球墨铸铁基本知识讲座(富士和)
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目录:一:球墨铸铁(1—10)二:球墨铸管制造工艺(10—11)三:一、球墨铸铁球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨,有效地提高了铸铁的机械性能,特别是提高了塑性和韧性,从而得到比碳钢还高的强度。
球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料,其综合性能接近于钢,正是基于其优异的性能,已成功地用于铸造一些受力复杂,强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。
球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。
所谓“以铁代钢”,主要指球墨铸铁。
(成分——性能——历史——应用——制造步骤——发展前途——历史争论)成分:生铁是含碳量大于2%的铁碳合金,工业生铁含碳量一般在2.5%--4%,并含C、SI、Mn、S、P等元素,是用铁矿石经高炉冶炼的产品。
根据生铁里碳存在形态的不同,又可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种。
析出的石墨呈球形的铸铁。
球状石墨对金属基体的割裂作用比片状石墨小,使铸铁的强度达到基体组织强度的70~90%,抗拉强度可达120kgf/mm2,并且具有良好的韧性。
球墨铸铁除铁外的化学成分通常为:含碳量3.6~3.8%,含硅量2.0~3.0%,含锰、磷、硫总量不超过1.5%和适量的稀土、镁等球化剂。
性能:球铁铸件差不多已在所有主要工业部门中得到应用,这些部门要求高的强度、塑性、韧性、耐磨性、耐严球墨铸铁重的热和机械冲击、耐高温或低温、耐腐蚀以及尺寸稳定性等。
为了满足使用条件的这些变化、球墨铸铁现有许多牌号,提供了机械性能和吻理性能的一个很宽的范围。
如国际标准化组织ISO1083所规定的大多数球墨铸铁铸件,主要是以非合金态生产的。
显然,这个范围包括抗拉强度大于800牛顿/毫米,延伸率为2%的高强度牌号。
另一个极端是高塑性牌号,其延伸率大于17%,而相应的强度较低(最低为370牛顿/毫米勺。
强度和延伸率并不是设计者选择材料的唯一根,而其它决定性的重要性能还包括屈服强度、弹性模数、耐磨性和疲劳强度、硬度和冲击性能。
铸造技术培训第1章基础知识第1节铸铁铸铁是一种含碳量在2.0%以上的铁碳合金。
碳、硅、锰、磷、硫是铸铁的主要合金元素,通常称之为铸铁的五大元素。
此外,铸铁中还含有多种微量元素,如:钛、钒、铬、铜、砷、铝、铅、镁、铋、锡等。
1.铸铁的分类、特征及用途1)分类根据碳在铸铁中存在的形式和断口特征,可将铸铁分为白口铸铁、灰口铸铁和麻口铸铁。
根据石墨的形状,灰口铸铁又可分为普通灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和可锻铸铁。
根据使用性能,铸铁可分为灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、冷硬铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等。
根据化学成分,铸铁可分为普通铸铁和合金铸铁。
按照合金元素的含量不同,合金铸铁又可分为低合金铸铁(合金元素含量小于3%)、中合金铸铁(合金元素含量3~10%)和高合金铸铁(合金元素含量大于10%)。
2)特征及用途铸铁的特征及主要用途见表7.1.1。
表7.1.12.铸铁的凝固1)碳当量碳当量表示铸铁中硅和磷对铁碳共晶综合影响的指标,用来估计某一铸铁成分在一定冷却速度时接近共晶的程度。
CE=C+1/3(Si+P)式中CE——碳当量(%);C——总碳含量(%);Si——硅含量(%);P——含磷量(%)。
2)共晶度普通铸铁中含碳量与共晶点含碳量的比值。
反映铸铁成分接近共晶的程度。
Sc=C/[4.26-1/3(Si+P)]Sc——共晶度;C——总碳含量(%);Si——硅含量(%);P——含磷量(%)。
3)铸铁冷却曲线冷却曲线反映铸铁合金的凝固结晶情况,是快速测定铸铁碳当量和碳、硅含量的依据。
典型的铸铁冷却曲线见图7.1.1。
图7.1.1 铸铁的冷却曲线4)铸铁的凝固结晶过程及其组织根据碳当量或共晶度,铸铁可分为CE<4.26%或Sc<1为亚共晶铸铁、CE=4.26%或Sc=1为共晶铸铁、CE>4.26%或Sc>1为过共晶铸铁。
表7.1.2 铸铁的组织2.F为铁素体,G为石墨,P为珠光体,C为渗碳体。
3.影响铸铁组织和性能的因素灰铸铁金相组织包括石墨与金属基体两个部分。
一、铸铁管用作排水管的性能检测强度较高,可承受一定力量的冲击。
使用寿命,易发生腐蚀,最长寿命为20年安全性能:易腐蚀,密封性能差,易,不易暗敷施工,管壁较粗糙,易堵塞。
噪音:排水噪音相对较低。
施工操作:承插式或卡箍式,施工较复杂综合成本:较高。
材料价格相对较高。
施工复杂,人工费用较高。
二、球墨铸铁管高铬铸铁的热处理1. 球墨铸铁管高铬铸铁退火由于高铬制品其铸态硬度较高,为改善工件的机械加工性能,所有毛坯必须进行必要的软化退火处理。
具体工艺1 ,以壁厚不超过100mm且外形较复杂铸件为例) 如下。
首先将需处理工件在室温下装入热处理炉,然后随炉缓慢升温至400 ℃左右进行保温1 ~2h,随后将炉温升至600 ℃再进行保温1 ~2h,之后以不超过150 ℃/ h的温升速度,将炉温快速升至950 ℃后进行2 ~3h 的保温,而后停止加热,待炉温自然降至820 ℃左右,此后可控制电炉以10 ~15 ℃/ h 的温降速度将炉温降至700 ~720 ℃,并在此温度保温4 ~6h ( 工件越厚其保温时间应越长) 后停炉,工件可视情况随炉冷却或出炉置于静止的空气中冷却至室温( 以获得珠光体基体,满足性能要求,便于切削加工) 。
球墨铸铁管高铬铸铁具体生产中,若所处理工件形状较为简单,也可采用较快速的退火工艺,即在温升至950 ℃并保温3h 后停炉,之后可随炉冷却至400 ℃左右,然后打开炉门,继续冷却至300 ℃以下,工件即可出炉空冷。
球墨铸铁管高铬铸铁工件退火后可进行机械加工,由于高铬白口铸铁在淬火过程中尺寸变化比铸钢和灰铸铁小的多,一般无须矫正尺寸,对于按工艺要求需磨削加工的工件所留磨削量也可很小。
三、球墨铸铁管高铬合金铸铁的性能(1) 球墨铸铁管高铬合金铸铁其硬度性能在铸态时为50 ~54HRC,退火后为38 ~43HRC,淬火后为60 ~67HRC。
硬度随碳含量变化而变化,低碳时韧性好而硬度低,适用于冲击载荷较大的场合; 高碳时硬度也稍高,适用于冲击载荷较小的场合,表现出良好的耐磨性。