【正文】 應(yīng)用：用來制造一些受力復(fù)雜，強度、韌性和耐磨性要求高的零件 具有高強度與高耐磨性的 珠光體 球墨鑄鐵，常用來制造 拖拉機 或柴油機中的 曲軸 、 連桿 、 凸輪軸 、各種齒輪、機床的 主軸 、 蝸桿 、 蝸輪 、 軋鋼機 的 軋輥 、大齒輪及大型 水壓機 的工作缸、 缸套 、活塞等； 具有高韌性和塑性的 鐵素體 球墨鑄鐵，常用來制造受壓閥門、機器底座、 汽車后橋 殼等。 牌號 抗拉強度/MPa 屈服強度 /MPa 伸長率（ %） 硬度 HBW （供參考） 基體顯微組織 最小值 QT40018 400 250 18 130～ 180 鐵素體 QT40015 400 250 15 130～ 180 鐵素體 QT45010 450 310 10 160～ 210 鐵素體 QT5007 500 320 7 170～ 230 鐵素體 +珠光體 QT6003 600 370 3 190～ 270 珠光體 +鐵素體 QT7002 700 420 2 225～ 305 珠光體 QT8002 800 480 2 245～ 335 珠光體或回火組織 QT9002 900 600 2 280～ 360 貝氏體或回火馬氏體 表 62 球墨鑄鐵牌號、力學(xué)性能及顯微組織 可鍛鑄鐵 石墨呈 團絮狀 由一定成分白口鑄鐵經(jīng)長時間石墨化退火獲得 與灰鑄鐵相比：具有較好強度和塑性 耐磨性和減振性優(yōu)于碳鋼 應(yīng)用：管類零件和農(nóng)機具等 蠕墨鑄鐵 石墨呈 蠕蟲狀 生產(chǎn)方式：與球墨鑄鐵相似 特點：具有比灰鑄鐵強度高、比球墨鑄鐵鑄造 性能好、耐熱疲勞性能好的優(yōu)點； 應(yīng)用：制造大功率柴油機氣缸蓋、電動機外殼等 鑄鐵的凝固特點與石墨化 鑄鐵的成分、組織及性能特點關(guān)鍵在于 碳的存在形式 碳含量超過在鐵中溶解度：鑄鐵中便有高碳相析出 或是 滲碳體 ，或是自由狀態(tài)的 碳 石墨 熔融狀態(tài)的鐵液在冷卻過程中（化學(xué)成分和冷卻條件不同）： ? 既可從液相中或高溫 奧氏體 中直接 析出滲碳體 （介穩(wěn)狀態(tài)） ? 也可 直接析出石墨 （穩(wěn)定狀態(tài)） ? 同時， 滲碳體 加熱至高溫還可以 分解出石墨 圖 61 鐵碳合金雙重相圖 虛線： FeC 穩(wěn)定系相圖 實線： FeFe3C介穩(wěn)定系 相圖 wC%=%：共晶鑄鐵 共晶反應(yīng)： L→A+Fe3C 或 L→A+G 共析反應(yīng)： A→F+Fe3C 或 A→F+G 過共晶： L→Fe3C（ Ⅰ ） 或 L→G （ Ⅰ ） 石墨化過程： 1）石墨化第一階段 特點：由于溫度較高，碳原子擴散能力強，石墨化 比較容易實現(xiàn) ? 從 過共晶 鐵液中直接析出的 初生（一次）石墨： ? 共晶 轉(zhuǎn)變過程中形成的 共晶石墨 ： ? 奧氏體 冷卻析出 二次石墨 ； ? 一次滲碳體、共晶滲碳體和二次 滲碳體 高溫下 分解析出的石墨 L→G （ Ⅰ ） L→A+G A→F+G Fe3C→G+F 2）石墨化第二階段 專門 石墨化退火 →使珠光體中共析滲碳體分解 →獲得基體 完全為鐵素體 的鑄鐵 ? 共析轉(zhuǎn)變過程中形成的共析石墨； ? 共析滲碳體分解析出的石墨 若第二階段石墨化能充分進行， →鑄鐵基體將完全為鐵素體 但是由于溫度較低，一般難以實現(xiàn) 因此鑄鐵在鑄態(tài)下多為 鐵素體 +珠光體混合組織 滲碳體 鐵素體 珠光體 P的顯微組織 A→F+G Fe3C（共析） →G+F 影響鑄鐵石墨化的主要因素： 鑄鐵的 化學(xué)成分 和結(jié)晶及冷卻過程中的 冷卻速度 1）化學(xué)成分 促進石墨化元素、阻礙石墨化（促進白口化）元素 圖 62 合金元素對鑄鐵石墨化的影響 G 碳化物 2）冷卻速度 緩慢冷卻有利于石墨化 冷卻速度：與鑄模類型、澆注溫度、鑄件壁厚及鑄件 尺寸等因素有關(guān) 如，同一鑄件，厚壁處為灰鑄鐵 而薄壁處可能出現(xiàn)白口鑄鐵 圖 63 鑄件壁厚（冷卻速度）和化學(xué)成分（碳硅總量） 對鑄鐵組織的影響 鑄鐵焊接方法 焊條電弧焊、氣焊、 CO2氣保電弧焊、手工電渣焊、 氣體火焰釬焊以及氣體火焰粉末噴焊等 近年來，直接將焊接用于零部件的生產(chǎn)在實際工作中的比例越來越大，主要是將 球墨鑄鐵件之間 、 球墨鑄鐵與各種鋼件或有色金屬件之間 ，采用細絲 CO2焊、摩擦焊、激光焊、電子束焊、電阻對焊、擴散焊等方法連接起來 鑄鐵焊接 應(yīng)用 ：① 鑄造缺陷的焊補 。 ③ 零部件的生產(chǎn) (把鑄件與鋼件焊接起來作成零部件 ) 對鑄鐵焊接的要求： 1）焊后焊接接頭是否進行機械加工 2）焊縫顏色是否與母材一致 3）焊后接頭是否承受很大工作應(yīng)力 4）焊縫金屬及接頭力學(xué)性能是否要求與母材一致 5）焊接成本 根據(jù)被修復(fù)件的結(jié)構(gòu)剛度以及對焊補后機械加工 要求的不同，采用焊條電弧焊或氣焊方法： ? 熱焊 ：焊前將被修復(fù)鑄件整體加熱到 600~700℃ 并在此溫度下焊接 ? 半熱焊 ：焊前預(yù)熱到 400℃ ? 冷焊 ：焊前不預(yù)熱 焊補后 緩冷 →防止焊接裂紋并改善焊補區(qū)域的機械加工性能 鑄鐵電弧焊的 焊縫金屬 分類 Fe基 Ni基 Cu基 鑄鐵 鋼 球 墨 鑄 鐵 蠕 墨 鑄 鐵 灰 鑄 鐵 高 釩 鋼 低 合 金 鋼 碳 素 鋼 Ni C 奧 氏 體 Ni Fe C 奧 氏 體 Ni Cu C 合 金 Cu Fe 合 金 Cu Al 合 金 Cu Ni Mn 合 金 圖 64 鑄鐵電弧焊的焊縫金屬分類 鑄鐵的焊接性分析 _ 焊接接頭白口及淬硬組織 _ 焊縫區(qū) 半熔化區(qū) 奧氏體區(qū) 部分重結(jié)晶區(qū) 焊接裂紋 _ 冷裂紋 熱裂紋 球墨鑄鐵的焊接性特點 _ 鑄鐵的焊接性分析 鑄鐵化學(xué)成分特點： C、 Si含量高， S、 P雜質(zhì)含量高 灰鑄鐵力學(xué)性能特點： 強度低 ， 塑性差 鑄鐵焊接性： 較差 表現(xiàn)：焊接接頭容易出現(xiàn) 白口 及 淬硬組織 容易產(chǎn)生 裂紋 原因：焊接加工具有冷卻速度快，焊件受熱不 均勻造成較大焊接應(yīng)力等 焊接接頭白口及淬硬組織 灰鑄鐵 ： wC%=%， wSi%=% 焊條電弧焊 FeCSi三元合金： 共晶轉(zhuǎn)變和共析轉(zhuǎn)變是在某一 溫度區(qū)間進行的 共晶轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間： L→A+Fe3C（介穩(wěn)態(tài)） 或 L→A+G （穩(wěn)態(tài)） 共析轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間： A→F+Fe3C （介穩(wěn)態(tài)） 或 A→F+G （穩(wěn)態(tài)） 冷卻速度快時： A→M 圖 65 灰鑄鐵焊條電弧焊焊接接頭各區(qū)域組織變化 wSi%=% 半熔合區(qū) 焊 縫區(qū) 熱影響區(qū) 母材 半熔合區(qū) 焊縫區(qū) 焊縫金屬冷卻速度 鑄件在砂型中的冷卻速度 焊縫成分為 鑄鐵 ，即同質(zhì)焊縫時： 焊縫主要由共晶滲碳體、二次滲碳體及珠光體，即具有萊氏體組織的 白口組織 白口組織：硬而脆，硬度高達 500～ 800HB 將影響整個焊接接頭的機械加工性 能，同時促進產(chǎn)生裂紋 不預(yù)熱條件下，即使增大焊接熱輸入，仍然不能 完全消除白口 同質(zhì)鑄鐵焊縫 ，要求： 選擇合適的焊接材料，調(diào)整焊縫化學(xué)成分、增強 焊縫金屬的石墨化能力，并配合適當?shù)墓に嚧胧┦购? 縫金屬緩冷， 促進碳以石墨形式析出 采用：熱焊或半熱焊 同質(zhì)焊條：碳、硅含量高 防止白口 灰鑄鐵焊接 異質(zhì)焊縫 ： ① 低碳鋼焊條 焊接灰鑄鐵，盡量采用小電流，減少母材熔化量，并配合預(yù)熱等措施減緩冷卻速度，防止馬氏體相變，以獲得珠光體類型組織為主的鋼焊縫 ② 或采用 鎳基奧氏體 焊條 灰鑄鐵焊接 半熔化區(qū) 高溫下： L+高碳 γ 冷卻時：共晶溫度區(qū)間 L→A+共晶 Fe3C 繼續(xù)冷卻： A析出 Fe3C(Ⅱ )