第二章 常用合金铸件的生产

铸铁的基体结构与钢相似，有铁素体、铁素体 珠光 铸铁的基体结构与钢相似，有铁素体、铁素体+珠光 珠光体三种，大部分碳以石墨形态存在 碳以石墨形态存在， 体、珠光体三种，大部分碳以石墨形态存在，并分布于 基体之中， 基体之中，铸铁与钢在组织上的区别就在于铸铁中有石 墨存在。 墨存在。 只有一种铸铁，碳是以化合状态（ 只有一种铸铁，碳是以化合状态（即Fe3C）存在， ）存在， 形成珠光体与Fe 组成的结构 其断口呈银白色， 组成的结构， 形成珠光体与 3C组成的结构，其断口呈银白色，称白 口铸铁，其特点是硬而脆，难以切削加工，故白口铸铁 口铸铁，其特点是硬而脆，难以切削加工， 在生产中应用较少，仅利用其硬度高、抗磨损的特点， 在生产中应用较少，仅利用其硬度高、抗磨损的特点， 制造一些耐磨性要求高的轧棍、破碎机的压板、 制造一些耐磨性要求高的轧棍、破碎机的压板、碾砂轮 的轮缘等，制造可锻铸铁时先铸成自口铁的铸件， 的轮缘等，制造可锻铸铁时先铸成自口铁的铸件，然后 退火而成。 退火而成。 按铸铁中碳的存在形态（反映在截面颜色），可将 按铸铁中碳的存在形态（反映在截面颜色），可将 ）， 铸铁分为灰口铸铁、白口铸铁、麻口铸铁三类。 铸铁分为灰口铸铁、白口铸铁、麻口铸铁三类。
石墨
粗片状 较粗片状 中等片状 较细片状 细小片状 细小片状
应 用 举 例
下水管、底座、外罩、手轮、 下水管、底座、外罩、手轮、重锤等要求强度不高的工件 水泵壳、阀体、阀盖、油泵壳、底座、刀架等 水泵壳、阀体、阀盖、油泵壳、底座、 气缸盖、气缸体、飞轮、一般机床的床身、 气缸盖、气缸体、飞轮、一般机床的床身、轴承座等 薄壁缸体、缸盖、机床立柱、横梁、床身、箱体、 薄壁缸体、缸盖、机床立柱、横梁、床身、箱体、活塞等 机床导轨，受力较大的床身、立柱，液压阀体， 机床导轨，受力较大的床身、立柱，液压阀体，大型发动机 缸体、缸盖，蜗轮， 缸体、缸盖，蜗轮，泵壳等 机床导轨、工作台，水泵缸体、阀体、凸轮， 机床导轨、工作台，水泵缸体、阀体、凸轮，大型发动机缸 缸盖、衬套， 体、缸盖、衬套，需要表面淬火的铸铁件等
一、灰铸铁的性能
灰铸铁显微组织由金属基体（铁素体、珠光体） 灰铸铁显微组织由金属基体（铁素体、珠光体）和片 状石墨组成，相当于在钢的基体中嵌入大量的石墨片， 状石墨组成，相当于在钢的基体中嵌入大量的石墨片，力 学性能较差，抗拉强度较低，塑性、韧性几乎为0， 学性能较差，抗拉强度较低，塑性、韧性几乎为 ，属脆 性材料。灰铸铁的抗压强度受石墨的影响较小， 性材料。灰铸铁的抗压强度受石墨的影响较小，与钢的抗 压强度近似。 压强度近似。
五、灰铸铁的孕育处理
为了提高灰铸铁的力学性能，尽量使石墨片细化， 为了提高灰铸铁的力学性能，尽量使石墨片细化， 对其进行孕育处理。 对其进行孕育处理。孕育处理就是在铁水中加入孕育 常用含硅75%的硅铁），增加石墨结晶核，可得 的硅铁），增加石墨结晶核， 剂（常用含硅 的硅铁），增加石墨结晶核 到珠光体基体灰铸铁，石墨片细小， 到珠光体基体灰铸铁，石墨片细小，且受冷却速度影 响小。孕育铸铁适于较高强度、高耐磨性、 响小。孕育铸铁适于较高强度、高耐磨性、高气密性 铸件。 铸件。
灰铸铁
灰铸铁是应用最广的一种铸铁， 灰铸铁是应用最广的一种铸铁，灰铁铸件约占铸铁件 总产量的80%以上。灰铸铁中的碳以片层状石墨形状存在， 以上。 总产量的 以上 灰铸铁中的碳以片层状石墨形状存在， 因其断口为灰黑色，故称灰口铸铁。 因其断口为灰黑色，故称灰口铸铁。铸铁通常占机器设备 总重量的50%以上。 以上。 总重量的 以上
