常用铸铁材料解析.ppt

Page 1 /907 ? 20 12 Yang Li 第五章铸铁?铸铁石墨化过程及影响因素; ?铸铁的分类、成分、组织、性能、用途本章目的: ?掌握铁碳双重相图?深入理解铸铁的石墨化过程与影响因素,石墨形态对铸铁性能的影响,铸铁的热处理特点,常用铸铁的牌号、组织和用途本章重点: Page 2 /907 Fundamentals of Materials Science ? 20 12 Yang Li 第一节概述第二节常用铸铁第三节特殊性能铸铁本章的主要内容 Page 3 /907 Fundamentals of Materials Science ? 20 12 Yang Li 第一节概述铸铁: 含碳量大于 % 的铁碳合金。实际应用的铸铁中还会含有较多的 Si、 Mn 和其他一些杂质元素。为了提高铸铁的性能,还可以加入一定量的合金元素,组成合金铸铁。同钢相比,虽然强度、塑性和韧性较低,但是铸铁熔炼简便,成本低廉,具有优良的铸造性能、很高的耐磨性、良好的减振性和切削加工性能等一系列的优点,因此而获得较为广泛的应用。 Page 4 /907 Fundamentals of Materials Science ? 20 12 Yang Li 在汽车上,重量约为在汽车上,重量约为 50%~70% 50%~70% 的金属材料为铸铁。如: 的金属材料为铸铁。如: 汽缸体、汽缸体、变速箱体、后桥壳、曲轴变速箱体、后桥壳、曲轴等。随着科技的发展,新型铸铁的不等。随着科技的发展,新型铸铁的不断出现,为铸铁的广泛应用开辟更广泛的前景,目前有些零部断出现,为铸铁的广泛应用开辟更广泛的前景,目前有些零部件(曲轴、齿轮),形成了件(曲轴、齿轮),形成了以铁代钢以铁代钢的趋势。的趋势。 Page 5 /907 Fundamentals of Materials Science ? 20 12 Yang Li 碳的存在形式: 碳的存在形式: ①①固溶于固溶于 A A和和F F中中②②化合物渗碳体( 化合物渗碳体( Fe Fe 3 3C C) ) ③③游离态的石墨( 游离态的石墨( G G) ) 石墨特点: 石墨特点: ?? C% C% ≈≈100% 100% ??简单六方晶体结构简单六方晶体结构??强度、塑性和韧性极低强度、塑性和韧性极低??松软相,相当于孔洞和裂缝松软相,相当于孔洞和裂缝 Fe 3C→ 3Fe+G 亚稳相稳定相 graphite 一、铸铁组织的形成 Page 6 /907 Fundamentals of Materials Science ? 20 12 Yang Li 碳存在的形式及断口的颜色白口铸铁灰铸铁麻口铸铁渗碳体游离的石墨渗碳体游离的石墨根据碳在铸铁中的存在形式,铸铁可分为: Page 7 /907 Fundamentals of Materials Science ? 20 12 Yang Li ??铁碳合金双重相图铁碳合金双重相图 Fe-Fe 3C相图 Fe-G 相图 Page 8 /907 Fundamentals of Materials Science ? 20 12 Yang Li 渗碳体是亚稳定相,而石墨才是稳定相。热力学条件: 有利于石墨化的过程动力学条件: 主要有成分起伏、结构起伏和原子扩散。有利于渗碳体的形成为了使 G化进行,可人为地改变热力学和动力学条件。铸铁的石墨化过程 Page 9 /907 Fundamentals of Materials Science ? 20 12 Yang Li 成分起伏 %C Fe 3C(%C ) + A G(100%C ) + A 结构起伏 L(或γ-Fe ) Fe、C并存(面心) Fe 3 C (复杂斜方结构) G(六角形层状结构) 比较接近浓度差小 Page 10 /907 Fundamentals of Materials Science ? 20 12 Yang Li 原子扩散 G长大,不但要 C原子扩散集中,而且 Fe原子要从 G生长前沿逆向扩散。而 Fe 3C长大只要 C扩散, Fe原子局部移动即可。 G长大较难。有利于 Fe 3C长大