灰铸铁的组织及性能.ppt

7.2.1 7.2.1 灰铸铁的组织及性能灰铸铁的组织及性能内蒙古机电职业技术学院机电工程系数控1101班王逸禄同学指导教师：董香萍1.灰铸铁的成分灰铸铁的成分 成份：一般为成份：一般为Wc=2.5%Wc=2.5%4.0%,Wsi=1.0%4.0%,Wsi=1.0%3.0%,WMn=0.5%3.0%,WMn=0.5%1.4%,Ws0.15%,Wp0.30%1.4%,Ws0.15%,Wp0.30%。组织：看成是碳钢的基体加片状石墨，分为三类：铁素组织：看成是碳钢的基体加片状石墨，分为三类：铁素体基体、铁素体体基体、铁素体-珠光体基体、珠光体基体灰铸铁。珠光体基体、珠光体基体灰铸铁。2.灰铸铁的金相组织及其对性能的影响灰铸铁的金相组织及其对性能的影响(一一)石石 墨墨(P29)(P29)凝固条件不同(化学成分、冷却速度、形核能力)灰铸铁的金相组织灰铸铁的金相组织星状(或蜘蛛状)与短片状石墨混合均匀分布F星 状短小片状枝晶间石墨呈有方向分布E枝晶片状点状、片状枝晶间石墨呈无向分布D枝晶点状部分带尖角块状、粗大片状初生石墨及小片状石墨C块片状片状与点状石墨聚集成菊花状分布B菊花状片状石墨均匀分布A片 状说 明代 号名 称表2-1 石墨形状分类3.灰铸铁的金相组织及其对性能的影响灰铸铁的金相组织及其对性能的影响 灰铸铁的金相组织灰铸铁的金相组织(一一)石石 墨墨(P29)(P29)过共晶成分，快冷时形成，如活塞中常出现F型石墨F过共晶成分，满冷时形成的初析石墨C碳当量较形成D型时更低，但冷却速度慢，共晶凝固时液体数量已很少，故呈方向性分布(取决于初析奥氏体)E实质上中心是D型，外围是A型，开始时过冷度大，呈褐条件差，先析出D型，后期析放出凝固潜热，过冷减少而析出A型B碳当量低，成核条件差，初析奥氏体多，冷却速度快，过冷度大D石墨成核能力强，冷却速度慢，过冷度小A形成条件石墨类型形成条件石墨类型表2-2 各型石墨的形成条件4.灰铸铁的金相组织及其对性能的影响灰铸铁的金相组织及其对性能的影响(二二)基基 体体(P30)(P30)铸态或热处理后，分为：铁素体、片状珠光体、粒状珠光体、托氏体、粒状贝氏体、针状贝氏体、马氏体(表2-4)。灰铸铁的金相组织灰铸铁的金相组织5.灰铸铁的金相组织及其对性能的影响灰铸铁的金相组织及其对性能的影响 灰铸铁的金相组织灰铸铁的金相组织(三三)碳化物碳化物 针条状、网状、块状和莱氏体状。6.灰铸铁的金相组织及其对性能的影响灰铸铁的金相组织及其对性能的影响 灰铸铁的金相组织灰铸铁的金相组织(四四)磷共晶磷共晶 二元、三元 二元磷共晶 碳化物复合物 三元磷共晶 碳化物复合物7.灰铸铁的金相组织及其对性能的影响灰铸铁的金相组织及其对性能的影响 灰铸铁的金相组织灰铸铁的金相组织(五五)共晶团共晶团 8.灰铸铁的金相组织及其对性能的影响灰铸铁的金相组织及其对性能的影响 金相组织对性能的影响金相组织对性能的影响(一一)石墨的影响石墨的影响(P31)(P31)：软、强度极低(b 20 MPa;0%)3%游离石墨即占铸铁体积约10%减小有效截面积，尖端引起应力集中1.降低强度；2.减低弹性模量；2.3.有好的减振性；4.缺口敏感性小；3.5.有好的减摩性；6.致密性差，导热性好。9.灰铸铁的金相组织及其对性能的影响灰铸铁的金相组织及其对性能的影响 金相组织对性能的影响金相组织对性能的影响(二二)基体的影响基体的影响(P34)(P34)：灰铸铁(Si%=2%)中：铁素体：b 400 MPa;HBS 95；=50%；状光体：b 700 MPa;HBS 200；=15%；为提高b，除石墨形状、分布、数量外，力争100%细小珠光体。