当前位置:文档之家› 第9章 铸钢和铸铁

第9章 铸钢和铸铁

第9章 铸钢和铸铁
第9章 铸钢和铸铁

第9章铸钢和铸铁的金相检验

9.1 铸钢的金相检验

铸钢通过铸造成型,在电站、矿山、建筑、铁路、工程机械和农机等行业中普遍得到应用。但铸钢也有其自身的特点:由凝固特性决定的较粗大的树枝晶和一次组织、奥氏体组织及室温铸态组织、化学成分的严重偏析(特别对于高合金钢铸件)、钢液自液态至凝固及固态冷却过程中发生的体积收缩、冶炼和浇注时产生的气孔和非金属夹杂物等,这些均会对铸钢件的金相组织和使用性能有影响。

9.1.1 铸钢的分类及常用牌号

铸钢可按其化学成分或使用特性分类,两种分类方法见图7.9-1。

图7.9-1铸钢分类

铸钢的碳含量的质量分数通常不超过0.6%,多数铸钢件的碳含量处于低碳或中碳范围,但也有属于高碳范围的铸钢。

铸造合金钢常含有一定数量的合金元素,如Mn、Si、Cr、Ni、Mo、W、V、Cu等。近几十年来发展的微合金化铸钢,加入了ω≤0.1%的Nb、B、Zr、Be、Ti或稀土等。

常用的铸造碳钢有ZG200-400、ZG230-450、ZG270-500、ZG310-70、ZG340-640等,它们的碳含量的质量分数(%)依次为≤0.20、≤0.30、≤0.40、≤0.50、≤0.60。

常用的铸造合金钢有钼系钢:ZGl5Mo、ZG25Mo、ZG40Mo、ZG40M02、ZG50M02;铬系及铬钼系钢:ZG40Cr、ZG35CrMo;硅锰系钢,ZG20SiMn、ZG35SiMn、ZG42SiMn、ZG50SiMn;锰钼钢:ZG50MnMo;铬锰硅钢:ZG35CrMoSi。

9.1.2金相组织

(1) 凝固至室温形成的组织铸钢在凝固过程中直至室温有三种组织分类:①一次组织或凝固组织:②二次组织或奥氏体组织;③三次组织或室温铸态组织。

钢液凝固时发生成核和晶体生长过程,其成核的相取决于化学成分。从Fe-C相图可知:含有ωc<0.1%的钢液由δ相成核,长成δ相的树枝状宏观组织;其二次组织的奥氏体在δ

相晶界成核转变成二次奥氏体组织,呈现与一次组织部分重叠的形貌,见图7.9-2,冷至室温得到以魏氏组织铁素体为主的铸态组织。含ωc>0.5%的钢液,则由γ相长成γ相的树枝晶和二次奥氏体组织。而含有中间碳量的钢液,则由δ相成核,发生包晶反应转变成γ相,再由γ相长大成一次和二次组织,见图7.9-3,在室温时大多为具有魏氏组织铁素体的珠光体和铁素体混合铸态组织。对于碳钢、随着碳含量的增加,珠光体数量增多。而当化学成分一定时,由于钢液熔化、浇注和铸件冷却条件的不同,使铸件凝固至室温的过程中的组织发生差异。

图7.9-2 由δ相成核的一次晶粒及尔后转变成的图7.9-3 由γ相成核长大的一次晶粒示意图γ相的奥氏体晶界(实线)示意图

1) 树枝晶和凝固组织钢液凝固时主要以树枝状方式生长,先结晶的支干部分含杂质元素和合金元素较少,最后凝固的部分和树枝晶间则杂质元素和非金属夹杂物偏聚,还常因凝固收缩造成枝间晶的不致密。通过金相的宏观酸蚀或深侵蚀的方法可将树枝晶组织和凝固组织的晶界及不同晶粒区域显示出来。树枝晶的一次晶轴间和二次晶轴间的间距反映了铸件的凝固速度和枝晶间化学成分偏析的程度,它们的大小都将影响铸件的力学性能。

铸件的凝固组织由表及里由表层的细晶,中心部位的等轴粗晶和介干两者之间沿冷却梯度方问生长的柱状晶三个区域组成。在一般采用砂摸的铸件中表层的激冷晶粒常不易发现,而拉长的柱状晶粒在普通的碳钢和低合金钢中常仅有一定的长度。但在高合金钢铸件中则占主导地位。铸件的截面积越大,冷却速度越慢,则由树枝晶生长而成的柱状晶和等轴粗晶越发达,区域面积也越大。同一铸件的不同部位截面,柱状晶和等轴晶的大小、各晶区的比例及分布也不相同。改变冷却或成核条件,可在铸件内部获得全部定向凝固的柱状晶或超细的等轴晶。钢的化学成分也会影响铸钢的凝固组织。

发达的等轴粗晶和柱状晶的存在,会对铸件的力学性能和铸造性能产生不良的影响。柱状晶本身较致密,强度及韧塑性较好,但晶间富集了大量的杂质元素和非金属夹杂物,导致晶间强度下降,力学性能呈明显的方向性,严重时还会使铸件冷却时发生沿晶开裂。在粗大的柱状晶及等轴晶间因凝固收缩不易得到钢液的补充,常在晶间及铸件的心部出现分散的疏松和气孔缺陷,使心部的力学性能低于边缘。

2) 化学成分的偏析由于铸件的复杂形状,往往在铸件不同厚度的截面上同时存在着固相、固液共存和液相三种状态,从而使铸件与铸型之间的热交换是通过若干区域来完成的。这种区域性的成分不均匀在宏观组织中称为宏观偏析,如大型铸件中的V形和倒V形偏析,中心偏析等。铸件凝固时的冷却速度越快,宏观偏析(和微观偏析)的程度越严重。

铸件中非金属夹杂物的形成是合金元素和杂质元素宏观偏析和微观偏析的结果。其主要形式是金属氧化物、硫化物和硅酸盐。主要分布在树枝间或树枝晶间。氧化物夹杂物大多为脆性的,形貌为颗粒状或多角形,其中以A1203对性能影响较大。硅酸盐夹杂物常呈较大的球状或颗粒状,在钢中弧立分布。铸钢中的硫化物为塑性夹杂物,大多呈灰色,以其形态和

分布分成三类,其形态、分布及对性能的影响见表7.9-1。

表7.9-1 铸钢中硫化物的分类及影响

类别形态分布影响

Ⅰ较大球状或粒状,孤立分布在一次晶界上很小

Ⅱ细小点、条状,呈不连续网状,以共晶形式分布在一次晶界上降低塑性

Ⅲ粗大块状,MnS为主,在晶界单独分布不大

3) 宏观组织缺陷铸件的宏观组织缺陷包括缩孔(残余)、缩松、气孔、热裂纹、夹杂物及由固态收缩引起的冷裂纹和鱼眼状白点发纹等。无论是在处于半熔化状态的截面变化交界处所产生的热裂纹,或是由于钢液中氢含量偏高而引起的鱼眼状白点发纹,或由收缩应力引起的缩孔、缩松及残留在钢中的气孔或非金属夹杂物,都破坏了金属的连续性,从而恶化钢的性能。它们都是铸钢宏观组织中必须控制的缺陷。

(2) 铸钢的铸态组织魏氏组织铁素体和粗大的奥氏体晶粒是亚共析铸钢典型的铸态组织,见图7.9-4和图7.9-5。

图7.9-4 ZG270-500魏氏体组织100X

图7.9-5 ZG20CrMo铸钢的铸态组织125X

铸钢的凝固是个连续的快速冷却过程。它不同于缓慢冷却或等温过程,从而使冷却时的相变不按照平衡态的转变规律,即在未达到真正共析成分前已发生了共析转变,得到伪共析组织。在亚共析钢中,进一步提高冷速甚至可形成一系列如贝氏体或马氏体的非平衡组织。

先共析铁素体是过冷奥氏体在稍低于Ar3以下时,在奥氏体晶界上形成的扩散型高温转变产物,随着冷速的变化,它可以呈晶界块状、晶界网状或魏氏组织片状三种形态。

在亚共析钢中,铁素体在奥氏体晶界或晶内成核并沿母相奥氏体一定的惯习面{111}r 析出片状铁素体,在晶界呈羽毛状或晶内等边三角形状,得到与珠光体共存的混合组织,即铁素体魏氏组织。随冷速增加,铁素体变厚变疏,甚至转变成其它非平衡组织。过缓或过快的冷速均会抑制它的产生。随着含碳量的增加,珠光体量增多,魏氏组织铁素体渐趋不明显,

低中合金铸钢与碳钢具有相似的宏观组织,但由于化学成分及冷速的影响,其铸态组织可由珠光体、细珠光体、贝氏体、马氏体,以及块状或片状铁素体组成。

铸钢件在凝固过程中,奥氏体沿截面厚度方向长出不同形状的晶粒。截面越厚,冷速越慢,柱状晶和等轴晶越长大,按晶粒度标准评级常大于1级。粗大的二次组织将得到粗大的铸态组织,它将明显地影响热处理后的组织,从而影响室温性能。

(3) 热处理后组织铸钢件由于截面厚薄相差悬殊,体积较大,因此热处理工艺一般较简单。常用的热处理方式为:退火、正火、回火、调质,也可进行表面化学热处理。但由于铸件的成分偏析严重,致其局部的组织转变较复杂,各部位的显微组织可能有所不同。结构用铸钢件常用的热处理工艺类型及金相组织见表7.9-2。

表7.9-2结构用铸钢件的热处理方式及其组织形貌

类别主要目的规范金相组织应用范围

消除应力退火消除内应力,防止开

加热至Ac1以下100~

200℃保温后缓冷

仍为铸态组织一般铸钢件常用

高温扩散退火成分和组织均匀化加热至Ac3以上

120~200℃长时间保温

后空冷

均匀的再结晶组织,但晶

粒度粗,表面氧化脱碳

要求高的高合金

钢铸件

完全退火软化基体,消除应

力,细化组织加热至Ac3以上

30~60℃保温炉冷

消除铸态组织,得到细化

的铁素体和珠光体

所有牌号铸件的

预处理

不完全退火降低硬度,改善切削

性能,消除应力

加热至Ac l~Ac3之间保

温后炉冷

部分组织转变和细化要求不高铸件的

退火处理

正火得到高于退火态的

力学性能加热至Ac3以上

30~60℃保温后空冷

组织更均匀、细小,可为

铁素体和珠光体或贝氏

体、马氏体的混合组织

一般要求铸件的

交货态

淬火提高硬度,满足回火

的力学性能加热至Ac3以上20~

50℃保温后快冷

使碳化物溶解,得到贝氏

体或马氏体组织

碳钢和低、中、高

合金钢铸件

回火消除淬火应力,调整

韧塑性与强度的配

合,淬火加高温回火

称调质Ac1以下不同温度保温

后空冷

回火索氏体(高温回火)

或回火马氏体(低温回火)

力学性能要求较

高的铸件淬、正火

后的后续工序

9.1.3 金相检验

金相试样一般取自单铸或附铸试块上,宏观组织试片或断口取自铸件本体。试样的选取应有代表性和针对性,并应注意:其宏观组织和缺陷的分布会因顺序凝固而呈方向性,其微观组织则由于成分偏析而呈现不均匀。

(1)宏观组织检验用酸蚀法可显示铸件的宏观组织,成分不均匀性及冶金或铸造缺陷。宏观组织显示的常用侵蚀液及适用范围参见“钢铁酸蚀侵蚀试剂”,宏观组织及缺陷在酸蚀试片上的特征见表7.9-3。

(2)微观组织检验

1)铸造碳钢的金相检验晶粒度和非金属夹杂物的评级可按GB/T 8493—1987《一般工程用铸造碳钢金相》,参照GB/T6394—1986《金属平均晶粒度测定方法》。以ZG310—570铸钢为例,在铸态和不同热处理状态下的显微组织见表7.9-4。

铸造碳钢中非金属夹杂物的测定标准中共分五个级别。在100倍显微镜下,取视场直径79.8mm,选取最严重视场与标准图片比较后评级。如有特殊需要,也可取不同视场下的平均级别来评级,可参照GB/T10561—1989《钢中非金属夹杂物显微评定方法》)。

表7.9-3 宏观组织及缺陷在酸蚀试片上的特征

组织或缺陷分布酸蚀面上的形态

树枝晶整个试样表面呈方向或无方向性的树枝状

晶粒和晶区一般为中心等轴粗晶,外围柱状晶,呈对

称或不对称分布,也可能整个截面全为等

轴晶或柱状晶

柱状晶基本垂直于铸型壁,晶界、晶区均明显

偏析分布较广小黑点、小孔洞或由它们组成的区域

气孔局部分布在表面或次表面梨形或椭圆形空洞。小孔成群则称蜂窝状气孔针孔垂直于铸壁分布垂直排列的圆、条形孔洞,沿柱状晶走向。深

入皮下,则称皮下针孔

缩孔(残余) 单个,集中分布,体积大形状极不规则的空洞,外露于空气,周围有疏

松和孔洞聚集,偏析严重

缩松集中,或堆在缩孔底部或厚截面内部形状不规则的空洞群

热裂纹局部分布于厚薄截面处若干穿透或不穿透裂纹,曲折且不连续,沿原

奥氏体晶界或枝晶间走向

冷裂纹局部分布于薄壁处较平直,穿透裂纹

鱼眼白点近截面中央,垂直于拉应力方向细,短发纹状

非金属夹杂物局部,无规律不同形状和耐蚀程度的小黑点或叫小、孔洞群

表7.9-4 ZG310一570铸钢不同状态下的显微组织

状态热处理温度,℃显微组织及其特征

铸态珠光体、铁素体,部分铁素体沿奥氏体晶界呈网状分

退火非正常

正常

非正常Ac l~Ac3

Ac3+50~150

Ac3+150以上

珠光体、铁素体、残留铸态组织

珠光体、铁素体

珠光体、铁素体(组织粗化)