第二章 铸铁
第一节 铸铁的分类
铸铁是铁碳合金的一个大类，另一个大类就是钢。 铸铁是铁碳合金的一个大类，另一个大类就是钢。 铸铁与钢的根本区别在于含碳量的不同， 铸铁与钢的根本区别在于含碳量的不同，钢的含碳量低 ），铸铁的含碳量高 （<2.11%），铸铁的含碳量高（>2.11%，一般为 ），铸铁的含碳量高（ ，一般为2.5% ~4.0%）。 ）。 工业上使用的铸铁，并不是单纯的铁、碳二元合金， 工业上使用的铸铁，并不是单纯的铁、碳二元合金， 而是以铁和碳为主要元素并含有较 多量的硅、 而是以铁和碳为主要元素并含有较 多量的硅、一定量的 锰及少量磷和硫的亚共晶合金。 锰及少量磷和硫的亚共晶合金。
珠光体可锻铸铁的退火时间比铁 素体可锻铸铁短，强度高而塑性、 素体可锻铸铁短，强度高而塑性、韧 性低。 性低。
白心可锻铸铁是在氧化性介质中退火， 白心可锻铸铁是在氧化性介质中退火，表面脱碳层 约1.5~2.0mm厚，内部组织为珠光体和团絮状石墨，因 厚 内部组织为珠光体和团絮状石墨， 石墨数量少而呈白亮色，故称其为白心可锻铸铁。 石墨数量少而呈白亮色，故称其为白心可锻铸铁。白心 可锻铸铁因生产工艺复杂，退火时间长，性能一般， 可锻铸铁因生产工艺复杂，退火时间长，性能一般，所 以应用少。 以应用少。 可锻铸铁牌号由3个字母（ 可锻铸铁牌号由 个字母（KTH、KTZ、KTB）+3 个字母 、 、 ） 位数+2位数 中间3位数表示抗拉强度 最后2位数表示 位数， 位数表示抗拉强度， 位数 位数，中间 位数表示抗拉强度，最后 位数表示 延伸率。 延伸率。如KTH350-10， KTZ450—06。 ， 。 由于可锻铸铁的力学性能远高于灰口铸铁， 由于可锻铸铁的力学性能远高于灰口铸铁，所以可 以用于承受冲击和振动的零件。例如：汽车、 以用于承受冲击和振动的零件。例如：汽车、拖拉机的 后桥壳、轮壳、转向机构，曲轴、连杆、凸轮、齿轮、 后桥壳、轮壳、转向机构，曲轴、连杆、凸轮、齿轮、 活塞，扳手等，但大中型零件不宜采用。 活塞，扳手等，但大中型零件不宜采用。
1．可焊性差，焊接区易产生难加工的白口组织，易产 ．可焊性差，焊接区易产生难加工的白口组织， 生裂纹； 生裂纹； 2．铸造性能好，铸件缺陷少； ．铸造性能好，铸件缺陷少； 3．切削性能好，因含有石墨，润滑性好，且产生崩碎 ．切削性能好，因含有石墨，润滑性好， 切屑，对刀具磨损小； 切屑，对刀具磨损小； 4．减振性好，石墨有缓冲作用，阻止振动能量传播， ．减振性好石墨有缓冲作用，阻止振动能量传播， 适于制造机床床身、底座等 适于制造机床床身、底座等； 5．耐磨性好，石墨本身就是良好的固体润滑剂，脱落 ．耐磨性好，石墨本身就是良好的固体润滑剂， 后在摩擦面上形成大量显微凹坑， 后在摩擦面上形成大量显微凹坑，能起储存润滑油的 作用，使摩擦面上保持油膜连续。适于制造导轨、 作用，使摩擦面上保持油膜连续。适于制造导轨、衬 活塞环等； 套、活塞环等； 6．缺口敏感性小，石墨已在金属基体上形成大量的缺 ．缺口敏感性小 故外来缺口影响甚微。 口，故外来缺口影响甚微。
铸铁
灰口铸铁按石墨的形状不同，可分为灰铸铁、 灰口铸铁按石墨的形状不同，可分为灰铸铁、可锻铸 球墨铸铁、蠕墨铸铁四种。 铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁四种。
