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第六章铸铁

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第六章铁——精选推荐

第六章铁——精选推荐

第六章铁第一节铁的性质教学目标:1.使学生了解铁的物理性质。

2.要求学生掌握铁跟氧气、盐酸、稀硫酸、硫酸铜溶液反应的实验现象和化学方程式。

3.使学生对铁制品锈蚀的主要原因和一般防锈方法有个粗略认识。

重点和难点:1.铁的化学性质2.对铁的“化学性质比较活泼”的理解及建立反应条件对化学反应的结果有很大影响的观点。

教学过程：一、启发提问，提出课题【问题】从三个方面提出问题：1.列举几件常见的铁制品，明确它们的主要成分都是铁。

2.引导学生分析铁的各种物理性质。

3.教师归纳铁的物理性质的提纲。

【板书】铁的物理性质:色、态、延展性、传导性、硬度、密度、熔点、沸点。

纯净的铁是光亮的银白色金属，它的密度是7.86g/cm3，熔点是1535℃，沸点是2750℃。

纯铁的抗蚀力相当强，但通常用的铁一般都含有碳和其它元素，因而使它的熔点显著降低，抗蚀力也减弱。

铁有延展性和导热性。

铁也能导电，但是它的导电性比铜、铝都差。

铁能被磁体吸引。

在磁场的作用下，铁自身也能产生磁性。

但不及铜、铝的导电性强，故通常不用做导线。

纯铁的磁化和去磁化都都快，常用于制发电机和电动机的铁芯。

正是由于铁具有可塑性、硬度大、铁磁性等工程技术上所磁铁：磁铁是磁体的一种。

磁铁能够吸住铁、镍、钴等金属，俗称为吸铁石。

可分为一般常见的永久磁铁，以及通电时才具备磁性的电磁铁。

磁铁若制成棒状或针状并悬挂起来，会很自然地指向地球的南极和北极。

磁铁分为大型磁铁和小型磁铁。

大型磁铁、磁铁的用途很广泛，利用电磁铁，制成运送钢铁的起重机。

通电后成为磁性强大的磁铁，所以能吸住笨重的钢铁。

放下钢铁时只要切断电源即可。

小型磁铁：与大型磁铁相比之下，指南针显得既小又轻，磁性也弱了许多。

指南针的作用不在于吸铁，而在于反映地球的磁力。

要求的许多优良性能，使它成为应用最广泛、用量最多的金属铁是____色，____态，____延展性，____传导性，硬度____，密度____，熔点____，沸点____二、引导分析认识铁的化学性质（钝化：金属表面形成氧化膜保护层而使金属不易腐蚀或与其他物质反应；或经化学、电化学方法处理使金属由活泼变为不活泼状态的过程叫钝化。

第六章 工业用钢(含答案)

第六章 工业用钢(含答案)

第六章金属材料一、填空题（在空白处填上正确的内容）1、合金工具钢的牌号与合金结构钢的区别仅在于用一位数字来表示钢中平均含碳量的________，当含碳量________时，则不予标出。

答案：千分之几、大于或等于1.0%2、影响铸铁石墨化的主要因素是铸铁的________和________。

答案：化学成分、冷却速度3、黄铜是________合金。

答案：铜锌4、调质钢的碳含量为0.25～0.5％，主加元素通常为Cr、________、Si、________，辅加元素的作用分别为：Mo、W、V、Ti、B，热处理原则为________。

答案：Ni、Mn、淬火＋高温回火5、在机械制造中常用的特殊性能钢有________钢、耐热钢和________钢。

答案：不锈、耐磨6、铝合金按其成分和工艺特点分为形变铝合金和________。

答案：铸造铝合金7、碳钢的________可以满足一般机械和工具的要求，故在机械制造中应用广泛。

答案：力学性能8、影响铸铁石墨化主要因素是铸铁的________和________。

答案：化学成分、冷却速度9、合金调质钢的含碳量在________之间，合金调质钢的典型热处理工艺是________，处理后获得________组织，使零件具有优良的综合力学性能。