正火Ac l~Ac3

Ac3+50~150

Ac3+150以上珠光体、铁素体、残留恃态组织

珠光体、铁素体

珠光体、网状分布的铁素体(组织粗化)

调质非正常

正常

非正常Ac l~Ac3水淬+回火

Ac l+30~50水淬+回火

Ac l+50以上水淬+回火

回火索氏体、未溶铁素体

回火索氏体

回火索氏体(组织粗化)

2)无损金相检验及其它由于铸钢件体积较大,对于大型或不能破坏的铸件需要进行金相检验时,可直接在铸件上选择试验点,然后进行手工或机械磨抛,侵蚀后在显微镜下观察。目前生产的各种现场金相检查仪均具有试佯制备、观察和照相的全套功能,可达到制样迅速、组织观察或记录清晰的目的。另一种采用胶膜(如AC纸)复型的方法,同样可获得与直接观察试样相接近的效果,且具有可保存和重复观察或照相等优点。

(3)断口检验和分析铸钢断口检验的对象主要是含有冶金或铸造缺陷的断口及影响力学性能的某些不正常断口。它常作为分析断裂原因或缺陷性质的重要手段之一。断口中常见铸造和冶金缺陷的断口形貌特征见表7.9-5

表7.9-5 缺陷的断口特征

缺陷断口形貌

偏析短杆状,较光滑的条带(高倍下有时可见成串夹杂)

气孔单个或成束,内壁光滑的条形(外露时带有氧化色)

针孔条形孔洞,内壁光滑,不露头,呈银灰色

缩孔呈管状,表面粗糙,严重氧化,常见发达的树枝晶和夹杂物堆积

缩松内壁粗糙,不露头,可见树枝晶

热裂纹露头的氧化严重;表面起伏,圆滑

冷裂纹未氧化的呈灰色纤维状或沿原奥氏体晶粒开裂呈岩石状

非金属夹杂物成堆分布的颗粒群,有的呈黄绿色

9.2铸铁的金相检验

铸铁是一种含碳量的质量分数大于2.11%的铁碳合金。铸铁中的碳可以固溶、化合和游离三种状态存在。在铸铁的凝固、结晶和随后的热处理过程中,碳的存在状态还会发生变化,从而影响到铸铁的组织和性能。在工业铸铁中,除碳、硅以外,还含有锰、硫、磷等其他元素。特殊性能的合金铸铁分别含有铬、钼、铜、镍、钨、钛、钒等合金元素。铸铁的显微组织主要由石墨和金属基体组织所构成。

由于铸铁组织中的石墨比较柔软,有些石墨的颗粒尺寸较大,甚至结构较松散,应特别注意防止在铸铁试样制备过程中产生石墨剥落、石墨曳尾,或抛光不足等制样缺陷,以免有碍对铸铁石墨和组织的正常检验。

铸铁金相测试的基本内容应包括;①对石墨形态、大小和分布的分析;②对基体中各种组织组成物形态、分布和数量及其相互配置的分析;⑧对铸造、热处理及其他工艺因素所引起的缺陷的判别和分析;④对铸铁断口的宏观和微观分析;⑤对铸铁的成分、组织、性能和生产工艺的综合分析。

在工业生产中,通常根据铸铁中碳的存在状态、石墨的形态特征及铸铁的性能特点,将铸铁分为白口铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁和特殊性能铸铁等。

9.2.1 铸铁的显微组织

(1)石墨形态和石墨大小

1)石墨形态除白口铸铁外,各种铸铁都具有其特有形状的石墨。即使在同种铸铁中,各种石墨的形状差别也很大。石墨的几何形状可以用石墨形态来表示。石墨形态既是石墨形状的表征,又是对石墨形状的分类。

我国国家标准GB/T 9441—1988《球墨铸铁金相检验》通过测试石墨面积率来定量地划分石墨形态。

所谓石墨面积率是指石墨截面的实际面积与石墨最小外接圆面积的比率。

在测试和计算石墨面积率时,须将石墨适当放大,用剪纸称重法求得。也可用图像分析仪或其它方法测试。当用几何方法作石墨的外接圆时,应以石墨的最大投影长为直径作圆。当上述方法所作的圆不能包容整个石墨时,则采用三角形法作外接圆,见图7.9-6。

图7.9-6 石墨最小外接圆作图法

a) 以石墨最大投影长为直径作图

b) 求三角形中心作圆

石墨面积率反映了石墨截面的几何形状接近理想圆面积的程度。根据石墨面积率值可以将铸铁的石墨划分为球状、团状、团絮状、蠕虫状和片状五种形态,石墨形态与石墨面积率的对应关系见表7.9-6。

表7.9-6 石墨形态与石墨面积率对照表

石墨形态球状团状团絮状蠕虫状片状

(a)(b)(c)(d)(e)

石墨面积率>0.81 0.61~0.80 0.41~0.60 0.10~0.41 <0.10

2)石墨大小及其分级在铸铁中,石墨的大小或长度往往存在着较大的差异。石墨的几何尺寸可以用其大小(长度)来表示。石墨大小(长度)分级既是石墨几何尺寸的表征,也是对石墨大小的分类。这种分级必须反映石墨大小(长度)对铸铁性能影响的基本规律。

国家标准GB/T 7216—1987,《灰铸铁金相》和GB/T 9441—1988《球墨铸铁金相检验标准》等效采用了国际标准ISO 945—1975(E)《铸铁石墨显微组织的分类》的分类方法。这种方法规定的石墨大小(长度)分级,见表7.9-7。

表7.9-7 石墨大小(长度)分级(100×)

级别片状石墨长度/mm 球状石墨球径/mm

1 >100 /

2 >50~100 /

3 >25~50 >25~50

4 >12~2

5 >12~25

5 >6~12 >6~12

6 >3~6 >3~6

7 >1.5~3 >1.5~3

8 ≤1.5 ≤1.5

9.2.2 基体组织及显示方法

在金相分析中,常将除石墨以外的部分统称为基体。

(1)基体组织铸铁在铸态或正火、退火态下的基体组织有铁素体、珠光体和奥氏体,有时会出现渗碳体、莱氏体和磷共晶。通过适当的热处理,可以获得贝氏体、马氏体及其回火组织,有时在铸态下也可获得某些热处理状态下的组织。铸铁中各种组织的形态特征及性能特点见表7.9-8。

(2)显示方法在显示铸铁的基体组织时,常采用化学侵蚀法。最常用的化学侵蚀剂是硝酸酒精溶液和苦味酸酒精溶液。有时可采用染色剂进行热染侵蚀。在作光学金相测试时,

还可以采用氧化法、电解侵蚀法。为了鉴别一些形态、色彩相近的组织,可借助暗场、偏光、相衬等特殊的光学装置,或同时辅以显微硬度法等手段。

9.2.3 白口铸铁

当铁水按Fe-Fe3C亚稳定系相图结晶时,仅有极少量的碳溶于铁素体中,绝大部分碳以碳化物状态存在。白口铸铁的断口呈银白色。其性能特点是高硬度、高耐磨性。

(1)白口铸铁的分类

1)亚共晶白口铸铁ωc<4.3%,共晶度<1。一次结晶后的组织为初生奥氏体和共晶莱氏体。在二次结晶过程中,奥氏体转变成珠光体。在室温下的组织为莱氏体和珠光体。见图7.9-7。

2)共晶白口铸铁ωc=4.3%,共晶度为1,一次结晶后的组织为共晶莱氏体。在二次结晶过程中,奥氏体向珠光体转变,其室温组织为莱氏体。见图7.9-8。

3)过共晶白口铸铁ωc >4.3%,共晶度>1。一次结晶后的组织为初生渗碳体和共晶莱氏体。在二次结晶过程中,随着奥氏体向珠光体转变,其室温下的组只为渗碳体和莱氏体。见图7.9-9。

7.9-7 亚共晶白口铸铁组织7.9-8共晶白口铸铁组织

7.9-9过共晶白口铸铁组织

(2)生产中常用的白口铸铁

在工业生产中,白口铸铁主要用于抗磨条件下。应用最多的是冷硬白口铸铁和高铬白口铸铁。

1)冷硬白口铸铁它是利用金属型或冷铁对铁水的激冷作用而获得的。由于激冷作用,在距激冷表面一定深度内为白口组织。冷硬白口铸铁的特点是表面硬度高而心部具有稍高的韧性,常用于冶金轧辊和发动机凸轮、梃柱等。

○1冷硬白口铸铁的金相组织自激冷表面至心部存在三个组织区域。

a.白口区。此区呈全白口组织。生产中一般选用亚共晶或共晶白口组织。

b.麻口区。组织为珠光体、渗碳体和片状石墨。这是白口与灰口的过渡区。

c.灰口区。组织为珠光体和片状石墨。这完全是灰口铸铁的组织。

表7.9-8 铸铁中各种组织的形态特征和性能特点

组织名称形态特征性能特点

铁素体是碳(或同时少量硅)溶于a-Fe中形成的固溶体。其最大含碳量

ωc=0.02%。经硝酸酒精溶液侵蚀后,可显示铁素体晶粒。铁

素体常分布在石墨周围

塑性和韧性高,强度和硬度低

渗碳体是铁和碳的化合物,即Fe3C。当存在合金元素时,可能形成合金渗碳体或碳比物。经硝酸酒精溶液侵蚀后仍呈白色;经碱性

苦味酸钠水溶液侵蚀后呈棕色硬度高,脆性大,无塑性和韧性

珠光体是铁素体与共析渗碳体组成的机械混合物。铁素体和渗碳体呈层片状交错排列。经硝酸酒精溶液侵蚀后,在高倍下可见到层

片状结构性能介于铁素体与渗碳体之间

奥氏体是碳(或同时少量硅)溶于γ-Fe中形成的固溶体。其最大含碳量

为:ωc=2.1l%。当铸铁中含有扩大γ区的合金元素(如镍、锰

等)时,可在室温得到奥氏体。经氯化高铁盐酸溶液侵蚀后,

可见到晶粒

强度和硬度较低,塑性高

莱氏体是渗碳体与共晶奥氏体组成的机械混合物。室温下,莱氏体由

渗碳体与珠光体,或渗碳体与铁素体构成。经硝酸酒精溶液侵

蚀后呈骨骼状或峰窝状

硬度高,耐磨性好,但韧性低

磷共晶是磷化铁与奥氏体或磷化铁与奥氏体和渗碳体组成的二元共

晶体或三元共晶体。经硝酸酒精溶液侵蚀后,呈边界向内凹陷

的多边形。在白亮的磷化铁基体上分布着奥氏体分解产物

硬度高,耐磨性好,脆性大

上贝氏体球墨铸铁中的上贝氏体实际上是铁素体。由于这种铁素体总是

伴有大量稳定的高碳残余奥氏体,故常称为奥氏体—贝氏体组

织。经硝酸酒精溶液侵蚀后呈羽毛状

强度、塑性和韧性均较高

下贝氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体,在其内部,碳化物沿α-Fe 特定的位向析出,经硝酸酒精溶液侵蚀后呈纤细的黑针状强度和硬度高,塑性和韧性较低

马氏体是碳在a-Fe中的过饱和固溶体,经低温回火后为回火马氏体。

经硝酸酒精溶液侵蚀后,呈“竹叶”状,常呈“Z”字形分布,

一般为高碳马氏体强度和硬度很高,塑性和韧性很低

○2冷硬铸铁的金相测试主要是对白口区组织的测试。一般包括以下内容。

a.石墨。当铁水的含硅量过高或浇注温度过低时,往往在白口区内析出呈点状分布的石墨。这将降低铸铁的硬度和耐磨性。为此,应控制点状石墨的数量和分布。

b.白口层深度。是指从激冷面开始,与激冷方向垂直的白口深度。一般从表面测量至出现麻口处为止。白口层深度是保证铸铁使用寿命的主要因素。

c.白口组织。是指莱氏体组织的细密程度和碳化物的块度。在硬度相近的条件下,莱氏体愈细密,铸铁的耐磨性愈高。

白口铸铁也可采用淬火、回火处理和等温淬火处理,以得到回火马氏体和贝氏体组织。

2)高铬白口铸铁为克服普通白口铸铁的脆性,并进一步提高铸铁的耐磨性,通常加入较高含量的铬(一般ωc=12%~30%)和其它—些合金元素而获得高铬白口铸铁。这种铸铁已广泛用于破碎、研磨、物料运输和冶金设备上。

○1高铬白口铸铁的金相组织在铸态下,这种铸铁的组织—般为马氏体和碳化物及少量残余奥氏体,有时会存在少量珠光体。高铬白口铸铁经淬火、回火处理后获得回火马氏体基体组织。在高铬白口铸铁中,除有大量共晶碳化物外。还会出现数量较多的呈点状分布的二次碳化物。

○2高铬白口铸铁的金相检验

a.共晶碳化物。在铸铁中,随着含铬量增加,共晶碳化物由(Fe,Cr)3C型转变成((Fe ,Cr)7C3型。高铬白口铸铁的共晶碳化物为(Fe,Cr)7C3型,这种碳化物不仅硬度较(Fe,Cr)3C 型碳化物高,而且呈孤立的杆状或菊花状分布,有利于维护基体的连续性。而(Fe,Cr)3C型碳化物一般呈网状分布,对基体造成隔离作用。高铬铸铁的共晶碳化物一般体积分数为20%左右。过少的共晶碳化物降低铸铁的耐磨性。

b.马氏体。热处理型高铬白口铸铁必须获得马氏体基体。在显微镜下,马氏体呈隐针状。马氏体的高硬度可以抵御磨料的切削作用。此外,马氏体还能充分发挥其支撑共晶碳化物的作用。马氏体基体适用于要求高抗磨性的工况。

c.二次碳化物。高铬白口铸铁热处理后往往存在一定数量的二次碳化物,它是从奥氏体中析出,呈点状分布。其数量与淬火温度和冷速有关。当大量二次碳化物从奥氏体中析出时,降低碳及合金元素在马氏体中的过饱和度,使马氏体的硬度降低。但如抑制二次碳化物从奥氏体中析出,或析出量过少,则增加过冷奥氏体的稳定性,淬火后不能全部得到马氏体,同样会使硬度降低。正确的热处理工艺必须通过控制二次碳化物的析出,既保证过冷奥氏体全部转变成马氏体,又保证马氏体具有高硬度。

