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什麽是鑄鐵

更新时间:2019-10-31 03:09人气:3695
  中國鋼管信息港報道了:根據國家標準 GB]348--88規定,球鐵分為八個牌號,牌號中‘QT’是球鐵二字漢語拚音的字頭,其後二級數字分別表示最低抗拉強度和最低延伸率。表 中列出了球鐵的化學成分和力學性能。
  
  球鐵具有上述優良的機械性能、有時可用它代替碳素鋼,利用於負荷較大受為複雜的零件如珠光體基的球鐵常用於製造汽車、拖拉機中的曲軸、連杆、凸輪等。還可做大型水壓機的工作缸、缸套及活塞。而鐵素作基的球鐵多用於製造受壓閥門、汽車後橋殼等。
  
  它是由白口鑄件經熱處理而得的一種高強度鑄化與灰鑄鐵相比,它具有較高的強度、塑性、韌性,而耐磨性和城探性優於普通碳素鋼,所以可部分代替碳鋼、合金鋼和有色金屬。
  
  在普通鑄鍾基礎上加進某些合金元素可使鑄鐵具有某種特殊性能,如耐磨性、耐熱性或腐蝕性等,從而形成一類具有特殊性能的合金鑄鐵。合金鑄鐵可用來製造在高溫、高 磨擦或耐蝕條件下工作的機器零件 。
  
  1. 鑄鐵的特點和分類
  
  一、鑄鐵的特點
  
  1.成分與組織特點
  
  鑄鐵與碳鋼相比較,其化學成分中除了有較高的C、Si含量外(C2.5%~4,0%、Si1.0%一3.0%),還含有較高的雜質元素Mn 、P,S,在特殊性能的合金鑄鐵中,還含有某些合金元素。所有這些元素的存在及其含量,都將直接影響鑄鐵的組織和性能。
  
  由於鑄鐵中的碳首要是以石墨(G)形式存在的,所以鑄鐵的組織是由金屬基體和石墨所構成的。鑄鐵的金屬基體有珠光體、鐵素體和珠光 體加鐵素體三類,它們相當於鋼的組織。是以,鑄鐵的組織特點 ,可以看成是在鋼的基體上分布著不同外形的石墨 。
  
  2.鑄鐵的性能特點
  
  鑄鐵的抗拉強度、塑性和韌性要比碳鋼低。固然鑄鐵的機械性能不如鋼,但由於石墨的存在,卻賦予鑄鐵很多為鋼所不及的性能。如良好的耐磨性、高消振性、低缺口敏感性和良好的切削加工性能。此外 ,鑄鐵的碳含量高,其成分接近於共晶成分,是以鑄鐵的熔點低,約為1200℃擺布 ,鐵水活動性好 ,由於石墨結晶時體積膨脹 ,所以傳送收縮率小,其鑄造性能優於鋼,因此通常采用鑄造方法製成鑄件使用,故稱之為鑄鐵。
  
  二、鑄鐵的分類
  
  鑄鐵的分類方法很多。根據碳存在的形式可分為三種:
  
  1.白口鑄鐵(簡稱白口鐵)
  
  白口鑄鐵中的碳首要以滲碳體(Cm)形式存在 ,斷口呈白亮色。其性能硬而脆,切削加工困難。除少數用來製造硬度高、耐磨、不需要加工的零件或表麵要求硬度高 、耐磨的冷硬鑄件外(如破碎機的壓板 、軋輥、火車輪等 ),還可作為煉鋼原料和可鍛鑄鐵的毛坯。
  
  2.灰口鑄鐵(簡稱灰口鐵)
  
  灰口鑄鐵中的碳首要以片狀石墨的形式存在,斷口呈灰色 。灰口鑄鐵具有良好的鑄造性能和切削加工性能,且價格低廉,製造方便,因此利用比較廣泛。
  
  3.麻口鑄鐵(簡稱麻口鐵)
  
  麻口鑄鐵中的碳既以滲碳體形式存在,又以石墨狀況存在。斷口來雜著白亮的遊離滲碳體和暗灰色的石墨,故稱為麻口鐵 。生產中很少用麻口鐵。
  
  根據石墨外形的不同,將鑄鐵分為以下四種:
  
  (1)灰口鑄鐵,鑄鐵中的石墨外形呈片狀。
  
  (2)蠕墨鑄鍾持鐵中的石墨大部分為短小蠕蟲狀
  
  (3)球墨鑄鐵(又稱瑪鐵、瑪鋼),鑄鐵中的石墨是不規則團絮狀。
  
  (4)球墨鑄鐵:鑄鐵中的石墨呈球狀。
  
  此外,為了獲得某些特殊性能,應使鑄鐵中的常規元素***規定的含量,並且加進一定的合金元素 ,此稱之為 特殊性能鑄鐵。例如、耐磨鑄鐵、中國鋼管信息港報道了:耐熱鑄鐵和耐蝕鑄鐵等。
  
