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机械制造基础第六章 铸铁PPT课件

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材料知识铸铁ppt课件

材料知识铸铁ppt课件
球墨铸铁的化学成分通常不作为铸件验收的依 据，但有特殊要求时，应以图纸或客户要求为 准。化学成分的选取必须保证铸件材料满足本 标准所规定的力学性能和金相组织要求。
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2.3.2力学性能及金相组织
单铸试棒的力学性能 铸件的力学性能
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单铸试棒的力学性能及金相组织
铸铁部分
铸铁是碳含量大于2.11％的铁碳合金。除碳以外，铸铁 还含有较多的Si、Mn和其他一些杂质元素。同钢相比， 铸铁熔炼简便、成本低廉，虽然强度、塑性和韧性较 低，但是具有优良的铸造性能，很高的减磨和耐磨性， 良好的消震性能和切削加工性能以及缺口敏感性低等 一系列优点。
按铸铁中是否有石墨存在，把铸铁分成灰铸铁和白口 铸铁。按石墨形态的不同，可以分为（普通）灰铸铁、 球墨铸铁、蠕墨铸铁和可锻铸铁。此外，按铸铁中是 否含有除常规元素以外的合金元素，还可把铸铁分成 普通铸铁与合金铸铁（亦称为特种性能铸铁）。
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2.1球墨铸铁所涉及的标准
GB/T1348-1988 球墨铸铁件 CAYJS-17-90 铁素体球墨铸铁铸件技术条件 Q/CAYJS-17-2008球墨铸铁件(2009.1.1)
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2.2球墨铸铁的牌号
铸件材料牌号通常是通过随件浇注的单铸试块，经加工 成试样后测定的力学性能而确定的。本标准针对汽车零 件的性能要求，按单铸试块的力学性能分为9个牌号 。
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2.3.2本体力学性能及金相组织
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2.3.2力学性能及金相组织
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2.3.2力学性能及金相组织
石墨主要以球状为主，通常石墨球化等级要符合 GB/T 9441中的1-4级,石墨大小5-8级。如有疲劳强 度等特殊要求的，球化率由供需双方商定。

铸铁ppt课件

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11.2.4 影响铸铁结晶的因素
冷却速度的影响 冷速慢有利于按Fe－C相图进行结晶，石墨化 越容易进行。 冷速快有利于 形成白口铁
不同C+Si含量，不同壁厚（冷却速度）铸件的组织
11.3 灰铸铁
概述 灰铸铁中石墨呈片状，断口呈灰色，是使
用最多的铸铁，占铸铁总量的80％以上。 灰铸铁分为：普通灰铁和孕育灰铁－通过孕育 处理，使石墨的片层变细，强度高于普通灰铁 牌号表示：HT100，HT150，HT200 属普通灰铁
11.2.4 影响铸铁结晶的因素
为综合考虑C，Si，P对铸铁组织及石墨化的影 响，引入了两个参量：碳当量和共晶度。
碳当量：把Si，P折合成相当的碳含量 CE＝WC ＋1/3W(Si+P)
共晶度：表示铸铁中碳含量接近共晶碳含量的程度 Sc=WC/[4.3%-1/3W(Si+P)]
Sc=1为共晶 >1为过共晶
球墨铸铁
一、铸铁中碳的分布形式与石墨的形态
2.石墨形态：片状，蟹状，蠕虫状，团絮状，不规则形状，球形
片状
蟹状
球形
蠕虫状
团絮状
二、铸铁的分类
按石墨存在的形式及石墨形态分类
灰口铸铁 C全部或大部分以游离的片状石墨形式存在，断口呈灰色
球墨铸铁 C全部或大部分以游离的球形石墨形式存在
蠕墨铸铁 C全部或大部分以游离的蠕虫状石墨形式存在
球化剂：Mg，稀土－硅铁合金，稀土－ 硅铁－镁合金（应用最广泛）
孕育处理：由于球化处理只能在铁液中 有石墨核心时，才能促进石墨生成球 形，而常用的球化剂都强烈阻碍石墨 化，因此，在球化处理同时，必须进 行孕育处理（石墨化处理），获得球 径小，数量多，圆度好，分布均匀的 球状石墨