9.2.4 灰铸铁

灰铸铁是工业上应用最广泛的铸铁,其生产工艺简单,成本低廉,还具有良好的铸造性能和优良的耐磨性、减震性以及低的缺口敏感性。灰铸铁的断口呈深灰色。

(1)灰铸铁的牌号

灰铸铁的牌号是按其强度指标划分的。生产上,提高灰铸铁强度的主要手段是孕育处理和合金化。因此,常将灰铸铁分成普通灰铸铁、孕育铸铁和合金铸铁三大类。国家标准GB/T 9439-1988《灰铸铁件》规定的牌号见表7.9-9。

表7.9-9 单铸试棒的牌号及抗拉强度

牌号最小抗拉强度

R m/MPa 牌号最小抗拉强度

ζb/MPa

HT100 100 HT250 250

HT150 150 HT300 300

HT200 200 HT350 350

(2)灰铸铁的金相组织

1)石墨分布灰铸铁的显微组织特征是石墨呈片状。国家标准GB/T 7216—1987《灰铸铁金相》将灰铸铁的片状石墨分为A型、B型、C型、D型、E型和F型。这六种类型的石墨分布形状分别为片状、菊花状、块片状、枝晶点状、枝晶片状和星状。其形状特征及形成原因见表7.9-10。

2)珠光体的片间距在灰铸铁中,珠光体一般呈片状。珠光体的片间距决定于奥氏体的成分和晶粒大小以及奥氏体共析转变的过冷度等因素。珠光体的片间距愈小,铸铁的强度愈高。一般将珠光体的片间距分成4个级别,见表7.9-11。

3)碳化物形态通常将灰铸铁中的碳化物形态分为条状、块状、网状和莱氏体状碳化物,其形态特征见表7.9-12。

4)磷共晶形态通常将灰铸铁的磷共晶分为二元磷共晶、三元磷共晶、二元磷共晶-碳化物复合物、三元磷共晶-碳化物复合物四种形态。其形态特征见表7.9-13。

表7.9-10 各种石墨分布的形状特征及形成原因

石墨分布类型形状特征形成原因

A 片状石墨呈均匀分布共晶或接近共晶成分的铁水在较小的过冷变

下形成

B 片状与点状石墨聚集成菊花状分布共晶或接近共晶成分的铁水在较大的过冷度

下形成

C 部分带尖角块状、粗大片状初生石墨及

小片状石墨

过共晶成分的铁水在较小的过冷度下形成

D 点、片状枝晶间石墨呈无向分布亚共晶成分的铁水在较强烈的过冷变下形成

E 短小片状枝晶间石墨呈有向分布亚共晶成分的铁水在较大的过冷度下形成

F 星状(或蜘蛛状)与短片状石墨混合均

匀分布

过共晶成分的铁水在较大的过冷度下形成表7.9-11 珠光体片间距分级

级别名称放大500倍下的片间距

1 索氏体型珠光体铁素体与渗碳体准以分辨

2 细片状珠光体≤1mm

3 中等片状珠光体>1~2mm

4 粗片状珠光体>2mm

表7.9-12 碳化物形态分类

碳化物形态形态特征形成过程

条状碳化物碳化物呈长条状与针状,往往具有一定

的方向性

从液体中直接析出,属初生碳化物

块状碳化物碳化物呈无规则块状从液体中直接析出,属初生碳化物,也可能

在结晶残液中形成

网状碳化物碳化物呈连续或断续网状,分布在共晶

团边界上一般为亚共晶成分铁水在析出奥氏体后于共晶转变时形成,也可能从奥氏体中析出

莱氏体型碳化物碳化物呈鱼骨状,与珠光体组成共晶体在共晶转变过程中形成表7.9-13 磷共晶形态分类

磷共晶形态形态特征组织说明

二元磷共晶基体为磷化铁,其上均匀分布着球

状物或点状物由磷化铁和奥氏体分解产物(珠光体或铁素体、石墨)组成共晶体

三元磷共晶基体为碳化铁,其上不均匀分布着

球状物或点状物由磷化铁、奥氏体分解产物、碳化物组成共晶体。碳化物与磷化铁无明显边界

二元磷共晶-碳化物复合物二元磷共晶与块状或条状碳化物构

成复合物磷共晶与碳化物之间形成明显的边界线

三元磷共晶-碳化物复合物三元磷共晶与块状或条状碳化物构

成复合物磷共晶与碳化物之间形成明显的边界线

5)共晶团灰铸铁在共晶结晶后,形成由奥氏体和片状石墨簇所组成的共晶团。由于在共晶团边界上常聚集着富磷的偏析物和杂质,因此可以采用某些侵蚀剂将共晶团显示出来。共晶团数主要决定于铁水共晶结晶时的石墨晶核数目和过冷度。生产上,一般采用孕育

处理来获得细小的共晶团。在灰铸铁中,共晶团愈细小,铸铁的力学性能愈高。共晶团数是指在放大10倍或40倍下,φ70mm视场内的共晶团个数。此外,共晶团数还可以用每平方厘米视场面积内的共晶团数来表示,并据此进行数量分级,见表7.9-14。

表7.9-14 灰铸铁共晶团数量分级

级别φ70mm图片中共晶团数量

(个) 单位面积中实际共晶团数量/个·cm-2

放大10倍放大40倍

1 >400>25>1040

2 ≈400 ≈25 ≈1040

3 ≈300 ≈19 ≈780

4 ≈200 ≈13 ≈520

5 ≈150 ≈9 ≈390

6 ≈100 ≈6 ≈260

7 ≈50 ≈3 ≈130

8 <50<3<130

(3)灰铸铁金相测试要点

1)国家标准规定的主要测试项目国家标准GB/T7216-1987《灰铸铁金相》规定的主要测试项目如下:

○1石墨

a.分布形状:有A(片状)、B(菊花状)、C(块片状)、D(枝晶点状)、E(枝晶片状)和F(星状)六种。

b.长度(mm):分>100(石长100)、>50~100(石长75)、>25~50(石长38)、>12~25(石长

18)、>6~12(石长9)、>3~6(石长4.5)、>1.5~3(石长2.5)和≤1.5(石长1.5)八级。

○2珠光体

a.片间距;分索氏体型珠光体、细片状珠光体、中等片状珠光体和粗片状珠光体四级。

b.体积分数(%):分≥98(珠98)、<98~95(珠95)、<95~85(珠90)、<85~75(珠80)、<75~65珠70)、<65~55(珠60)、<55~45(珠50)和<45(珠40)八级。

○3碳化物

a.分布形状:有针条状、网状、块状、莱氏体状四种。

b.体积分数(%);分≈l(碳1)、≈3(碳3)、≈5(碳5)、≈10(碳10)、≈15(碳15)和≈20(碳

20)六级。

○4磷共晶

a.类型:有二元磷共晶、三元磷共晶、二元磷共晶-碳化物复合物和三元磷共晶-碳化物

复合物四种。

b.分布形状:有孤立块状、均匀分布、断续网状和连续网状四种。

c.体积分数(%);分≈1(磷1)、≈2(磷2)、≈4(磷4)、≈6(磷6)、≈8(磷8)和≥10(磷10)

六级。

○5.共晶团数量(见表9.2-9)

2) 测试方法

○1试样的制取根据GB/T 7216-1988标准的

要求,金相试样一般取自φ30mm单铸拉伸试棒。试样磨面距试棒端部至少10mm。不允许直接从浇口或冒口上切取金相试样。切割试样时,应注意保证不破坏基体组织。在制备金相试样时,应防止石墨剥落、污染和曳尾。试样表面应光洁、无划痕、无氧化层。

○2视场的选择

a.试样的受检位置主要是在相当于试棒半径的1/2处。在进行显微观察时,应首先通观整个受检面,然后按大多数视场所显示的图像,对照级别图进行评定。

b.视场面积为φ70mm圆面积。在评定石量分布形状、石墨长度、珠光体数量、碳化物数量、磷共晶分布和数量时,选用的放大倍数为100倍。在评定珠光体片间距、碳化物分布形状、磷共晶类型时,选用的放大倍数为500倍。

○3评定石墨分布和长度时的注意事项

a.在评定石墨分布形状时,若视场中存在几种不同形状的石墨,则应分别注明每种石墨的相对含量。

b.在评定石墨长度时,应选择有代表性的视场,一般以其中最长的三条石墨长度的平均值作为该视场的石墨长度。单条石墨长度是指石墨两端点的直线距离。评定石墨长度时,被测试的视场不少于3个。同时,同一试样有不同类型的石墨碳的长度时应分别评定。

○4侵蚀剂的选择在显示基体组织时,一般采用硝酸酒精溶液(2+98)~(4+96)。鉴别磷共晶和碳化物的染色剂一般采用碱性高锰酸钾溶液或碱性赤血盐溶液,显示共晶团的侵蚀剂见表7.9-15。

9.2.5 球墨铸铁

在铸铁中,当石墨呈球状时,石墨对金属基体连续性的破坏作用最小。同时,球状石墨不像片状石墨那样给基体造成应力集中现象。这就使得球墨铸铁比灰铸铁具有高得多的强度、塑性和韧性。

表7.9-15 灰铸铁共晶团侵蚀剂

序号成分

1 氯化铜1g,氯化镁4g,少量水溶解,盐酸2mL,酒精100mL

2 硫酸铜4g,盐酸20mL,水20mL

3 氯化铜3g,氯化铁1.5g,硝酸2mL,盐酸2mL,酒精100mL

(1) 球墨铸铁的牌号

球墨铸铁的牌号是按其所具有的性能指标划分的。获得球墨铸铁的主要手段是球化处理和孕育处理。合金化和热处理是进一步提高球墨铸铁性能的重要措施。国家标准GB/T1348—1988《球墨铸铁件》按试块形式(单铸和附铸)将球墨铸铁的牌号分成两个类别。单铸的牌号见表7.9-16。附铸的牌号见表7.9-17。

表7.9-16 单铸试块的球墨铸铁牌号

牌号抗拉强度

R m /MPa 伸长率

A(%)

主要金相组织

QT400-18 400 18 铁素体

QT400-15 400 15 铁素体

QT450-10 450 10 铁素体

QT500-7 500 7 铁素体+珠光体QT600-3 600 3 珠光体十铁素体QT700-2 700 2 珠光体

QT800-2 800 2 珠光体或回火组织QT900-2 900 2 贝氏体或回火组织

表7.9-17 附铸试块球墨铸铁的牌号

牌号 铸件壁厚

抗拉强度 R m /MPa

伸长率 A (%)

主要金相组织 QT400-18A >30~60 >60~00 390 370 18 12 铁素体 QT400-15A >30~60 >60~200 390 370 15 12 铁素体 QT500-7A >30~60 >60~200 450 420 7 5 铁素体+珠光体 QT600-3A >30~60 >60~200 600 550 3 1 珠光体十铁素体 QT700-2A

>30~60 >60~200 700 650 2 1

珠光体

(2) 球墨铸铁的金相组织

1)石墨及石墨球化率 球墨铸铁的显微组织特点是石墨呈球状。但在大多数球墨铸铁中,总伴有大量团状石墨。在使用稀土镁作球化剂的情况下,往往会出现较多的团絮状石墨,甚至还有少量蠕虫状石墨。石墨球化率是指石墨球化的程度,它是对视场内所有石墨进行综合评价的结果。可采取以下方法计算石墨球化率;

1 确定视场内各种石墨的球状修正系数 国家标准GB /T 9441—1988《球墨铸铁金相检验》对各种石墨形态所规定的球状修正系数见表7.9-18。

表7.9-18 石墨形态及其球状修正系数

石墨形态 球状 团状 团絮状 蠕虫状 蠕虫状片状 石墨面积率 ≥0.81 0.80~0.61 0.60~0.41 0.40~0.21 ≤0.20 球状修正系数

1.0

0.8

0.6

0.3

○2 计算石墨球化率 根据视场内各种石墨的数量及各种石墨的球状修正系数,按下式计算球化率S G

%10003.06.08.010

3.06.08.00.10

3.06.08.00.1?++++?+?+?+?+?=

n n n n n n n n n n S G

式中n 1.0、n 0.8、n 0.6、n 0.3、n 0分别表示表9.2-13中五种球状修正系数的石墨颗数。 石墨球化率是影响球墨铸铁力学性能的主要因素。

3 球化分级 在检测球墨铸铁的球化率时,为简便起见,通常采用评定球化级别的方法来代替球化率的计算。球化分级是根据视场内各种石墨的相对数量及球化率的高低来划分的。国家标准将球墨铸铁的球化级别分为6级,见表7.9-19。

表7.9-19球化分级

球化 等级 各种石墨的分布情况

球化率 (%) 1 石墨呈球状,少量团状,允许极少量团絮状 ≥95 2 石墨大部分呈球状,余为团状和极少量团絮状

90~95 3 石墨大部分呈团状和球状,余为团絮状,允许有极少量蠕虫状 80~90 4 石墨大部分呈团絮状和团状,余为球状和少量蠕虫状 70~80 5 石墨呈分散分布的蠕虫状和球状、团状、团絮状

