1、第七章铸钢与铸铁7.1铸钢铸钢7.2铸铁铸铁7.1 7.1 铸钢铸钢钢号钢号 如如 ZG25 钢，钢， w(C)=0.25 % 。性能性能 强度和塑性、韧性高于铸铁强度和塑性、韧性高于铸铁 ，但铸造流动性能差，收缩率大。，但铸造流动性能差，收缩率大。钢号钢号化学成分化学成分, %, %机械性能机械性能CMnSisMPabMPa5%akkJ/m2ZG150.12-0.220.35-0.650.20-0.452004002540600ZG250.22-0.320.50-0.800.20-0.452404502032450ZG350.32-0.420.50-0.800.20-0.4528050016
2、25350ZG450.42-0.520.50-0.800.20-0.453205801220300ZG550.52-0.620.50-0.800.20-0.453506501018200轧辊轧辊外壳外壳组织组织 PF用途用途 形状复杂，需一定强度、塑韧性的零件，如轧辊、机座、外壳。形状复杂，需一定强度、塑韧性的零件，如轧辊、机座、外壳。7.27.2铸铁铸铁1铸铁的特点铸铁的特点2常用铸铁常用铸铁成分成分 w(C) = 2.54.0 % ， w(Si) = 1.03.0 % .1铸铁的特点铸铁的特点（）铸铁的石墨化（）铸铁的石墨化C 的同素异构体：的同素异构体：石墨石墨G（简单六方晶格）简单六方
3、晶格）金刚石金刚石Fe - Fe3CG 相图相图Fe3C 亚稳定相亚稳定相G稳定相稳定相石墨化过程石墨化过程 按按Fe-G 相图结晶、转变相图结晶、转变G结晶：结晶：过共晶成分过共晶成分 L L + GI共晶转变共晶转变 L4.26 A2.08+G（共晶共晶） (1154)G析出：析出： AA+GII (1154738 )共析转变共析转变 A0.68F + G（共析共析）( 738)影响石墨化的因素影响石墨化的因素化学成分化学成分C、Si 促进石墨化促进石墨化冷却速度冷却速度冷速慢有利石墨化冷速慢有利石墨化（）铸铁的（）铸铁的组织组织和分类和分类名名 称称石石 墨墨 化化 程程 度度显微组织显
4、微组织灰口铸铁灰口铸铁按按 Fe-G Fe-G 相图结晶、转变相图结晶、转变F + G较高较高F + P + G中等中等P + G麻口铸铁麻口铸铁较低较低Le + P + G白口铸铁白口铸铁按按 Fe-Fe-Fe3C 相图结晶、转相图结晶、转变变Le + P + Fe3C灰口铸铁的组织灰口铸铁的组织 钢基体钢基体 + G力学性能力学性能强度、塑韧性比钢低。强度、塑韧性比钢低。G的强度、韧性极低，减小钢基体的有效截面，并引起应力集中。的强度、韧性极低，减小钢基体的有效截面，并引起应力集中。（）（）铸铁的性能铸铁的性能耐磨性好耐磨性好 石墨有利于润滑、储油。石墨有利于润滑、储油。三种石墨形态三种石
5、墨形态缺口敏感性低缺口敏感性低 表面粗糙对疲劳极限的影响不明显表面粗糙对疲劳极限的影响不明显消震性好（是钢的十倍）消震性好（是钢的十倍） G 组织松软组织松软铸造性好铸造性好 接近共晶成分、熔点低、流动性好、凝固收缩小。接近共晶成分、熔点低、流动性好、凝固收缩小。切削加工性好切削加工性好 G 使切屑易断，还可润滑刀具。使切屑易断，还可润滑刀具。其它性能其它性能应用应用 如，机床床身、发动机缸体、齿轮、曲轴。如，机床床身、发动机缸体、齿轮、曲轴。2常用铸铁常用铸铁（）（）灰铸铁灰铸铁 （）（）球墨铸铁球墨铸铁 （）（）蠕墨铸铁蠕墨铸铁 （）（）可锻铸铁可锻铸铁 （）（）合金铸铁合金铸铁（）灰铸铁
6、（）灰铸铁牌号牌号 如如HT100，表示表示 b100MPa（直径直径30mm）。）。组织组织 钢基体钢基体（F 、F + P 、P） + 片状片状G性能性能 与其它铸铁相比，力学性能差，其它性能好。与其它铸铁相比，力学性能差，其它性能好。分类分类牌号牌号显微组织显微组织基体基体粗片粗片普通灰铸铁普通灰铸铁HT100F +少量少量P粗片粗片HT150F + P较粗片较粗片HT200P中等片中等片孕育铸铁孕育铸铁HT250细细 P P较细片较细片HT300S 或或 T细片细片HT350HT400F+P基体基体+ 片状片状G500F基体基体+ 片状片状GP基体基体+ 片状片状G孕育铸铁孕育铸铁 浇