）答案：0.25%～0.5%、调质处理（淬火+高温回火）、回火索氏体（S回10、磷在常温下能溶入铁素体，使钢的强度、硬度增加，但塑形和韧性显著下降，尤其在低温更为严重。

这种在低温时使钢严重变脆的现象叫________。

答案：冷脆11、从不锈钢合金化原理来看，要提高金属的抗蚀能力，一方面要尽量使合金________，另一方面是________。

答案：呈单一的均匀的组织、提高合金的电极电位12、铝合金按其成分和工艺特点分为形变铝合金和________。

答案：铸造铝合金13、铸铁中的碳和硅是________（促进或阻碍）石墨化的元素，锰是________（促进或阻碍）石墨化的元素。

电工第六章课后习题答案(1)

电工第六章课后习题答案(1)

第6章习题解答6-1 一个具有闭合的均匀的铁心线圈，其匝数为300，铁心中的磁感应强度为 0.9T ，磁路的平均长度为45cm ，试求： (1)铁心材料为铸铁时线圈中的电流; (2)铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。

解：B =0.9T 时，查图6-5曲线，铁心为铸钢时，H=700A/m, 铁心为硅钢片时，H=350A/m(1) A NL H I m A H 2.130045.0800,/800111=⨯===(2) A NL H I m A H 525.030045.0350,/350222=⨯===6-2 题图6-2为环形铁心线圈，其内径为10cm ，外径为15cm ，铁心材料为铸钢。

磁路中含有一空气隙，其长度为0.2cm 。

设线圈中通有1A 的电流，如要得到1T 的磁感应强度，试求线圈匝数。

解：1096.71041570⨯=⨯==-πμB H H 1592102.01096.7250=⨯⨯⨯=-δ铸钢铁心的磁场强度，查铸钢的磁化曲线， 磁路的平均总长度为2.3921510cm l =+=π1l =当 l H 11=NI = 6-3 有一交流铁心线圈，电源电压 U= 220 V 电路中电流 I=2 A ，功率表读数P=100W ，频率f=50Hz ，漏磁通和线圈电阻上的电压降可忽略不计，试求:(1)铁心线圈的功率因数；（2）铁心线圈的等效电阻和感抗。

解：(1)100cos 0.232202P U I ϕ===⨯(2) Ω==1102220I U Z由于线圈电阻R 可忽略不计，所以Ω====+=2541002'IP R R R R Fe Fe由于漏磁通可忽略不计，所以Ω=-=-==+=107251102222'FeFe Fe R ZX X X X6-4 如题图6-4所示，交流信号源的电动势 E=12V ，内阻 R 0=200Ω，负载为扬声器，其等效电阻为R L =8Ω。

要求:（1）当R L 折算到原边的等效内阻200Ω时，求变压器的匝数比和信号源输出的功率；（2）当将负载直接与信号源联接时,信号源输出多大功率？解：(1)L LR K R R 20200=Ω==' 5=K 20()0.18O L LE P R W R R '=='+(2) 20()0.027O L LE P R W R R ==+6-5 有一单相变压器,100V A, U 1=220 V , U 2 =36 V ，一次绕组匝数N 1=1000匝、（1）试计算二次绕组N 2匝数？（2）若二次绕组接60W多少？解：6-6 , f=50Hz 。