60~70 6 石墨呈聚集分布的蠕虫状和片状,余为球状、团状、团絮状 不规定

2)珠光体分布特征球墨铸铁的珠光体一般呈片状。在放大500倍下,按照珠光体中铁素体和渗碳体片的粗细,可分为粗片状珠光体(铁素体、渗碳体片间距较大),片状珠光体(铁素体、渗碳体片间距较小,但明显可辨)、细片状珠光体(铁素体、渗碳体片间距难以分辨)。

3)铁素体分布特征

○1牛眼状铁素体一般出现在铸态或完全奥氏体化正火条件下(正火温度在Ac3以上)。

○2块状铁素体—般是经过不完全奥氏体化正火而形成的(正火温度在Ac1与Ac3之间)。

○3网状铁素体这种铁素体一般是经过二阶段正火而形成的(先加热至Ac3以上,然后炉冷至Ar1与Ar3之间)。

4)磷共晶形态按照磷共晶的形态特征,可将其分为二元磷共晶、三元磷共晶、二元磷共晶-渗碳体复合物和三元磷共晶-渗碳体复合物四种,其形态特征与表9.2-8所述相同,有时还会出现块状游离态磷化铁。

5)渗碳体的形态按照渗碳体的形态特征,可将其分为条状,块状、网状、莱氏体型和针状渗碳体,其形态特征与表9.2-7相似。

(3) 球墨铸铁金相测试要点

1)国家标准规定的主要测试项目国家标准GB/T 9441—1988(球墨铸铁金相检验)规定了铸态和正、退火态球墨铸铁的金相检验,其检验项目如下:

○1石墨

a.球化级别:分1级(石墨呈球状,少量团状,允许极少量团絮状,球化率不低于95%),2级(石墨大部分呈球状,余为团状和极少量团絮状,球化率90%~95%)、3级(石墨大部分呈团状和球状、余为团絮状,允许有极少量蠕虫状,球化率80%~90%)、4级(石墨大部分呈团絮状和团状,余为球状和少量蠕虫状,球化率70%~80%)、5级(石墨呈分散分布的蠕虫状和球状、团状、团絮状,球化率60%~70%)和6级(石墨呈聚集分布的蠕虫状和片状及球状、团状、团絮状)等6个级别。

b.石墨大小:按石墨直径(mm)分3级(>25~50)、4级(>12~25)、5级(>6~12)、6级(>3~6),7级(>1.5~3)和8级(≤1.5)6个级别。

○2珠光体

a.按珠光体的粗细可分为:粗片珠光体、片状珠光体和细片状珠光体3级。

b.体积分数(%):分为>90(珠95)、>80~90 (珠85),>70~80(珠75),>60~70(珠65)、>50~60 (珠55)、>40~50(珠45)、>30~40(珠35)、≈25(珠25)、≈20(珠20)、≈15(珠15)、≈10(珠l0)和≈5(珠5)12级。

○3分散铁素体的数量(%):分≈5(铁5),≈10 (铁10)、≈15(铁15)、≈20(铁20)、≈25(铁25)和≈30(铁30)6级。

○4磷共晶数量按其体积分数(%)分为:≈0.5(磷0.5),≈1.0(磷1.0)、≈1.5(磷1.5)、≈2(磷2)、≈2.5(磷2.5)和≈3(磷3)6级。

○5渗碳体数量按其体积分数(%)分为:≈1(渗1)、≈2(渗2)、≈3(渗3),≈5(渗5)和≈10(渗10)5级。

2)测试方法

○1试样的制取金相试样一般取自供测试力学性能用的单铸试块或附铸试块。必要时,也可在铸铁本体上截取。在截取金相试样过程中,应防止组织变化。在制备金相试样时,应防止石墨脱落、污染和曳尾。试样表面应光洁、无划痕。

○2视场的选择

a.在测试石墨球化级别或球化率时,首先通观整个受检面,然后从差的视场开始,连续观察5个视场,以其中3个差的视场的多数作为评定依据。在测试石墨大小、珠光体数量、

分散分布的铁素体数量时,应以大多数视场为评定依据。在测试磷共晶和渗碳体数量时,应以含量最多的视场评定。

b.视场面积为φ70mm圆面积。测试时的放大倍数除珠光体粗细采用500倍外,其余项目采用100倍。

○3计算球化率的注意事项

a.在计算石墨颗数时,被视场周界切割的石墨不应计入。在放大100倍下,少量<2mm 的石墨也不应计入。如果大部分石墨<2mm或~12mm,则应参照表7.9-20调整放大倍数。视场内的石墨一般不得少于20颗。

表7.9-20 石墨尺寸及选择的放大倍数

100倍下石墨直径/mm >12.5~25 >6~12.5 >3.0~6.0 >1.5~3.0 ≤1.5

选择放大倍数25 50 100 200 400

b.球化率的计算一般仅用于对评定结果有争议或仲裁场合。在金相检验时,应采取对照标准图片的方法评定球化级别或球化率。

c.在计算或评定球化率时,若视场内出现开花状、珊瑚状、碎块状之类的缺陷石墨时,则应在报告中另行注明这些石墨的名称、分布和数量。

d.供鉴别渗碳体和磷共晶的染色侵蚀剂一般采用碱性高锰酸钾溶液或碱性赤血盐溶液。

(4)球墨铸铁几种常见的铸造缺陷

○1.球化不良和球化衰退球化不良和球化衰退的曼徽组织特征是除球状石墨外,出现较多蠕虫状石墨。产生球化不良的原因是铁水含硫量过高,球化剂残余量不足或铁水氧化。产生球化衰退的原因是经球化处理的铁水随着时间的延长,铁水中球化剂的残余量逐渐减少,以至不能起到球化的作用。球化不良和球化衰退的球墨铸铁铸件只能报废。

○2.石墨飘浮石墨飘浮的金相组织特征是石墨大量聚集,往往出现开花状。常见于铸件的上表面或泥芯的下表面。形成原因主要是碳当量过高以及铁水在高温液态时停留时间过长。因此,在壁厚较大的铸件上容易出现。石墨飘浮降低铸件的力学性能。

○3.夹渣球墨铸铁的夹渣一般是指呈聚集分布的硫化物和氧化物。在显徽镜下,为黑色不规则形状的块状物或条带状物,常见于铸件的上表面或泥芯的下表面。夹渣可能是由于扒渣不尽而混入的一次渣,也可能是由于浇注温度过低,铁水表面氧化而形成的二次渣。具有夹渣的铸件,力学性能低。严重时,使铸件渗橱。

○4.缩松缩松是指在显微镜下所见到的微观缩孔。缩松分布在共晶团的边界上,呈向内凹陷的黑洞。形成原因是铁水在凝固时,铸型对石墨化膨胀的阻力太小,铸件外形胀大,使共晶团之间的间隙较大,凝固时又得不到外来液体的补充而留下显微孔洞。缩松破坏了金属的连续性,降低力学性能,严重时引起铸件渗漏。

○5.反白口反白口的组织特征是在共晶团的边界上出现许多呈一定方向排列的针状渗碳体。一般位于铸件的热节部位。形成原因可能是铁水凝固时存在较大的成分偏析,并受到周围固体的较快的冷却,促进了渗碳体的形成。这种缺陷与铁水中残余稀土量过高和孕育不良有关。在反白口区域内,往往都存在较多的显微缩松。

9.2.6蠕墨铸铁

蠕墨铸铁的石墨呈蠕虫状,其特征是石墨大部分表现为彼此孤立、两侧不甚平整、端部圆钝。蠕虫状石墨的形态介于片状石墨和球状石墨之间。蠕墨铸铁力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间。此外,蠕墨铸铁还具有良好的导热性和抗热疲劳性能。

(1)蠕墨铸铁的牌号

蠕墨铸铁的牌号是按照其所具有的强度指标划分的。部标JB 4403—1987《蠕墨铸铁件》规定的牌号见表7.9-21。

(2) 蠕墨铸铁的金相组织

1)石墨及石墨蠕化率 在蠕墨铸铁中,最常见的石墨呈蠕虫状,并伴有少量呈球状,有时会出现珊瑚状、开花状和卷片状(当出现珊瑚状石墨时,仍可视为蠕墨铸铁)。蠕化率V G 是指蠕虫状石墨占视场内所有石墨的比率,即

V G =

n

n V

100% 式中 n V —规定视场内蠕虫状石墨数; n —规定视场内石墨总数。

蠕墨铸铁的力学性能主要决定于蠕化率。 表7.9-21 蠕墨铸铁的牌号及性能

牌号 抗拉强度R m /MPa 蠕化率V G 主要基体组织 R u T420 420 50 珠光体 R u T380 380 50 珠光体 R u T340 340 50 珠光体和铁素体 R u T300 300 50 珠光体和铁素体 R u T260

260

50

铁素体

2) 蠕化率级别 在金相测试中,对蠕化率级别的评定一般是采取对照标准图片的方法。部标JB 2829—1984《蠕墨铸铁金相标准》规定的蠕化率级别见表7.9-22

表7.9-22蠕化率分级

蠕化率 级别 放大100倍下的 蠕化率(%) 蠕化率 级别 放大100倍下的 蠕化率(%) 蠕95 >90 蠕45 >40~50 蠕85 >80~90 蠕35 >30~40 蠕75 >70~80 蠕25 >20~30 蠕65 >60~70 蠕15 >10~20 蠕55

>50~60

-碳化物复合物、三元磷共晶-碳化物复合物,其形态特征与表9.2-8相似。

4) 碳化物类型 按照碳化物的形态特征,将碳化物分为莱氏体型和块状、条状碳化物,见表7.9-23.

表7.9-23碳化物类型

碳化物类型 形态特征 形成过程 莱氏体型碳化物 碳化物呈骨胳状 在共晶转变时形成 块状碳化物 碳化物呈不规则块状

从液相中析出 条抉碳化物

碳化物呈条状,往往具有一定的方向性

从液相中析出

(3) 蠕墨铸铁的金相测试要点

1) 检测项目 部标JB 3829—1984《蠕墨铸铁金相标准》规定的主要检测项目如下: ○

1石墨 a.形态:分蠕虫状,卷曲状和珊瑚状3种。

b.蠕化率(%):分>90(蠕)、>80~90(蠕85)、>70~80(蠕75)、>60~70(蠕65)、>50~60(蠕55)、>40~50(蠕45)、>30~40(蠕35)、>20~30(蠕25)和>10~20(蠕15)9级。

○2 珠光体的数量 按其体积分数(%)可分为;>90(珠95)、>80~90(珠85)、>70~80(珠75)、>60~70(珠65)、>50~60(珠55)、>40~50(珠45)、>30~40(珠35)、20~30(珠25)、>10~20(珠

15)和≤10(珠5)10级。

○3磷共晶

a.类型:有二元磷共晶、三元磷共晶、二元磷共晶复合物和三元磷共晶复合物4种。

b.体积分数(%):分≈0.5(磷0.5)、≈1(磷1)、≈2(磷2)、≈3(磷3)和≈5(磷5)5种。

○4碳化物

a.类型:有骨骼状、块状和条状3种。

b.体积分数(%):分≈1(碳)、≈2(碳2)、≈3(碳3)、≈5(碳5)、≈7(碳7)和≈10(碳10)6种。2)测试方法

○1试佯的制取金相试样一般取自供检测力学性能用的φ30mm圆试棒。在切取金相试样过程中,应防止组织变化。在制取金相试样时,应防止石墨脱落、污染和曳尾。试样表面应光洁、无划痕。

○2视场的选择

a.在进行显微组织测试时,首先应通观整个受检面,然后按大多数视场分别评定蠕化率、珠光体数量、磷共晶数量和碳化物数量。

b.视场面积为φ70mm圆面积。评定蠕化率、珠光体数量,磷共晶数量和碳化物数量时的放大倍数为100倍。评定磷共晶类型和碳化物类型时的放大倍数为400倍。

○3侵蚀剂的选择显示基体组织的侵蚀剂一般为硝酸酒精溶液(2+98)~(5+95)。用于鉴别碳化物和磷共晶的染色侵蚀剂一般采用碱性高锰酸钾溶液或碱性赤血盐溶液。

9.2.7 可锻铸铁

一定成分的白口铸铁毛坯经石墨化退火或脱碳处理后即为可锻铸铁。可锻铸铁具有较高的强度及良好的塑性和韧性。

(1)可锻铸铁的牌号

可锻铸铁可分为黑心可锻铸铁和白心可锻铸铁两大类。由于国内主要生产黑心可锻铸铁,故以下所述的系指黑心可锻铸铁。根据其基体组织,又可分为铁素体可锻铸铁和珠光体可锻铸铁。

黑心可锻铸铁的牌号是按其力学性能指标划分的,见表7.9-24。

表7.9-24 黑心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁的牌号

牌号抗拉强度

R m /MPa 伸长率A(%)

A B

KTH300-06 300 6

KTH330-08 330 8

KTH350-10 350 10

KTH370-12 370 12

KTZ450-06 450 6

KTZ550-04 550 4

KTZ650-02 650 2

KTZ700-02 700 2

(2)可锻铸铁的金相组织

1)石墨

○1石墨形状在固态石墨化过程中形成的退火石墨不同于从液态中直接析出的石墨。退火石墨松散,易受侵蚀,所以侵蚀后一般呈黑色。常见的石墨形状主要为团絮状和絮状,有时会出现团球状、聚虫状及枝晶状等形态,见表7.9-25。