7、注前在铁水中加浇注前在铁水中加 Si-Fe，Si-Ca等孕育剂，等孕育剂，使使P细化、细化、G细而均匀，强度、塑韧性明显提高。细而均匀，强度、塑韧性明显提高。热处理热处理去应力退火去应力退火 500550，防止机加工、使用时变形或开裂。，防止机加工、使用时变形或开裂。水泵水泵 叶轮叶轮发动机飞轮发动机飞轮高温退火高温退火 850900, 表面表面、薄壁等白口处薄壁等白口处CmG, 硬度硬度, 切削加工性切削加工性表面淬火表面淬火 提高导轨表面、汽缸体内壁等的耐磨性。提高导轨表面、汽缸体内壁等的耐磨性。应用应用 如，机床床身、导轨，汽缸体。如，机床床身、导轨，汽缸体。（）球墨铸铁（）球墨铸铁在铁
8、水浇注前加球化剂（在铁水浇注前加球化剂（稀土稀土Mg）使使G球化球化牌号牌号 如如 QT700-2 ，表示表示 b700， 2 。组织组织 钢基体（钢基体（F 、F + P 、P、 回火回火S、下下B ) + 球状球状G性能性能 强度、塑韧性明显优于灰铸铁。（强度、塑韧性明显优于灰铸铁。（ 球状球状G 对基体的割裂作用小）对基体的割裂作用小）牌号牌号基体基体机械性能机械性能 bMPa0.2MPa5%akkJ/m2HB QT400-17F F40025017600179 QT420-10F42042027010300207QT500-5F+P5003505147-241QT600-2P60042
9、02229-302QT700-2P7004902229-302QT800-2P8005602241-321 QT1200-1下下B B12008401300 38HRCF+P基体基体 500F基体基体 100热处理热处理退火退火 去应力退火去应力退火，500 600。低温退火低温退火，720760， PG + F ，塑韧性、切削加工性塑韧性、切削加工性高温退火高温退火，900950， P, CmG + F ，塑韧性、切削加工性塑韧性、切削加工性 正火正火 P% ，细化组织，强度、耐磨性，细化组织，强度、耐磨性低温正火低温正火，840860， P + F + G ，塑韧性较好。塑韧性较好。高温正
10、火高温正火，880920， P + G + 少量少量F ，强度较高。强度较高。不完全不完全A化正火化正火完全完全A化正火化正火调质调质 850900油淬油淬 + 550600回火回火回火回火S + G 等温淬火等温淬火 840900 + 300等温等温下下B+G调质、等温淬火后综合机械性能好，但仅适于小尺寸零件。调质、等温淬火后综合机械性能好，但仅适于小尺寸零件。应用应用替代部分铸钢、锻钢件，如曲轴、连杆、轧辊、汽车后桥等。替代部分铸钢、锻钢件，如曲轴、连杆、轧辊、汽车后桥等。连杆连杆管道接口管道接口 （）蠕墨铸铁（）蠕墨铸铁在铁水浇注前加蠕化剂而得在铁水浇注前加蠕化剂而得牌号牌号 如如 Ru
11、T420 ，表示表示 b420 。组织组织 钢基体钢基体+ 蠕虫状蠕虫状G性能性能 强度、塑韧性优于灰铸铁。强度、塑韧性优于灰铸铁。牌号bMPa0.2MPa%硬度HB基体不 小 于RuT4204203350.75200280PRuT3803803000.75193274PRuT3403402701.0170249P+FRuT3003002401.5140217F+PRuT2602601953121197F应用应用 高压热交换器、汽缸盖、液压阀等。高压热交换器、汽缸盖、液压阀等。进气管进气管排气管排气管（）可锻铸铁（）可锻铸铁 白口铸铁白口铸铁 经长时间石墨化退火（经长时间石墨化退火（90096
12、0）而得）而得牌号牌号 如如 KT300-6 ，表示表示 b300 ， 6 。组织组织 钢基体钢基体 + 团絮状团絮状G性能性能 强度、塑韧性优于强度、塑韧性优于HT，低于低于QT。分类牌 号壁厚mmbMPa%硬度HBF基体KT300-6123006120163KT330-8123308120163KT350-101235010120163KT370-121237012120163P基体KT450-54505152219KTZ500-45004179241KTZ600-36003201269KTZ700-27002240270* 试棒直径试棒直径16mmF+P基基500F基基500F基基100
