鑄鐵的生產及應用

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1、單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,第十二講,:,鑄鐵的生產及應用,,一、鑄鐵介紹,,,1,．鑄鐵概念和分類,,,2,．常用鑄鐵牌號和性能特點,,二、鑄鐵的結晶及石墨化過程,,三、高強度灰鑄鐵件的,孕育處理,,四,.,球墨鑄鐵件生產,,五,.,可鍛鑄鐵件生產,,鑄鐵的滄州大鐵獅子,,箱體,發動機曲軸,連桿,剎車器,鑄鐵零件,缸體,一、鑄鐵介紹,Introduction of Cast Iron,,1,．鑄鐵概念和分類,,,1),概念,,：,C,（,2.4-4.0,）,% Fe-C,合金。,,,2),分類 ：,,（,1,）灰口

2、鑄鐵：,G,， 斷口呈暗灰色,,（,2,）白口鑄鐵：,Fe,3,C,， 斷口呈亮白色,,（,3,）麻口鑄鐵：,G + Fe,3,C,，斷口黑白相間,灰口鑄鐵分類,——,按石墨形態不同,,,灰口鑄鐵分,為,:,,石,墨呈片,狀稱,灰鑄鐵,；呈,團絮,狀稱,可鍛鑄鐵,；,,石墨呈球狀稱球墨鑄鐵；呈,蠕蟲,狀稱,蠕墨鑄鐵。,因石墨的存在，可把鑄鐵看成是有空洞和裂紋的鋼。,,其中球墨鑄鐵綜合性能最好。,灰口,鑄鐵分類：,According to morphology of graphite …,,灰鑄鐵 蠕墨鑄鐵 可鍛鑄鐵 球墨鑄鐵,,,,,,

3、,,,,,,,,,,片狀 蠕蟲狀 團絮狀 球狀,,,Flake Vermicular Agglomerated.,Spheroidal,四種鑄鐵金相,照片,,Optical micrograph of the four kinds of …,Vermicular,Flake,Agglomerated,Spheroidal,石墨在掃描電鏡下的形貌,,SEM micrograph of some kind

4、s of …,Vermicular,Vermicular,Flake,Spheroidal,2,．常用鑄鐵牌號和性能特點,1,）灰鑄鐵：,,,牌號：,HT###,，,###,：最低,σ,b,,（,MPa,）,,如,HT150,,性能特點：,普通灰鑄鐵,—,,,（,1,）,σ,b,＜,200MPa,；,δ,,≈0,,,（,2,）硬度、抗壓強度與碳鋼相近；,,（,3,）耐磨、減振及缺口敏感性??；,,,應用：,受力小、耐磨、減振件如：機座、支架等。,,,良好鑄造性能，如流動性好、收縮??；,,良好切削加工性能；,,高耐磨性；,,良好吸振緩沖性能；,,低缺口敏感性能。,灰鑄鐵性能優點：,,因石墨存在而具

5、有鑄鋼沒有的性能,——,鑄鐵減振性能,不同材料的振動衰減圖,高強度灰鑄鐵（孕育鑄鐵）,：,Inoculated Cast Iron,性能特點：,（,1,）強度和硬度提高，如,HT350,，,普通灰鑄鐵,Ordinary,孕育鑄鐵,Inoculated,（,2,）壁厚敏感性小。,,,,,,,,,,,（,3,）塑性和韌性很差。,,應用：,靜載大、動載小、耐磨和減震的厚大件：機床床身等。,,0,50,100,150,150,100,50,140,150,160,170,180,,mm,,,硬度,HB,,中心,表面,,表面,mm,孕育鑄鐵,普通灰鑄鐵,2,）球墨鑄鐵：,Ductile Cast Ir

6、on,牌號：,QT###-##,，,##,：,δ,如,QT450-10,,,性能特點：,,（,1,）,σ,b,和硬度比灰鑄鐵高；,,（,2,）具有較高塑性；,,（,3,）與碳鋼比，屈強比大，,且,更耐磨、減振；,,,應用：,代替碳鋼制造汽車后橋殼、曲軸和連桿等。,3,）蠕墨鑄鐵：,,Compacted Cast Iron,,牌號：,RuT,###,如,RuT260,,,4,）可鍛鑄鐵：,,Malleable Cast Iron,,不能接受鍛造,,,牌號：,,KTH###-##,，如,KTH330-08,,KTZ###-##,，如,KTZ550-04,,,注：,能耗大、,成本高，逐漸被球鐵取代。

7、,二、鑄鐵的結晶及石墨化過程,,,1.,鑄鐵的一次結晶和石墨化 石墨化指碳形成石墨的過程。,,,,,,,,,,,,,,,,鐵,-,碳雙重相圖,Fe-C double Equilibrium,,,,,G,石墨,6.69%,4.30%,2.14%,0.77%,0.69%,4.28%,1154 ℃,1148℃,2.10%,727 ℃,738 ℃,鐵,-,碳相圖,2.,鑄鐵二次結晶、共析轉變過程,形成基體：,F,、,P,、（,F + P,）,,珠光體,（,,pearlite,matrix,）,,850 ×,3.,影響鑄鐵石墨化因素,Factors affecting,graphitization