○2石墨形状分级可锻铸铁中,石墨通常不以单一形状出现。根据石墨形状的分布对

力学性能的影响趋势,将其分为5级,见表7.9-26。

○3石墨分布及石墨颗数标准中将石墨颗数和分布分列两个级别图。石墨分布按其均匀程度分为3个等级。石墨颗数级别图,则以每毫米平方面积内存在的石墨数分为5个等级。

表7.9-25 JB 2122-77中石墨形状分类

名称说明

团球状石墨较致密,外形近似圆形,周界凹凸

团絮状类似棉絮团,外形较不规则

絮状较团絮状石墨松散

聚虫状石墨松散,类似蠕虫状石墨聚集而成

枝晶状由颇多细小的短片状、点状石墨聚集呈树枝状分布

表7.9-26 JB 2122—1977标准中石墨形状分级

级别说明

1 石墨大部分呈团球状,允许有≯15%的团絮状等石墨存

在,但不允许有枝晶状石墨

2 石墨大部分呈团球状、团絮状,允许有>15%的絮状等

石墨存在,但不允许有枝晶状石墨

3 石墨大部分呈团絮状、絮状,允许有>15%的聚虫状及

小于试样截面积1%的枝晶状石墨存在

4 聚虫状石墨>15%,枝晶状石墨小于试样截面积的l%

5 枝晶状石墨大于或等于试样截面积的l%

注:石墨均以体积分数计。

2) 珠光体

○1珠光体形状可锻铸铁中常见的珠光体形状有片状和粒状两种,以片状为常见。

○2珠光体残余量分级由于第二阶段石墨化退火不充分,常在铁素体可锻铸铁中残存一定数量的珠光体。标准中按珠光体残余量的多寡,分列5个等级。

3) 渗碳体残余量分级残余渗碳体是由于第一阶段石墨化退火不充分所致。此外,在中间降温阶段冷却太快,也会在可锻铸铁中出现二次渗碳体。渗碳体的存在,将增加可锻铸铁硬度和降低其韧性,因此对残余渗碳体数量应进行控制。标准中将渗碳体残余量的体积分数分为≤2%和>2%两个级别。

4) 表皮层厚度黑心可锻铸铁的表皮层是指出现在铸件试样外缘的珠光体层(当试样表皮层不含有珠光体时,则至无石墨的全铁素体层结束处为止)。表皮层的形成是铸件在第一阶段石墨化退火温度过高,以致铸件表皮奥氏体强烈脱碳而引起的。对于φ16mm的试棒,根据表皮层的厚度分为4个等级。

(3)可锻铸铁金相检验

1) 检验项目根据部标JB 2122—1977《铁素体可锻铸铁金相检验标准》规定的检验项目如下:

○1石墨

a.形状:有团球状、团絮状、絮状、聚虫状和枝晶状5种。

b.形状分级:

1级:石墨大部分呈团球状,允许有≯15%的团絮状等石墨存在,但不允许有枝晶状石墨。

2级:石墨大部分呈团球状、团絮状,允许有≯15%的絮状石墨存在,但不允许有枝晶状石墨。

3级:石墨大部分呈团絮状、絮状,允许有≯15%的聚虫状及小于试样截面积1%的枝

晶状石墨存在。

4级:聚虫状石墨>15%,枝晶状石墨小于试样截面积的1%。

5级:枝晶状石墨大于或等于试样截面积的1%。

c.分布:石墨分布均匀或较均匀(1级)、石墨分布不均匀,但无方向性(2级)和石墨有方向性分布(3级)。

d.石墨颗数(颗·mm-2):1级(>150)、2级(>110~150)、3级(>70~110)、4级(>30~70)和5级(≤30)。

○2珠光体

a.形状:分片状和粒状两种。

b.残余量(%)※:1级(≤10)、2级(>10~20)、3级(>20~30)、4级(>30~40)和5级(>40)。

○3渗碳体残余量(%)※分1级(≤1)和2级(>2)。

○4表皮层厚度(mm) 1级(≤1.0)、2级(>1.0—1.5)、3级(>1.5—2.0)和4级(>2.0)。

※:指体积分数。

2) 测试方法

○1试祥的制取金相试洋一般取自力学性能试验后的φ6mm试棒,检验面应离试棒断裂处20mm以上。必要时也可以在铸件上有代表性的部位截取。

○2制样技术鉴于铁素体可锻铸铁较为韧软,而且在其基体上分布着数量较多的退火石墨碳,后者不但颗粒大,且较松散。因此,在试样制备过程中,除应遵循常规的试样制备原则外,还应注意以下几点。

a.防止石墨剥落。可锻铸铁中的退火石墨碳,不仅颗粒大,而且结构疏松,加上基体又十分软,因此在抛光时,极易使石墨因剥落而留下凹坑,在显微镜下呈现黑色模糊影像。为了防止石墨剥落,在磨光及抛光时,不能用力过大,宜选用粒度较细的抛光粉,如氧化镁。在保证试样质量的前提下,尽可能缩短抛光时间,用抛光盘不能过于潮湿。

b.防止石墨曳尾。由于石墨柔软,在抛光过程中容易产生曳尾现象。为了防止石墨曳尾,在抛光后期,不仅要轻抛,而且要不断旋转试样的方向,同时用清水轻抛数秒钟。

c.防止抛光不足。抛光不足的试样,石墨呈黑色,很容易与显微缩松、夹渣相混淆。因此,必须适当延长抛光时间,使石墨轮廓清晰,但能显示石墨内部的细微结构。

○3视场的选择观察金相组织应在试样外缘至中心的1/2处选取3个以上视场,然后取其平均值或其中有代表意义者作为最后的评定结果。但对枝晶状石墨和残余渗碳体,应观察试样的整个磨面。

○4注意事项

a.可锻铸铁的石墨检验应在未侵蚀的金相试样上进行,放大倍数为100倍;基体组织检验应在侵蚀后的金相试样上进行。鉴别珠光体形态时,放大倍数可自行选定,以能清晰分辨为准。表皮层厚度的鉴别放大倍数为60倍,其余鉴别放大倍数均为100倍。

b.单个石墨≥0.2mm及视场边缘超过半颗以上者,应予记数和评定。

c.测定表皮层时,试样不可倒角,并应检查试样的整个边缘,以其中的最大厚度作为测定的结果。

d.当试样制备好后,可将抛光态试样置于显微镜下检查石墨碳的形状、大小和分布等。若需观察显微组织,试样应经硝酸酒精(2+98)~(4+96)溶液或20~40g·L-1苦味酸酒精溶液侵蚀。为了鉴别试样中的渗碳体组织,抛光的试样可经煮沸的碱性苦味酸钠溶液或50~l00g·L-1氢氧化钠(钾)溶液侵蚀使渗碳体着成棕色。

9.2.8 特殊性能铸铁

钢和铸铁的分类

钢的分类 1、按品质分类 (1) 普通钢(P≤0.045%,S≤0.050%) (2) 优质钢(P、S均≤0.035%) (3) 高级优质钢(P≤0.035%,S≤0.030%) 2.、按化学成份分类 (1) 碳素钢:a.低碳钢(C≤0.25%);b.中碳钢(C≤0.25~0.60%);c.高碳钢(C≤0.60%)。 (2) 合金钢:a.低合金钢(合金元素总含量≤5%);b.中合金钢(合金元素总含量>5~10%); c.高合金钢(合金元素总含量>10%)。 3、按成形方法分类: (1) 锻钢;(2) 铸钢;(3) 热轧钢;(4) 冷拉钢。 4、按金相组织分类: (1) 退火状态的:a.亚共析钢(铁素体+珠光体);b.共析钢(珠光体);c.过共析钢(珠光体+渗碳体);d.莱氏体钢(珠光体+渗碳体)。 (2) 正火状态的:a.珠光体钢;b.贝氏体钢;c.马氏体钢;d.奥氏体钢。 (3) 无相变或部分发生相变的 5、按用途分类 (1) 建筑及工程用钢:a.普通碳素结构钢;b.低合金结构钢;c.钢筋钢。 (2) 结构钢 a.机械制造用钢:(a)调质结构钢;(b)表面硬化结构钢:包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢; (c)易切结构钢;(d)冷塑性成形用钢:包括冷冲压用钢、冷镦用钢。 b.弹簧钢 c.轴承钢 (3) 工具钢:a.碳素工具钢;b.合金工具钢;c.高速工具钢。 (4) 特殊性能钢:a.不锈耐酸钢;b.耐热钢:包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢;c.电热合金钢; d.耐磨钢; e.低温用钢; f.电工用钢。 (5) 专业用钢:如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。 6、综合分类 (1)普通钢 a.碳素结构钢:(a) Q195;(b) Q215(A、B);(c) Q235(A、B、C);(d) Q255(A、B);(e) Q275。 b.低合金结构钢 c.特定用途的普通结构钢 (2)优质钢(包括高级优质钢) a.结构钢:(a)优质碳素结构钢;(b)合金结构钢;(c)弹簧钢;(d)易切钢;(e)轴承钢;(f)特定用途优质结构钢。 b.工具钢:(a)碳素工具钢;(b)合金工具钢;(c)高速工具钢。 c.特殊性能钢:(a)不锈耐酸钢;(b)耐热钢;(c)电热合金钢;(d)电工用钢;(e)高锰耐磨钢。 7、按冶炼方法分类 (1) 按炉种分: a.平炉钢:(a)酸性平炉钢;(b)碱性平炉钢。 b.转炉钢:(a)酸性转炉钢;(b)碱性转炉钢。或(a)底吹转炉钢;(b)侧吹转炉钢;(c)顶吹转炉钢。 c. 电炉钢:(a)电弧炉钢;(b)电渣炉钢;(c)感应炉钢;(d)真空自耗炉钢;(e)电子束炉钢。 (2)按脱氧程度和浇注制度分: a.沸腾钢;b.半镇静钢;c.镇静钢;d.特殊镇静钢。

锻造与铸造的区别

什么叫铸造?什么叫锻造? 悬赏分:10 - 解决时间:2006-1-16 10:13 两者之间有什么不同? 主要各用于什么地方?生产出来的产品特性都有些什么不同? 提问者:kaka_1982 - 四级 最佳答案 铸造 将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里,经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件(零件或毛坯)的工艺过程。现代机械制造工业的基础工艺。铸造生产的毛坯成本低廉,对于形状复杂、特别是具有复杂内腔的零件,更能显示出它的经济性;同时它的适应性较广,且具有较好的综合机械性能。但铸造生产所需的材料(如金属、木材、燃料、造型材料等)和设备(如冶金炉、混砂机、造型机、造芯机、落砂机、抛丸机等)较多,且会产生粉尘、有害气体和噪声而污染环境。 铸造是人类掌握较早的一种金属热加工工艺,已有约6000年的历史。公元前3200年,美索不达米亚出现铜青蛙铸件。公元前13~前10世纪之间,中国已进入青铜铸件的全盛时期,工艺上已达到相当高的水平,如商代的重875千克的司母戊方鼎、战国的曾侯乙尊盘和西汉的透光镜等都是古代铸造的代表产品。早期的铸造受陶器的影响较大,铸件大多为农业生产、宗教、生活等方面的工具或用具,艺术色彩较浓。公元前513年,中国铸出了世界上最早见于文字记载的铸铁件——晋国铸鼎(约270千克重)。公元8世纪前后,欧洲开始生产铸铁件。18世纪的工业革命后,铸件进入为大工业服务的新时期。进入20世纪,铸造的发展速度很快,先后开发出球墨铸铁,可锻铸铁,超低碳不锈钢以及铝铜、铝硅、铝镁合金,钛基、镍基合金等铸造金属材料,并发明了对灰铸铁进行孕育处理的新工艺。50年代以后,出现了湿砂高压造型,化学硬化砂造型和造芯、负压造型以及其他特种铸造、抛丸清理等新工艺。 铸造种类很多,按造型方法习惯上分为:①普通砂型铸造,包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。②特种铸造,按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造(如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等)和以金属为主要铸型材料的特种铸造(如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等)两类。铸造工艺通常包括:①铸型(使液态金属成为固态铸件的容器)准备,铸型按所用材料可分为砂型、金属型、陶瓷型、泥型、石墨型等,按使用次数可分为一次性型、半永久型和永久型,铸型准备的优劣是影响铸件质量的主要因素;②铸造金属的熔化与浇注,铸造金属(铸造合金)主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金;③铸件处理和检验,铸件处理包括清除型芯和铸件表面异物、切除浇冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物以及热处理、整形、防锈处理和粗加工等。 锻造 利用锻压机械对金属坯料施加压力,使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。锻压的两大组成部分之一。通过锻造能消除金属的铸态疏松,焊合孔洞,锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。机械中负载高、工作条件严峻的重要零件,除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外,多采用锻件。锻造按成形方法可分为:①开式锻造(自由锻)。利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁(砧块)间产生变形以获得所需锻件,主要有手工锻造和机械锻造两种。②闭模式锻造。金属坯料在具有一定形状的锻模膛内受压变形而获得锻件,可分为模锻、冷镦、旋转锻、挤压等。按变形温度锻造又可分为热锻(加工温度高于坯料金属的再结晶温度)、温锻(低于再结晶温度)和冷锻(常温)。锻造用料主要是各种成分的碳素钢和合金钢,其次是铝、镁、

