第一章：灰鐵的結晶及組織的形成

第一節：鐵-碳雙重相圖第二節：鑄鐵的一次結晶過程第三節：鑄鐵的二次結晶過程

第一節：鐵-碳雙重相圖一、 鐵碳相圖的二重性Fe3C不穩定二、 鐵■碳雙重相圖及分析1、 共晶系：L----A+GL----A+Fe3C2、 共析系：A----F+GA----F+Fe3C3、 應用：（按那個轉變與什么有吳？）冷卻速度化學成分CSi三、 鐵■碳■硅準二元相圖1、 碳：越高越易得石墨2、 硅（1）共晶點、共析點隨硅的增加而減小（2） 共晶、共析轉變存在三相共存區（3） 共晶、共析轉變溫度提高了（4） 縮小了相圖的入區（硅提高）四、 鑄鐵中常見元素對鐵碳相圖上的臨界點的影響五、 碳當量、共晶度1、 碳當量：CE=C+1/3（Si+P）2、 共晶度：SX%/C理論^鐵/（4?26%-1/3（Si+P））SG^^1ScV1Sg=1第二節鑄鐵的一次結晶過程一、 初析G的結晶（過共晶）粗大片狀二、 初析入的結晶（亞共晶）（一） 初析入枝晶的凝固過程形核、長大（二） 初析入型態枝晶不平衡生長二維切面各種形態（形態不同）（三） 入枝晶中成分偏析1、C偏析：先析C%低、后長C%高逐漸增高2、其它元素偏析初析A中Si高、Mn低，液體Si低、1“高分配系數Kp：=XA/XL（相間不均）偏析系數Kl：=入中心濃度/A邊緣濃度（相內不均）Kp>1Kl>1反偏析（Si、Al、Cu、Ni）（與C親和力小的元素）Kp<1Kl<1正偏析（Mn、W、Mo、V）（與C親和力大的元素）偏析對鑄鐵質量影響很大（四） 影響入枝晶數量、粗細的因素（骨架對組織性能影響很大）1、 合金元素的影響Si/C比的影響（相同碳當量）越大，初析A增多圖1-5C%增大，枝晶細化圖1-6其它元素：S的影響：增大，粗化V、Ti促使入形成并細化其它元素有待研究2、 冷卻速度越大，入越多，并細化（五） 初始A的顯示方法（自己看）三、共晶的凝固過程（一） 穩定系共晶轉變（A、G）1、 共晶團生長模式晶核：亞微觀G聚體、細微G顆粒、高熔點夾雜物（S、N、C、O化物）長大：G先長，入后長，相伴生長，形成共晶團。圖1-72、 共晶團的數量決定于成核及生長條件，遵守結晶規律（過冷度大，非均質晶核多）3、 影響共晶凝固膨脹力大，增大了縮松傾向（由于G形成）（二） G的晶體結構及片狀仔長大1、 G晶體結構六方晶格結構存在缺陷：旋轉晶界，螺旋位錯，傾斜孿晶2、 長大：螺旋晶界長大圖1-10

3、G片的分類及分級表1-6表1-7圖1-12（三）球狀G形成過程（球化處理）1、 球狀G結構2、 球狀G的形成條件兩個必要條件較大過冷度較大鐵液與仔界面張力球化劑：消除S、O的作用（減小張力）一定殘留量3、 球墨鑄鐵的共晶轉變生核長大4、 球狀G形成機理（1）G晶核的產生及性質Mg、Ca形成O、毗物，消除O、$有害作用，做仔的核心，形成晶核（2）G長大機理螺旋位錯理論其他理論有待驗證（四）蠕蟲狀G的形成過程兩種方式：1、 先生成小球-畸變-沿沒被腮圍的出口與鐵液接觸長大而成2、 先生成小片-蠕化元素富集逐漸演變而成一般：濃度大時按前一種生長（蠕化元素）濃度小時按后一種生長（五）亞穩定系共晶轉變過程1、 A和Fe3C以片狀協同生長（萊氏體）側向蜂窩狀結構2、 板條狀Fe3C+A（離異型共晶體）過冷度大時易形成3、 加稀土元素變質處理細化圖1-21（六）磷共晶的形成（＞0.05%）1、 磷共晶二元（Fe+Fe3P）三元（Fe+Fe3P+Fe3C）2、 形成及形狀熔點低，晶界處形成。（正偏析，偏析系數60左右）不連續網狀、孤島狀3、3、性能及作用第三節鑄鐵的固態相變一、A中碳的析出穩定系AA+G亞穩定系AA+Fe3C二、 鑄鐵的共析轉變1、形貌片狀Fe3C G（難存在）2、 形核白口鐵先Fe3C、后F灰口鐵先G、后F3、 生長過冷度大、片小、晶細三、 過冷入的中低溫轉變（以C曲線介紹即可）AB、B、M、A第二章灰鑄鐵第一節金相組織和力學性能特點第二節影響鑄鐵鑄態組織的因素

第三節灰鑄鐵件的生產第四節灰鑄鐵的鑄造性能

第五節灰鑄鐵的熱處理第一節金相組織和力學性能特點一、 灰鑄鐵的金相組織F、P、F+P：強度、硬度比鋼中高（固溶硅多）G片狀：3、B、C、D、E、F）（A最好）夾雜物:硫化物、磷化物二、 灰鑄鐵性能特點1、 機械性能差與F、P型狀、大小、數量、分布有關2、 優良特殊性能低的缺口敏感性良好的減震性良好的減摩性良好的鑄造性良好的切削加工性ft冷卻速度化學成分孕育處理氣體爐料特征鐵液純凈度一、 冷卻速度1、 影響碳化物形成元素易形成晶間偏析，提高共晶溫度，產生碳化物，易產生白口2、 什么影響冷卻速度？壁厚 鑄件模數 M=V/A澆鑄溫度鑄型條件二、 化學成分1、 各種元素存在狀態2、 各種元素對共晶的影響3、 化學成分對石墨的影響4、 元素對基體的影響5、 常用合金元素的具體作用6、 常見微量元素的作用表2-6三、 鐵液過熱高溫靜置可使石墨及基體組織細化溫度太高時間太長起反作用臨界溫度1500--1550四、 孕育處理細化晶粒五、 氣體的影響1、存在形式： 溶解化合2、 作用H：阻礙石墨化力學性能惡化N：阻礙石墨化形成□型G、蠕蟲狀G，穩定P，提高性能O：阻礙石墨化，斷面敏感性增加，易產生氣孔，增加孕育劑變質劑的消耗六、 爐料的影響爐料有遺傳性第三節灰鑄鐵件的生產一、 灰鐵標準國標表2-7,表2-9二、 衡量灰鐵冶金質量的指標1、成熟度及相對強度成熟度 隈仔=實測強度/(1000-800SC)一般：0.5-1.5，要求：1.15-1.3相對強度心=實測強度/(2.27HBS-227)HBS測定的硬度測定樣品30直徑2、 硬化度及相對硬度硬化度 HG=HBS/(530-344SC)相對硬度 RH=HB§/(100+0.44強度測)一般：RH：0.6—1.2以0?8-1?0為佳3、 品質系數Q=RG/HGQ：0.7—1.5之間，希望Q>1三、提高灰鐵性能的主要途徑1、 合理規定化學成分(C、Si、雜質)Si/C比的影響：A增多、仔減少強化F,固溶粗化P,提高共析轉變溫度降低白口傾向2、 孕育處理目的：細化晶粒、促進仔、降低斷面敏感性、提高性能工藝要求：合適的化學成分：C、Si/C。Mn(細化P)可以提高鐵液過熱度： 孕育降溫、細化G>基體加入一定量孕育劑： 鐵液成分、鑄件壁厚、孕育方法、孕育劑類型有關孕育方法：包內孕育法沖入、出鐵槽瞬時孕育法澆口杯、浮硅、包口型內孕育法澆鑄系統孕育效果的評價白口傾向的評定： 白口數減小共晶團數：測定共晶過冷度：早形核，過冷度降低孕育鑄鐵的組織性能特點組織：C、Si低Mn高，晶粒細(S、G小厚鈍)性能：強度提高、均勻3、 低合金化作用：固溶強化細化G減少F增加P且細化第四節灰鑄鐵的鑄造性能一、流動性1、化學成分共晶成分，亞共晶比過共晶好，Mn降低，5不影響，？提高2、溫度高好二、收縮性液態收縮凝固收縮有膨脹G固態收縮二次膨脹G總收縮：0.8%—1.2%（線收縮）第五節灰鑄鐵的熱處理1、 低溫退火2、 降低硬度退火3、 高溫石墨化退火4、 局部淬火第三章強韌鑄鐵第一節：球墨鑄鐵