  2. 鑄鐵的結晶
  
  通過金屬學的學習我們已知道,鑄鐵的結晶過程和組織改變依化學成分和鑄造工藝條件不同,可以按Fe-Fe3C係進行或者按Fe-G係進行。研究鑄鐵時為了方便起見 ,通常將這兩種狀況圖疊加在一起稱為Fe-C合金雙重狀況圖,如圖所示 。
  
  由圖可見 ,亞共晶成分的發口鑄鐵(簡稱灰鑄鐵)結晶時,首先拆出的是初生奧氏體A,今後殘留下的液相再經過共晶改變 ,變為固態。共晶改變完畢後繼續冷卻時,還要發生碳自A中脫港析出那今後的共折改變,完成結晶過程,形成亞共晶鑄鐵的終究紛紛通常把初生A的析出和今後共晶改變稱為鑄鐵的一次結晶;而把凝固後進行的碳自A中的 脫溶、共析改變稱為二次結晶。
  
  表 灰鑄鐵的結晶過程
  
  一次結晶決定了鑄鐵的晶粒大小、石墨外形和分布,二次結晶決定了鑄鐵的基體組織。是以 。要控製鑄鐵的組織,就必須控製這兩個結晶過程。
  
  3. 鑄鐵的石墨化
  
  一,鑄鐵的石墨化過程
  
  鑄鐵中石墨的形成過程稱為石墨化過程。鑄鐵組織形應的基本過程就是鑄鐵中石墨的形成過程。是以,了解石墨化過程的條件與影響身分對把握鑄鐵材料的組織與性能是十分首要的 。
  
  根據Fe-C合金雙重狀況圖,鑄鐵的石墨化過程可分為三個階段:
  
  第一階段,即液相亞共晶結晶階段 。包括,從過共晶成分的液相中直接結晶出一次石墨和共晶成分的液相結晶出奧氏體加石墨由一次滲碳體和共 晶滲碳體在高溫退火時分解形成的石墨。
  
  中間階段,即共晶改變亞共折改變之間階段。包括從奧氏體中直接析出二次石墨和二次滲碳體在此溫度區間分解形成的石墨。
  
  第二階段,即共折改變階段。包括共折改變時,形成的共析石墨和共析滲碳體退火時分解形成的石墨。
  
  鑄鐵石墨化過程進行的程度與鑄鐵組織的關係概括於表中
  
  二 、影響鑄鐵石墨化的身分
  
  鑄鐵的組織取決於石墨化進行的程度,為了獲得所需要的組織,關鍵在於控製石墨化進行的程度。實踐證實,鑄鐵化學成分、鑄鐵結晶的的冷卻速度及鐵水的過熱和 靜置等詩多身分都影響石墨化和鑄鐵的顯微組織。
  
  1.化學成分的影響
  
  各元素對待鐵石墨化的影響可定性地列於表中。各元素對石墨外形、分布的影響定性地列於表中。
  
  由表可見,恃鐵中常見的C,Si、Mn、P、S中,C,Si是強烈促進石墨化的元素,S是強烈阻礙石墨化的元素。實際上各元素對鑄鐵的石墨化能力的影響極為複雜 。其影響與各元素本身的含量和是否與其它元素發生感化有關 ,如Ti、Zr 、B、Ce、Mg等都阻礙石墨化,但若其含量極低(如B、Ce<0.01%,T<0.08%)時,它們又表現出有促進石墨化的感化 。
  
  2.冷卻速度的影響
  
  一般來說,鑄件冷卻速度趨緩慢,就越有益於按照Fe-G穩定係狀況圖進行結晶與改變,充分進行石墨化;反之則有益於按照 Fe-Fe3C亞穩定係狀況圖進行結晶與改變,終究獲得 白口鐵。特別是在共析階段的石墨化,由於溫度較低,冷卻速度增大,原子擴散困難,所以通常情況下,共折階段的石墨化難以充分進行。
  
  鑄鐵的冷卻速度是一個綜合的身分,它與澆注溫度、傳型材料的導熱能力和鑄件的壁厚等身分有關。而且通常這些身分對兩個階段的影響基本相同。
  
  進步澆注溫度能夠延緩鑄件的冷卻速度,如許既促進了第一階段的石墨化,也促進了第二階段的石墨化。是以 ,進步澆注溫度在一定程度上能使石墨粉化 ,也可增加共析改變。
  
  3.鑄鐵的過熱和高溫靜置的影響
  
  在一定溫度範圍內,進步鐵水的過熱溫度,延長高溫靜置的時間,都會導致鑄鐵中的石墨基作組織的細化 ,使鑄鐵強度進步。進一步進步過熱度,鑄鐵的成核能力下降,因此使石墨形態變差,甚至出現自由滲聯體,使強度反而下降,因此存在一個‘臨界溫度’。臨界溫度的高低,首要取決於鐵水的化學成分及鑄件的冷卻速 度一般以為普通灰鑄鐵的臨界溫度約在1500一1550℃擺布,所以總希看出鐵溫度高些。
  