铸钢和铸铁的应用

铸钢和铸铁的应用 1130910113 梁玉鑫 铸钢和铸铁是铸造铁碳合金的两大种类,它们的区别在于合金中的含碳量高低。铸铁是指含碳量大于 2.14%或者组织中具有共晶组织的铁碳合金。而工业中使用的铸铁通常都不是简单的铁碳二元合金,而是以铁碳硅为主要元素的多元合金。而含碳量低于 2.14%的铁碳合金则被称为铸钢,此外,硅,锰,磷,硫也是铸钢中的长存元素。 铸铁是近代工业生产中应用最广泛的一种铸造金属材料。一般在机械制造,冶金矿山,石油化工,交通运输和国防工业等各个部门中得到了广泛的应用。铸钢在许多重型的和承受动载荷的机械零件中得到了广泛的应用。 按照铸铁中石墨的存在形式,又可以将铸铁分为灰铸铁,白口铸铁,球墨铸铁,蠕墨铸铁等等,按照铸铁的特殊性能又可以分为减摩铸铁,冷硬铸铁,抗磨铸铁,耐热铸铁等。每种铸铁都因为其特殊的性能而得到了不同的应用。 灰铸铁(灰口铸铁):碳主要以片状石墨形式出现的铸铁,断口呈灰色,基体形式为:铁素体、珠光体、珠光体加铁素体。由于灰铸铁具有一定的强度和良好的减震性、耐磨性,以及优良的切削加工性和铸造工艺性,并且生产简便、成本低,因此在工业生产和民用生活中得到最广泛的应用。 孕育铸铁:仍属灰铸铁范畴,是铁液经孕育处理后,获得的亚共晶灰铸铁。孕育铸铁的碳主要以细片状石墨形式出现,基体形式为珠光体、铁素体。经孕育处理后的孕育铸铁,Si常被调整到1.2%--1.8%,共晶团被显著地细化,石墨的尺寸及分布得到改善,从而提高了强度,因此孕育铸铁又常称为高强度灰铸铁。孕育铸铁的抗拉强度可达200--400Mpa,抗弯强度可达450--600Mpa,但延伸率和冲击韧性仍较低,故常用于动载荷较小,静力强度要求较高的重要铸件,如机床床身、发动机缸体等。 球墨铸铁:是铁液经过球化剂处理而不是经过热处理,使石墨大部或全部呈球状,有时少量为团絮状的铸铁。但球墨铸铁经过一定的热处理却可改变基体的形式,球墨铸铁的基体形式为:铁素体、珠光体、铁素体加珠光体、贝氏体、奥氏体加贝氏体。(奥贝)球墨铸铁是二十世纪40年代末发展起来的一种新型结构材料,除有类似于灰铸铁的良好减震性、耐磨性、切削加工性和铸造工艺性外,

铸铁铸钢的材料特性与结构特点

铸铁铸钢的材料特性和结构特点 来源:对钩网 工业用的铁和钢都是铁碳两种元素达的合金,含碳量在2.11%以上的是铁,在2.11%以下的是钢。铸铁和铸钢是工业机加工中常用的加工材料。下面,我们介绍几种常见的铸铁和铸钢材料,以及它们的材料特性和结构特点。 灰铸铁 灰铸铁是含有片状石墨的铸铁,是应用最为广泛的铸铁,产量占铸铁总产量的80%以上。灰铸铁材料综合力学性能低,抗压强度大,是本身抗拉强度的3到4倍。消振能力比钢大10倍,故经常用来制造承受振动的机座。弹性模量较低,其壁厚变化对力学性能影响较大。 由于其对冷却速度有很大的敏感性,灰铸铁铸件在厚度较薄的截面上经常出现白口和裂纹,而在厚度较厚的截面上又经常导致琉松情况。因此,灰铸铁件截面厚度存在一个临界值,如果超过了这个值,随着壁厚增加,其强度、消振能力、弹性模量等力学性能不仅不会增强,反而显著减弱。由于灰铸铁热稳定性较低,因此不能用于制造那些长时间工作在超过250摄氏度环境下的零件。相比于铸钢材料,采用灰铸铁可以得到厚度更薄,几何形状更复杂的铸件,而且铸件中的残余内应力和翘曲变形都要更小一些。由于在各截面上性能比较均匀,灰铸铁常用于制造要求高,但截面不一定较厚的铸件。 蠕墨铸铁 蠕墨铸铁是呈蠕虫状的铸铁,它掺入的石墨形态是介于片状石和球状之间的,化学结构与灰铸铁类似。蠕墨铸铁综合力学性能比灰铸铁略好一点,而比球墨铸铁略逊一筹,其冲击韧性、延长率抗压强度、屈服强度等均在二者之间,壁厚变化对力学性能影响比灰铸铁小。 蠕墨铸铁对冷却速度的敏感性比灰铸铁小得多,且具有良好的导热性,所以经常用来制造工作环境温度苛刻,温度梯度比较大的零件。由于蠕墨铸铁材料强度较高,致密性好,对于缺口的敏感性小,具有良好的工艺性能,可以用来制造几何形状复杂的大型零件。为了节约废钢,减轻铸件的重量,蠕墨铸铁还可用来替代孕育铸铁件,这样做还可以达到有效提升成品率、增强铸件气密性的目的,特别适于生产液压件。 球墨铸铁 经过球化处理以及孕育处理而获得的球状石墨称为球墨铸铁,这是上世纪中叶发展起来的一种高强度铸铁材料,综合性能较高,接近于钢,在工业上有十分广泛的应用。球墨铸铁强度、塑性和弹性模量都要比灰铸铁好,抗磨性比灰铸铁

生铁、铁合金、铸铁的区别终于分清楚了,原来区别这么大

生铁、铁合金、铸铁的区别终于分清楚了,原来区别这么大生铁、铁合金属于炉料,即治炼用原料。铸铁是用生铁(主要是铸造生铁)治炼后的产品。金属材料种类繁多,习惯分成两大类,即黑色金属材料和有色金属材料,黑色金属材料包括生铁、铁合金、铸铁和钢。 1.生铁 生铁是含碳量大于2%(2.1%)的铁碳合金,工业生铁含碳量一般在 2.5%--4%,并含Si、Mn、S、P 等元素,是用铁矿石经高炉冶炼的产品。 炼钢生铁:炼钢生铁含硅量不大于1.7%,碳以Fe3c状存在。故硬而脆,断口呈白色。 铸造用生铁:铸造生铁硅含量为1.25-3.6%。碳多以石墨状态存在。断口呈灰色。软、易切削加工。主要用来生产各种铸铁件原料如床身、箱体等。

球量铸造用生铁:球墨铸造用生铁也是一种铸造生铁,只是低硫低磷。低硫使碳充分在铁中石墨化。低磷提高生铁的机械性能;主要用于生产性能(机械性能)较好的球墨铸铁件。 2.铁合金 铁合金是指除碳(C)以外的非金属或金属元素与铁组成的合金;金属锰、金属铬两种黑色金属;锰硅(Mn、Si)Si、Cr)合金。铁合金的种类很多,用途也较广。铁合金是一种炉料,用于钢铁及共它金属冶炼和铸造等用。用作脱氧剂、变质剂。以及作为合金元素加入。 3.铸铁 铸铁是含碳大于2.1%的铁碳合金,它是将铸造生铁(部分炼钢生铁)在炉中重新熔化,并加进铁合金、废钢、回炉铁调整成分而得到。与生铁区别是铸铁是二次加工,大都加工成铸铁件。铸铁件具有优良的铸造性可制成复杂零件,一般有良好的切削加工性。另外具有耐磨性和消震性良好,价格低等特点。

根据GB5612-85,各种铸铁代号,由表示该铸铁特征的汉语拼音字母的第一个大写正体字母组成。当两种铸铁名称的代号字母相同时,可在该大写正体字母后加小写正体字母来区别。同一名称铸铁,需要细分时,取其细分特点的汉语拼音第一个大写正体字母,排列在后面。 牌号中代号后面的一组数字,表示抗拉强度值;有两组数字时,第一组表示抗拉强度值,第二组表示延伸率值。两组数字中间用“一”隔开。 合金元素用国际元素符号表示,含量大于或等于1%时,用整数表示:小于1 %时一般不标注。常规元素(C、Si、Mn、S、p)一般不标注,有特殊作用时,才标注其元素符号及含量。

生铁和铸铁的区别

生铁和铸铁的区别 文章来源:https://www.doczj.com/doc/86893583.html,/zhuzaoshengtie 1生铁:指铁矿石经高炉冶炼所得到的铁碳合金。 2铸铁:由新生铁(1所述高炉生铁),旧生铁(指回炉料,包括冒口,报废铸铁块料)以及低碳废钢和所需的某些铁合金经过重熔后获得的铁碳合金。含碳量在 2.11%以上(实用2.8-4.3%)。熔点低,便于铸造。也叫白口铸铁(断口因共晶渗碳体呈白色)。 3熟铁:含碳量小于0.008%,即铁碳相图Q点以左,碳固溶在铁素体内。强度很低,一般只用于作电磁铁芯。 4工业纯铁:含碳量小于0.0218%,即P点以左。常用DT4等,也是磁性材料。 不知大家明白没?题外话,生铁,熟铁概念不那么严格,生活中人们指的生铁和熟铁与理论定义有很大出入,大家明白这一点就好。 1. 铸造生铁, 生铁是含碳量大于2%(2.11%)的铁碳合金,工业生铁含碳量一般在2.5%~4.0%,并含Si、Mn、S、P 等元素,是用铁矿石经高炉冶炼的产品。 生铁生铁按含硅(Si)量划分铁号,按含锰(Mn)量分组,按含磷(P)量分级,按含硫(S)量分类。 1)炼钢生铁 炼钢生铁含硅量不大于1.7%,碳以Fe3C 状存在。故硬而脆,断口呈白色。主要用作炼钢原料 和可锻铸铁原料,炼钢生铁见下表所示。 炼钢用生铁(根据GB717-82) 铁号代号L04 L08 L10 2)铸造用生铁 铸造生铁硅含量为1.25~3.6%。碳多以石墨状态存在。断口呈灰色。软、易切削加工。主要用 来生产各种铸铁件原料如床身、箱体等。铸造生铁见下表所示: 铸造用生铁(根据YB/T14–91) 牌号铸34 铸30 铸26 铸22 铸18 铸14 铁号 代号Z34 Z30 Z26 Z22 Z18 Z14 3)球墨铸造用生铁 球墨铸造用生铁也是一种铸造生铁,只是低硫低磷。低硫使碳充分在铁中石墨化。低磷提高生 铁的机械性能;主要用于生产性能(机械性能)较好的球墨铸铁件。球墨生铁见下表所示:球墨铸铁用生铁(根据GB1412-85) 牌号Q10 Q12 Q16 此外现在应用的还有含钒生铁、铸造用磷铜钛低合金耐磨生铁,见下面两个表: 含钒生铁(根据GB5025-85) 牌号钒02 钒03 钒04 钒05

球墨铸铁和铸钢的区别

球墨铸铁和铸钢的区别 与铸铁相比,球墨铸铁在强度方面具有的优势。球墨铸铁的抗拉强度是60k,而铸铁的抗拉强度只有31k。球墨铸铁的屈服强度是40k,而铸铁并没有显示出屈服强度,并且较终出现断裂。球墨铸铁的强度-成本比远远优于铸铁。 球墨铸铁的强度和铸钢的强度是可比的。球墨铸铁具有更高的屈服强度,其屈服强度较低为40k,而铸钢的屈服强度只有36k。在大部分市政应用领域,如:水、盐水、蒸汽等,球墨铸铁的耐腐蚀性和抗氧化性都超过铸钢。由于球墨铸铁的球状石墨微观结构,在减弱振动能力方面,球墨铸铁优于铸钢,因此更加有利于降低应力。选择球墨铸铁的一个重要的原因在于球墨铸铁比铸钢成本低。球墨铸铁的低成本使得这种材料更加受欢迎,铸造效率更高,也较少了球墨铸铁的机加工成本。作为钢的替代品,1949年人类开发了球墨铸铁。铸钢含碳量少于0.3%,而铸铁和球墨铸铁含炭量量则至少为3%。铸钢中的低含碳量使得作为游离石墨存在的碳不会形成结构薄片。铸铁内的碳天然形式是游离石墨薄片形式。在球墨铸铁内,这种石墨薄片通过特殊的处理方法变化成微小的球体。这种改进后的球体使得使得球墨铸铁比铸铁和钢相比具有更加优异的物理性能。正是这种碳的球状微观结构,使得球墨铸铁具有更加良好的展延性和抗冲击性,而铸铁内部的薄片形式导致铸铁没有展延性。通过铁素体基体可获得较佳的展延性。

因此,球墨铸铁的压力负载部件都经过铁素体化退火周期的工艺处理后,球墨铸铁内部的球状结构也能够消除铸铁内部的薄片石墨容易产生的裂缝现象。在球墨铸铁的微观照片中,可以看见裂缝游行到石墨球后终止。在球墨铸铁行业内,这些石墨球称为“裂缝终结者”,因为它们具有阻止断裂的能力。

球墨铸铁、铸铁、铸钢的区别

球墨铸铁、铸铁、铸钢的区别?与铸铁相比,球墨铸铁在强度方面具有绝对的优势。球墨铸铁的抗拉强度是60k,而铸铁的抗拉强度只有31k。球墨铸铁的屈服强度是40k,而铸铁并没有显示出屈服强度,并且最终出现断裂。球墨铸铁的强度-成本比远远优于铸铁。 球墨铸铁的强度和铸钢的强度是可比的。球墨铸铁具有更高的屈服强度,其屈服强度最低为40k,而铸钢的屈服强度只有36k。在大部分市政应用领域,如: 水、盐水、蒸汽等,球墨铸铁的耐腐蚀性和抗氧化性都超过铸钢。由于球墨铸铁的球状石墨微观结构,在减弱振动能力方面,球墨铸铁优于铸钢,因此更加有利于降低应力。选择球墨铸铁的一个重要的原因在于球墨铸铁比铸钢成本低。球墨铸铁的低成本使得这种材料更加受欢迎,铸造效率更高,也较少了球墨铸铁的机加工成本。 作为钢的替代品,1949年人类开发了球墨铸铁。铸钢含碳量少于 0.3%,而铸铁和球墨铸铁含炭量量则至少为3%。铸钢中的低含碳量使得作为游离石墨存在的碳不会形成结构薄片。 铸铁内的碳天然形式是游离石墨薄片形式。在球墨铸铁内,这种石墨薄片通过特殊的处理方法变化成微小的球体。这种改进后的球体使得球墨铸铁比铸铁和钢相比具有更加优异的物理性能。正是这种碳的球状微观结构,使得球墨铸铁具有更加良好的展延性和抗冲击性,而铸铁内部的薄片形式导致铸铁没有展延性。通过铁素体基体可获得最佳的展延性。 因此,球墨铸铁的压力负载部件都经过铁素体化退火周期的工艺处理后,球墨铸铁内部的球状结构也能够消除铸铁内部的薄片石墨容易产生的裂缝现象。在球墨铸铁的微观照片中,可以看见裂缝游行到石墨球后终止。在球墨铸铁行业内,这些石墨球称为“裂缝终结者”,因为它们具有阻止断裂的能力。 1/ 1