机械工程材料 第五、六章 工业用钢和铸铁

机械工程材料 第五、六章 工业用钢和铸铁

相当于是在Q235的基础上多添加了0.6～0.8%的 Mn。 3应用 桥梁钢构、船用钢板、车用钢板等。
5-3
南京长江大桥中的钢结构
上海卢浦大桥
5-3
5-3
“利丰南海”—2005年温州地区造 船企业在本土建造的第一艘万吨级 （11000T）国际航线集装箱船
温州船舶建造企业制造—2.3万吨散货 船瑞盛10号，2007年12月25日上午在乐清市 七里港顺利下水
5-1
合金工具钢
用“数字＋元素符号＋数字”表示
例：
9 Mn 2
表示该钢含有钒元素，平均wV小于 1.5% 表示该钢含有锰元素，平均wMn为2%
V
表示wC的千分之几
滚动轴承钢
用“G＋数字”表示
例： G
Cr 1 5
表示该钢含有铬元素，平均wCr为1.5%
“滚动轴承钢”的汉语拼音字头
5-1
不锈钢
第五章 工业用钢
钢的分类、编号、杂质元素 结构钢、工具钢、特殊性能钢
5-1
钢 ：以铁为主要元素，碳一般在2.11%以下并含有其他元素的材料
工业用钢中的元素： 主要元素：碳； 常存元素：锰、硅、硫、磷； 偶存元素：铜、钛、钒、稀土元素； 隐存元素：氧、氢； 合金元素：铬、镍、钨、钼、钒、钛、锰、硅、铜、磷 等。 （Si、Mn、Cr、Ni、W、Mo、V、Ti、Al、Cu、Co、 N、B、RE；）
wMn对区的影响
wCr对区的影响
5-2
3、合金元素对钢的热处理的影响
①对奥氏体化的影响 除Ni、Co外，大多数合金元素都延缓钢的奥氏体化过程。 它们阻碍C、Fe的扩散，因此合金钢的A化温度较高、时间较长。 ②对奥氏体晶粒度的影响 除Mn外，几乎所有合金元素都细化晶粒。 以碳化物的细化晶粒效果最显著，阻碍晶界的迁移，从而阻止晶粒长大。 ③对钢的淬透性的影响 除Co外，大多数合金元素，都提高淬透性。 ④对钢的回火稳定性的影响

材料力学第六章复习题

材料力学第六章复习题

第六章 弯曲应力1．图示梁的材料为铸铁，截面形式有四种如图：最佳形式为 。

2．为了提高梁的承载能力，对同一梁、相同的均布载荷q ，下列哪一种支承条件下，梁的强度最好： 正确答案是 。

3．设计钢梁时，宜采用中性轴为（ ）的截面；设计铸铁梁时，宜采用中性轴为（ ）的截面。

正确答案是 。

(A) 对称轴 (B) 偏于受拉边的非对称轴 （C) 偏于受压边的非对称轴 (D) 对称或非对称轴4．梁在弯曲时，横截面上正应力沿高度是按 分布的；中性轴上的正应力为 ；矩形截面梁横截面上剪应力沿高度是按 分布的，中性轴上的剪应力为 。

5．矩形截面梁若max Q 、m ax M 和截面宽度b 不变， 而将高度增加一倍，则最大弯曲正应力为原来的倍，最大弯曲剪应力为原来的 倍。

6．图示正方形截面简支梁，若载荷不变， 而将边长增加一倍，其则最大弯曲正应力为原来的 倍，最大弯曲剪应力为原来的 倍。

(A) (B) (C) (D)(C)(B)(D)7．下图所示的梁跨中截面上A 、B 两点的应力A σ= ；A τ= ；B τ= 。

8．图示T 字形截面梁。

若已知A —A 截面上、下表面处沿x 方向的线应变分别是0004.0-='ε，0002.0=''ε，则此截面中性轴位置=c y h （C 为形心）9．铸铁丁字形截面梁的许用应力分别为：许用拉应力 [t σ] = 50MPa ，许用压应力[c σ] = 200 MPa 。

则上下边缘距中性轴的合理比值为 21/y y 为多少？（C 为形心）10．⊥形截面铸铁悬臂梁，尺寸及载荷如图所示。

若材料的拉伸许用应力[]MPa l 40=σ，压缩许用应力[]MPa c 160=σ，截面对形心轴z c的惯性矩410180cm zc=I ，cm h 64.91=，试计算该梁的许可载荷P 。

11．正方形截面简支梁，受有均布载荷作用如图，若[σ] = 6 [τ] ，证明当梁内最大正应力和最大剪应力同时达到许用应力时，l / a = 6xA-ABc12．铸铁制梁的尺寸及所受载荷如图所示。