8、of …,1,）化學成分：,Composition,,0,1,2,3,4,5,6,Si,％,1,2,3,4,C%,白口,,,Fe,3,C,P,灰口,,,G,F,灰口,,,G,C,、,Si,：促進石墨化,C,（,2.7-3.6,）,%,，,Si,（,1.1-2.5,）,%,,Mn,：阻止石墨化 （,0.4-1.2,）,%,,S,：強烈阻止石墨化,,＜（,0.1-0.15,）,%,,P,：微促進石墨化,,＜,0.2%,,,2,）冷卻速度：,Cooling Rate,,,慢冷利于石墨化,,總結：,To sum up,,1.,常用鑄鐵零件采用灰口鑄鐵制造，有灰鑄鐵、,,球鐵、蠕墨鑄鐵和

9、可鍛鑄鐵。,,,,,2.,鑄鐵中石墨主要形成于一次結晶過程；基體,,則在共析階段形成。鑄鐵成分和冷卻速度是,,最關鍵的影響因素。,三、高強度灰鑄鐵件的,孕育處理,,Treatment of Inoculating of,Flake Graphite,Iron,（,1,）目的,—,,,1,）防止白口；,,,2,）獲得均勻、細小共晶團。,,（,2,）操作,—,(The Operation),,,1,）鐵水溫度應高于,1420~1440℃,；,,,2,）,75,硅鐵,(Ferrosilicon,3~10mm,）孕育：,,加鐵水重量,（,0.2~0.5,）,%,；,,,3,）加入方法：出鐵槽內；或澆包

10、內；或鑄型內。,,,4,）處理后,15~20,分鐘內澆注完畢，以免衰退 。,四,.,球墨鑄鐵件生產,（,1,）化學成分：,,C,：,3.6~4.0%,；,Si,：,2.6~3.1,）,%,；,,,Mn,：,0.4~0.6%,；,P,：小于,0.1%,；,S,：小于,0.06%,。,,（,2,）,鐵水溫度：,高于,1400~1420℃,,（,3,）,球化處理,—,,1,）稀土鎂作球化劑；,,,2,）加入,:,鐵水量,（,1.3~1.8,）,%,；,,,3,）加入方法,:,沖入法,,,（,4,）,孕育處理,—,,1,）目的：消除球化劑白口傾向；,,并可細化石墨球，增加共晶團數目。,,2,）加入量：

11、對珠光體球鐵,:,（,0.5~1.0,）,%,,,對鐵素體球鐵,:,（,0.8~1.6,）,%,,（,5,）,熱處理,—,,1,）對珠光體球鐵，正火,+,中溫回火；,,對高強度球鐵應調質或等溫淬火；,,2,）對鐵素體球鐵，應退火。,,,,—,球化處理方法,沖入法,型內法,5.,球鐵鑄造特點：（與灰鑄鐵相比）,（,1,）流動性差,,（,2,）收縮大,,（,3,）應采取以下工藝,:,,,,用剛性大鑄型；,,實施順序凝固原則進行補縮；,,采用半封閉、過濾網和集渣包等擋渣措施。,,,球墨鑄鐵件的縮孔和縮松,五,.,可鍛鑄鐵件的生產,,又稱瑪鋼或瑪鐵：白口鑄鐵件經長時退火，滲碳體分解，獲得團絮狀石墨。,

12、黑心可鍛鑄鐵,(KTH,,鐵素體基體,),珠光體可鍛鑄鐵,(KTZ),,白心可鍛鑄鐵,(KTB,，很少用,),,種類,特點：,,σ,b,,300,~,400Mpa,，塑性（,δ≤12%,）韌性（,α,k,≤ 30 J/cm,2,),好。,,退火周期長，,40,~,70h,,鑄件成本高。,（,1,）獲得白口毛坯；（按鐵,-,滲碳體相圖結晶）,,,（,2,）對毛坯退火：,,鐵素體可鍛鑄鐵工藝,——,,1,）加熱,950 ℃,以上，保溫,30,小時。,,奧氏體,+,團絮狀石墨；,,,2,）冷卻到,710~730℃,，保溫,20,小時。,,鐵素體,+,團絮狀石墨；,,,3,）爐冷到,500~600 ℃

13、,，出爐冷卻。,,,可鍛鑄鐵件生產步驟：,珠光體可鍛鑄鐵工藝,——,,1,）加熱到,950 ℃,以上，保溫,30,小時。,,,A+,團絮狀,G,；,,2,）爐冷到,820~880 ℃,,，出爐冷卻。,,,3,）應用：適合于結構復雜薄壁小型鑄件。,,,,,六、蠕墨鑄鐵：,自學,,,,石墨形狀,:,介于片狀和球狀,,,,性能,:,灰鑄鐵和球鐵之間。,,,,Questions:,,1.How to improve the quality of cast irons ?,,2.How to understand the treatment of,,spheroidal graphite ?,,,,詞匯,孕育鑄鐵：,Inoculated Cast Iron,,蠕墨鑄鐵：,Compacted Cast Iron,,可鍛鑄鐵：,Malleable Cast Iron,,高強度灰鑄鐵,:,,High Strength Gray Cast Iron,,孕育處理：,Treatment of Inoculating,,