第二節：蠕墨鑄鐵第三節：可鍛鑄鐵（強度：1400MP，韌度：延伸率24%）第一節：球墨鑄鐵1947年發明1950年我國開始生產1960年我國開始應用稀土一、 球鐵的性能特點及應用組織（F、P、F+P、A+B）+G（一） P球鐵的性能及應用1、 性能：強度高、一定韌性，2、 應用：重載荷、耐磨零件，曲軸、齒輪等（二） 「球鐵性能及應用1、 性能：塑性韌性高，強度低，耐蝕性好2、 應用：受力較大、沖擊振動零件，汽車底盤、農機部件。（三） F+P球鐵性能及應用1、 性能：較高強度及韌性2、 應用：汽車、農機、柴油機等部件（四） B球鐵的性能及應用1、 性能：高強度塑性韌性，綜合性能好。2、 應用：承受高載荷的齒輪、曲軸連桿等二、 球鐵的生產熔煉合格鐵液一球化處理一孕育處理一爐前檢驗一澆鑄--清理一熱處理一質量檢驗（一）化學成分的確定1、基本成分（C、Si、Mn、S、P）C、SiC：在3.2—3.8%性能變化不大，以鑄造性能考慮，球化元素使C、E右移，4.6—4.7%，可以適當提高Si：細化G，減小白口傾向(鎂促使白口)升高韌脆轉變溫度，降低韌性(>2.8%)一般：C：3.4—4.0%Si：2.2—2.8%TOC\o"1-5"\h\zMn強化F、穩定P，脫O、S，易正偏析、形成晶間碳化物，降低韌性一般：0.3—0.8%P嚴重偏析、磷共晶，易產生縮松球鐵要求高韌性時：P<0.04—0.06%S消耗球化劑，加快球化衰退速度,形成夾雜物，嚴格控制:S<0.02%2、合金元素Mo提高強度、提高淬透性、正偏析(P、M0四元磷共晶)嚴格控制Cu穩定珠光體Ni強化元素、與Cu作用相近，不易偏析，易產生A-B組織，貴重，少用Cr穩定P，提高強度，0.2—0.3球墨鑄鐵熔煉要求及爐前處理技術1、 要求球化：球化率、園整度、大小其他：高溫、低硫磷、低雜質2、 球化處理球化及反球化元素常用球化劑及處理方法Mg特點及作用密度1.738、熔點651°C、沸點1107°C，活潑，脫。、S，上浮、氣化、燒損稀回鎂合金S矗及作用。、S)/Mg我國含量豐富、價格便宜，沸點高、比重大，活潑，脫氧脫硫，白口傾向大、偏析嚴重、嚴格控制。處理方法壓力加Mg法轉包法沖入法型內處理法3、孕育處理（1） 目的消除結晶過冷：圖3-9「?液純凈異質晶核少，需大過冷度（球化作用）19降低共晶轉變溫度圖3-2促進石墨球化、細化減少晶間偏析（2） 方法爐前孕育法瞬時孕育法，圖3-10、11、12、13（三）球鐵的質量控制1、 實踐經驗2、 實驗:三角試塊、火苗判斷、熱分析、金相法三、球鐵的鑄造性及常見缺陷（一） 球鐵凝固特點1、 球鐵有較寬的凝固范圍（需大過冷度）鐵液純凈球墨形核、長大特點2、 糊狀凝固特性圖3-163、 具有較大的共晶膨脹石墨外殼軟（二） 球鐵的鑄造性1、 流動性較好鐵液純凈，但球化、孕育降低溫度，Mg使張力增大，降低流動性2、 收縮性小有膨脹圖3-17剛度影響大 大、組織密小、組織松3、 內應力收縮應力大，彈性模量比灰鐵大熱應力大，導熱性差（三） 常見缺陷及防止方法1、 縮孔、縮松措施：加大鑄型剛度增大石墨化膨脹體積適宜的澆注溫度，較少液態收縮采取合理工藝措施2、 夾渣一次夾渣澆注前大二次夾渣澆注后小O、S化物措施：減少鐵液含O、S*減少Mg稀土殘留量提高澆注溫度除渣要凈3、 石墨漂浮C、Si量過高措施：嚴格控制碳當量4.6—4.7%以下降低原鐵液的Si量用孕育劑加入4、 皮下氣孔Mg、MgS與H2O作用產生H2H2S措施：減少Mg的殘留量和沙型中的水添加煤粉、刷涂炭層形成氣層5、 球化衰退先澆注球化好、后澆注不好，爐前檢驗球化好、澆注球化不好。原因：鎂和稀土逃逸、燒損、氧化、硫化、孕育衰退措施：保留足夠球化元素降低鐵液含硫量縮短停留時間鐵液扒渣后，用覆蓋劑覆蓋，隔絕空氣、防止逃逸四、 球鐵的熱處理（一） 熱處理特點1、 共析轉變有較寬的溫度范圍F、A、Fe3C、G共存，不同溫度得到不同組織，（「或？）控制性能（鐵、碳、硅三元合金）2、 鑄鐵組織有石墨碳的存儲庫，調節奧氏體含碳量3、 鑄鐵中雜質量高，會產生偏析（二） 退火石墨化退火，高溫、低溫。降低硬度（三） 正火正常處理（四） 等溫淬火（低溫、高溫）1、 低溫等溫淬火（260—330°C）B正常工藝圖3-20 B中常出現M、^低溫回火消除2、 高溫等溫淬火（A+B）350~370C（1） 溫度影響上圖3-22（2） 時間短：B少，入含碳量低，后轉變成1，降低韌性長：B會析出F、Fe3C,A量減少，降低韌性不同時間的室溫組織量圖3-24控制時間比較難t1—t210min圖3-23加Mo、Cu、Ni擴Xt1—t2五、 球鐵生產中的幾個特殊問題（一）大斷面球鐵的生產難度：石墨球大、少，鐵素體多、嚴重偏析，晶粒粗大、縮孔縮松、夾渣解決方法：控制成分低C、低Si、低S、P,加入Sb細化G球形狀好提高冷卻速度金屬型、冷鐵、通水（二） 薄壁鑄鐵件的生產難度：易得白口組織解決辦法：共晶團數多，不易得白口。臨界共晶團數圖3-25提高碳當量、降低Mn、Cr、啥、添加稀土元素（少）微量元素Bi（三） 關于鑄態球墨鑄鐵的生產不用熱處理直接獲得不同組織的球鐵高韌「、P、A+B等（四） 高強度高韌性球鐵強化鐵素體、適量珠光體、合金化、細化晶粒。第二節蠕墨鑄鐵一、 組織及性能1、組織：F、P、F+P，F多蠕蟲片+球特征圖3-26、27蠕化率：VG=蠕蟲/（蠕蟲+球狀）形狀系數K=4nA/L2入面積、L周長形狀特征KV0.15片、K=0.15—0.8蠕蟲、K>0.8球圖3-282、 牌號、性能牌號：表3-10性能：介于灰鐵、球鐵之間曲強比最高導熱性能接近灰鐵比球鐵高二、 蠕墨鑄鐵的生產及控制1、 成分及熔煉2、 爐前處理（蠕化）3、 爐前檢驗4、 澆注（一）成分選擇及熔煉要求與球鐵相似，高C對低S、P,—定Mn也有不同 當1、 C、Si：C比球墨低、防止球化，一般3.4—3.8,Si一般。2、 Mn：稍高，穩定P3、 P：V0.08%4、 S：消耗蠕化劑5、合金元素：（二） 爐前處理及控制1、 蠕化劑及蠕化處理蠕化劑：①少量球化劑，稀土鎂合金，量難控制，圖3-34復合蠕化劑，稀土鎂鈦合金：稀土鎂鋅合金：加入少量反球化元素Ti、鋅等，擴大球化元素的含量范圍、放寬硫的限制復合蠕化系數：K廣KJMg殘留K1反球化元素當量復合蠕化系數的影響，圖3-35蠕化處理：沖入法2、 孕育處理作用：消除過冷，減少Fe3C細化晶盤延緩蠕化衰退（三） 鑄造性能極常見缺陷1、 鑄造性能接近灰鐵，優于球鐵2、 常見缺陷蠕化不良、孕育不足、夾渣等（四） 質量控制1、選擇適當成分低S、P，適量C、Si2、 加入適量蠕化劑，據含S*等3、 孕育處理4、 鐵液溫度5、 鑄型剛度6、 爐料管理（五） 蠕鐵的應用1、 復雜大型鑄件斷面敏感性小、鑄造性好2、 有熱交換及較大溫度梯度的零件導熱性好3、 代替孕育鑄鐵應用重要零件液壓元件等第三節可鍛鑄鐵一、分類、牌號、應用1、分類及應用黑心可鍛鑄鐵：FF韌性好，受沖擊零件，珠光體可鍛鑄鐵PP強度高，耐磨零件等白心可鍛鑄鐵：水暖管、焊件等2、牌號表3-16、表3-17二、可鍛鑄鐵的制造方法白口鑄坯的獲得1、 化學成分確定原則保證得到白口石墨化過程要快，生產周期短有利提高力學性能有較好的鑄造性成分的確定C、Si低，C：2.4—2.8,Si<1.4%有利石墨化降低韌性C當=3.8—4.2%Mn、S：Mn=0.5—0.7,S<0.2以下，Mn/S=2—3，一般以2.5為宜。太大，仔較松P：要求不高，但含量不能太大，否則，脆性大其它元素：Cr、Ti、可等要嚴格控制，石墨化過程中難以分解2、 對熔煉的要求首先，獲得低C、Si鐵液，防止增碳，淺爐缸，前爐結構。其次，高的出爐溫度沖天爐一電爐雙爐熔煉3、 可鍛鑄鐵的工藝特點白口、收縮大、內應力大、縮孔、松，裂紋、冒口、冷鐵澆注系統：圖3-39大冒口凝固收縮、線收縮大加冒口流動性差易出現皮下氣孔退火過程及控制1、F可鍛鑄鐵退火工藝圖3-40950°C保溫①710-730Cp分解F+G②780-700°。緩冷入分解「+仔空冷2、 P可鐵退火工藝1） 第一階段后，隨爐冷至820-880°C,空冷即可2） 第一階段后，隨爐冷至680C,保溫6-8小時。可得粒狀PO（P穩定作用較強的條件下）3） 第一階段后，淬火+高溫回火，可得粒狀P3、 白心可鍛鑄鐵的退火白口鐵+氧化鐵（1000-1100C）長時間保溫即可4、 退火爐及控制三、 固態石墨化原理1、 G核的形成及長大FegC不穩定一分解一散1） 形核：O、$化物，未溶G微粒，空位缺陷等2） 長大：「63。分解4溶入入中一入析出^G長大2、 石墨析出的形狀團絮狀，各方向長大幾率一樣，但實際條件有所不同，所以。O3、 影響石墨化過程的主要因素1） G化過程：形核G「6廠入中溶解C擴散C向G晶核沉積2） 影響因素：形核數量（細化初晶、孕育處理）擴散速度（溫度、成分：Si促?碳原子移動，但不易得白口，值得研究）四、 加快可鍛鑄鐵石墨化的措施1、 一般措施：1） 正確選定鐵液成分，保證白口，盡量提高$1量，適當Mn/S比2.52） 適當提高退火溫度，不宜過高，仔惡化3） 增加凝固時的冷卻速度，細化初晶，增加缺陷4） 正確設計選用退火爐2、 孕育處理1）目的及作用目的：促使一次結晶形成滲碳體熱處理時促進石墨化孕育劑：單一元素Bi、Al復合元素作用：一、二次結晶阻遏石墨化熱處理時，促進石墨化