铸钢与铸铁的区别

关于铸钢与铸铁的铸造问题 铸钢与铸铁的铸造都是铸造铁合金——铸造铁与碳组成的铁碳合金,属黑色金属铸造。 一、铸钢与铸铁化学成分的区别 钢铁均是含有少量合金元素和杂质的铁碳合金,按含碳量不同可分为:熟铁――含C小于0.05% 钢――含C为0.05~2.0% 铸铁是含碳量在2%以上的铁碳合金。 工业用铸铁一般含碳量为2%~4%。碳在铸铁中多以石墨形态存在,有时也以渗碳体形态存在。除碳外,铸铁中还含有1%~3%的硅,以及锰、磷、硫等元素。 合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。 铸铁可分为: ①灰口铸铁。含碳量较高(2.7%~4.0%),碳主要以片状石墨形态存在,断口呈灰色,简称灰铁。熔点低(1145~1250℃),凝固时收缩量小,抗压强度和硬度接近碳素钢,减震性好。用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。 ②白口铸铁。碳、硅含量较低,碳主要以渗碳体形态存在,断口呈银白色。凝固时收缩大,易产生缩孔、裂纹。硬度高,脆性大,不能承受冲击载荷。多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件。 ③可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得,石墨呈团絮状分布,简称韧铁。其组织性能均匀,耐磨损,有良好的塑性和韧性。用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件。 ④球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得,析出的石墨呈球状,简称球铁。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等。 ⑤蠕墨铸铁。将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得,析出的石墨呈蠕虫状。力学性能与球墨铸铁相近,铸造性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。用于制造汽车的零部件。 ⑥合金铸铁。普通铸铁加入适量合金元素(如硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等)获得。合金元素使铸铁的基体组织发生变化,从而具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。用于制造矿山、化工机械和仪器、仪表等的零部件。 铸钢 用以浇注铸件的钢。铸造合金的一种。铸钢分为铸造碳钢、铸造低合金钢和铸造特种钢3类。 ①铸造碳钢。以碳为主要合金元素并含有少量其他元素的铸钢。 含碳小于0.2%的为铸造低碳钢; 含碳0.2%~0.5%的为铸造中碳钢;

球墨铸铁、铸铁、铸钢的区别

球墨铸铁、铸铁、铸钢的区别? 与铸铁相比,球墨铸铁在强度方面具有绝对的优势。球墨铸铁的抗拉强度是60k,而铸铁的抗拉强度只有31k。球墨铸铁的屈服强度是40k,而铸铁并没有显示出屈服强度,并且最终出现断裂。球墨铸铁的强度-成本比远远优于铸铁。 球墨铸铁的强度和铸钢的强度是可比的。球墨铸铁具有更高的屈服强度,其屈服强度最低为40k,而铸钢的屈服强度只有36k。在大部分市政应用领域,如:水、盐水、蒸汽等,球墨铸铁的耐腐蚀性和抗氧化性都超过铸钢。由于球墨铸铁的球状石墨微观结构,在减弱振动能力方面,球墨铸铁优于铸钢,因此更加有利于降低应力。选择球墨铸铁的一个重要的原因在于球墨铸铁比铸钢成本低。球墨铸铁的低成本使得这种材料更加受欢迎,铸造效率更高,也较少了球墨铸铁的机加工成本。 作为钢的替代品,1949年人类开发了球墨铸铁。铸钢含碳量少于0.3%,而铸铁和球墨铸铁含炭量量则至少为3%。铸钢中的低含碳量使得作为游离石墨存在的碳不会形成结构薄片。 铸铁内的碳天然形式是游离石墨薄片形式。在球墨铸铁内,这种石墨薄片通过特殊的处理方法变化成微小的球体。这种改进后的球体使得使得球墨铸铁比铸铁和钢相比具有更加优异的物理性能。正是这种碳的球状微观结构,使得球墨铸铁具有更加良好的展延性和抗冲击性,而铸铁内部的薄片形式导致铸铁没有展延性。通过铁素体基体可获得最佳的展延性。 因此,球墨铸铁的压力负载部件都经过铁素体化退火周期的工艺处理后,球墨铸铁内部的球状结构也能够消除铸铁内部的薄片石墨容易产生的裂缝现象。在球墨铸铁的微观照片中,可以看见裂缝游行到石墨球后终止。在球墨铸铁行业内,这些石墨球称为“裂缝终结者”,因为它们具有阻止断裂的能力。

铸铁与铸钢区别

钢铁中均含有少量合金元素和杂质的铁碳合金,按含碳量不同可分为: 生铁――含C为2.0~4.5% 钢――含C为0.05~2.0% 熟铁――含C小于0.05% 铸铁是含碳量在2%以上的铁碳合金。 工业用铸铁一般含碳量为2%~4%。碳在铸铁中多以石墨形态存在,有时也以渗碳体形态存在。除碳外,铸铁中还含有1%~3%的硅,以及锰、磷、硫等元素。 合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。 铸铁 可分为: ①灰口铸铁。含碳量较高(2.7%~4.0%),碳主要以片状石墨形态存在,断口呈灰色,简称灰铁。熔点低(1145~1250℃),凝固时收缩量小,抗压强度和硬度接近碳素钢,减震性好。用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。 ②白口铸铁。碳、硅含量较低,碳主要以渗碳体形态存在,断口呈银白色。凝固时收缩大,易产生缩孔、裂纹。硬度高,脆性大,不能承受冲击载荷。多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件。 ③可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得,石墨呈团絮状分布,简称韧铁。其组织性能均匀,耐磨损,有良好的塑性和韧性。用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件。 ④球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得,析出的石墨呈球状,简称球铁。

比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等。灰口铸铁→球化→球墨铸铁 ⑤蠕墨铸铁。将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得,析出的石墨呈蠕虫状。力学性能与球墨铸铁相近,铸造性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。用于制造汽车的零部件。 ⑥合金铸铁。普通铸铁加入适量合金元素(如硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等)获得。合金元素使铸铁的基体组织发生变化,从而具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。用于制造矿山、化工机械和仪器、仪表等的零部件。 铸钢 用以浇注铸件的钢。铸造合金的一种。铸钢分为铸造碳钢、铸造低合金钢和铸造特种钢3类。 ①铸造碳钢。以碳为主要合金元素并含有少量其他元素的铸钢。含碳小于0.2%的为铸造低碳钢,含碳0.2%~0.5%的为铸造中碳钢,含碳大于0.5%的为铸造高碳钢。随着含碳量的增加,铸造碳钢的强度增大,硬度提高。铸造碳钢具有较高的强度、塑性和韧性,成本较低,在重型机械中用于制造承受大负荷的零件,如轧钢机机架、水压机底座等;在铁路车辆上用于制造受力大又承受冲击的零件如摇枕、侧架、车轮和车钩等。 ②铸造低合金钢。含有锰、铬、铜等合金元素的铸钢。合金元素总量一般小于5%,具有较大的冲击韧性,并能通过热处理获得更好的机械性能。铸造低合金钢比碳钢具有较优的使用性能,能减小零件质量,提高使用寿命。

铸铁和铸钢的区别

铸铁和铸钢的区别 铸铁和铸钢本质的区别在于化学成分不同,在工程上,一般认为含碳量高于2%为铁,低于此值为钢。 由于成分不同,所以组织性能也不一样,一般来说,钢的塑性和韧性较好,表现为延伸率、断面收缩率和冲击韧性好,铁的力学性能表现为硬而脆。 有的铸铁还有一些特殊的性能,具体分析如下: 铸铁(cast iron)含碳量在2%以上的铁碳合金。工业用铸铁一般含碳量为2%-4%。碳在铸铁中多以石墨形态存在,有时也以渗碳体形态存在。除碳外,铸铁中还含有1%-3%的硅,以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。铸铁可分为: ①灰口铸铁。含碳量较高(2.7%-4.0%),碳主要以片状石墨形态存在,断口呈灰色,简称灰铁。熔点低(1145-1250℃),凝固时收缩量小,抗压强度和硬度接近碳素钢,减震性好。 ②白口铸铁。碳、硅含量较低,碳主要以渗碳体形态存在,断口呈银白色。凝固时收缩大,易产生缩孔、裂纹。硬度高,脆性大,不能承受冲击载荷。

③可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得,石墨呈团絮状分布,简称韧铁。其组织性能均匀,耐磨损,有良好的塑性和韧性。 ④球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得,析出的石墨呈球状,简称球铁。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。 ⑤蠕墨铸铁。将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得,析出的石墨呈蠕虫状。力学性能与球墨铸铁相近,铸造性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。 ⑥合金铸铁。普通铸铁加入适量合金元素(如硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等)获得。合金元素使铸铁的基体组织发生变化,从而具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。 铸钢(cast steel )用以浇注铸件的钢。铸造合金的一种。铸钢分为铸造碳钢、铸造低合金钢和铸造特种钢3类。 ①铸造碳钢。以碳为主要合金元素并含有少量其他元素的铸钢。含碳小于0.2%的为铸造低碳钢,含碳0.2%-0.5%的为铸造中碳钢,含碳大于0.5%的为铸造高碳钢。随着含碳量的增加,铸造碳钢的强度增大,硬度提高。铸造碳钢具有较高的强度、塑性和韧性,成本较低,在重型机械中用于制造承受大负荷的零件。 ②铸造低合金钢。含有锰、铬、铜等合金元素的铸钢。

铸铁的概念及分类

铸铁的概念及分类 铸铁是含碳量大于2.11%(一般为2.5~4%)的铁碳合金。它是以铁、碳、硅为主要组成元素并比碳钢含有较多的锰、硫、磷等杂质的多元合金。有时为了提高铸铁的机械性能或物理、化学性能,还可加入一定量的合金元素,得到合金铸铁。早在公元前六世纪春秋时期,我国已开始使用铸铁,比欧洲各国要早将近二千年。直到目前为止,在工业生产中铸铁仍然是最重要的材料之一。 铸铁的分类 一.根据碳在铸铁中存在形式的不同,铸铁可分为 1.白口铸铁碳除少数溶于铁素体外,其余的碳都以渗碳体的形式存在于铸铁中,其断口呈银白色,故称白口铸铁。目前白口铸铁主要用作炼钢原料和生产可锻铸铁的毛坯。 2.灰口铸铁碳全部或大部分以片状石墨存在于铸铁中,其断口呈暗灰色,故称灰口铸铁。 3.麻口铸铁碳一部分以石墨形式存在,类似灰口铸铁;另一部分以自由渗碳体形式存在,类似白口铸铁。断口中呈黑白相间的麻点,故称麻口铸铁。这类铸铁也具有较大硬脆性,故工业上也很少应用。 二.根据铸铁中石墨形态不同,铸铁可分为 1.灰口铸铁铸铁中石墨呈片状存在。 2.可锻铸铁铸铁中石墨呈团絮状存在。它是由一定成分的白口铸铁经高温长时间退火后获得的。其机械性能(特别是韧性和塑性)较灰口铸铁高,故习惯上称为可锻铸铁。 3.球墨铸铁铸铁中石墨呈球状存在。它是在铁水浇注前经球化处理后获得的。这类铸铁不仅机械性能比灰口铸铁和可锻铸铁高,生产工艺比可锻铸铁简单,而且还可以通过热处理进一步提高其机械性能,所以它在生产中的应用日益广泛。 铸铁分类及牌号表示方法 铸铁是含碳大于2.1%的铁碳合金,它是将铸造生铁(部分炼钢生铁)在炉中重新熔化,并加进铁合金、废钢、回炉铁调整成分而得到。与生铁区别是铸铁是二次加工,大都加工成铸铁件。铸铁件具有优良的铸造性可制成复杂零件,一般有良好的切削加工性。另外具有耐磨性和消震性良好,价格低等特点。 铸铁牌号的表示方法:(根据GB5612-85) 各种铸铁代号,由表示该铸铁特征的汉语拼音字母的第一个大写正体字母组成。当两种铸铁名称的代号字母相同时,可在该大写正体字母后加小写正体字母来区别。同一名称铸铁,需要细分时,取其细分特点的汉语拼音第一个大写正体字母,排列在后面。 铸铁名称,代号及牌号表示方法 铸铁名称...............代号牌号..................表示方法实例 灰铸铁....................HT.........................HT100

铸钢和球铁比较终版

关于铸钢WCB(ZG230-450))和球铁(QT450-10)的比较 1.材质介绍及机械性能比较: 铸钢:以碳为主要合金元素并含有少量其他元素的铸钢。 铸造碳钢具有较高的强度、塑性和韧性,成本较低,在重型机械中用于制造承受大负荷的零件,如轧钢机机架、水压机底座等;在铁路车辆上用于制造受力大又承受冲击的零件如摇枕、侧架、车轮和车钩;工矿项目中的阀体、泵、容器或大容量电站的汽轮机壳体等。 球铁:将灰口铸铁铁水经球化处理后获得,析出的石墨呈球状,简称球铁。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等。

