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(fā)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,）灰口鑄鐵：,G,， 斷口呈暗灰色,（,2,）白口鑄鐵：,Fe,3

2、,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(tài)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,片狀 蠕蟲狀 團絮狀 球狀,Flake Vermicular Agglomerated.,Spheroidal,四種鑄鐵金相,照片,Optical mi

3、crograph of the four kinds of ,Vermicular,Flake,Agglomerated,Spheroidal,石墨在掃描電鏡下的形貌,SEM micrograph of some kinds 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,b,（,MPa,）,如,HT150,性能特點：,普通灰鑄鐵,（,1,）,b,200MPa,；,0,（,2,）硬度、抗壓強度與碳鋼相近；,（,3,）耐磨、減振及缺口敏感性小；,應用：,受力小、耐磨、減振件如：機座、

4、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(yōu)點：,因石墨存在而具有鑄鋼沒有的性能,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,

5、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 Iron,牌號：,QT#-#,，,#,：,如,QT450-10,性能特點：,（,1,）,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：

6、,能耗大、,成本高，逐漸被球鐵取代。,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 of ,1,）化學成分：,

7、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

8、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,14201440,；,2,）,75,硅鐵,(Ferrosilicon,310mm,）孕育：,加鐵水重量,（,0.20.5,）,%,；,3,）加入方法：出鐵槽內；或澆包內；或鑄型內。,4,）處理后,1520,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,：,3.64.0%,；,S

9、i,：,2.63.1,）,%,；,Mn,：,0.40.6%,；,P,：小于,0.1%,；,S,：小于,0.06%,。,（,2,）,鐵水溫度：,高于,14001420,（,3,）,球化處理,1,）稀土鎂作球化劑；,2,）加入,:,鐵水量,（,1.31.8,）,%,；,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：對珠光體球鐵,:,（,0.51.0,）,%,對鐵素體球鐵,:,（,0.81.6,）,%,（,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，

10、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。,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：,b,300,400Mpa,，塑性（,12%,）韌性（,k, 30 J/cm,2,),好。,退火周期長，,40,70h,鑄件成本高。,

11、（,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,710730,，保溫,20,小時。,鐵素體,+,團絮狀石墨；,3,）爐冷到,500600 ,，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,820880 ,，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,