工程材料学第6章铸铁

工程材料学第6章铸铁
第一阶段石墨化 铸铁液体结晶出一次石墨（过共晶铸铁）和在 1154℃(E′C′F′线) 通过共晶反应形成共晶石 墨，其反应式为： Lc′→AE′+G（共晶）
第二阶段石墨化 在℃－738℃温度范围内奥氏体沿E′S′ 线析出二次石墨。
第三阶段石墨化 在738 ℃（P′S′K′）通过共析反应析出石墨， 其反应方程式为： As′→Fp′+G(共析) 含3％的亚共晶铸铁－石墨相图进行转变的过程 如图所示
二 复线铁碳相图
在铁碳相图中，碳可以化合态的渗碳体的形式和游离态的石墨 (G)的形式存在。渗碳体具有复杂的斜方结构。石墨具有特殊的 简单六方晶格，其底面碳原子呈六方网络排列，原子间为共价键 结合，间距小（1.42Å）结合力很强；底面层之间为分子键，面 间距离大（3.04Å），结合力弱，所以石墨的强度和硬度不高， 韧性很低。石墨的晶体结构如图
二、球墨铸铁的牌号、组织和性能
1.牌号
我国球墨铸铁牌号用“QT”标明，其后两组数字表示 最低抗拉强度极限和延伸率，见表
由表中数据可知，球墨铸铁的抗拉强度远远超过灰 口铸铁，而与钢相当。其突出特点是屈强比 （б0.2/бb）高，约为0.7－0.8，而钢一般只有0.3－ 0.5。在一般的机械设计中，材料的许用应力根据 б0.2确定，因此对于承受静载的零件，使用球墨铸铁 比铸钢还节省材料，重量更轻。
三 灰口铸铁的性能
1、优良的铸造性能
由于灰铸铁的化学成分接近共晶点，所以铁水流动性好，可以铸造非 常复杂的零件；另外．由于石墨比容较大，使铸件凝固时的收缩量 减少．可简化工艺，减轻铸件的应力，并可得到致密的组织。
2、优良的耐磨性
石墨本身具有润滑作用，石墨掉落后的空洞能吸附和储存润滑油，使 铸件有良好的耐磨性；此外．由于铸件中带有硬度很高的磷共晶： 又能使抗磨能力进一步 提高，这对于制备活塞环．气缸套等受摩擦 零件具有重要意义，

材料性能及其加工第6章 铸铁

灰铸铁的抗压强度比较高，约为抗拉强度的3~4倍，故灰铸 铁适宜制造承受简单压力的构件，如机床床身、底座、支柱 等。
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第二节 灰铸铁
二、灰铸铁的孕育处理
在铸铁液中加入少量的孕育剂（一般加入铁液质量4%的硅 铁或硅钙合金）以形成大量的结晶核心，获得极为细小的片 状石墨和珠光体基体。经这样处理后的铸铁称为孕育铸铁。 孕育铸铁的抗拉强度高于普通灰铸铁，同时，由于结晶时冷 却速度对孕育铸铁的结晶影响较小，故铸件各个部位的组织 较均匀，性能也趋于一致。孕育铸铁适用于制造性能要求较 高、截面尺寸变化较大的大型铸件。
除以上各阶段石墨化外，生产中将白口铸铁在高温下进行退 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。
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第一节 铸铁概述
2）影响石墨化的因素 铸铁的石墨化主要与化学成份和冷却速度有关。 （1）化学成份。碳和硅是强烈促进石墨化的元素，含碳量增
加使石墨晶核数量增加，因而促进石墨化。硅原子容易与铁 结合，溶于铁素体中，削弱了铁与碳的结合力，并使共晶点 下降，也促进石墨化。铸铁中的碳与硅越多，石墨化程度越 充分，越容易获得灰口铸铁组织，但碳和硅含量过高会导致 石墨粗大、增多，降低力学性能。因此，适当提高铸铁中的 碳和硅含量是控制铸铁组织的基本措施之一。
常用铸铁具有优良的铸造性能，生产工艺简便，成本低，所 以应用广泛，通常，50%以上的机器（以质量计）是铸铁件。
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第一节 铸铁概述
二、铸铁的分类
铸铁中的碳除少量可熔于铁素体外，其余部分因结晶条件不 同可以形成渗碳体或者石墨。
根据碳在铸铁中的存在形式，铸铁可分为以下三类。 （1）灰口铸铁。碳全部或大部分以石墨存在于铸铁中，断口