目前采用：Al、Bi-Al、B-Bi2）低溫時效、加司孕育加Al：0.01—0.015%孕育低溫時效：石墨化時，在300-400保溫4-5小時，再加熱至第一第二階段石墨化晶核明顯增多圖3-443） Bi-Al復合孕育圖3-45Bi阻礙G化元素4） Si-Bi復合孕育圖3-46475） 稀土孕育處理圖3-48增加G晶核、形成球狀G，球狀可鍛鑄鐵五、 常見缺陷及防止1、 鑄件毛坯固有缺陷1） 灰點、片狀石墨：鐵液C、割量高，孕育處理不當2）縮松及枝狀縮松： 液固溫度范圍大3） 裂紋：白口、收縮大、應力大2、 熱處理缺陷1） 氧化脫碳2） 石墨松散、分叉退火溫度過高、朋量過高3） 組織過燒4） 回火脆性六、 球墨可鍛鑄鐵鐵液一球化處理一白口坯—石墨化退火圖3-49對工藝要求不嚴格了。含碳范圍寬，反球化元素限制少，白口控制不嚴，不必全白口。第四章特種性能鑄鐵第一節減摩鑄鐵第二節冷硬鑄鐵第三節抗磨鑄鐵第四節耐熱鑄鐵第五節耐蝕鑄鐵第一節減摩鑄鐵1、1、2、（潤滑、載荷、速度、表面質量）3、43、4、5、我們研究：成分、組織、性能減摩組織特征：軟基體、硬質點、G對鑄鐵減摩性的影響1、 G：固體潤滑劑形成仔潤滑膜圖4-2吸附保存潤滑油空穴存油2、 影響形成潤滑膜的因素基體 太硬不易形膜仔形狀片狀好球不易形膜仔大小小,不易成膜。但，大對基體不利綜合蠕蟲狀好二、 基體組織對減摩鑄鐵的影響理論越硬越耐磨，但，不易形膜，綜合P最好，細小P最好。在輕微磨損下，B下最好，M次之，？最差嚴重磨損時，都差不多三、 常用減摩鑄鐵普通灰鐵、球鐵即是，例如機床、活塞環（一） 含磷鑄鐵原理：二元、三元磷共晶斷續網狀分布（硬質點）提高耐磨性圖4-3一般含磷0.4—0.7%特點：流動性好，提高30—50% 表4-2鑄造應力大（P降低導熱性、磷共晶膨脹、磷共晶與基體導熱系數不同）應用：機床導軌、氣缸套、摩阻零件（剎車瓦）（二） 釩鈦鑄鐵成分：V：0.3—0.5%，Ti：0.15—0.35%原理：V、Ti與C、N形成化合物硬質點細化晶粒（P>G）F少表4-3應用：機床導軌、活塞環、缸套（加Cu、B）（三） 硼鑄鐵成分：0.03—0.08%原理：形成硼碳化物，偏析在晶界網狀分布，含磷時，形成磷硼碳化物，硬度更高（B阻遏石墨化）應用：氣缸套、活塞環表4-4第二節冷硬鑄鐵組織：外層白口，內層灰口，中間麻口性能：外硬、內韌應用：摩擦磨損、磨料磨損一、化學成分、組織特點激冷層硬度、深度是冷硬鑄鐵的關鍵，1、 成分：C、SiC調整硬度 （C多，滲碳體多）Si調整深度 （Si多，深度淺）石墨化合金元素：增加白口深度W、Mn、Mo、Cr、V（最強）減小白口深度C、Si、Ti、Ni、Cu、Co、P（最弱）（Ti有問題）影響硬度C、Nb、P、Mn、Cr、Mo、V、Si（最弱）影響麻口：C、S、P減小麻口Cr、Al、Mn、V增加麻口2、 組織白口層：普通冷硬鑄鐵（P+Fe3C）低合金冷硬鑄鐵（S+B+Fe3C）高合金鑄鐵（B+M少量+Fe3C）二、 冷硬醇鐵的獲得與性能特征1、 獲得：成分、工藝控制工藝：激冷 金屬型復合鑄造 雙金屬鑄鐵影響激冷層工藝因素：（1）爐料性質 爐料白口多，鑄件白口多（2） 熔煉工藝鐵液溫度，過熱溫度越高，靜置時間越長，白口越多（形核能力降低）。澆鑄溫度越低，白口越多。（3）鑄型工藝 冷鐵厚度：壁厚大，冷鐵厚度大一般冷鐵厚度/鑄件厚度1：2-4成分：碳、硅減少白口層，但不能太少，碳少硬度不夠。圖4-5，圖4-6合金元素圖4-92、 性能：白口硬度高，但脆性大麻口硬度低，但韌性好圖4-8，圖4-9三、 冷硬鑄鐵的應用主要應用于各種軋輥（耐磨，白口，強度要求高，麻口）軋輥的生產方法：一體鑄造，溢流鑄造，圖4-10圖4-10、11、12第三節抗磨鑄鐵1、定義：抵抗磨料磨損相對耐磨性=標準磨損/試樣磨損2、耐磨原理：磨料磨損磨料對金屬刮削金屬硬度、磨料硬度、外加力相對耐磨性與金屬硬度、磨粒硬度的關系Ha/Hm<0.7—1.1耐磨性最好圖4-140.7—1.1耐磨性開始變差1.1—1.3耐磨性不變<0.7—1.1, >1.3—1.7增加硬度無意義。因此，單純提高硬度，對鑄鐵而言，不能提高耐磨性，硬度高，脆性大，反而降低耐磨性。一、 普通白口鐵1、 成分：高。低所，Si<1%,Mn<1%一般不含或少量的合金元素2、 組織：P+Fe3CLd3、 性能：脆性大、耐磨性差4、 應用：牌犁，磨粉機的磨片導板二、 鎳硬白口鐵1、 成分：在普通白口鐵中加入一定量的鎳4—6%,鉻2-8%,2、 組織：M+A3、 性能：提高硬度韌性4、 應用：軋輻，球磨機，雜質泵鎳短缺昂貴元素，盡量少用，我國少用。三、 銘系白口鐵1、鉻的作用提高淬透性，穩定奧氏體改變共晶碳化物類型，銘量不同，可得m3c、m7c3、m23c6硬質相，提高硬度，Mg硬度最高表4-1473m3c網狀分布，m7c3、M23C6條狀或條塊狀形貌圖4-19、20（一） 、低銘白口鐵1、 成分：在普通白口鐵的基礎上加入少量的鉻元素Cr=1—5%2、 組織性能：形成（Fe,Cr）3C提高硬度，提高韌性（原滲碳體是蜂窩狀，對基體割（Fe,Cr）3C形態，部分網狀和板條狀3、 應用：球磨機（二） 中鉻白口鐵1、 成分：Cr=7—11%2、 組織：M3C、M7C3混合物3、 性能：與鎳硬鑄鐵相近，介于低鉻和高鉻之間表4-164、應用：取代鎳硬鑄鐵（三）、高鉻白口鑄鐵1、 成分：Cr=12—28%（1） Cr、C重要元素，影響形成M7C3的數量碳化物數量=12.33（%C）+0.55（%Cr）-15.2C：一般調節碳量調節m7c3的數量Cr/C：影響M7C3相對數量，一般大于5能獲得大部分，高鉻還能提高淬透性圖4-22（2） Mo、Mn、Cu提高淬透性Mo：提高淬透性（融入入中），提高硬度（Mo2C）Cu：提高淬透性，降低Ms線，2%左右1“：提高淬透性，提高硬度（Fe,Mn）3C,降低13線，和Mo共同作用，提高淬透性更大。＜1%常用：15Cr-3Mo,15Cr-3Mo-1Cu,20Cr-2Mo-1Cu2、 組織：基體（F、A、P、M）+M7C3m7c3（六角形桿狀及板條狀）組織韌性好3、 鑄造工藝1） 充分補縮（與鑄鋼相同）2） 澆鑄系統按灰鐵計算各斷面面積增加20—30%即可3） 不適宜用沖天爐熔煉（鉻燒損）4） 澆鑄溫度不要太高，比液相線高55°C即可4、 熱處理特點：有二次碳化物的析出和溶入（基體過多地融入了碳及合金元素，加熱時，易析出，溫度再高，又溶入。）二次碳化物的析出，提高Ms線，獲得M多，減少殘余A。但，使C曲線左移，降低淬透性。淬火溫度隨鉻量的增大而增大5、 性能強度硬度高，韌性好，（奧氏體、馬氏體）取決于基體和m7c3M7C3規則排列強度可達3100MP6、 應用球磨機，輸送煤灰管道，工業雜質泵表4-23第四節耐熱鑄鐵鑄鐵高溫缺陷：生長、氧化、機械性能下降1、 定義：抗高溫氧化生長、具有高溫強度、硬度的鑄鐵。2、 分類：Si、Al、^耐熱鑄鐵。3、 耐熱分級：穩定性，表4-24一、 鑄鐵高溫氧化（一） 氧化過程氧化產物的存在形式：<570°CFe3O4—Fe2O3>570CFeO--Fe3O4—Fe2O3高溫氧化三步驟：1） 氧原子在鐵表面形成化學吸附，2） 受Fe-O化學反應控制的氧化過程，氧的供給超過反應速度，>1000C例外。3） 受擴散速度控制的氧化過程，氧化膜增厚，供氧量不足。（二） 影響鐵氧化的因素氧化膜性質、合金元素、基體、G特征1、 氧化膜性質的影響（是否完整）1） 氧化膜是否完整，決定是否繼續氧化。用PB比考察：Y=VMo2/Vm>1膜完整，有保護性<1膜不完整，沒有保護性但當Y>>1膜易破裂，也不具保護性，實踐證明，稍大于1最好，表4-252） 氧化膜的導電性氧化膜導電有離子組成，離子擴散增大氧化綜合前兩項，鋁、硅、鉻最好，氧化鐵導電性好。2、 合金元素合金元素抗氧化的條件：1） 氧化物PB比大于1，低的導電性2） 與氧的親和力大于鐵3） 元素的氧化物與鐵的氧化物互不溶解稀土氧化物也很好，可以抗高溫氧化3、 鑄鐵組織對氧化的影響6形狀QT>RuT>HTG大小，晶粒細，不利于內部氧化，二、 鑄鐵高溫下生長1、低于相變溫度的生長（400-600C）P—F+G膨脹生長措施：1）獲得鐵素體基體鑄鐵2）加入穩定P組織的元素，Cr、Sn等2、 在相變溫度范圍的生長F—AG溶入入中AF入析出仔，沒回原位，形成空洞，生長措施：提高相變溫度、降低使用溫度。3、 高于相變溫度的生長氧化增重三、常用耐熱鑄鐵（一） 中硅耐熱鑄鐵1、 耐熱原理：形成氧化膜SiO2、形成單一唯體提高相變溫度。表4-292、 成分、組織Si：5—6%，C：2.2—2.6%圖4-28、29F+G（片狀、球狀）球狀好3、 鑄造工藝特點：流動性好、線收縮大（C少）鐵液易氧化、鐵液易產生仔漂浮4、 應用：鍋爐。（二） 含鋁耐熱鑄鐵1、 耐熱原理：形成氧化膜Al2O3、形成單一瞳體、提高相變溫度。2、 成分、組織Al：2—6%（低），16—26%（高）圖4-30F+G+鐵鋁化合物硬度高、耐熱3、 工藝特點：熔制困難：Al密度小，偏析、氧化，燒損大、易產生5漂浮。高鋁流動性好，但氧化膜阻遏流動性。4、 應用：加熱爐底板，換熱器等（三） 含鉻耐熱鑄鐵1、 耐熱原理形成保護膜、無G（高Cr，同抗磨白口鐵）2、 應用高爐、焦爐、燒結爐具有較高的高溫強度、硬度、耐磨性第五節耐腐蝕鑄鐵1、 腐蝕：化學、電化學、機械、生物腐蝕等，電化學腐蝕最嚴重圖4-312、 提高耐蝕途徑：形成保護膜、形成單相組織、提高基體的電極電位。3、 方法：加入合金元素，加入量：（固溶體中）塔曼定律，1/8、2/8……11/8表4-31質量百分數 原子份數一、 高硅耐蝕鑄鐵1、 成分：Si14.4—18%，圖4-32、332、 組織：F+G+硅鐵化合物（脆性）3、 性能：硬、脆，耐酸腐蝕，不耐堿、氫氟酸、氟化物加稀土、銅，可提高韌性4、 應用：耐酸鑄件二、 含鋁耐蝕鑄鐵1、成分：Al=4—6%（高了，脆性大）3、性能：耐堿蝕、耐熱性好2、組織：P+F+G+Fe3Al（少量） 4、應用：化工泵、葉片三、 高銘耐蝕鑄鐵1、 成分：Cr=24-35%，C量要低圖4-34圖4-35、36要求：Cr>10C+12?5%2、 組織：F+A+（Fe、Cr）3C3、 性能：耐氧化性酸，鹽酸，力學性能好4、 應用：砂泵、礦漿泵等四、 高鎳耐蝕鑄鐵1、成分：Ni=13.5-36%表4-33 3、性能：抗換原性腐蝕介質的腐蝕2、 組織：A+G 4、應用：耐堿蝕元件總之：要看工況條件（酸、堿）決定選哪種鑄鐵耐蝕。沒有適合所有條件的材料。第五章鑄鐵的熔煉第一節：沖天爐熔煉的基本原理第二節：沖天爐強化熔煉的主要措施

