铸钢与铸铁课件

第七章铸钢与铸铁7.1

铸钢7.2

铸铁7.1铸钢钢号——如ZG25

钢，w(C)=0.25%。性能——

强度和塑性、韧性高于铸铁，但铸造流动性能差，收缩率大。钢号化学成分,%机械性能CMnSisMPabMPa5%%akkJ/m2ZG150.12-0.220.35-0.650.20-0.452004002540600ZG250.22-0.320.50-0.800.20-0.452404502032450ZG350.32-0.420.50-0.800.20-0.452805001625350ZG450.42-0.520.50-0.800.20-0.453205801220300ZG550.52-0.620.50-0.800.20-0.453506501018200轧辊外壳组织——P＋F用途——形状复杂，需一定强度、塑韧性的零件，如轧辊、机座、外壳。7.2铸铁1．铸铁的特点2．常用铸铁成分——w(C)=2.5~4.0%，w(Si)=1.0~3.0%.1．铸铁的特点（１）铸铁的石墨化C

的同素异构体：石墨G（简单六方晶格）金刚石Fe-Fe3C／G

相图

Fe3C

——亚稳定相

G

——稳定相石墨化过程——按Fe-G相图结晶、转变G结晶：过共晶成分L→L+GI共晶转变L4.26→A2.08+G（共晶）(1154℃)G析出：

A→A+GII(1154～738℃)共析转变A0.68→F+G（共析）(738℃)影响石墨化的因素化学成分

C、Si促进石墨化冷却速度

冷速慢有利石墨化（２）铸铁的组织和分类名

称石

墨化程度显微组织灰口铸铁按Fe-G相图结晶、转变F+G较高F+P+G中等P+G麻口铸铁较低Le'+P+G白口铸铁按Fe-Fe3C相图结晶、转变Le'+P+Fe3C灰口铸铁的组织——钢基体+G力学性能强度、塑韧性比钢低。 G的强度、韧性极低，减小钢基体的有效截面，并引起应力集中。（３）铸铁的性能耐磨性好——石墨有利于润滑、储油。三种石墨形态缺口敏感性低——表面粗糙对疲劳极限的影响不明显消震性好（是钢的十倍）——G组织松软铸造性好——接近共晶成分、熔点低、流动性好、凝固收缩小。切削加工性好——G使切屑易断，还可润滑刀具。其它性能应用——如，机床床身、发动机缸体、齿轮、曲轴。2．常用铸铁（１）灰铸铁（２）球墨铸铁（３）蠕墨铸铁（４）可锻铸铁（５）合金铸铁（１）灰铸铁牌号——如HT100，表示b≥100MPa（直径＝30mm）。组织——钢基体（F、F+P、P）+片状G性能——与其它铸铁相比，力学性能差，其它性能好。分类牌号显微组织基体粗片普通灰铸铁HT100F+少量P粗片HT150F+P较粗片HT200P中等片孕育铸铁HT250细P较细片HT300S或T细片HT350HT400F+P基体+片状G×500F基体+片状GP基体+片状G孕育铸铁——浇注前在铁水中加Si-Fe，Si-Ca等孕育剂，

使P细化、G细而均匀，强度、塑韧性明显提高。热处理去应力退火——500~550℃，防止机加工、使用时变形或开裂。水泵

叶轮

发动机飞轮高温退火

——850~900℃,表面、薄壁等白口处Cm→G,硬度↓,切削加工性↑表面淬火——提高导轨表面、汽缸体内壁等的耐磨性。应用——如，机床床身、导轨，汽缸体。（２）球墨铸铁——在铁水浇注前加球化剂（稀土Mg）使G球化牌号——如QT700-2，表示b≥700，≥2％。组织——钢基体（F、F+P、P、

