1、山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 藥械教研室藥械教研室山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 第四節(jié)第四節(jié) 鑄鑄 鐵鐵1、鑄鐵的石墨化、鑄鐵的石墨化 2、各類鑄鐵的特點及應用、各類鑄鐵的特點及應用山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 鑄鐵鑄鐵是含碳量大于是含碳量大于2.11%并含有較并含有較多硅、錳、硫、磷等元素的多元鐵多硅、錳、硫、磷等元素的多元鐵基合金。基合金。 鑄鐵具有許多優(yōu)良的性能及生產簡

2、鑄鐵具有許多優(yōu)良的性能及生產簡便、成本低廉等優(yōu)點，因而是應用便、成本低廉等優(yōu)點，因而是應用最廣泛的材料之一。最廣泛的材料之一。 山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 例如，機床例如，機床床身、內燃床身、內燃機的汽缸體機的汽缸體、缸套、活塞缸套、活塞環(huán)及軸瓦、環(huán)及軸瓦、曲軸等都可曲軸等都可用鑄鐵制造用鑄鐵制造.鑄鐵曲軸鑄鐵曲軸內燃機汽缸內燃機汽缸柴油機缸缸套套 山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE (一一)鑄鐵的石墨化過程鑄鐵的石墨化過程 1、Fe-Fe3C 和和

3、Fe-G (石墨石墨)雙重相圖雙重相圖 Fe3C是亞穩(wěn)相，在一定是亞穩(wěn)相，在一定條件下將發(fā)生分解：條件下將發(fā)生分解： Fe3C3Fe+C（石墨）（石墨）共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵基體球墨鑄鐵基體球墨鑄鐵一一 鑄鐵的石墨化鑄鐵的石墨化山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 石墨是碳的單質之石墨是碳的單質之一，其強度、塑性一，其強度、塑性、韌性幾乎為零。韌性幾乎為零。 鑄鐵中的碳除少量鑄鐵中的碳除少量固溶于基體中外，固溶于基體中外，主要以化合態(tài)的滲主要以化合態(tài)的滲碳體碳體(Fe3C)和游離和游離態(tài)的石墨態(tài)的石墨(G)兩種兩種形式存在。形

4、式存在。山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 2、鑄鐵的石墨化過、鑄鐵的石墨化過程程 鑄鐵中的石墨可以在鑄鐵中的石墨可以在結晶過程中直接析出結晶過程中直接析出,也可以由滲碳體加熱也可以由滲碳體加熱時分解得到。時分解得到。 鑄鐵中的碳原子析出鑄鐵中的碳原子析出形成石墨的過程稱為形成石墨的過程稱為石墨化。石墨化。山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGESiC白口鑄鐵白口鑄鐵灰口鑄鐵灰口鑄鐵麻口麻口鑄鑄鐵鐵共晶共晶碳、硅含量對鑄鐵石墨化的影響碳、硅含量對鑄鐵石墨化的影響山東

5、藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 碳、硅量控制范圍：碳、硅量控制范圍：2.54.0%C，1.03.0%Si。 Al、Cu、Ni、Co等元素對石墨化有促進作用。等元素對石墨化有促進作用。 S、Mn、Cr、W、Mo、V等元素阻礙石墨化。等元素阻礙石墨化。 鑄鐵中的磷共晶鑄鐵中的磷共晶l磷雖然可促進石墨化磷雖然可促進石墨化,但其含但其含量高時易在晶界上形成硬而量高時易在晶界上形成硬而脆的磷共晶，降低鑄鐵的強脆的磷共晶，降低鑄鐵的強度，只有耐磨鑄鐵中磷含量度，只有耐磨鑄鐵中磷含量偏高偏高 (達達0.3%以上以上)。山東藥品食品職業(yè)學院S

6、HANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 2、冷卻速度的影響、冷卻速度的影響 鑄件冷卻緩慢，有利于碳原子的充分擴散，結晶鑄件冷卻緩慢，有利于碳原子的充分擴散，結晶將按將按Fe - G相圖進行，因而促進石墨化。相圖進行，因而促進石墨化。WC+Wsi(%)鑄件壁厚和碳硅含量對鑄鐵組織的影響鑄件壁厚和碳硅含量對鑄鐵組織的影響 l快冷時由快冷時由于過冷度于過冷度大，結晶大，結晶將按將按 Fe-Fe3C相圖相圖進行進行, 不利不利于石墨化于石墨化.山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE二二 常用鑄鐵常