第三節：沖天爐熔煉過程中化學成分變化

第四節：鐵液的脫硫處理第五節：沖天爐熔煉過程的參數選擇測量

第六節：感應電爐熔煉第一節沖天爐熔煉的基本原理一、 鑄鐵熔煉的基本要求二、 沖天爐的基本結構1爐底部分2爐體部分3爐頂部分4送風系統5前爐部分6輔助裝置三、 沖天爐焦炭燃燒的基本規律1、 焦炭燃燒的一般過程1） 加熱著火2） 動力燃燒3） 擴散燃燒2、 焦炭層中的氧化帶圖5-3C+O2=CO2 393kJC+1/2O2=CO109kJCO+1/2O2=CO2284kJ△G<0自發進行圖5-43、 焦炭中的還原帶CO2+C=CO-175kJ978K以上進行 圖5-4△G<0不需動力4、 爐氣燃燒比燃燒比：nV=CO2/（CO2+CO）X100%愈高愈好，但從熱力學的角度看，不可避免的存在著CO,而且為了保證鐵液質量，要求爐內成弱氧化性較好，因此，燃燒比一般控制在40%-60%范圍內。四、 沖天爐的爐氣及爐溫分布1、 沖天爐內的爐氣分布圖5-5附壁效應2、 沖天爐內溫度分布圖5-6爐氣溫度與CO2濃度有一致性，82分布如圖5-7五、 沖天爐內的熱交換預熱熔化過熱爐缸1、 預熱帶：以對流傳熱為主傳遞熱量大，預熱區高度變化大2、 熔化區以對流傳熱為主，區域呈凹形分布，區域高度波動大（底焦燃燒下降）