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2021
（一） 铸铁的种类
根据C的存在形式，可以将铸铁分为： 1) 白口铸铁：C全部以渗碳体形式存在，碳在铸铁中的 分布除少量固溶于铁素体外，绝大部分以渗碳体形式存 在。因其断口呈银白色而得名，其性能硬而脆，很少直 接用于制作机器零件。 2) 灰口铸铁：C大部分或全部以石墨形式存在，因其断 口呈暗灰色而得名。应用广泛。 3) 麻口铸铁：C大部分以渗碳体形式存在，少部分以石 墨形式存在，断口灰、白色相间。硬而脆，很少应用。 此外，为满足某些特殊性能要求，向铸铁中加入一种或 多种合金元素（铬、铜、铝、硼等）而得到合金铸铁， 如耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等。
和裂纹源，故G越多，抗拉强度、塑性及韧性越低。灰 口铁的抗拉强度、塑性及韧性均不如钢。 2) 大小：G越粗，局部承载面积越小，G越细，应力集中 越大，均使其性能下降。 3) 分布：越均匀，性能越好； 4) 形状：由片状至球状，强度、塑性及韧性均提高。
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灰口铸铁的优点在于以下几个方面： （1）具有良好的切削加工性 （2）具有良好减振性 （3）具有良好的减磨、润滑作用 （4）具有良好的铸造性能 （5）具有低的缺口敏感性
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(2)铸铁加热时的石墨化过程 亚稳定的渗碳体，当在比较高的温度下长
时间加热时，会发生分解，发生石墨化， 即 Fe3C→3Fe+C。加热温度越高，分解速度就 越快。
2021
2. 影响铸铁石墨化因素 主要化学成分、冷却速度及铁水处理等因素。 1) 化学成分 合金元素可以分为促进石墨化元素和阻碍石墨化元素 C和Si是铸铁中主要的强烈促进石墨化元素， S是强烈
2021
孕育铸铁是指经过孕育处理的灰铸铁。 孕育处理是指浇筑前向铁水中加入少量 强烈促进石墨化的物质(孕育剂)进行处 理。最常用的孕育剂为含76%的铁合金。 经过孕育处理后既可得到灰口组织又可 细化石墨片，减少了石墨对基体的破坏 作用。

机械制造基础铸造.pptx

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序号 影响因素
定义
影响原因
1 合金的流动性 液态金属本身的流动能 流动性好，易于浇出轮廓清晰，薄而复杂的铸件；
力
有利于非金属夹杂物和气体的上浮和排除；易于对铸
件的收缩进行补缩。
2
浇注温度
浇注时金属液的温度
浇注温度愈高，充型能力愈强
3
充型压力
金属液体在流动方向上 压力愈大，充型能力愈强。但压力过大或充型速度
第一章 铸造工艺基础
充型能力首先取决于金属液本身的流动能力，同时 又受铸型性质、浇注条件及铸件结构等因素的影响。
➢ 影响充型能力的因素： 合金的流动性、铸型的蓄热系数、铸型温度、铸型
中的气体、浇注温度、充型压力、浇注系统的结构、 铸件的折算厚度、铸件的复杂程度等。如表2-1所示。
表1-1 影响充型能力的因素和原因
所受的压力
过高时，会发生喷射、飞溅和冷隔现象
浇注时因铸型发气而形 能在金属液与铸型间产生气膜，减小摩擦阻力，但
4 铸型中的气体 成在铸型内的气体
发气太大，铸型的排气能力又小时，铸型中的气体压 力增大，阻碍金属液的流动
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续表1-1 影响充型能力的因素和原因
5 铸型的蓄热系数 铸型从其中的金属吸取 蓄热系数愈大，铸型的激冷能力就愈强， 并存储在本身中热量的能 金属液于其中保持液态的时间就愈短，充
图2-2 合金流动性与含碳量关系
液态合金的充型
二 浇注条件
1. 浇注温度
浇注温度高 合金的粘度下降，流动性增强，充型能力提高 对薄壁铸件或流动性较差的合金适当提高浇注温度，可以防止浇
不足和冷隔缺陷。 浇注温度过高: 金属的收缩量增加．吸气增多，氧化也越严重。
铸件易产生缩孔、缩松、粘砂、气孔、粗晶等缺陷，保证充型能 力前提下，浇注温度不宜过高。