7、用鑄鐵 工業(yè)上使用的鑄鐵主要是灰口鑄鐵。工業(yè)上使用的鑄鐵主要是灰口鑄鐵。（一）鑄鐵的特點及分類（一）鑄鐵的特點及分類 1、鑄鐵的組織特點、鑄鐵的組織特點 鋼的基體鋼的基體+G（石墨）（石墨） 基體組織有鐵素體、珠光體和鐵素體加珠光體三種。基體組織有鐵素體、珠光體和鐵素體加珠光體三種。F+GF+P+GP+G山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 耐磨性能好。由于石墨本身有潤滑作用。耐磨性能好。由于石墨本身有潤滑作用。 消振性能好。由于石墨可以吸收振動能量。消振性能好。由于石墨可以吸收振動能量。 鑄造性能好。由于鑄鐵硅含量高鑄造性能好

8、。由于鑄鐵硅含量高, 成分接近于共晶成分接近于共晶. 切削性能好。由于石墨使車屑容易脆斷，不粘刀。切削性能好。由于石墨使車屑容易脆斷，不粘刀。l2、鑄鐵的性能特點、鑄鐵的性能特點l 力學性能低。由于石墨力學性能低。由于石墨相當于鋼基體中的裂紋或相當于鋼基體中的裂紋或空洞，破壞了基體的連續(xù)空洞，破壞了基體的連續(xù)性，且易導致應力集中。性，且易導致應力集中。鑄鐵與鑄鋼的強度比較鑄鐵與鑄鋼的強度比較山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE（二）鑄鐵的分類（二）鑄鐵的分類（1） 按石墨化程度分類： 灰口鑄鐵 白口鑄鐵（2） 按石墨形態(tài)分類 灰

9、鑄鐵 可鍛鑄鐵 球墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE三、不同形態(tài)鑄鐵的特性及用途三、不同形態(tài)鑄鐵的特性及用途 （一）（一） 灰鑄鐵灰鑄鐵 灰鑄鐵是指石墨呈片狀分布的灰口鑄鐵。其產量約灰鑄鐵是指石墨呈片狀分布的灰口鑄鐵。其產量約占鑄鐵總產量的占鑄鐵總產量的80%以上。以上。 1、組織、組織l灰鑄鐵的組織是由液態(tài)鐵水緩灰鑄鐵的組織是由液態(tài)鐵水緩慢冷卻時通過石墨化過程形成慢冷卻時通過石墨化過程形成的，其基體組織有鐵素體、珠的，其基體組織有鐵素體、珠光體和鐵素體加珠光體三種。光體和鐵素體加珠光體三種。山東藥品食品職業(yè)學

10、院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE灰灰 鑄鑄鐵鐵 的的顯顯 微微組組 織織 鐵素體灰鑄鐵鐵素體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵鐵素體加珠光體灰鑄鐵鐵素體加珠光體灰鑄鐵石墨片的三維形貌石墨片的三維形貌山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE常對灰鑄鐵進行孕育處理，以細化片狀石墨。常對灰鑄鐵進行孕育處理，以細化片狀石墨。常用的孕育劑有硅鐵和硅鈣合金。常用的孕育劑有硅鐵和硅鈣合金。 經孕育處

11、理的灰鑄鐵稱為孕育鑄鐵。經孕育處理的灰鑄鐵稱為孕育鑄鐵。 孕育處理前孕育處理前孕育處理后孕育處理后硅鐵硅鐵硅鈣硅鈣山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 2、熱處理、熱處理 熱處理只改變基體組織，不改變熱處理只改變基體組織，不改變石墨形態(tài)。石墨形態(tài)。 灰鑄鐵強度只有碳鋼的灰鑄鐵強度只有碳鋼的3050%，熱處理強化效果不大。熱處理強化效果不大。 灰鑄鐵常用的熱處理有：灰鑄鐵常用的熱處理有： 消除內應力退火消除內應力退火(又稱人工時效又稱人工時效) 消除白口組織退火消除白口組織退火 表面淬火表面淬火 灰鑄鐵件灰鑄鐵件汽缸套汽缸套活塞環(huán)

12、活塞環(huán)山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 3、性能、性能 1）鑄造性能好，熔點低，流動性好）鑄造性能好，熔點低，流動性好 2）良好地吸震性和減震性）良好地吸震性和減震性 3）良好的減摩性）良好的減摩性 4) 良好地切削加工性良好地切削加工性 5）缺口敏感性低）缺口敏感性低山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 4、用途、用途 制造承受壓力和震動的零件制造承受壓力和震動的零件,如機床床身、各種箱體、殼如機床床身、各種箱體、殼體、泵體、缸體。體、泵體、缸體。大型船用柴