2024年铸铁班长安全技术规程（2篇）

2024年铸铁班长安全技术规程第一章总则第一条为确保企业铸铁生产线的安全稳定运行，保障生产人员及设备的安全，特制定本技术规程。

第二条本技术规程系针对铸铁生产线班组长及操作人员而设，所有相关人员必须严格遵守，确保规程的贯彻执行。

第二章作业安全第三条在执行铸铁作业过程中，班组长与操作人员应遵循以下安全要点：1. 铁水浇注作业须严格遵循安全操作规程，严禁任何形式的违规操作。

2. 浇注铁水时，操作人员必须穿戴完整的防护服，并确保防护服口袋内无杂物，同时佩戴安全帽，以策安全。

3. 搅拌铁水时，应保持安全距离，以防铁水溅射造成伤害。

4. 班组长与操作人员需熟练掌握各类相关设备的操作规程及关键部位的安全防护措施。

5. 一旦发现生产设备存在安全隐患，应立即向上级主管报告，并立即停止作业，采取有效措施排除隐患。

第三章安全防护第六条为保障作业安全，班组长与操作人员应遵循以下安全防护规定：1. 定期组织安全培训，确保班组长与操作人员熟悉并掌握各类防护设备的使用方法及注意事项。

2. 作业现场应配备完备的紧急救援设备，并确保其畅通无阻，以便在紧急情况下迅速进行应急处理。

3. 设立明显的安全警示标识于作业现场，特别是危险区域及禁止通行区域，以提醒人员注意安全。

4. 在操作锅炉及高温设备时，应采取耐高温防护措施，防止烫伤事故发生。

5. 保持作业现场整洁有序，及时清理杂物，防止因滑倒、摔伤等意外事故导致人员伤害。

第四章灭火与应急处理第十条火灾发生时，班组长与操作人员应立即采取以下措施：1. 迅速报警，并依据消防预案组织灭火行动。

2. 优先使用灭火器进行灭火；若火势严重需用水灭火时，应确保水源充足且灭火器状态良好。

3. 在灭火过程中，服从指挥，遵守消防安全规程，确保人员安全。

4. 灭火后，及时开展事故处理及隐患排查工作，防止火灾再次发生。

第五章事故调查与分析第十三条事故发生后，班组长与操作人员应立即停止作业、保护现场，并按照企业事故调查与分析程序进行处理：1. 全面收集事故相关信息及证据材料，确保事故调查的真实性与完整性。

铸铁


2、性能：


铸铁的缺点是由于石墨的存在，使它的强度、塑 性及韧性较差，不能锻造，优点是其接近共晶成 分，具有良好的铸造性；由于游离态石墨存在， 使铸铁具有高的减摩性、切削加工性和低的缺口 敏感性。目前，许多重要的机械零件能够用球墨 铸铁来代替合金钢。 铸铁的生产设备和工艺简单，价格便宜，并具有许 多优良的使用性能和工艺性能，所以应用非常广泛， 是工程上最常用的金属材料之一。它可用于制造各 种机器零件，如机床的床身、床头箱；发动机的汽 缸体、缸套、活塞环、曲轴、凸轮轴；轧机的轧辊 及机器的底座等。
●当WCE=4.28％，共晶成分；
●当WCE<4.28％，亚共晶成分； ●当WCE>4.28％，过共晶成分。
②冷却条件
●浇注温度↑
●冷却速度↓
铸型导热性↑ 铸件壁厚↓
石墨化程度↑
石墨化程度↑
石墨化程度↓ 石墨化程度↓

冷却速度的影响 冷速慢有利于按Fe－G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
二、铸铁的强化
强化途径：
1、铸铁的石墨化
2、改变石墨的大小和形状 3、改变基体组织
1、铸铁的石墨化
1）概念 石墨化过程是指铸铁中析出碳原子形成石墨的过程，即按Fe-G相 图结晶的过程。石墨既可以从液体和奥氏体中析出，也可以通过渗碳体 分解来获得。 • 石墨及其性能 石墨具有简单六方晶格，是碳 的一种同素异构晶体。其底面 原子呈六方网格排列，原子间 距小（1.42×10-10m），结 合力很强；而底面之间的间距 较大（3.04×10-10m），结 合力较弱。故石墨的强度、塑 性和韧性极低，接近于零；硬 度也很低，约为3～5HBS。
牌 号 抗拉强度 MPa 屈服强度 Mpa 伸长率 % 硬度 HB