3、過熱區1） 以接觸傳熱為主，2） 傳熱強度大3） 此區爐氣溫度、高度決定過熱度大小△t=ah(t△t=ah(t4、爐缸max-tm)降溫，焦炭不燃燒六、影響鐵液溫度的主要因素降溫，焦炭不燃燒六、影響鐵液溫度的主要因素1、 焦炭對爐內鐵液溫度的影響1） 焦炭成分2） 焦炭強度與塊度塊大，燃燒慢，熱不集中，溫度低塊小，燃燒快，高溫區短，不利過熱一般，表5-33） 反應能力焦炭還原二氧化碳的能力大，降溫。要求低好。2、 送風對沖天爐鐵液溫度的影響1） 風量的影響圖5-10大，強化燃燒，有利過熱太大，焦炭燃燒快，料下落快，預熱不足最惠送風量2） 風速的影響快，強化燃燒，能吹到爐子中間較少附壁效應，但，過快，對碳有吹冷作用，降溫圖5-113） 風溫的影響強化焦炭燃燒，提高鐵液溫度，但，加劇還原反應，降低燃燒比圖5-124） 風中氧氣濃度的影響有利提高溫度3、 金屬爐料的影響純凈，塊度：大，不利過熱。小，不透風4、 操作參數對鐵液溫度的影響1） 底焦高度太高：焦耗大，熔化率低，鐵液溫度高太低：鐵液溫度低，氧化嚴重2） 焦炭消耗量焦炭消耗量=層焦量3） 批料量圖5-13小：熔化時間短，熔化區小，過熱區擴大，提高鐵液溫度太小：以造成鐵焦混雜、串料，溫度成分波動5、沖天爐結構參數對鐵液溫度的影響1）爐型的影響圖5-14曲線爐膛：（1） 提高送風強度（2） 改善爐子中心的燃燒狀況（3） 提高沖天爐的熔化率2）風口布置的影響側送風：單排、雙排、多，風口下斜5-100中央送風第二節沖天爐強化熔煉的主要措施一、 預熱送風表5-41、 作用：1）可提高鐵液溫度，減少焦耗2） 縮短氧化區增大還原區，減少C、Si、Mn的燒損3） 減小風口冷風區2、 方法：內熱式：熱風膽圖5-18（升溫150-200°0外熱式：圖5-17（升溫400-500°C）3、 熱風膽要求：1）點火后底焦不能一次加入2）停爐前加入幾批壓爐鐵，打爐后通風3）因故停爐，爐膽繼續通風二、 高氧送風1、作用：1）提高容化率2） 提高鐵水溫度3） 降低焦鐵比2、方法：1）向風管中引入氧氣圖5-192）從風口吹氧3）爐缸處吹氧三、 除濕送風1、 影響：1）吸熱、降溫，2） 氧化消耗C、Si、Mn，3） 增加氫，惡化鐵液質量2、 除濕方法：1）用冷卻器除濕，2）用吸濕法除濕第三節：沖天爐熔煉過程中化學成分變化一、沖天爐內冶金反應的基本規律1、 沖天爐內爐氣組成爐氣：CO、CO反應：Fe+CO=Feo+CO、2、 沖天爐內爐氣的性質爐氣：CO2、CO是氧化、還原還要看二者比例，由圖可知，爐氣是氧化性的二、 沖天爐內爐渣的形成及作用1、 渣的成分（1）來源：1、爐襯剝落，2、爐料中雜質、灰份、粘結物等，3、爐料的氧化損燒，4、加入爐料中的熔劑（2） 渣量：6-10%，（3）成分：SiO2CaO Al2O32、 爐渣的性質：（1）組成：1酸性氧化物:SiO2P2O5Cr2O32堿性氧化物:CaOMnOMgO3中性氧化物:Al2O3Fe2O3（2）—般義=堿/酸=CaO/SiO2<0.8酸性0.8—1.2中性1.2—1.5堿性>2.5高堿性3、 渣的作用清除焦炭的灰渣，有利繼續燃燒。清除渣滓，脫硫、磷三、 沖天爐內鐵液化學成分變化（一） 含典的變化1、 Fe液增碳接觸增碳D：擴散系數，與溫度有關，溫度高，快2、 Fe液脫碳C+O2=CO2，C+CO2=COFeO+C=Fe+CO碳作用較強 脫碳作用較弱3、 影響鐵液含碳量的主要因素理論上：鐵液含碳量變化趨于飽和程度Co（共晶成分）。當Fe料低于Co時增碳，反之減碳。但同樣條件下，含碳量愈低熔化后含C量也愈低。 有前爐增碳量小，無前爐增碳量大。鐵液含碳量與鐵料含碳量之間的關系：3c=k+（1-a）3c鐵液 k增碳分數1?7%-2?0%，a脫碳系數0.4-0.6（二） 含硅量含錳量的變化1、Fe液中Si、Mn氧化過程1）與爐氣中的氧性氣體直接作用：Si+O2=SiO2 Si+2CO2=SiO2+2COMn+O2=MnO2Mn+CO2=MnO+CO2）與FeO作用發生間接氧化：Si+FeO=SiO2+FeMn+FeO=MnO+Fe主要氧化形2、影響SiMn燒損的因素1）爐溫：提高爐溫可減少SiMn的燒損（因其燒損是放熱反應）2）爐氣：氧化性愈強（CO2愈多）愈易燒損3）金屬爐料：Si、Mn含量愈高愈易燒損4） 爐渣：酸性爐中Mn的燒損大，堿性爐中Si的燒損大3、沖天爐內SiMn燒損率Si燒損 10%-20%Mn燒損 15%-25%（易形成MnS燒損）Fe燒損 1%-3%（三） 含硫量的變化1、 Fe液的增S來源：爐料、焦炭，2、 影響增硫的主要因素1） 爐料的含硫量含硫少，增硫快。2）焦炭的消耗率 焦炭的消耗多，增硫多3） 焦炭含硫量一般不大于0?8%3、 影響鐵液脫硫的主要因素1） 提高爐渣堿度，增多爐渣2） 提高爐溫脫硫吸熱3） 增加爐氣還原性FeS+CaO=CaS+FeO（氧化性大）（四） 含磷量的變化 基本不變第四節鐵液的脫硫處理爐內脫硫、爐外脫硫一、 爐內脫硫1、 堿性沖天爐爐襯CaO、MgO特點：脫硫效果好，壽命短，少用水冷無爐襯沖天爐：脫硫效果較好2、 脫硫劑：石灰CaO便宜、效果差、降溫電石CaC2有加熱作用、效果好、常用白云石（CaMg（CO3）2二、 爐外脫硫蘇打、電石、石灰1、 蘇打脫硫NaCO3—Na2O+CO2Na2O+FeS—Na2S+FeO降溫、污染環境、現代少用。2、 電石脫硫CaC2+FeS—CaS+Fe+C需攪拌、工藝復雜、現代常用。3、石灰脫硫CaO+FeS—CaS+FeO價格便宜、效果差、降溫、要求高的出爐溫度三、爐外脫硫方法1、 氣動脫硫噴射脫硫法圖5-31吹氣脫硫法圖5-32多孔塞氣動脫硫法圖5-332、搖包脫硫法 圖5-34轉包脫硫法 圖5-35第五節：沖天爐熔煉過程的參數選擇及測量一、沖天爐熔煉操作參數的選擇與計算焦耗、風量、鐵液溫度、熔化率1、沖天爐的網形圖描繪：焦耗、風量、鐵液溫度、熔化率之間關系的實驗圖圖5-36圖5-37由圖可知：由圖可知：當焦碳消耗量一定時：熔化率隨送風量的增大而提高。鐵液溫度送風量的增大而提高但大到一定后要下降當送風量一定時：焦碳消耗量增大，鐵液溫度提高，熔化率下降若保持熔化率一定時：可以用高焦耗大風量操作，溫度高。也可用低焦耗小風量操作，溫度底。若保持一定的鐵液溫度：可以用不同搭配的焦耗率和送風量達到即大焦耗、小送風，小焦耗、大送風。據上找出最佳工藝點：2、 沖天爐的風量計算按最惠送風強度計算：q=Q/F按焦碳消耗量和燃燒比計算：Q=4450/60(1+nv)pacQP焦炭消耗率，a焦炭中含固定碳量。溶3、 沖天爐層焦量、層鐵量的選定層焦量按爐膛內堆積厚度計算，(140-200mm)PK=Fhp按層鐵焦比計算4、 底焦高度矗擇及控『層鐵T10熔化率5、沖天爐熔劑量的計算石灰石、氟石經驗：Pc=（0.2—0.4）Pk（層焦量）Pf=（0.2—0.3）Pc（有害少加）二、沖天爐的配料計算1、 沖天爐用金屬爐料：原生鐵、廢鋼、回爐鐵、鐵合金等（硅鐵、錳鐵）2、 計算方法：試算法、表格法、圖解法、電子計算機計算。最常用：試算法3、 原則：（配料）1） 滿足成分及力學性能要求2） 立足我國及本地區現有原料3） 多用回爐鐵少用廢鋼及原生鐵4） 盡量減少爐料種類5） 鐵料以100kg搭配，核算后換算配料1、 必須具有四個方面的原始資料1） 鑄件要求的化學成分2） 各種爐料的化學成分3） 熔煉中各種元素的增減率表5-9、104） 在爐前加入元素的回收率表5-112、 計算：1）計算爐料中各元素應具有的量元素x=x/（1+-n）元素C教（F-1.8）2）初步確定爐料配翳原生鐵、廢鋼、回爐鐵首先確定回爐鐵一般，HT在30%左右，QT、KT、RuTW稍低。再確定原生鐵、廢鋼的比例假設原生鐵x%，回爐鐵y%，則廢鋼100-x-y，設爐料的含碳量可％，而原生鐵、廢鋼、回爐鐵的含碳量分別是a、b、c，則有，ax+b（100-x-y）+cy=w100，可計算出原生鐵的配比x，進而計算出廢鋼的配比100-x-y。根據爐料配比核算其他成分確定鐵合金的補加量鐵合金配比=（料應有量-料實有量）/鐵合金中含有量*回收率3）根據計算確定配料比，填寫配料單配料單格式:沖天爐配料牌號：批料量：其中：原生鐵、回爐鐵、廢鋼、硅鐵、錳鐵。計算方法寫出配料單：沖天爐配料單姓名 時間 牌號：HT200批料量：300kg其中：Z18原生鐵135kg，回爐鐵120kg，廢鋼45kg，FeSi453.6kg，FeMn65C72.1kg第二篇鑄鋼及其熔煉1、 鑄鋼的優缺點1） 力學性能高2） 具有焊接性3） 熔煉成本高4） 造型材料成本高5） 鑄造性差，廢品率高。2、 近年發展應用1） 鑄鋼材料的性能提高2） 煉鋼技術，剛液質量好3） 控制鋼的結晶過程第六章鑄造碳鋼