通过以上两个表格可以发现: a.铸钢延展性更好强度高(即更耐压),热处理工艺性能好,可控性更高。 b.球铁的韧-----脆转折温度比铸钢高,金属材料耐低温主要是韧性-脆性转变温度低于使用温度,所以铸钢的耐低温(-29℃)性能要优于球铁(-19℃)。 c.金属材料在一定的温度和压力下,随时间的延续所发生的缓慢、连续的塑性形变现象称为蠕变现象,即金属材料的耐高温性能。铸钢由于韧性等机械性能优于球铁材质,所以耐高压(425℃)性能要优于球铁(350℃) 2.铸造性能比较: 在球铁铸件铸造生产中,常见的铸件缺陷除有灰铸铁件的一般缺陷外,还有球化不良、球化衰退、夹渣、锁松、石墨漂浮、皮下气孔等,但铸钢不会存在类似铸造缺陷,所以铸钢铸造工艺更可控,不易产生铸造缺陷,如砂眼、气泡、裂纹等。 3.焊接性能比较: a.球墨铸铁的焊接性能很差,它和灰铸铁一样,其焊接工艺主要用于缺陷焊 补或旧件修复。从理论上讲,球墨铸铁比灰铸铁还难焊接,因为球墨铸铁属于高强度铸铁,它的焊接接头在焊补重熔时不仅要求碳的石墨化,还要保证石墨呈球状(即球化),这在焊接条件下是很难完成的。因此,球墨铸铁接头经焊接后,一般很难达到与母材的强度或塑性相等的要求。由于焊接接头的力学性能不能满足使用要求,所以,球墨铸铁件是很少用焊接方法来修复的。 b.低碳钢用普通焊条,中碳钢用506焊条,普通弧焊机就可以进行焊接,且 修复后力学性能基本可以达到母材的标准。 4.对碱液的耐腐蚀性能比较: 在碱液腐蚀的过程中,最典型的就是应力腐蚀开裂,即通常所说的“碱脆”实际上,对于50%的碱液,金属材料的应力腐蚀在约50℃以上时就会发生。若是沸腾的碱液,只要浓度达到5%就可发生。碱液的浓度愈稀,温度愈低,金属材料

铸钢和铸铁的区别以及区分方法

铸钢和铸铁的区别以及区分方法详细 本质的区别在于化学成分不同,在工程上,一般认为含碳量高于2%为铁,低于此值为钢。 由于成分不同,所以组织性能也不一样,一般来说,钢的塑性和韧性较好,表现为延伸率、断面收缩率和冲击韧性好,铁的力学性能表现为硬而脆。 有的铸铁还有一些特殊的性能,具体分析如下: 铸铁(cast iron )含碳量在2%以上的铁碳合金。工业用铸铁一般含碳量为2%~4%。碳在铸铁中多以石墨形态存在,有时也以渗碳体形态存在。除碳外,铸铁中还含有1%~3%的硅,以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。铸铁可分为:①灰口铸铁。含碳量较高(2.7%~4.0%),碳主要以片状石墨形态存在,断口呈灰色,简称灰铁。熔点低(1145~1250℃),凝固时收缩量小,抗压强度和硬度接近碳素钢,减震性好。②白口铸铁。碳、硅含量较低,碳主要以渗碳体形态存在,断口呈银白色。凝固时收缩大,易产生缩孔、裂纹。硬度高,脆性大,不能承受冲击载荷。③可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得,石墨呈团絮状分布,简称韧铁。其组织性能均匀,耐磨损,有良好的塑性和韧性。④球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得,析出的石墨呈球状,简称球铁。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。⑤蠕墨铸铁。将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得,析出的石墨呈蠕虫状。力学性能与球墨铸铁相近,铸造性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。⑥合金铸铁。普通铸铁加入适量合金元素(如硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等)获得。合金元素使铸铁的基体组织发生变化,从而具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。 铸钢(cast steel )用以浇注铸件的钢。铸造合金的一种。铸钢分为铸造碳钢、铸造低合金钢和铸造特种钢3类。 ①铸造碳钢。以碳为主要合金元素并含有少量其他元素的铸钢。含碳小于0.2%的为铸造低碳钢,含碳0.2%~0.5%的为铸造中碳钢,含碳大于0.5%的为铸造高碳钢。随着含碳量的增加,铸造碳钢的强度增大,硬度提高。铸造碳钢具有较高的强度、塑性和韧性,成本较低,在重型机械中用于制造承受大负荷的零件。 ②铸造低合金钢。含有锰、铬、铜等合金元素的铸钢。合金元素总量一般小于5%,具有较大的冲击韧性,并能通过热处理获得更好的机械性能。铸造低合金钢比碳钢具有较优的使用性能,能减小零件质量,提高使用寿命。 ③铸造特种钢。为适应特殊需要而炼制的合金铸钢,品种繁多,通常含有一种或多种的高量合金元素,以获得某种特殊性能。 实际生产生活中如何用何种方法区分铸铁和铸钢: 、

铸钢与铸铁的区别

铸钢与铸铁的区别 钢铁中均含有少量合金元素和杂质的铁碳合金,按含碳量不同可分为: 生铁――含C为2.0~4.5% 钢――含C为0.05~2.0% 熟铁――含C小于0.05% 铸铁是含碳量在2%以上的铁碳合金。 工业用铸铁一般含碳量为2%~4%。碳在铸铁中多以石墨形态存在,有时也以渗碳体形态存在。除碳外,铸铁中还含有1%~3%的硅,以及锰、磷、硫等元素。 合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。 铸铁可分为: ①灰口铸铁。含碳量较高(2.7%~4.0%),碳主要以片状石墨形态存在,断口呈灰色,简称灰铁。熔点低(1145~1250℃),凝固时收缩量小,抗压强度和硬度接近碳素钢,减震性好。用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。 ②白口铸铁。碳、硅含量较低,碳主要以渗碳体形态存在,断口呈银白色。凝固时收缩大,易产生缩孔、裂纹。硬度高,脆性大,不能承受冲击载荷。多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件。 ③可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得,石墨呈团絮状分布,简称韧铁。其组织性能均匀,耐磨损,有良好的塑性和韧性。用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件。 ④球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得,析出的石墨呈球状,简称球铁。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等。 ⑤蠕墨铸铁。将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得,析出的石墨呈蠕虫状。力学性能与球墨铸铁相近,铸造性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。用于制造汽车的零部件。 ⑥合金铸铁。普通铸铁加入适量合金元素(如硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等)获得。合金元素使铸铁的基体组织发生变化,从而具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。用于制造矿山、化工机械和仪器、仪表等的零部件。 铸钢 用以浇注铸件的钢。铸造合金的一种。铸钢分为铸造碳钢、铸造低合金钢和铸造特种钢3类。 ①铸造碳钢。以碳为主要合金元素并含有少量其他元素的铸钢。含碳小于0.2%的为铸造低碳钢,含碳0.2%~0.5%的为铸造中碳钢,含碳大于0.5%的为铸造高碳钢。随着含碳量的增加,铸造碳钢的强度增大,硬度提高。铸造碳钢具有较高的强度、塑性和韧性,成本较低,在重型机械中用于制造承受大负荷的零件,如轧钢机机架、水压机底座等;在铁路车辆上用于制造受力大又承受冲击的零件如摇枕、侧架、车轮和车钩等。 ②铸造低合金钢。含有锰、铬、铜等合金元素的铸钢。合金元素总量一般小于5%,具有较大的冲击韧性,并能通过热处理获得更好的机械性能。铸造低合金钢比碳钢具有较优的使用性能,能减小零件质量,提高使用寿命。 ③铸造特种钢。为适应特殊需要而炼制的合金铸钢,品种繁多,通常含有一种或多种的高量合金元素,以获得某种特殊性能。例如,含锰11%~14%的高锰钢能耐冲击磨损,多用于矿山机械、工程机械的耐磨零件;以铬或铬镍为主要合

铸铁和铸钢

第十章铸铁和铸钢 教学目的及其要求 通过本章学习,使学生掌握和了解铸铁石墨化的一般概念,熟悉和了解常用铸铁和铸钢材料。 主要内容 1.铸铁的石墨化 2.常用铸铁和铸钢的牌号与性能 3.铸铁的热处理 学时安排 讲课2学时。 教学重点 1.铸铁的石墨化 2.常用铸铁和铸钢的牌号和性能特点 教学难点 铸铁的石墨化。 教学过程 一、铸铁概述 同钢一样,铸铁也是Fe、C元素为主的铁基材料。它是含碳量大于2.11%的铁碳合金。铸铁是历史上使用得较早的材料,价格便宜,具有很多优点。在汽车发动机中,铸铁约占80%。铸铁成型制成零件毛坯只能用铸造方法,不能用锻造或轧制方法。 (一)铸铁的分类 1.按碳在铸铁中存在形式分为两大类 白口铸铁:碳以渗碳体的形式存在,断口呈现银白色,硬而脆;作为零件工业上很少用(农业上制作犁铧);可作为冶炼钢铁的原料。 灰口铸铁:碳以游离态石墨存在,断口呈现黑灰色,灰口铸铁在机械制造业有广泛的应用,在我国,铸铁与钢用量比约为0.46:1。 2.以石墨形态分类(灰口铸铁的分类): 灰铸铁(普通灰口铸铁):石墨为片状;

可锻铸铁:石墨为团絮状; 球墨铸铁:石墨为球状; 蠕墨铸铁:石墨呈蠕虫状。 (二)灰口铸铁的成分和性能特点 1.成分 Wc :2.5—5.0%;Si、Mn、S、P 等元素。铸铁种Si的含量较多,一般在1.0~2.8%之间。所以,铸铁可以看成是Fe-Si -C 三元铁基合金。 2.性能特点:抗拉强度、塑性、韧性比钢低;抗压强度高,耐蚀性好; 良好的铸造性能和切削加工性能; 良好的减震性和耐磨性; 成本低。 生产灰口铸铁的关键是让碳以石墨的形式结晶,此过程称为石墨化。 (三)铸铁的石墨化 石墨化:铸铁中石墨的形成过程称为石墨化。 1.石墨化过程 Fe-- Fe3C / Fe—G 双重相图。石墨化的三个阶段: (1)第一阶段(高温)石墨化 从液相中直接结晶出石墨:L →G I(Wc >4.26%) 通过共晶反应形成的石墨:在11540C,Lc’ → A E’+ G共晶 (2)第二阶段(中间)石墨化 11540C ~7380C冷却过程中从A相中析出的石墨:,A →G II 温度高,冷却速度极其缓慢,原子扩散能力强,前两阶段石墨化容易进行。 (3)低温石墨化阶段 在7380C通过共析反应形成的石墨,As’→Fp + G共析 温度低原子扩散能力低,低温石墨化不容易进行。 此阶段石墨化进行的是否彻底,影响到铸铁室温组织。

关于铸钢与铸铁的材质说明

关于铸钢与铸铁的材质说明 铸铁腐蚀机理铸铁的腐蚀通常为化学的或电化学的, 其腐蚀状态可能是均匀的、局部的、应力的和晶界间的。工程上要求腐蚀应是均匀的, 因为局部的、应力的及晶界间的腐蚀是危险的破坏形式。 铸铁的腐蚀既与其化学成分、金相组织、零件的表面特性等因素有关, 还与浸蚀性介质的成分、活泼性及温度等因素有关。铸铁在大气中的腐蚀速度很慢, 随着时间的延长, 铸件表面将形成一层防护膜, 使合金由活泼状态变为惰性状态, 显著地降低铸铁在大气中的腐蚀速度。在有明显晶界的合金铸铁中, 由于特种碳化物和其他化合物沿晶界析出, 固溶体内含的合金元素减少, 沿着晶界极易发生微晶间腐蚀, 使铸铁产生孔洞或降低强度。铸铁在大气、海水、酸、碱、盐和其他介质的作用下都会发生腐蚀。不同的使用条件,不同的腐蚀环境,腐蚀过程、机理不同,腐蚀形式也不相同。 铁碳合金的基本组成元素为铁和碳,基本组成相为铁素体、渗碳体及石墨。由于在铸铁中渗碳体(阴)的电极电位高于铁素体(阳),而石墨(阴)的电极电位又比渗碳体的高,与电解质溶液接触过程微电池,促进腐蚀。 铸铁在各种环境中的耐蚀性主要由其成分和微观组织结构决定。铸铁成分中各元素对其耐蚀性都有影响,碳、硅、锰、磷、硫是铸铁中必然存在的元素。 (1)碳(C)

碳量愈高,其组织中石墨和渗碳体的含量就愈高。阴极面积增大,析氢反应加速。在非氧化性酸中的腐蚀速度随含碳量增加而加快。在氧化性酸中,阴极组分石墨和渗碳体使合金易转变为钝态,腐蚀速度下降。在中性溶液中,阴极为氧的去极化作用,含碳量变化对腐蚀速度无重大影响。 (2)硅元素(Si) 铸铁中通常都含有1%~3%的硅。当硅含量达到4%左右时,可适当增加铸铁的耐蚀性。而当硅含量达到14%以上时,铸铁的耐蚀性将显著提高。不过硅含量的增加会使得铸铁的力学性能变得很差,当硅含量大于16%时,铸铁就会变得很脆、很难加工、因此,铸铁中硅含量一般控制在14%~16%内。 ①硅的加入,可在铸铁表面形成致密的SiO2保护膜,这层膜具有很高的电阻率和较高的化学稳定性,阻止腐蚀介质对铸铁的进一步腐蚀。 ②硅的加入还可以使铸铁组织中的基体金属即阳极区域产生钝化,提高电极电位,有效地提高铸铁的抗化学腐蚀和电化学腐蚀能力。(3)锰(Mn) 锰和硅在通常含量范围内(Mn 0.5%~0.8%,Si 1%~2%),并不影响铸铁的耐蚀性能。 (4)硫(S) 硫与铁、锰反应生成硫化物呈单独相析出,起阴极夹杂物的作用,加速腐蚀(特别在酸性溶液中)。 (5)磷(P)

相关主题
相关文档 最新文档