金属材料学第8章铸铁解读
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1、铸铁及其熔炼铸铁是指碳的质量分数大于2.14%或者组织中具有共晶组织的铁碳合金。
工业上所用的铸铁,实际上都不是简单的铁-碳二元合金,而是以铁、碳、硅为主要元素的多元合金。
铸铁的成分范围大致为ω(C)=2.4%~4.0%,ω(Si)=0.6%~3.0%,ω(Mn)=0. 2%~1.2%,ω(P)=0.04%~1.2%,ω(S)=0.04%~0.20%。
有时还可加入各种合金元素,以便获得能满足各种性能要求的合金铸铁。
铸铁是近代工业生产中应用最为广泛的一种铸造金属材料。
在机械制造、冶金矿山、石油化工、交通运输和国防工业等各部门中,铸铁件约占整个机器重量的45%~90%。
因此,掌握铸铁的基本理论和生产技术,对于发展铸造生产,充分发挥铸铁件在国民经济各部门中的作用,是很有意义的。
相图是分析合金金相组织的有力工具。
铸铁是以铁元素为基的含有碳、硅、锰、磷、硫等元素的多元铁合金,但其中对铸铁的金相组织起决定作用的主要是铁、碳和硅,因此铁-碳相图和铁-碳-硅三元合金相图是分析铸铁的成分与组织的关系以及组织形成过程的基础。
2、铸铁的基础知识——铁-碳相图——铁—碳相图分析由于铸铁中的碳可能以渗碳体(Fe3C)或石墨两种独立的形式存在,因而铁、碳相图存在着Fe-G(石墨)和Fe-Fe3C两套体系,即铁-石墨系和铁-渗碳体系。
从热力学观点看,石墨比渗碳体更稳定,因此,铁-石墨系也称为稳定系,而铁-渗碳体系称为亚稳定系。
图2. 1-1所示为铁碳合金双重相图,即Fe-G(石墨)稳定系相图和Fe-Fe3C亚稳定系相图,分别以虚线和实线表示。
表2.1-1为相图中临界点的温度及含碳量。
铁-碳相图中各临界点的温度及含碳量Fe-G(石墨)相图和Fe-Fe3C相图的主要不同处在于:1)稳定系的平衡共晶点C'的成分和温度与C点不同体(两相组成莱氏体)2)稳定平衡的共析点S,的成分和温度与S点不同在Fe-C相图中稳定系的共晶温度和共析温度都比亚稳定系的高一些。