金属学与热处理--铸铁.ppt

第十一章铸铁
本章重点:
(1)铸铁石墨化过程及影响因素;
(2)铸铁的分类、成分、组织、性能、用途
白口铸铁硬、脆,基本无实用意义。
但实际应用中存在大量铸铁——灰口铸铁
白口铸铁、灰口铸铁区别:C的存在形式
Fe3C, 硬脆;石墨(G),软
1 铁碳双重相图
一石墨化过程及影响因素
Fe3C(亚稳态)→
Fe+C(G, 稳态)
L
L+γ
γ
α+γ
亚稳系α+Fe3C
α
δ
亚稳系L +Fe3C
稳定系L +G
C′
E′
S′
P
Q
G
C%

Fe
T
J
N
A1
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
稳定系α+G
亚稳系γ+Fe3C
稳定系γ+G



738℃
1154℃
2 石墨化过程
三个阶段
Ⅰ:LC′→AE′+G
Ⅱ:从A中不断析出GⅡ
Ⅲ: AS′→ FP′+G
Ⅰ、Ⅱ阶段温度高,易进行,也必须进行;
Ⅲ阶段难进行——决定铸铁基体类型:
完全进行: F ; 完全不进行:P
不完全进行:F+P
L
L+γ
γ
α+γ
γ+Fe3C
α+Fe3C
α
δ
L +Fe3C
C
E
S
P
Q
G
C%

Fe
T
J
N
A1
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
3 石墨化过程影响因素
(1)温度升高,保温时间延长,有利于石墨化进程,但需高温长时间保温,冷却速度极慢。
(2)合金元素:
促进石墨化:
C、Si、Al、Ti 、 Ni、 Cu、P ;
阻碍石墨化元素:
Mn、Mo、Cr、V、B、S;
—— C、Si为主要的石墨化元素
故灰口铸铁的成分:
~%C, 1~%Si
Mn调节组织:①利于珠光体基体形成;
②消除S影响
S、P限制或控制使用(S<%, P<%)
二灰口铸铁的成分、组织、性能特点
1 成分特点:
C: ~%; Si: %~%;
Mn: ~%;
S: ~%; P: ~%
C、Si↑
S、P↑
——合金元素,促进石墨化
——杂质,成本低
3 性能特点
优:铸造性好、
切削性、减摩性好;
缺:强度较低、塑韧性差
4 应用
较广:成本低,以及具有特殊性能
如:机床、机架、铸造件
2 组织特点:
钢基体+ 石墨(空洞)
P;P+F;F
形态、分布
为综合考察C、Si的影响引入——
1 “碳当量”(CE) 和“共晶度”(SC)概念
CE=WC+1/3WSi
SC= CE /
铸铁生产中实际控制:CE≈4%,
SC≈ 1
三、实际工艺中铸件组织的控制
影响石墨化的主要因素:
温度、化学成分
2 实际工艺中铸件组织、化学成分、铸件厚度(冷却速度)的关系与控制