常用铸铁材料.ppt
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1、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:第一节 概述 铸铁:含碳量大于2.11%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。在汽车上,重量约为在汽车上,重量约为50%7
2、0%50%70%的金属材料为铸铁。如:的金属材料为铸铁。如:汽缸体、变速箱体、后桥壳、汽缸体、变速箱体、后桥壳、曲轴曲轴等。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,目前有些零部件(曲轴、齿轮),形成了景,目前有些零部件(曲轴、齿轮),形成了以铁代钢以铁代钢的趋势。的趋势。碳的存在形式:碳的存在形式:固溶于固溶于A A和和F F中中化合物渗碳体(化合物渗碳体(FeFe3 3C C)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
3、、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 graphite一、铸铁组织的形成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:铸铁的机械性能主要取决于铸铁基体组织以及石墨的数量、形状、大小及分布铸铁的机械性能主要取决于铸铁基体组织以及石墨的数量、形状、大小及分布特点。特点。石墨机械性能很低,硬度仅为石墨机械性能很低,硬度仅为3HB3HB5HB5HB,抗拉强度为,抗拉强度为20MPa20MPa,延伸率接近零。,延伸率接近零。石墨与基体相比,其强度和塑性都要小得多。石墨与基体相比,其强度
4、和塑性都要小得多。铸铁性能石墨的形态石墨的形态石墨的形态石墨的形态抗拉强度抗拉强度抗拉强度抗拉强度(MPaMPaMPaMPa)伸长率伸长率伸长率伸长率(%)无缺口试样冲无缺口试样冲无缺口试样冲无缺口试样冲击韧度击韧度击韧度击韧度(J/cm(J/cm(J/cm(J/cm2)2)2)2)粗片状粗片状粗片状粗片状100-200100-200100-200100-2000-0.3%0-0.3%0-0.3%0-0.3%0-30-30-30-3细片状细片状细片状细片状200-400200-400200-400200-4000.2-0.5%0.2-0.5%0.2-0.5%0.2-0.5%3-83-83-83
5、-8团絮状团絮状团絮状团絮状450-700450-700450-700450-7002.5-5%2.5-5%2.5-5%2.5-5%5-155-155-155-15球状球状球状球状600-800600-800600-800600-8002.0-4.02.0-4.02.0-4.02.0-4.015-3015-3015-3015-30 石墨造成脆性切削,铸铁的切削加工性能优异。石墨造成脆性切削,铸铁的切削加工性能优异。铸铁的铸造性能良好,铸件凝固时形成石墨产生的膨胀,减少铸件体积的收缩,铸铁的铸造性能良好,铸件凝固时形成石墨产生的膨胀,减少铸件体积的收缩,降低铸件中的内应力。降低铸件中的内应力。石
6、墨有良好的润滑作用,并能储存润滑油,使铸件有很好的耐磨性能。石墨有良好的润滑作用,并能储存润滑油,使铸件有很好的耐磨性能。石墨对振动的传递起削弱作用,使铸铁有很好的抗振性能石墨对振动的传递起削弱作用,使铸铁有很好的抗振性能 大量石墨的割裂作用,使铸铁对缺口不敏感。大量石墨的割裂作用,使铸铁对缺口不敏感。虽然铸铁的机械性能不如钢,但由于石墨的存在,却赋予铸铁许多为钢所虽然铸铁的机械性能不如钢,但由于石墨的存在,却赋予铸铁许多为钢所不及的特殊性能:不及的特殊性能:第二节 常用铸铁 铸铁中的石墨形态、尺寸以及分布状况对性能影响很大。铸铁中石墨状况主要铸铁中的石墨形态、尺寸以及分布状况对性能影响很大。
7、铸铁中石墨状况主要受铸铁的化学成分及工艺过程的影响。通常铸铁中石墨形态受铸铁的化学成分及工艺过程的影响。通常铸铁中石墨形态(片状或球状片状或球状)在铸造在铸造后即形成,也可将白口铸铁通过退火,让其中部分或全部的碳化物转化为团絮状后即形成,也可将白口铸铁通过退火,让其中部分或全部的碳化物转化为团絮状形态的石墨。形态的石墨。灰铸铁是指灰铸铁是指灰铸铁是指灰铸铁是指石墨呈片状分布石墨呈片状分布石墨呈片状分布石墨呈片状分布的灰口铸铁。其产量约占铸铁的灰口铸铁。其产量约占铸铁的灰口铸铁。其产量约占铸铁的灰口铸铁。其产量约占铸铁总产量的总产量的总产量的总产量的80%80%80%80%以上。以上。以上。以上
8、。一、灰铸铁 命名 HT+三位数字,表示最低的抗拉强度。如:HT100,HT150、HT200、HT250、HT300、HT350。分类分类牌号牌号显微组织显微组织基体基体G G普通普通灰铸铁灰铸铁HT100HT100F F粗片粗片HT150HT150F+PF+P较粗片较粗片HT200HT200P P中等片中等片孕育铸铁孕育铸铁HT250HT250P P较细片较细片HT300HT300细细P P细片细片HT350HT350S S 或或 T T 牌号抗拉强度值,MPal耐磨性好 石墨有利于润滑、储油。l抗压强度高抗拉强度、塑韧性比钢低。l消震性好(是钢的十倍)G 组织松软l铸造性好 接近共晶成分
9、、熔点低、流动性好、凝固收缩小。l切削加工性好 G 使切屑易断,还可润滑刀具l抗拉强度低、塑韧性很差基体强度不能充分发挥,其强度利用率仅3050%,表现为b很低,塑性和韧性几乎为零 性能 制造制造制造制造承受压力和震动的零件承受压力和震动的零件承受压力和震动的零件承受压力和震动的零件,如如如如机床床身、各种箱体、壳体、泵体、机床床身、各种箱体、壳体、泵体、机床床身、各种箱体、壳体、泵体、机床床身、各种箱体、壳体、泵体、缸体。缸体。缸体。缸体。大型船用柴油机汽缸体大型船用柴油机汽缸体(HT300)(HT300)重型机床床身重型机床床身(HT250)(HT250)变速箱体 应用 石墨呈石墨呈石墨呈
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