机械制造基础第6章—PPT课件

机械制造基础第6章—PPT课件
① 机用平口虎钳的使用方法 ② 用压板装夹工件
机用平口虎钳
压板的使用方法
6.1.3 平面铣削工艺
1. 平面铣削
使用面铣刀铣削平面时，刀杆刚度好，铣削厚度变化 小，同时参加工作的刀齿数较多，切削平稳，加工表面质 量高，生产效率高。 使用立铣刀铣削凸台平面（或侧面）时，当铣削宽度 较大时，应选用较大直径的立铣刀，以提高铣削效率。
6.1.2 平面铣削，分为高速钢和硬质合金钢 两类；按安装方法分为带孔铣刀和带柄铣刀两类。
各种铣刀
2. 铣床
铣床的种类很多，最常用的是卧式铣床和立式铣床，还 有龙门铣床。 （1）卧式万能铣床。 卧式万能铣床是应用最广的一种铣床。 （2）立式铣床。 立式铣床可加工平面、斜面、键槽、T形槽、燕尾槽等。 （3）龙门铣床。 龙门铣床有4个独立的主轴，均可安装一把刀具，通过工 作台的移动，几把刀具同时对几个表面进行加工，生产效 率较高。
2. 周铣与端铣
根据加工时刀具参与切削的部位不同，可将铣削分为 周铣和端铣两种方式 。
（1）周铣。用圆柱铣刀的圆周刀齿加工零件的方法称为 周铣法，如图6-2所示。周铣时，同时参与加工的齿数 较少。切削厚度ae越大，同时工作的刀齿数越多。 （2）端铣。用铣刀的端面刀齿加工零件的方法叫端铣法， 如图6-3所示。端铣时，同时参与加工的齿数较多。切 削宽度ae越大，同时工作的刀齿数越多。
安全及注意事项 （1）不准使用自动进给。 （2）不允许在铣削过程中测量工件。 （3）用虎钳装夹毛坯时，应在毛坯面与钳口之间垫上铜皮。 （4）工件装夹时，铣削用量必须高出钳口。 （5）铣削钢料工件需加切削液。 （6）丝杠与传动螺母间隙较大的设备，应禁止采用顺铣。
【实例6-2】 铣T形槽。
V形铁铣T形槽工序

机械制造基础 第六章 铸铁

机械制造基础 第六章 铸铁
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第一节 铸铁的分类及石墨化
石墨G（简单六方晶格） 基面中的原子间距为 0.142nm，结合力较强，两 基面间的面间距为0.340nm， 结合力弱，故石墨的基面很 容易滑动，其强度、硬度、 塑性和韧性极低。
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第一节 铸铁的分类及石墨化
铸铁中石墨的不同形态：
a） 片状 b） 蠕虫状 c） 团絮状 d） 球状
• 二、石墨化过程
• 1、石墨使稳定相，而Fe3C是亚稳相，在一定条 件下将发生分解： Fe3C→3Fe+C（石墨）
• 2、铸铁的石墨化过程 铸铁中的石墨可以在结晶过程中直接析出,也可 以由渗碳体加热时分解得到。
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第一节 铸铁的分类及石墨化
2、铸铁的石墨化过程
第一阶段：
过共晶成分 L → L + GI 共晶转变 L4.26 →A2.08+G共晶
铸铁曲轴
内 燃 机 汽 缸
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第一节 铸铁的分类及石墨化
• 铸铁与钢的主要区别： （1）碳含量及硅含量高，并且碳多以石墨形式存在； （2）硫、磷杂质多。
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第一节 铸铁的分类及石墨化
• 在铁碳合金中，碳可能以三种形式出现： （1）固溶态，如铁素体中的碳； （2）化合态，如渗碳体（Fe3C）； （3）游离态，石墨（以G表示）。
占铸铁总产量的80%以上。 • 1、组织
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
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灰第铸二节 常用铸铁
石
铁的
墨 片
的
显微
三 维
形
铁 素 体 灰 铸 铁
组织
貌
铁
素
珠 光 体 灰 铸 铁

铸铁(PPT课件)