  4. 灰鑄鐵
  
  灰鑄鐵是一種斷麵是灰色,碳首要以片狀石墨形式出現,是利用最為廣泛的一種鑄鐵。灰鑄鐵的鑄造性能、切削性、耐磨性和吸 震性都優於其它各類鑄鐵,而且生產方便、品率高、本錢低。是以,在工農業生產中友鑄鐵獲得廣泛利用 ,在各類鑄鐵的總產量中點80%以上。
  
  一 ,灰鑄鐵的牌號、化學成分反顯微組織
  
  根據發鑄鐵分類國家標準 GB 9439一88,我國灰鑄鐵的牌號分為六級。
  
  “HT”表示灰鐵二字漢語拚音的第一個大寫字母,其後數字表示抗拉強度。發鑄鐵的化學成分見表。
  
  灰鑄鐵的顯微組織是由片狀石墨和金屬基體所構成的 。金屬基體俄共析階段石墨化進行的程度不同可分為鐵素體、鐵素體-珠光體作和珠光體三種 。相應有三種不同基體組織的灰鑄鐵 ,它們的顯微組織分別如圖與圖所 示。
  
  普通灰鑄鐵的金屬基體以珠光作為主,並合有少量鐵素體;高強度鑄鐵首要是珠光作基體,屬於鐵素體基體的首要是高矽鑄鐵。
  
  二、灰鑄鐵的性能和用處
  
  灰鑄鐵的性能與其他學成分和組織有密切的聯係。
  
  1.良好的鑄造性能
  
  由於友鑄鐵的化學成分接近共晶點,所以鐵水活動性好,可以鑄造非常複雜的零件。另外,由於石墨比容較大,使鑄件凝固時的收縮量減少,可簡化工藝,減輕鑄件的應力並可得到致密的組織。
  
  2,良好的耐磨性和消震性
  
  石墨本身具有潤滑感化,石墨掉落後的空洞能吸附和儲存潤滑油,使鑄件有良好的耐磨性。此外,由於鑄件中帶有硬度很高的磷共晶 ,又能使抗磨能力進一步進步 ,這對於製備活塞環、氣缸套等受摩擦零件具有首要意義。
  
  中國鋼管信息港報道了:石墨可以禁止後動的傳播,灰鑄鐵的消誇大能力是鋼的10倍,常用來建造承受振動的機床底座。
  
  3.較低的缺口敏感性和良好的切削加工性能
  
  灰鑄鐵中由於石墨的存在,相當於存在很多小的缺口時表麵的缺陷、缺口等幾乎沒有敏感性,是以,表麵的缺陷對鑄鐵的疲憊強度影響較小 ,但其疲憊強度比鋼要低。由於發鑄鐵中的石墨可以起斷屑感化和對刀具的潤滑起減障感化,所以其可切削加工性是良好的。
  
  4.灰鑄鐵的機械性能
  
  友鑄鐵的抗拉強度、塑性、韌性及彈性模量都低於碳素鏽鋼,如表所示。灰鑄鐵的抗壓強度和硬度首要取決於基體組織。灰鑄鐵的抗壓強度一般比抗拉強度高出三四倍 ,這是灰鑄鐵的一種特性 。是以,與其把灰鑄鐵用作抗拉零件還不如做耐壓零件更適合。這就是廣泛用作機床床身和支柱受耐壓零件的啟事。
  
  5. 進步鑄鐵性能的途徑
  
  一、鑄鐵石墨細倫強化——孕育處理
  
  為了細化灰鑄鐵的組織,進步鑄鐵的機械性能,並使其均勻一致。通常在澆注前往鐵水中加和少量強烈促進石墨化的物質 ,即孕育劑)進行處理,這一處理過程稱為孕育處理 。經過孕育處理的灰鑄鐵稱孕育鑄鐵。
  
  常用的孕育劑有破鐵、矽鈣、稀土台金等,其中最常用的是含有75%Si的鐵合金。孕育劑的加進量大致在0.2%~0.5%,應視鑄件厚薄而定。孕育劑的感化是促使石裏非自發形核 ,因此孕育鑄鐵的全相組織是在細密的珠光體基體上,均勻分布細小的石墨,其抗拉強度可達300一400 MPa,硬度可達HB170—270,αk可達3~8 J/cm2、延伸率達0.5%擺布 ,都比普通灰鑄鐵高。

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