窄的合金生產(chǎn)鑄件是適宜的 . 167。不斷 等溫淬火后如有殘余 A,需回火 , AF. 如沒有殘余 A,不需回火 缺點 :時間長 2 鋼的淬透性與淬硬性 淬透性 :鋼在淬火時具有獲得淬硬層深度的能力 . 淬硬性 :在淬火后獲得的馬氏體達到的硬度 ,它的大小取決于淬火時溶解在奧氏體 中的碳含量 . 四 回火 將淬