1、作业：,正火与退火的区别：1、加热温度不同2、冷却方式不同：正火是在空气中冷却，退火一般是随炉冷却3、获得组织不同：正火得到S组织，退火得到P组织,生产中一般根据所要达到的目的进行选择，可从以下几方面考虑： 切削加工性。低碳钢用正火，中碳钢用退火或正火,高碳钢用球化退火。（2）使用性能。对于性能要求不高，随后拟不再淬火回火的普通结构件，可以用正火提高力学性能。但若形状比较复杂的零件或铸件，采用正火有变形或开裂的危险时，则以退火为好。（3）经济性，正火的周期比退火的周期短，设备利用率高，节能省时，所以在可能的情况下优先采用正火。,第二节 铸铁,铸铁是含碳量大于2.11%并含有较多硅、锰、硫、磷等
2、元素的多元铁基合金。铸铁具有许多优良的性能及生产简便、成本低廉等优点，因而是应用最广泛的材料之一。,（1）灰铸铁：碳全部或大部分以片状石墨的形式存在（2）球墨铸铁：铁水经球化处理，石墨全部或大部分呈球状（3）可锻铸铁：白口铸铁经石墨化或氧化脱碳的可锻化处理，石墨呈团絮状。（4）白口铸铁：碳以渗碳体的形式存在于铸铁中（5）合金铸铁：铸铁中含有其它合金元素。,一、铸铁的分类、代号及牌号,1、铸铁的分类,2、铸铁的牌号表示方法,铸铁的牌号表示方法（续）,Fe-C合金中，C的存在方式有两种： Fe3C 和 G（graphite） Fe3C是一种亚稳定相，G是一种稳定的相。 Fe3C 3 Fe +C（高
3、温） Fe -Fe3C 亚稳系状态图 ，Fe - G 稳定系状态图,二、铸铁的石墨化,1、Fe-Fe3C 和 Fe-G (石墨)双重相图,Fe -C合金结晶过程中为什么一般形成Fe -Fe3C而不是Fe - G ？,因为Fe3C：6.69%C，比G：100% C更接近于合金成分的含 C 量（6.69%C），因此形成Fe3C 时所需的原子扩散量较少，晶核更容易形成。石墨是碳的单质之一，其强度、塑性、韧性几乎为零。,存在两个铁碳相图： Fe-Fe3C和Fe-G双重相图,2、铸铁的石墨化过程,铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程称为石墨化。,铸铁结晶过程中，第一、二阶段由于温度较高，原子具有较高的扩散能
4、力。石墨化容易实现，即结晶按Fe-G进行，得到A+G组织。而第三阶段由于温度较低，石墨化过程可能被部分或完全抑制，结果可获得三种不同的组织：,F+G （第三阶段完全进行）F+P+G （第三阶段部分抑制）P+G （第三阶段完全抑制）,3、影响石墨化的因素 化学成分的影响 碳和硅是强烈促进石墨化的元素。碳、硅量控制范围：2.54.0%C，1.03.0%Si。Al、Cu、Ni、Co等元素对石墨化有促进作用。S、Mn、Cr、W、Mo、V等元素阻碍石墨化。, 冷却速度的影响铸件冷却缓慢，有利于碳原子的充分扩散，结晶将按Fe - G相图进行，因而促进石墨化。,三、 常用铸铁,1、灰铸铁灰铸铁是指石墨呈片状
5、分布的灰口铸铁。其产量约占铸铁总产量的80%以上。1）成分、组织和性能WC=2.7%3.8%，WSi=0.9%2.7%,灰铸铁的组织是由液态铁水缓慢冷却时通过石墨化过程形成的，其基体组织有铁素体、珠光体和铁素体加珠光体三种。,灰铸铁齿轮箱,灰 铸铁 的显 微组 织,常对灰铸铁进行孕育处理，以细化片状石墨。常用的孕育剂有硅铁和硅钙合金。 经孕育处理的灰铸铁称为孕育铸铁。,2）热处理热处理只改变基体组织，不改变石墨形态。灰铸铁强度只有碳钢的3050%，热处理强化效果不大。灰铸铁常用的热处理有： 消除内应力退火(又称人工时效) 消除白口组织退火 表面淬火,3）用途制造承受压力和震动的零件,如机床床身
6、、各种箱体、壳体、泵体、缸体。,2、 球墨铸铁,1、球化处理与孕育处理,1）球化处理,铁水浇铸前，加入一定量的球化剂（Mg，稀土铈、镧、钇，硅铁-镁，铜-镁系），以促使石墨结晶时生长成为球状的工艺，称为球化处理。,2）孕育处理（变质处理）,球化处理只能在铁水中有石墨核心产生时，才能促使石墨生长成球状，而球化剂都是阻碍石墨化的元素，所以必须进行孕育处理（变质处理），即往铁水中加入变质剂,2、球墨铸铁的成分、组织和性能特点,1）成分特点,a、碳当量高 C%+1/3Si%=4.34.6%共晶成分,b、含硫量较低 S0.07% (P0.1%) 硫与球化剂有很强的亲和力，消耗球化剂， 造成球化不良。,2
7、）组织特点,石墨组织形态圆整，对基体强度、塑、韧性影响小，球墨的数量越少、越细，分布越均匀，机械性能越高。,球墨铸铁的显微组织,退火：降低应力，表面白口铸铁消除，变成灰口铸铁或球墨铸铁 正火：得到以珠光体为主的基体组织 等温淬火回火：得到回火马氏体 调质处理：获得回火索氏体和球状石墨组织， 具有良好综合力学性能,3）性能特点,强、塑、韧、疲劳明显优于灰铸铁（ 球状G 对基体的割裂作用小）其综合机械性能接近于钢,4）球墨铸铁的热处理,可锻铸铁石墨化退火工艺曲线,3、可锻铸铁石墨呈团絮状的灰口 铸铁，是由白口铸铁 经石墨化退火获得的。1）组织： 基体(F、P)团絮状G铁素体基体可锻铸铁又称黑心可锻
8、铸铁。2）性能：强度为碳钢的00%。名为可锻，实不可锻,可锻铸铁的显微组织,3）用途用于制造形状复杂且承受振动载荷的薄壁小型件，如汽车、拖拉机的前后轮壳、管接头、低压阀门等。,四、合金铸铁为使其具有某些特殊性能，向铸铁中加入合金元素，这种加入了合金元素的铸铁即合金铸铁,1、耐磨铸铁,1）抗磨铸铁（干摩擦条件下）,激冷方法： 制作浇铸模型时，在要求耐磨的部位 做成金属型（冷速高），而其余部位用砂 型（冷速慢），浇铸后，耐磨部位获得白 口组织，其余部位仍为灰口组织。,2）减摩铸铁（润滑条件下） 高磷铸铁（0.40.6%P），钒钛铸铁， 铬钼铜铸铁，硼耐磨铸铁。 特点：软基体（磨损后储油）+硬质点。,2、耐热铸铁,1）要求：抗高温氧化，抗热生长。 Fe3C3Fe+C体积膨胀和氧化性气 体渗入，内部氧化、膨胀。,2）原理：在铸铁中加入Si、Al、Cr等合金元素， 使铸铁在高温时表面形成一层致密的 氧化膜（SiO2、Al2O3、Cr2O3）， 保护内层。,3）应用：炉底、坩埚、换热器、钢锭模。,3、耐蚀铸铁,在铸铁中，加入较多的Al、Si、Cr、Ni、Cu等合金元素，提高铸铁的电极电位，并在表面形成一层致密的氧化膜。,