13、油機汽缸體大型船用柴油機汽缸體(HT-300)重型機床床身重型機床床身(HT-250)變速箱體變速箱體山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE可鍛鑄鐵石墨化退火工藝曲線可鍛鑄鐵石墨化退火工藝曲線 石墨呈團絮狀的灰口石墨呈團絮狀的灰口 鑄鐵，是由白口鑄鐵鑄鐵，是由白口鑄鐵 經石墨化退火獲得的。經石墨化退火獲得的。 1、組織、組織： 基體基體(F、P)團絮狀團絮狀G 鐵素體基體可鍛鑄鐵又稱黑心可鍛鑄鐵。鐵素體基體可鍛鑄鐵又稱黑心可鍛鑄鐵。 2、性能：強度為碳鋼的、性能：強度為碳鋼的00%，接近于鑄鋼。，接近于鑄鋼。 名為可鍛，實不可鍛名

14、為可鍛，實不可鍛山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 可鍛鑄鐵的顯微可鍛鑄鐵的顯微組織組織 黑心可鍛鑄鐵黑心可鍛鑄鐵 珠光體可鍛鑄鐵珠光體可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵的石墨化退火可鍛鑄鐵的石墨化退火山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 3、用途、用途 用于制造形狀復雜且承受振用于制造形狀復雜且承受振動載荷的薄壁小型件，如汽動載荷的薄壁小型件，如汽車、拖拉機的前后輪殼、管車、

15、拖拉機的前后輪殼、管接頭、低壓閥門等。接頭、低壓閥門等。可鍛鑄鐵管件可鍛鑄鐵管件山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE （三）（三） 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 石墨呈球形的灰口鑄鐵。由液態(tài)鐵水經石墨化得到石墨呈球形的灰口鑄鐵。由液態(tài)鐵水經石墨化得到. 1、組織：基體（、組織：基體（F、F+P、P）+ 球狀球狀G 球狀石墨是液態(tài)鐵水經球化處理得到的。球狀石墨是液態(tài)鐵水經球化處理得到的。 球化劑為鎂、稀土和稀土鎂。球化劑為鎂、稀土和稀土鎂。硅鐵硅鐵硅硅鈣鈣稀土鎂稀土鎂l為避免白口，并使石墨細小均為避免白口，并使石墨細小均勻，在球化處理同時還進

16、行孕勻，在球化處理同時還進行孕育處理。育處理。 l常用孕育劑為硅鐵和硅鈣合金。常用孕育劑為硅鐵和硅鈣合金。山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE球墨鑄鐵的顯微組織球墨鑄鐵的顯微組織 鐵素體加珠光體球墨鑄鐵鐵素體加珠光體球墨鑄鐵 鐵素體球墨鑄鐵鐵素體球墨鑄鐵 珠光體球墨鑄鐵珠光體球墨鑄鐵 球墨鑄鐵中的石墨球球墨鑄鐵中的石墨球 山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 2、

17、性能與熱處理、性能與熱處理 強度是碳鋼的強度是碳鋼的7090%。球墨鑄鐵的突出特點是屈強。球墨鑄鐵的突出特點是屈強比比( 0.2 / b)高高, 約為約為0.70.8, 而鋼一般只有而鋼一般只有0.30.5。 l球墨鑄鐵球墨鑄鐵可進行各可進行各種熱處理種熱處理,如退火如退火、正正火火、淬火加淬火加回火回火、等溫等溫淬火等。淬火等。 山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 球墨鑄鐵的熱處理特點是：球墨鑄鐵的熱處理特點是： 奧氏體化溫度比碳鋼高，由于硅含量高奧氏體化溫度比碳鋼高，由于硅含量高; 淬透性比碳鋼高淬透性比碳鋼高; 奧氏體中

18、碳含量可控。奧氏體中碳含量可控。制品制品(軋輥與輥環(huán)軋輥與輥環(huán))貝氏體基球墨鑄鐵貝氏體基球墨鑄鐵山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 3、用途、用途 承受震動、載承受震動、載荷大的零件，荷大的零件，如曲軸、傳動如曲軸、傳動齒輪等。齒輪等。核燃料貯存運輸核燃料貯存運輸容器容器(QT350-22)鑄鐵曲軸鑄鐵曲軸山東藥品食品職業(yè)學院SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE （四）蠕墨鑄鐵（四）蠕墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵是蠕墨鑄鐵是20世紀世紀60年代年代發(fā)展起來的一種新型鑄鐵發(fā)展起來的一種新型鑄鐵. 蠕墨鑄鐵是液態(tài)鐵水經蠕蠕墨鑄鐵是液態(tài)鐵水經蠕化處理和孕育處理得到的化處理和孕育處理得到的. 蠕化劑為稀土硅鐵鎂合金蠕化劑為稀土硅鐵鎂合