【正文】 作業(yè)及思考題 ? 名詞：石墨化、 白口鑄鐵、 灰口鑄鐵、 麻口鑄鐵 ? 根據(jù) FeG相圖，分析灰口鑄鐵、 麻口鑄鐵、 白口鑄鐵是如何獲得的？其獲得的顯微組織分別是什么？ ? 影響石墨化的主要因素是什么？如何影響？ ? 為什么在同一灰鑄鐵中，往往表層和薄壁部位易產(chǎn)生白口組織，用什么方法予以消除？ ? 鑄鐵的抗拉強(qiáng)度和硬度主要取決于什么？ 返回 返回 返回 石墨的晶體結(jié)構(gòu) 鐵碳合金復(fù)線相圖 返回 各種鑄鐵的機(jī)械性能 材料種類(lèi) 組織 抗拉強(qiáng)度 σb /MPa 屈服強(qiáng)度 /MPa 抗彎強(qiáng)度 σbb /MPa 延伸率 δ /% 沖擊韌性 a k /kJ加入 Si、 Cr、 Al、 Mo、 Cu、 Ni等合金元素形成保護(hù)膜，或使基體電極電位升高，可以提高鑄鐵的耐蝕性能。 ? 耐熱鑄鐵的化學(xué)成分和機(jī)械性能 (3)耐蝕鑄鐵 ? 耐蝕鑄鐵主要用于化工部件，如閥門(mén)、管道、泵、容器等。 ? 加入 Al、 Si、 Cr等元素，鑄件表面形成致密的氧化膜，阻礙繼續(xù)氧化；提高鑄鐵的臨界溫度，使基體變?yōu)閱蜗噼F素體，不發(fā)生石墨化過(guò)程，改善鑄鐵的耐熱性。 ? 加入 Cr、 Mo、 W、 Cu等合金元素，提高基體強(qiáng)度和韌性，鑄鐵的耐磨性能等得到更大提高，如高鉻耐磨鑄鐵、奧－貝球墨鑄鐵等新型合金鑄鐵。應(yīng)用于軋輥和車(chē)輪等的鑄造生產(chǎn)。調(diào)整鐵水化學(xué)成分，高碳低硅，保證白口層的深度。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(lái)獲得激冷鑄鐵。 (1) 耐磨鑄鐵 ? 在磨粒磨損條件下工作的鑄鐵應(yīng)具有高而均勻的硬度。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)。 可鍛化退火時(shí)間要幾十小時(shí)，為了縮短時(shí)間，并細(xì)化組織，提高機(jī)械性能，可在鑄造時(shí)采取孕育處理。隨后以較快的速度（ 100 ℃/h ）冷卻通過(guò)共析轉(zhuǎn)變溫度區(qū)，得到珠光體基體的可鍛鑄鐵。 二 .可鍛鑄鐵的生產(chǎn)和熱處理 可鍛鑄鐵的生產(chǎn)分兩個(gè)步驟 ： 第一步 ： 現(xiàn)鑄造純白口鑄鐵，不允許有石墨出現(xiàn)，否則在隨后的退火中碳在已有的石墨上沉淀，得不到團(tuán)絮狀石墨； 第二步：進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的石墨化退火處理。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)。 3 應(yīng)用：可鍛鑄鐵常用來(lái)制造形狀復(fù)雜、承受沖擊和振動(dòng)載荷的零件，如汽車(chē)拖拉機(jī)的后橋外殼、管接頭、低壓閥門(mén)等。 2 牌號(hào)： 可鍛鑄鐵的牌號(hào)和機(jī)械性能 見(jiàn)表 ； 可鍛鑄鐵的化學(xué)成分 見(jiàn)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。后者已很少生產(chǎn)，我國(guó)主要生產(chǎn)黑心可鍛鑄鐵。按退火方法不同，這種鑄鐵有黑心和白心兩種類(lèi)型。 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。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。石墨片的長(zhǎng)厚比小，端部較鈍。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。 ? 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。 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。 ? 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。 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。回火索氏體基體不僅強(qiáng)度高，而且塑性、韌性比正火得到的珠光體基體好。 ? 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。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。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。 熱處理工藝 主要有退火、正火、調(diào)質(zhì)、等溫淬火等。 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。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。 表中 給出了球墨鑄鐵和 45鋼試驗(yàn)的對(duì)稱(chēng)彎曲疲勞強(qiáng)度。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。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