回火S、下B

)+球状G性能——强度、塑韧性明显优于灰铸铁。（球状G

对基体的割裂作用小）牌号基体机械性能bMPa0.2MPa5%akkJ/m2HB

QT400-17F40025017600179

QT420-10F42027010300207QT500-5F+P5003505－147-241QT600-2P6004202－229-302QT700-2P7004902－229-302QT800-2P8005602－241-321

QT1200-1下B1200840130038HRCF+P基体

×500F基体

×100热处理退火——去应力退火，500～600℃。

低温退火，720~760℃，P→G+F，塑韧性、切削加工性↑

高温退火，900~950℃，P,Cm→G+F，塑韧性、切削加工性↑正火——

P%↑，细化组织，强度、耐磨性↑

低温正火，840~860℃，→P+F+G，塑韧性较好。

高温正火，880~920℃，→P+G+

少量F，强度较高。不完全A化正火完全A化正火调质

——

850~900℃油淬+550~600℃回火→回火S+G

等温淬火——

840~900℃+300℃等温→下B+G调质、等温淬火后综合机械性能好，但仅适于小尺寸零件。应用替代部分铸钢、锻钢件，如曲轴、连杆、轧辊、汽车后桥等。

连杆管道接口

（３）蠕墨铸铁——在铁水浇注前加蠕化剂而得牌号——如RuT420，表示b≥420

。组织——钢基体+蠕虫状G性能——强度、塑韧性优于灰铸铁。牌号bMPa0.2MPa%硬度HB基体不

小于RuT4204203350.75200~280PRuT3803803000.75193~274PRuT3403402701.0170~249P+FRuT3003002401.5140~217F+PRuT2602601953121~197F应用——高压热交换器、汽缸盖、液压阀等。进气管排气管（４）可锻铸铁——白口铸铁经长时间石墨化退火（900－960℃）而得牌号——如KT300-6，表示b≥300，≥6％。组织——钢基体+团絮状G性能——强度、塑韧性优于HT，低于QT。分类牌

号壁厚mmbMPa%硬度HBF基体KT300-6>123006120~163KT330-8>123308120~163KT350-10>1235010120~163KT370-12>1237012120~163P基体KT450-54505152~219KTZ500-45004179~241KTZ600-36003201~269KTZ700-27002240~270*试棒直径16mmF+P基×500F基×500F基×100应用——管接头、低压阀门等。（５）合金铸铁耐磨铸铁减摩铸铁——P灰铸铁（F为软基体，Cm为硬质点，G润滑、储油）抗磨铸铁——白口铸铁表层＋灰口铸铁心部（强度好）

加入合金元素，以提高强度、韧性、耐磨性。耐热铸铁

耐蚀铸铁

随着生产的发展，对铸铁不仅要求有更高的机械性能，而且有时还要求具有某些特殊性能。如耐磨性、耐热性和耐蚀性等。为此，可向铸铁中加入一定量的合金元素制成合金铸铁（alloycastiron）。耐磨铸铁(wearresistantcastiron)

向铸铁中加入一定的P、B、V或Ti等元素，使铸铁组织中形成大量均布的高硬度显微夹杂物，大大提高了铸铁的耐磨性。向铸铁中加入Cr、Mo和Cu等元素使基体组织细化和强化，也能提高耐磨性。高P、Cu、Ti合金铸铁是制造机床导轨的好材料。Cr、Mo、Cu合金铸铁主要用在汽车、拖拉机、精密机床方面以及要求较高的大型柴油机汽缸套及活塞环等零件。此外，还有中锰球墨铸铁用于农机上的耙片、犁铧、球磨机的衬板、磨球、拖拉机上的履带板等。耐热铸铁（heat-resistantcastiron）

耐热铸铁是指在高温下具有较好的抗氧化和抗生长的能力。所谓“生长”是指由于氧化性气体沿着石墨片的边界和裂纹渗入铸铁内部所造成的氧化以及由于Fe3C分解而发生的石墨化引起铸铁件体积膨胀。向铸铁中加入一定量的Al、Si或Cr等元素，一方面使铸铁表面形成致密的氧化膜(Al2O3、SiO2、Cr2O3)，使这类铸铁在高温下具有抗氧化、不起皮的能力；另一方面，这些元素提高了铸铁组织的相变温度，阻止了Fe3C的分解，增强了铸铁在高温下的抗生长性，使铸件的性能与尺寸稳定，即提高了耐热性。耐热铸铁可用于制造炉门、炉栅等耐热件。耐蚀铸铁（corrosionresistantcastiron）

耐蚀铸铁是指在腐蚀性介质中工作时具有耐蚀能力的铸铁。它们主要应用于化工部门，如阀门、管道、泵、容器等。提高铸铁耐蚀性主要靠加入大量的Si、Al、Cr、Ni、Cu等合金元素。在铸件表面形成保护膜，可以提高铸铁的耐蚀性能。小结重点要求灰铸铁和球墨铸铁的成分，组织，性能特点，牌号及用途。一般要求1.铸铁的石墨化原理，石墨的形态、大小对铸铁性能的影响。2.铸铁的常用热处理的方法和目的。3.了解可锻、蠕墨、合金铸铁。思考题1.出现下列不正常现象时，应采取什么有效措施予以防止或改善？

a.灰铸铁磨床床身铸造以后就进行切削,在切削加工后出现不允许的变形。

b.灰铸铁薄壁处出现白