第—節概述一、 鑄造碳鋼的性能及應用表6-1二、 鑄造碳鋼的成分表6-2三、 使用溫度-40--400C第二節鑄造碳鋼的結晶過程及鑄造組織一、 結晶過程1、 一次結晶L—A2、 二次結晶A—F二、 鑄態組織1、組織狀態：晶粒粗大，三個區。圖6-2粗等軸晶區、柱狀晶區、細等軸晶區2、 組織種類：二次結晶的組織種類：圖6-3粒狀組織魏氏組織：F以針條狀在A晶粒內部析出。中碳、壁薄零件易得網狀組織。3、 性能：粒狀組織性能好，魏氏組織、網狀組織力學性能差，韌性低。可以通過熱處理消除。退火、正火等。第三節鑄件熱處理、金相組織、力學性能熱處理目的：細化晶粒、提高性能消除網狀及魏氏組織消除鑄造內應力一、 退火可以達到目的，但力學性能差，少用二、 正火性能比退火高，常會用三、 正火+回火高溫回火，可以使S轉變成粒狀，提高性能圖6-9、圖6-10第四節影響鑄造碳鋼力學性能的主要途徑一、 化學成分1、 C的影響2、 Si、1“提高強度，降低塑性圖6-11C、Mn可以互補。3、 S、P增大脆性，降低韌性S熱脆，P冷脆。二、 氣體和非金屬夾雜物1、 氣體H、N、O1） H：來源：熔煉時電離水，存在：溶解、H2（表皮）危害：形成氣孔，形成氫脆2） N：來源：電離空氣存在：溶解、形成氮化物作用：做晶核、強化金屬，增大脆性圖6-123） O：鑄件中形成氣孔、氧化物，降低韌性（FeO熔點低、在晶界處）2、 非金屬夾雜物1）來源：熔煉渣、澆注沖刷、二次氧化。

2） 種類：硫化物（晶界）、氧化鋁（星鏈狀晶界）、硅酸鹽（多角形孤立狀）、球狀氧化物（孤立）3） 作用：增大脆性，三、鑄件壁厚1、 對組織的影響晶粒度、枝晶臂間隙、致密度2、 對性能的影響圖6-14圖6-14第五節鑄鋼的鑄造性能圖6-15一、 流動性1、 澆注溫度的影響2、 含碳量的影響3、 鋼中氣體夾雜物的影響二、 收縮性1、液態收縮 體積收縮率2、凝固收縮 縮孔率圖6-163、固態收縮 線收縮率圖6-17三、 熱裂傾向1、 含碳量的影響圖6-18C：0.2%抗裂能力最大2、 含硫量主要原因3、含錳量降低熱裂4、 含氧量增大熱裂四、 冷裂1、 C小，冷裂小2、 S、P增大冷裂3、 O增大冷裂第六節鑄鋼件的焊接性中低碳較好、高碳較差第七章鑄造低合金鋼中低碳較好、高碳較差第七章鑄造低合金鋼第—節概述一、 碳鋼的不足力學性能差，淬透性差，使用溫度低，特殊性能差。二、 鑄造低合金鋼元素＜5%,在碳鋼的基礎上常用系列：Mn系，6系，輔助其它元素牌號：ZG+合金結構鋼編號第二節錳系鑄造低合金鋼1、成分：Mn%=1.1-1.8%，中碳。表7-1

2、 錳作用：1）提高鋼的淬透性圖7-12） 提高鋼的強度、韌性（降低A1線，增多P,強韌F。）3） 過熱敏感性大，產生回火脆性3、 措施：多元錳鋼，（加入其它合金元素）4、常用硅：1）進一步強化，2）提高表面強化效果，34、應用：齒輪、船用零件、低溫零件（低C）1、1、2、成分：中碳，Cr，Mo,V表7-2。「作用：1）溶入氣提高強度硬度，不降低韌性。2） 提高淬透性3） 易產生回火脆性Mo：降低回火脆性，提高耐熱性V：細化晶粒，提高強度3、3、第四節鎳系鑄造低合金鋼1、 鎳的作用：1）固溶強化，提高強度硬度。2） 提高淬透性3） 細化珠光體4） 降低韌-脆轉變溫度，強韌F。5） 提高鋼的耐熱性2、 應用：Ni、1-1.5%用于大型鑄鋼件Ni、2-5%低溫用鋼。可達-115°C第五節低合金高強度鑄鋼（HSLA）1、 獲得高強度高韌性的途徑：1） 低的含碳量2） 多種合金元素復合強化（提高淬透性、細化晶粒、提高韌性）3） 熱處理，淬火+回火4） 鋼液凈化減少S、P、夾雜物、氣體。2、 例如：HY130，美國鋼號，Ni5.5%第六節微量合金化鑄鋼1、 定義：以V、Nb、Zr、Ti、8和稀土作為合金化元素，加入量一般小于0?1%。2、 生產中常用的兩種：V、Nb系、B系一、V、Nb系微量合金化鑄鋼（表7-4）1、成分設計原則：1） 低^保證韌性，焊接性2） V、Nb形成C、N化物，細化晶粒、強化3） Mo,熱處理延遲碳化物析出，細化晶粒。2、性能：高強度韌性，焊接性好。二、B系微量合金化鑄鋼（表7-5）1、B的作用：提高淬透性（強烈），2、B的量：一般<0.005%3、要求：鋼液純凈，去O、N（加B之前）因為易形成BO、BN,B失去作用第七節抗磨用鑄造低合金鋼要求：高硬度、強度及韌性。一、P-Fe3C抗磨鋼高C,Cr、Ni、Mo鑄鋼C%=0.7,Cr、Mo穩定P,2提高韌性性能：高強度、韌性。耐磨性稍差。二、M抗磨鋼加入提高淬透性元素，獲得1，提高硬度。C%：0.4-0.6%，Si、Mn、Cr、Mo、Ni應用：大型鑄鋼件三、A-B抗磨鋼高。、Si合金鋼C：0.6-0.9%，Si：2.4%，Mo：0.3%組織：A-B等溫淬火，A穩定（47%）性能：高硬度，韌性A變形誘變M。圖7-4第八節低合金鑄鋼件的熱處理一、 預先退火熱處理消除內應力、粗大組織、偏析二、 淬火（正火）加熱溫度高，保溫時間長。三、 回火冷卻速度快第九節低合金鋼的鑄造性能一、 流動性取決于C，其它元素影響小（量少）二、 收縮性熱裂，冷裂。與碳鋼相似。第十節低合金鋼的焊接性能一、 含炭量的影響二、 合金元素的影響一般降低焊接性能鈮、鈦等少數元素有利焊接性能三、碳當量的影響CE=C+Mn/8+Si/24+Ni/40+Mo/4+V/14CE<0.4焊接性能好第八章鑄造高合金鋼