10.灰铸铁的金相组织及其对性能的影响灰铸铁的金相组织及其对性能的影响 金相组织对性能的影响金相组织对性能的影响(三三)共晶团的影响：共晶团的影响：影响因素：炉料、化学成分、熔化工艺、孕育剂与孕育方法、冷却速度。优点：共晶团细化，明显提高b；缺点：过多共晶团会增加缩孔，缩松倾向。11.灰铸铁的金相组织及其对性能的影响灰铸铁的金相组织及其对性能的影响 金相组织对性能的影响金相组织对性能的影响(四四)非金属夹杂物的影响非金属夹杂物的影响(P35)(P35)：Mn低时，S形成三元硫化物共晶或富铁硫化物，影响b；Mn高时，形成MnS(Tm=1650)，入渣；磷共晶常沿共晶团晶界呈网状、岛状或鱼骨状分布；硬而脆，韧性极低，但耐磨，可用于缸套或刹车盘。12.灰铸铁的性能灰铸铁的性能 力学性能力学性能30mm试棒，不完全代表不同形状、壁厚的铸件性能(P36)抗拉强度 b：用于区分铸铁等级 HT100HT350；b=786.5-150C%-47Si%+45Mn%+219S%断后伸长率：很低，HT150HT300之间=0.3 0.8%；抗压强度：为b的3 4倍；抗弯强度：为b的2倍；硬 度：一定条件下代表强度的大小，耐磨性的高低以及切削性能的好坏。外商验货。HBS=444-71.2C%-13.9Si%+21Mn%+170S%13.灰铸铁的性能灰铸铁的性能 使用性能使用性能(P41)(P41)1.耐磨性：2.刹车片、气缸套、活塞环、机床导轨、液压阀件；3.提高硬度，改善基体组织，表面硬化处理。4.2.减振性：5.制造内燃机和机床零件；6.3.耐热疲劳性能：7.球铁、蠕铁比灰铁好；添加合金元素。14.灰铸铁的性能灰铸铁的性能 工艺性能工艺性能(一)铸造性能(P42)(P42)1.流动性：铁液充填铸型的能力；2.熔点以上的过热度（提高浇温）；温度一定时接近共晶成分流动性好；3.磷可提高共晶度，形成低熔点共晶体，降低液相温度；薄壁且表面光洁度要求高的使用高磷铸铁（如工艺品）；4.2.收缩性：液态收缩、凝固收缩、固态收缩5.(P43)(P43)铸型条件、石墨化膨胀、铸件结构的机械阻碍；6.3.铸造应力：1热应力 铸件壁厚薄；7.7.(P44)(P44)2相变应力8.3机械阻碍应力9.4断面敏感性 （内外厚薄处结晶后的组织和性能差异）15.灰铸铁的性能灰铸铁的性能 工艺性能工艺性能(二)切削性能(P45)(P45)石墨对刀具的润滑和断屑作用 有游离渗碳体(白口)时差 合金元素V、Ti、B、Cr、P 硬化相16.灰铸铁的性能灰铸铁的性能 工艺性能工艺性能(二)焊补性能 易形成渗碳体；易产生裂纹；产生新的渣孔、气孔。17.对灰铸铁组织和性能的影响因素对灰铸铁组织和性能的影响因素 冷却速度的影响冷却速度的影响(P45)(P45)成分一定，共晶凝固，冷却越快，过冷度越大，越易白口。影响因素：1逐渐大小和厚薄；2铸型条件：干型、湿型、金属型、石墨型、树枝型、铁型复砂、冷铁18.对灰铸铁组织和性能的影响因素对灰铸铁组织和性能的影响因素 化学成分的影响化学成分的影响1、形成固溶体；2、组成碳化物(P47)：1强碳化物形成元素：V、Zr、Nb、Ti 2中碳化物形成元素：Cr、Mo、W 3弱碳化物形成元素：Mn 4Al:8-9%,20-24%之间进入固溶体，对石墨化有利 10-20%之间Fe3AlCr 反石墨化 24%形成特殊碳化物3、组成硫化物、氧化物、氮化物 FeS MnS MgS4、组成金属间化合物 较少5、纯金属相 超过溶解度，如：Cu、Pb(一)各元素在铸铁中存在的状态与分布(P47)19.