13、应用应用 管接头、低压阀门等。管接头、低压阀门等。（）合金铸铁（）合金铸铁耐磨铸铁耐磨铸铁减摩铸铁减摩铸铁 P灰铸铁（灰铸铁（F 为软基体，为软基体，Cm为硬质点，为硬质点，G润滑、储油）润滑、储油）抗磨铸铁抗磨铸铁 白口铸铁表层灰口铸铁心部（强度好）白口铸铁表层灰口铸铁心部（强度好） 加入合金元素，以提高强度、韧性、耐磨性。加入合金元素，以提高强度、韧性、耐磨性。耐热铸铁耐热铸铁 耐蚀铸铁耐蚀铸铁 随着生产的发展，对铸铁不仅要求有更高的机械性能，而且有时还要求具有某些特殊性能。如耐磨性、耐热性和耐蚀性等。为此，可向铸铁中加入一定量的合金元素制成合金铸铁（alloy cast iron）。 耐
14、磨铸铁(wear resistant cast iron) 向铸铁中加入一定的P、B、V或Ti等元素， 使铸铁组织中形成大量均布的高硬度显微夹杂物，大大提高了铸铁的耐磨性。向铸铁中加入Cr、Mo和Cu等元素使基体组织细化和强化，也能提高耐磨性。高P、Cu、Ti合金铸铁是制造机床导轨的好材料。Cr、Mo、Cu 合金铸铁主要用在汽车、拖拉机、精密机床方面以及要求较高的大型柴油机汽缸套及活塞环等零件。此外，还有中锰球墨铸铁用于农机上的耙片、犁铧、球磨机的衬板、磨球、拖拉机上的履带板等。 耐热铸铁（heat-resistant cast iron） 耐热铸铁是指在高温下具有较好的抗氧化和抗生长的能力。
15、所谓“生长”是指由于氧化性气体沿着石墨片的边界和裂纹渗入铸铁内部所造成的氧化以及由于Fe3C分解而发生的石墨化引起铸铁件体积膨胀。向铸铁中加入一定量的Al、Si或Cr等元素，一方面使铸铁表面形成致密的氧化膜(Al2O3、SiO2、Cr2O3)，使这类铸铁在高温下具有抗氧化、不起皮的能力；另一方面，这些元素提高了铸铁组织的相变温度，阻止了Fe3C的分解，增强了铸铁在高温下的抗生长性，使铸件的性能与尺寸稳定，即提高了耐热性。耐热铸铁可用于制造炉门、炉栅等耐热件。 耐蚀铸铁（corrosion resistant cast iron） 耐蚀铸铁是指在腐蚀性介质中工作时具有耐蚀能力的铸铁。它们主要应用
16、于化工部门，如阀门、管道、泵、容器等。提高铸铁耐蚀性主要靠加入大量的Si、Al、Cr、Ni、Cu等合金元素。在铸件表面形成保护膜，可以提高铸铁的耐蚀性能。小结小结重点要求重点要求灰铸铁灰铸铁 和和 球墨铸铁球墨铸铁 的成分，组织，性能特点，牌号及用途。的成分，组织，性能特点，牌号及用途。一般要求一般要求1. 铸铁的石墨化原理，石墨的形态、大小对铸铁性能的影响。铸铁的石墨化原理，石墨的形态、大小对铸铁性能的影响。2. 铸铁的常用热处理的方法和目的。铸铁的常用热处理的方法和目的。3. 了解可锻、了解可锻、蠕墨蠕墨、合金合金铸铁。铸铁。思考题思考题1. 出现下列不正常现象时，应采取什么有效措施予以防
17、止或改善？出现下列不正常现象时，应采取什么有效措施予以防止或改善？ a. 灰铸铁磨床床身铸造以后就进行切削灰铸铁磨床床身铸造以后就进行切削, 在切削加工后出现不允许的变形。在切削加工后出现不允许的变形。 b. 灰铸铁薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难。灰铸铁薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难。2. 指出下列铸铁的类别、组织及性能的主要指标：指出下列铸铁的类别、组织及性能的主要指标：HT150； HT350；QT600-3 。人有了知识，就会具备各种分析能力，人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说古人说“书中自有黄金屋。书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进鼓舞我们前进。