第一節概述1、 成分：元素〉10%2、 性能特點：1） 更高的力學性能，強度韌性，硬度。2） 具有特殊性能，耐蝕、熱、磨。3） 工藝性差，鑄、鍛、焊3、 應用：高速、重載、沖擊、振動、特殊條件4、 發展：新鋼種第二節高錳鋼一、 高錳鋼的C-Mn含量、熱處理1、C：0.9-1.4%,Mn：11-14%2、 組織：A+碳化物+P（少量）圖8-33、 水韌處理：1050-1100°C，A,圖8-4圖8-14、 性能：高韌性，加工硬化5、 應用：耐磨零件（高沖擊）二、 高錳鋼的加工硬化機理1、 位錯堆積2、 形變誘導相變。工藝性差，只能鑄造三、 化學成分對高錳鋼性能的影響1、 含碳量、含錳量鋼中含Mn、C量要適當搭配C%：高，硬度高、韌性差，水韌后仍有碳化物析出。小，硬度低、韌性好 圖8-6、7Mn%：小，不能形成單一A組織，過大，不易形成加工硬化。一般，Mn/C為8—10，鑄件厚，取大值。2、 含硅量：0.3-1.0%，降低碳在A中的溶解度，促使滲碳體形成。3、 含磷量：降低鋼的韌性。圖8-84、 含硫量：低，作用小，（有大量的錳）四、 提高錳鋼性能的途徑提高韌性、抗磨性、屈服強度1、 孕育和變質1） 加入1、Zr、Nb、啥，形成C、N化物，形成異質晶核，要吹氮、或含氮合金。2） 用鎢粉、錳鐵屑撒入鋼液中，做晶核。3） 用稀土變質，做晶核，細化晶粒2、 時效強化提高硬度加入V、Ti、10，人工時效，析出碳化物。3、 合金化提高屈服強度加入。「：2%，Mo：1%圖8-9五、 高錳鋼的鑄造性1、 流動性好高錳鋼的導熱性差、凝固慢，錳降低液相線，可澆鑄薄壁復雜件。2、 收縮性大易產生熱裂，高溫強度低措施：增大退讓性（鑄型、型芯）3、 內應力大導熱性差，熱應力大，收縮大，機械應力大。措施：同時凝固原則4、 粘砂MnO堿性，砂子酸性，易產生粘砂。措施：堿性涂料，小鑄件，可采用濕沙型。第三節鑄造不銹鋼一、 不銹鋼及耐蝕原理表8-21、 形成氧化保護膜2、 形成單相組織3、 提高基體的電極電位二、 鑄造鉻鎳不銹鋼的化學成分及性能1、 成分：Cr18、Ni9、C<0?12%2、 組織：平衡態，A+F+碳化物鑄造態，A+碳化物圖8-113、 熱處理：固溶處理，形成A，1050-1100C，4、 性能：具有良好的塑性、韌性圖8-125、常存缺陷：晶界貧鉻，降低耐蝕性 圖8-131） 原因：形成碳鉻化合物，降低含鉻量2） 措施：①降低含碳量（盡可能）。②加入丁代Nb碳化物形成元素，避免產生鉻碳化物。③熱處理，加熱至850-900°C，Cr2C3溶解，而TiC不溶解，保溫，可消除Cr2C3。6、耐蝕性對硝酸等氧化性酸，耐蝕性好。對硫酸耐蝕性差，不耐堿。措施：加入Mo、Cu提高對硫酸的耐蝕性加入Si可以提高對濃硝酸的耐蝕性三、 合金元素對鋼組織的影響按對組織的影響，合金元素可分為兩大：以Cr為主形成「元素：Cr=Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb一.當量一 一以Ni為主形成入元素：Ni=Ni+30C+0.5Mn不銹鋼組織與CjNi的關系當量 當-如圖8-14四、 提高鑄造不銹鋼性能的途徑主要指耐蝕性1、 降低含碳量超低碳不銹鋼2、 鋼液凈化夾雜物破壞氧化膜的連續性，局部腐蝕五、 鉻鎳不銹鋼的鑄造性1、 流動性差并易產生冷隔Cr量高，易形成Cr2O3膜，降低流動性，且易產生冷隔、表面皺皮。措施：提高澆鑄溫度（1530C），縮短澆鑄時間，澆鑄系統截面增大30-50%。2、 體收縮大，易產生縮孔疏松采用大冒口，順序凝固3、 易產生熱裂線收縮大，高溫強度低。措施，增大砂子退讓性。4、 易產生粘砂鋼液溫度高，采用耐火度高的涂料六、 銘鎳鋼的應用鉻鎳鋼耐硝酸等氧化性酸。加入1。、Cu也適用于硫酸。不適用于鹽酸、強堿（苛性鉀、鈉）等主要應用有兩種：Cr、Ni、Mo馬氏體不銹鋼析出硬化型不銹鋼一、Cr、Ni、Mo馬氏體鑄造不銹鋼