对灰铸铁组织和性能的影响因素对灰铸铁组织和性能的影响因素 化学成分的影响化学成分的影响(二)化学成分对灰铸铁组织的影响 1、各元素对石墨化作用的影响(表2-14)注：+为促进石墨化；-为阻碍石墨化；0为无影响20.对灰铸铁组织和性能的影响因素对灰铸铁组织和性能的影响因素 化学成分的影响化学成分的影响(二)化学成分对灰铸铁组织的影响 2、各元素对金属基体的影响(表2-15)21.对灰铸铁组织和性能的影响因素对灰铸铁组织和性能的影响因素 化学成分的影响化学成分的影响(三)五个常见元素的影响(表2-16)22.对灰铸铁组织和性能的影响因素对灰铸铁组织和性能的影响因素 化学成分的影响化学成分的影响(三)五个常见元素的影响(P48)1、碳和硅 含碳量增加，石墨数量增多，促进石墨化；含碳量减少，偏离共晶点，结晶间隔大，初生奥氏体，性能提高；硅强烈促进石墨化；作为孕育剂，石墨化效果比原铁水中的硅大得多；促进结晶核心形成和石墨化，并减少白口倾向；高Si/C比铸铁；碳和硅也促进共析石墨化，珠光体量减少，铁素体量增加。23.对灰铸铁组织和性能的影响因素对灰铸铁组织和性能的影响因素 化学成分的影响化学成分的影响(三)五个常见元素的影响2、锰和硫 锰和硫均稳定碳化物，阻碍石墨化；锰阻碍共晶石墨化作用弱，阻碍共析石墨化作用强，均珠光体；灰铸铁含锰量一般0.41.2%，1.5%时属于合金铸铁；硫的作用：1强烈阻碍石墨化；2形成MnS，作为石墨的非均质晶核，有利于石墨析出；3、磷 P使共晶点左移，计入碳当量；形成磷共晶，耐磨性提高，脆性增加。24.对灰铸铁组织和性能的影响因素对灰铸铁组织和性能的影响因素 化学成分的影响化学成分的影响(四)合金元素的影响(P51)Ni、Cu、Cr、Mo、W、Mn、V、Ti、Nb25.对灰铸铁组织和性能的影响因素对灰铸铁组织和性能的影响因素 化学成分的影响化学成分的影响(五)常见微量元素的影响Sn、Sb、Bi、Pb、Zn、B、Te、Zr26.对灰铸铁组织和性能的影响因素对灰铸铁组织和性能的影响因素 其他铸造工艺条件的影响其他铸造工艺条件的影响(P55)(P55)(一)铁液过热和高温静置的影响铁液过热的临界温度为：15001550与成分、冷却速度和形核能力有关27.对灰铸铁组织和性能的影响因素对灰铸铁组织和性能的影响因素 其他铸造工艺条件的影响其他铸造工艺条件的影响(二)孕育处理的影响 生产高强度铸铁时，要求铁液过热，并适当降低碳硅含量；形核能力降低，往往出现过冷石墨和一定量的自由渗碳体；孕育能降低铁液过冷倾向，形成较理想石墨形态，增加非均质晶核数量，细化晶粒，提高组织和性能均匀性，性能提高28.对灰铸铁组织和性能的影响因素对灰铸铁组织和性能的影响因素 其他铸造工艺条件的影响其他铸造工艺条件的影响(三)气体的影响(P57)1、氢：促进白口，反白口，皮下气孔；2、氮：适量，铁素体减少，珠光体增加，片状石墨变 短，变钝，强度提高。含量过多时，出现氮气孔；3、氧：含量过多，白口倾向增加，断面敏感性增加，气孔增多。多消耗孕育剂，球化剂。29.对灰铸铁组织和性能的影响因素对灰铸铁组织和性能的影响因素 其他铸造工艺条件的影响其他铸造工艺条件的影响(四)炉料的影响 遗传性：与生铁的原始组织（石墨、渗碳体形态、数量）、气体、非金属夹杂、不常分析的微量元素有关。30.7.2.2 7.2.2 灰铸铁的牌号、性能及灰铸铁的牌号、性能及用途用途31.32.33.完了 鸣谢：百度文库34.35.