灰铸铁： 灰铸铁：石墨呈片层状 灰口铸铁 可锻铸铁： 可锻铸铁：石墨团絮状 球墨铸铁： 球墨铸铁：石墨呈球状 蠕墨铸铁： 蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状
第二节
一、生产过程
首先需铸造出全白口的铸件， 首先需铸造出全白口的铸件，再进行长时间的高温退 使渗碳体（ 原子， 原子通过扩 火，使渗碳体（Fe3C）分解成 和C原子，C原子通过扩 ）分解成Fe和 原子 散聚集到一起形成团絮状石墨。故可锻铸铁生产周期长， 散聚集到一起形成团絮状石墨。故可锻铸铁生产周期长， 成本高。 成本高。
二、灰铸铁的组织
灰铸铁按基体组织可分为铁素体灰铸铁、铁素体 珠 灰铸铁按基体组织可分为铁素体灰铸铁、铁素体+珠 光体灰铸铁、珠光体灰铸铁三种。 光体灰铸铁、珠光体灰铸铁三种。
1．铁素体基体灰铸铁 ． 铁素体基体的灰铸铁的石墨 片粗大、量多， 片粗大、量多，几乎所有的碳都 转变成了石墨， 转变成了石墨，石墨片对基体的 割裂作用大，故力学性能差， 割裂作用大，故力学性能差，应 用较少。 用较少。
2．铁素体+珠光体基体灰铸铁 ．铁素体 珠光体基体灰铸铁 珠光体与铁素体混合基体上分 布着较粗大的石墨，故强度较低， 布着较粗大的石墨，故强度较低， 铸造性能、切削性能、 铸造性能、切削性能、减振性优于 珠光体基体灰铸铁， 珠光体基体灰铸铁，适用于一般机 如齿轮箱等， 件，如齿轮箱等，是应用最广的灰 铸铁。 铸铁。
灰口铸铁：大量的碳以游离态（石墨）存在， 灰口铸铁：大量的碳以游离态（石墨）存在，断口 呈灰黑色，应用最广。 呈灰黑色，应用最广。 白口铸铁：大量的碳以化合态（ 白口铸铁：大量的碳以化合态（Fe3C）存在，断口 ）存在， 呈银白色，既硬又脆， 呈银白色，既硬又脆，难以进行机械加 很少用于制造零件。 工，很少用于制造零件。 麻口铸铁：大部分碳化合态存在， 麻口铸铁：大部分碳化合态存在，少量以石墨形态 存在，断口为银白色基体散布着一些黑 存在， 既硬又脆，难以加工，极少用。 点，既硬又脆，难以加工，极少用。
第三节 可锻铸铁
可锻铸铁又称玛铁、玛钢， 可锻铸铁又称玛铁、玛钢，是白口铸铁经石墨化退火 而成的一种铸铁。 石墨呈团絮状， 而成的一种铸铁。其石墨呈团絮状，对基体的割裂作用大 大减轻，应力集中也明显降低，故抗拉强度提高， 大减轻，应力集中也明显降低，故抗拉强度提高，且有一 定的塑性和韧性，但仍不可锻造。 定的塑性和韧性，但仍不可锻造。
四、灰铸铁的牌号和应用
与钢不同，灰铸铁的牌号不能用化学成分表示， 与钢不同，灰铸铁的牌号不能用化学成分表示，而 是用力学性能来表示。 是用力学性能来表示。
牌号 HT100 HT150 HT200 HT250 HT300 HT350 基体
铁素体 铁素体和 铁素体和珠 光体 较细珠光体 细珠光体 细珠光体 细珠光体
Ⅰ——第一阶段石墨化 Ⅱ——第二阶段石墨化 Ⅲ——第三阶段石墨化 第一阶段石墨化 第二阶段石墨化 第三阶段石墨化 A——铁素体基体可锻铸铁 B——珠光体基体可锻铸铁 铁素体基体可锻铸铁 珠光体基体可锻铸铁
二、牌号及应用
可锻铸铁根据热处理工艺、组织和性能的不同， 可锻铸铁根据热处理工艺、组织和性能的不同，又分为 黑心可锻铸铁（ ）、珠光体可锻铸铁 黑心可锻铸铁（KTH）、珠光体可锻铸铁（KTZ）和白心可 ）、珠光体可锻铸铁（ ） 锻铸铁（ 锻铸铁（KTB）。 ）。 黑心可锻铸铁其实为铁素体可锻铸 铁，因石墨量大，其断口为灰黑色，表 因石墨量大，其断口为灰黑色， 面因退火时脱碳而呈灰白色， 面因退火时脱碳而呈灰白色，故称其为 黑心可锻铸铁。 黑心可锻铸铁。