1、 成分：C0.06,Cr13,Ni4,Mo0.62、 組織：M+A（少量）3、 熱處理：空冷（950-1100C）+2次回火4、 性能：抗磨耐蝕性好（水流情況下）鑄造性好5、 應用：是用大斷面、形狀復雜零件。水輪機、轉子、葉片。二、析出硬化型鑄造不銹鋼典型：ZG17-4MOPH（析出硬化）1、 成分：C0.07,Mo0.5,Cu3,Cr17，Ni42、 組織：M+A+富Cu析出相（彌散分布）3、 熱處理：空冷（1050°C）+時效處理（500-600C）,析出硬化相4、 性能：強度高可達1548MP5、 應用：水輪機葉片第五節鑄造耐熱鋼一、鋼在高溫下氧化和抗氧化性1、氧化：氧化過程圖8-17、18Fe2O3層比容小于鄰近的Fe3O4,所以剝落，不斷形成氧化。2、抗氧化：加入Cr、Si、Al可以形成穩定的氧化膜二、常用幾種鑄造耐熱鋼1、鉻鋼隨含銘量增大，抗氧化性提高圖8-19常用ZGCr28，可用于1000C,強度低，硬而脆。ZGCrTi 強度高、韌性好2、2、鉻鎳鋼ZG1CrNi9Ti1100C強度低應用鹽浴爐坩堝，熱處理爐條3、4、1)2)3)法舞電8嗚5罵鉻錳氮鋼ZG1CrMnSi3N鋁錳鋼（鐵鋁錳）成分：C0.6,Al7,組織：A+FMn29應用：熱處理爐零件900C4）鑄造性：（AI2O3）易產生表面皺皮 易產生縮孔 易產生裂紋第九章：電弧爐煉鋼第一節概述第一節概述1、 煉鋼的重要性、目的、要求1） 熔化鋼液，達到溫度2） 控制成分，碳、硅、錳3） 降低硫、磷，達到要求4） 純凈鋼液，清除雜質、氣體2、 電弧爐煉鋼的特點、應用特點：1）成分控制容易：不用燃料，爐氣容易控制。2） 熱效率高3） 易于實現自動控制4） 成本高應用：大多數應用。第二節三相電弧爐的構造和工作原理一、構造：1、 爐體2、 爐蓋3、 裝料機構4、 電極升降機構圖9-1中的5、6、75、 傾爐機構：機械驅動、液壓驅動圖9-1中的16、17、187、水冷裝置：電極夾持器、爐蓋圈、爐門框、爐門。第三節堿性電弧爐氧化法煉鋼氧化法、不氧化法一、煉鋼工藝要點工藝過程：補爐、裝料、熔化期、氧化期、還原期、出鋼。1、 補爐：鹵水+鎂砂要點：爐溫高、操作快、補層薄2、 裝料：1） 正確選擇大中小塊料比例2） 裝料順序：石灰、小料、大塊料、小料、四周中小料、小料3） 布料要求：（1） 底緊上松（2） 中心高四周低（3） WMo等放在高溫區，但不能放在電弧作用區以免燒損4）超裝：3、 熔化期1） 熔化期過程一階段：起弧階段二階段：穿井階段三階段：電極回升階段四階段：熔化低溫區階段2） 熔化期任務：（1） 熔化鋼液（2） 脫部分磷（3） 防止吸氣、金屬揮發（4） 達到所需溫度3） 提高熔化速度的措施（1） 吹氧助燃（2） 用燃料輔助加熱（3） 爐外預熱廢鋼4、 氧化期1） 任務（1）脫磷、脫碳Fe2P+FeO+CaO—（CaO）4P2O5+Fe（2） 除氣：氮氫（3） 去除鋼液中夾雜物2） 氧化方法（1）礦石氧化法平穩、易控制，過程長、耗電多。（2）氧氣氧化法過程短、耗電少，不易控制。（3）礦石氧氣結合氧化法3） 操作原則1先磷后碳 2溫度：先低后高3造渣：先多后少4供料，先礦石后吹氧5、 還原期1） 主要任務（1）脫氧硫（2） 最終調整成分滿足要求（3） 調整鋼液溫度正常澆注2） 造渣白渣：石灰、氟石、碳粉電石渣：石灰、氟石、碳粉（高溫下，石灰、碳合成電石）M+FeO—MO+Fe （脫氧）CaO+FeS—CaS+FeO（脫硫）6、出鋼二、煉鋼過程的物理化學分析.1、硅錳的氧化Si+O2—SiO2 Si+FeO—Fe+SiO2Mn+O2—MnO2Mn+FeO—Fe+MnO2熔化結束后，大部分硅錳氧化掉了。熔化中期，爐溫低，有利硅錳氧化2、 脫磷Fe2P+FeO+CaO—（CaO'Pq+Fe條件2：高堿度、強氧化性、宿度2小的爐渣1） 爐渣的堿度和氧化性2） 爐渣的粘度脫磷在爐渣-鋼液的界面進行，粘度大，不利擴散的進行，不利脫磷。3） 渣量渣量大有利脫磷，但消耗大量的能源4） 溫度脫磷是放熱反應，溫度低，有利脫磷進行，溫度高，會出現“返磷現象”，所以，氧化終期及時除渣。3、 脫碳脫碳是手段、不是目的作用生成。。造成沸騰，均勻鋼液的溫度成分。去除氣體和夾雜物。高溫有利脫碳4、 脫氧M+FeO—MO+Fe M：Si、Mn、Al各種元素的脫氧能力（1）沉淀脫氧：加入脫氧劑，快，但脫氧產物留在鋼液中（2）擴散脫氧：在還原性爐渣中的脫氧鋼液質量好，但，慢實際：兩者結合，最后，鋁沉淀脫氧擴散脫氧原理：J[FeO]渣 液Lfo=（FeO）J[FeO]渣 液氧的分配系數與溫度有關實現擴散脫氧的條件：1） 還原性爐氣（造還原性渣）2） 高的爐溫高溫時，碳氧親和力大3） 爐渣粘度，粘度小好5、脫硫擴散脫硫，與擴散脫氧相似分配系數：LFes=（FeS）渣/[FeS]液條件： 渣液1）高的爐溫

2） 爐渣的還原性大，堿度影響3） 足夠的量三、合金鋼的冶煉要點1、 合金元素的適宜加入時間不氧化元素隨爐加入鎳等微氧化元素熔化后期銅等氧化元素還原期加入2、 合金元素的收得率3、 鐵合金的處理大小30-80mm、烘烤4、 加入合金的操作要點密度大、熔點高應不停攪拌，以免沉淀密度小先扒渣后加入，并壓入鋼液第四節酸性電弧爐氧化法煉鋼工藝1、酸性電弧爐煉鋼的優缺點1）爐襯的壽命長SiO2熱穩定性好，MgO穩定性差2)2)3)鋼液中的氣體夾雜物少酸性渣流動性差，嚴密蓋住鋼液，侵入氣體少。FeO少，弱堿性，脫氧劑加入少，雜質少。4） 熱效率高造渣少，節能5） 不能脫硫、磷，爐料要求高6） 不能冶煉高錳鋼。2、酸性電弧爐氧化法煉鋼的工藝要點1）配料限制硫磷含量 除氣、夾雜物2）補爐硅砂+水玻璃 5）還原期脫氧，調整成分3）熔化期造渣材料少 6）出鋼4） 氧化期氧化脫碳，造成沸騰，第五節直流電弧爐煉鋼一、 直流電弧爐煉鋼的工作原理大整流器國外已達75噸、國內15噸兩根電極平放，對放二、 直流電弧爐的優點1） 電弧穩定性強交流點-熄100次/秒2） 電極消耗少直流1.4g/kwh，交流6g/kwh3） 噪聲污染小4） 電能消耗低低3-5%5） 電弧較長有利減少鋼液增碳6） 能產生電磁攪拌作用，使化學成分和溫度均勻第十章感應電爐熔煉第一節概述一、 感應爐的工作原理無芯式有芯式常用無芯式圖10-1二、 感應爐熔煉特點1、 加熱速度快特別是液體后，增溫快2、 氧化燒損輕，吸氣少3、 工藝簡單生產靈活4、 爐渣的化學活潑性較弱，調節成分能力差5、 噸位小，大多數用于小件生產第二節無芯感應爐的構造圖10-2加熱原理Q=I2RtI=KEE=4.44①NfE感應電動勢集膚效應與頻率有關，太大，熱效率差因此不能太大。常用感應爐類型：1、 高頻感應爐200-300KHZ2、 中頻感應爐1000-2500HZ3、 工頻感應爐50HZ表10-1第三節感應爐煉鋼工藝一般用不氧化法煉鋼工藝，酸堿性都有一、 爐襯材料和筑爐1、 爐襯材料酸性：硅砂，粘結劑：硼酸+水玻璃堿性：鎂砂，含氧化鐵，要少，導電2、 筑爐方法：放絕緣隔熱層一打爐底_放坩堝模型_筑爐_烘烤二、 爐料和裝料1、爐料要求：低S、P，純凈，大小適中。2、裝料大塊狀在坩堝壁附近，小塊在中間和底部三、 熔化先用較小的功率通電(40-60%),10分鐘后，再用大功率，大部分熔化后，加入造渣材料。四、 脫氧出鋼爐料熔清后脫氧，一般用硅鐵、錳鐵加入鋼液沉淀脫氧，再進行化學成分調整，插鋁終脫氧，出鋼五、 合金鋼的冶煉不氧化法適合煉合金鋼酸性感應爐適合煉除錳鋼外的所有合金鋼堿性感應爐所有合金鋼第四節真空感應爐一、 電爐的構造和工作原理圖10-4二、 真空感應爐煉鋼的優點1、 能比較徹底的清除鋼液中的氣體氣體在鋼液中的溶解度[H]=k1(pH)1/2 [N]=k1(pN)1/2 爐氣分壓2、 鋼中元素氧化輕微夾雜物少，鋼液純凈3、 鋼液中含氧量極低在真空條件下，碳的脫氧能力強C+FeO-COt+Fe4、 煉鋼工藝簡單不進行氧化脫氧，過程簡單，實際就是重熔三、 真空感應爐煉鋼中存在的問題1、 金屬元素蒸發當金屬的蒸發壓超過外界壓力時，元素就會蒸發，Mn的蒸發壓高，易蒸發。Cu也較易蒸發。2、 鋼液的污染爐襯中的SiO2易進入鋼液中，并且脫碳，C+SiO2--Si+COt增硅、脫碳(室溫壓力大，反映不易進行，真空中有利反映進行。)第十一章鋼的爐外精煉第一節概述爐外精煉是近代煉鋼技術發展的一個重要方向爐內：熔化脫磷爐外：脫C、S、O等優點：鋼液質量好縮短煉鋼時間降低能耗一、 爐外精煉的重要作用1、 提高鋼的純凈度清潔鋼，高強度高韌性鋼