灰铸铁的力学性能主要取决于石墨的形状、大小及分
布状态，同时也与基体组织有关。由于石墨的力学性能几 乎等于零，所以灰铸铁的力学性能明显低于钢，也低于其 它铸铁件。又因其性能与基体组织有关，具有珠光体基体 的灰铸铁强度较高。因其抗压强度较高，约为抗拉强度的 3~4倍，所以灰铸铁适宜制造承受简单压力的构件，如机床 床身、底座、支柱等。
石墨化过程是原子的扩散过程。在实际生产中，上述 三个阶段不一定都充分进行，其中① ②阶段温度较高，碳 原子的扩散能力强，石墨化容易进行。按这三个阶段石墨 化程度不同灰口铸铁的基体组织会不同，如有F、F+P、P
除上述三个阶段石墨化外，生产中将白口铸铁在高温下 退火，也能使渗碳体分解获得石墨。这也是生产可锻铸铁的 方法。
1）灰口铸铁 碳全部或大部分以石墨存在于铸铁中， 断口呈灰黑色。是工业上最常用的铸铁，按石墨存在的形 式又分为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁。如图 6-1所示。
2）白口铸铁 碳主要以渗碳体存在，断口呈白亮色， 其性能硬而脆，切削加工困难，很少直接使用。但可以用 作表面要求高耐磨性的零件，如气门挺杆、球磨机磨球、 轧辊等。
2）灰铸铁的孕育处理 在铸铁液中加入少量的孕育剂（即加入含质量4%的硅 铁或硅钙合金）以形成大量的晶核，获得极为细小的片状石 墨和珠光体基体。经过这样处理后的铸铁称为孕育铸铁。
3）灰铸铁的牌号 如： HT200
“灰铁”字汉语 拼音首字母
σbmin=200MPa
其性能和用途，详见教材P91表6-1
4）灰铸铁的热处理 只能改变基体组织，不能改变石墨的形状、数量、 大小和分布。主要作用是消除应力、改善切削加工性、 提高表面的硬度和耐磨性等，分别有去应力退火、消除 白口、降低硬度退火，表面淬火。
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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
石
铁的
墨 片
显微
的 三
维
形
铁 素 体 灰 铸 铁
组织
貌
铁
素
珠 光 体 灰 铸 铁
体 加 珠 光 体 灰 铸
铁
硅铁
• 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。
F+G
P+G
F+P+G
2、铸铁的性能特点 ⑴ 力学性能低。石墨相当于
钢基体中的裂纹或空洞，破 坏了基体的连续性，易导致 应力集中。
铸铁与铸钢的强度比较
• ⑵ 耐磨性能好。由于石墨本身有润滑作用。 • ⑶ 消振性能好。由于石墨可以吸收振动能量。 • ⑷ 铸造性能好。由于铸铁硅含量高, 成分接近于共晶. • ⑸ 切削性能好。由于石墨使车屑容易脆断，不粘刀。
• 铸铁是含碳量大于2.11%并含有较多硅、锰、硫、 磷等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。
第一节 铸铁的分类及石墨化
总体概述
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(1154℃)
一Байду номын сангаас或共晶渗碳体在高温分解形成
中间阶段：
A→A+GII (1154～738 ℃) 或者二次渗碳体分解析出石墨
第二阶段： 共析转变 A0.68→F + G共析( 738℃)
或者共析渗碳体分解形成石墨
铸铁的石墨化程度与其组织之间的关系
• 3、影响石墨化的因素 • ⑴ 化学成分的影响 • 碳和硅是强烈促进石墨化的元素。 • 碳、硅含量过低，易出现白口组织，力学性能和铸造
灰铸铁件
活 塞 环
去应力退火—500-550℃，防止机加工或使用时变形、 开裂 。
高温退火—— 850-900℃, 表面、薄壁等处白口 Fe3C→G, 硬度↓, 切削加工性↑
表面淬火—— 提高导轨表面、汽缸体内壁等的耐磨性。
• 3、牌号
• 4、用途
• 制造承受压力和震动的零件,如机 床床身、各种箱体、壳体、泵体、 缸体。
石墨G（简单六方晶格）
