第二章

第二節鑄鐵1一.鑄鐵

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Fe3C為亞穩相，加熱易于分解為鐵和石墨。

即Fe3C3Fe＋C（石墨）含碳量為100％C。石墨為穩定相，為特殊的簡單

六方晶格。圖1石墨的晶體結構§1鑄鐵2鐵－石墨相圖3石墨化過程第一階段石墨化——在共晶溫度及其溫度（≥1154℃）范圍內從液體結晶形成石墨，包括過共晶鑄鐵液體按勻晶轉變方式形成一次石墨和在1154℃通過共晶反應形成共晶石墨,共晶反應式為LC’→AE'+G共晶第二階段石墨化——在1154-738℃溫度范圍內,由奧氏體析出二次石墨。第三階段石墨化——在738℃(PSK線)通過共析反應析出共析石墨,其反應式為:

As→F+G共析在高溫條件下，由于原子具有較高的擴散能力，第一階段和第二階段石墨化比較容易進行。但是在較低溫度下進行的第三階段石墨化，則常因鑄鐵的成分或冷卻條件的不同可能全部或部分受到抑制，從而得到不同的基體組織，即F+G、F+P+G和P+G。4二、分類按照石墨化程度,鑄鐵可以分為灰口鑄鐵、麻口鑄鐵和白口鑄鐵三大類。由于白口鑄鐵、麻口鑄鐵中均含有很脆的萊氏體組織，主要用作耐磨材料。而灰口鑄鐵的組織由石墨和基體兩部分組成，可以看成是鋼基體上分布著石墨夾雜。由于具有較好的工藝性能和力學性能，所以灰口鑄鐵是使用較多的工程材料5灰口鑄鐵分類:（按石墨存在形態劃分）鑄鐵是C％>2.11％的Fe－C合金，除C外，鑄鐵含有較多的Si、Mn等元素，Si、C是強烈促進石墨化元素。根據石墨的形態，灰口鑄鐵可以分為灰（口）鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵。灰口鑄鐵－石墨呈片狀可鍛鑄鐵－石墨呈團絮狀球墨鑄鐵－石墨呈球狀蠕墨鑄鐵－蠕蟲狀67分類：孕育處理后的灰口鑄鐵叫做孕育鑄鐵。未處理的為普通灰口鑄鐵。孕育處理（變質處理）目的：得到珠光體＋細片G，從而提高強度。孕育劑（人工晶核）：硅合金；碳（石墨）作用：細化組織晶粒，細化G，防止白口產生成分：2.5～4.0％C,1.0～3.0％Si，0.5～1.4％Mn牌號：HT100、HT150、HT200

、（普通灰口鑄鐵）‖HT250、HT300、HT350、HT400（孕育鑄鐵）“HT”表示“灰鐵”的拼音字頭,后面的數字表示最低抗拉強度。如：HT100:100表示b≥100MPa

灰鑄鐵的性能灰鑄鐵具有較高的強度和耐磨性，優良的減震性和良好的切削性能，但塑性較低。灰鑄鐵斷面呈暗黑色。二、灰口鑄鐵8灰口鑄鐵的熱處理（三）灰口鐵的熱處理：灰口鐵的熱處理不能改變石墨的形態和分布，對提高灰口鐵整體機械性能作用不大，灰口鐵的熱處理主要消除鑄件內應力、改善切削加工性能和提高表面耐磨性等。●消除內應力退火（人工時效）加熱到500℃～550℃，保溫后緩冷到150℃～250℃后出爐空冷。●消除鑄件白口，降低硬度，提高切削加工性能。鑄件表層和薄壁處易于產生白口鐵組織難于加工，需要進行高溫退火（共析溫度以上，850-950℃)，使Fe3C分解成石墨，以降低硬度，以提高切削加工性能。●表面淬火機床導軌，缸體內壁為了提高硬度可進行表面淬火（四）用途－灰口鐵是價格便宜，應用最廣泛的鑄鐵材料。用來制造機械性能要求較高的鑄件，如機床床身、氣缸、曲軸、凸輪等。9圖2灰口鑄鐵的顯微組織根據基體的差異，灰口鑄鐵分為鐵素體基體、珠光體基體和鐵素體和珠光體混合基體三種鑄鐵10三、可鍛鑄鐵（不可鍛，因有一定的δ%,故稱為可鍛鑄鐵）可鍛鑄鐵中含有團絮狀石墨，具有較高的強度、塑性和沖擊韌性，可以部分代用碳鋼。按退火方法不同，有黑心和白心兩種類型。黑心可鍛鑄鐵依靠白口鑄鐵的石墨化退火來獲得；白心可鍛鑄鐵利用氧化脫碳退火來制取。我國主要生產黑心可鍛鑄鐵，后者已很少生產。牌號：KT300-6、KT330-8、KT350-10、KT370-12、KTZ450-5、KTZ500-4、KTZ600-3、KTZ700-2黑心可鍛鑄鐵有鐵素體和珠光體兩種基體。“KT”表示F＋G(F基體),“KTZ”表示P+G（P基體）如：KT300-6：“300”表示b≥300Mpa，“6”表示δ≥6％成分特點：C％：2.2％～2.8％；Si％：1.2～2.0％，Mn％：0.4～1.2％由于可鍛鑄鐵中石墨呈團絮狀，可鍛鑄鐵可用來制造形狀復雜、承受沖擊和振動載荷的零件。如汽車。拖拉機后輪殼、制動器等。11可鍛鑄鐵顯微組織珠光體可鍛鑄鐵鐵素體可鍛鑄鐵12牌號：QT400-17、QT420-10、QT500-5、QT600-2、QT700-2、QT800-2、QT1200-1

“QT”表示球墨鑄鐵，石墨呈球狀分布于基體組織中。如：QT400-17－400表示b≥400MPa，17表示δ％≥17％，組織為F+G。成分特點：成分要求嚴格，C％：3.6～3.9％，Si％：2.0～2.8％；Mn％；0.6～0.9％應用良好的鑄造性能、減磨性、消震性和切削加工性能。可與某些鋼媲美。高強度、高耐磨的P+G球墨鑄鐵可作拖拉機曲軸、連桿、齒輪。高韌性、高塑性的F+G球墨鑄鐵可作受壓閥門、機器底座等。四、球墨鑄鐵13圖3球墨鑄鐵的顯微組織14球墨鑄鐵的熱處理與鋼一樣，球墨鑄鐵可以進行多種熱處理以改善組織性能。但由于它的硅、碳、錳含量較高，熱處理具有其特點，如共析轉變溫度較