基面中的原子间距为 0.142nm，结合力较强，两 基面间的面间距为0.340nm， 结合力弱，故石墨的基面很 容易滑动，其强度、硬度、 塑性和韧性极低。
铸铁中石墨的不同形态：
a） 片状 b） 蠕虫状 c） 团絮状 d） 球状
铸铁的分类：
1、按碳存在的形式分类 （1）白口铸铁： 碳全部或大部分以渗碳体形式存在，断裂时 断口呈银白色，称为白口铸铁。 （2）灰铸铁： 碳大部分或全部以游离的石墨形式存在，断 裂时断口呈灰暗色。 （3）麻口铸铁： 碳既以渗碳体形式存在，又以游离形式存在。 断口上黑白相间构成麻点。
• ⑵ 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。
快冷时由于过冷
WC
+
度大，结晶将按
Wsi
(%)
Fe-Fe3C相图进行,
不利于石墨化.
铸件壁厚和碳硅含量对铸铁组织 的影响
工 业 铸 铁 的 成 分 范 围 与 组 织
温度
工业铸铁的成分范围
2
2
内
• 例如，机床床身、内燃机的
燃 机
汽
汽缸体、缸套、活塞环及轴
缸
瓦、曲轴等都可用铸铁制造.
铸铁曲轴
• 铸铁与钢的主要区别： （1）碳含量及硅含量高，并且碳多以石墨形式存在； （2）硫、磷杂质多。
• 在铁碳合金中，碳可能以三种形式出现： （1）固溶态，如铁素体中的碳； （2）化合态，如渗碳体（Fe3C）； （3）游离态，石墨（以G表示）。
变速箱体
重型机床床身(HT-250)
L+Fe3 C
• 二、石墨化过程
• 1、石墨使稳定相，而Fe3C是亚稳相，在一定条 件下将发生分解： Fe3C→3Fe+C（石墨）
• 2、铸铁的石墨化过程 铸铁中的石墨可以在结晶过程中直接析出,也可 以由渗碳体加热时分解得到。
2、铸铁的石墨化过程
第一阶段：
过共晶成分 L → L + GI 共晶转变 L4.26 →A2.08+G共晶
Si/Mg/C
e 中速冷却 缓冷
快冷 中速冷却 缓冷
中速冷却 缓冷
珠光体 铁素体 白口铸铁 珠光体灰铸铁铁素体灰铸铁 珠光体 铁素体
蠕墨铸铁 蠕墨铸铁
石墨化退火
球墨铸铁 球墨铸铁
快冷 缓冷
珠光体 可锻铸铁
铁素体 可锻铸铁
• 一、灰铸铁 • 灰铸铁是指石墨呈片状分布的灰口铸铁。其产量约
占铸铁总产量的80%以上。 • 1、组织
硅钙
• 经孕育处理的灰铸铁称为孕育铸铁。
孕育处理前
孕育处理后
• 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30~50%，热处理
强化效果不大。 • 灰铸铁常用的热处理有： • ① 消除内应力退火(又称人工时效) • ② 消除白口组织退火 • ③ 表面淬火
汽 缸 套
性能变差。
碳、硅含量过高,会使石墨数量多且粗大，基体 内铁素体量增多，降低铸件的性能.
• 碳、硅量控制范围：2.5~4.0%C，1.0~3.0%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。
磷虽然可促进石墨化,但 其含量高时易在晶界上形 成硬而脆的磷共晶，降低 铸铁的强度，只有耐磨铸 铁中磷含量偏高 (达0.3% 以上)。
铸铁的分类：
2、按石墨的形式分类 （1）普通灰铸铁：石墨呈片状 （2）可锻铸铁：石墨呈团絮状 （3）球墨铸铁：石墨呈球状 （4）蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状
3、按化学成分分类 （1）普通铸铁：常规元素铸铁 （2）合金铸铁：特殊性能铸铁，向普通铸 铁中加入一定量合金元素。
铸铁的特点：
• 工业上使用的铸铁主要是灰口铸铁。 • 1、铸铁的组织特点 • 钢的基体+G（石墨） • 基体组织有铁素体、珠光体和铁素体加珠光体三种。
铸铁的石墨化
一、铁碳双重相图 石墨化过程：铸铁中石墨的结晶过程。
成分相同的铁液在冷却时： 冷却速度越缓慢，析出石墨的可能性越
大，冷却速度越快，析出渗碳体的可能性 越大。 Fe-Fe3C相图和Fe-C（G）相图合画在一 起，称为铁-碳双重碳图。
存在两个铁碳相图： Fe-Fe3C和Fe-G双重相图
L+G