第六章第2节密度


二、密度

同种物质的质量与体积的比值是 一定的。物质不同，其比值一般也 不同，这反映了不同物质的不同性 质。这种性质就是物质的密度。
二、密度 某种物质组成的物体的 质量 与 １、定义： 它的 体积 之比叫做这种物质的密度。
２、 计算公式：
表示密度， ｍ 表 示质量， 表示体积。 V ｍ 质量 = 密度= V 体积 密度在数值上等于物质单位体积的质量. 某种物质单位体积的质量叫这种物质的密度.
分析：要知道“铅球”是否是用铅做的，先求出它的密 度， 再与金属铅的密度进行比较就知道了。
m 4kg 3 3 ＝ ＝ 7.01 10 kg/m 解：根据密度公式 V 0.57 103 m3
由密度表可知，铅的密度是11.3×103kg/m3，铸铁的 密度是7.0×103kg/m3，可见这个球不是铅球，可能是铸 铁做的。
通过测量一个铝柱和一个铝块的质量和体积，我们看到： 铝柱：m=11g，V=4cm3 铝块：m=27.5g，V=2×5×1cm3=10cm3 发现铝柱单位体积的质量是2.75g，也就是每立方厘米铝的
质量是2.75g，铝块的单位体积的质量也是2.75g。
虽然一个是铝柱，一个是铝块，质量、体积都不同，但同 是铝，单位体积的质量是相同的。
的二分之一，但密度却保持不变。
2、密度知识的应用
不论是在日常生活中还是在工农业生产以及科学研究 中，经常要鉴别物质，要想鉴别一个物体是由什么物质 构成的，就要知道各种物质的特性。颜色、气味、味道、
软硬……等等，都是经常用来鉴别物质的特性。
密度是物质的一种特性，一般地说同种物质密度相 等，不同物质密度不相等，所以根据密度可以鉴别物质， 在地质勘察中就常以密度作为鉴定矿石的一种根据。 在体积相等的条件下，组成物体的物质密度越小，
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球状石墨内部的年轮状结构
球状石墨的结构示意图
(2) 球状G的形成条件
球化处理: 浇注前加入一定量球化剂,如Mg、铈、镧、钙、 稀土-镁系等； 孕育处理: 加入高硅铁，获得很多的非自发晶核，细化G
↑铁液的过冷度
球化剂 Mg/Ce/ Ca/La等
球化剂与铁液中氧、硫发生反应，↓含 氧、硫量，↑铁液表面张力， ↑铁液/石 墨间的界面张力↑（球状石墨生成的必要 条件）
C，Si
1、化学成分的控制（续）
阻碍石墨化，Mn溶于Fe3C中，增加Fe与C的 结合力，从而阻止石墨化。少量的S就能形成 FeS或MnS，以FeS-Fe共晶形式分布于晶界， 阻碍C原子扩散；S可以降低铁水的流动性，恶 化铸件性能。
Mn，S
P
P能促进石墨化，作用较小。
1、化学成分的控制（续）
按合金元素对石墨化得影响程度的不同，可以将其分为 促进石墨化元素和阻碍石墨化元素两大类。
如G片向两侧加厚生长，须依靠C从铁水中先扩散到A层 再扩散到G；而Fe还必须向A层外作反方向扩散，显然是较 难的→G片增厚是较慢的.最后形成了立体花朵状
石墨晶体结构
片状石墨生长机理
2）球状G的形成过程
（1）球状石墨的结构
G呈多边形轮廓，内部呈放射 状。中心是G核心。球面是单 晶体锥形G（0001）底面.
1）、片状石墨的生长方式 内 在 因 素
G为六方点阵层状结构。层面原子间距小，较 强共价键结合，层间C原子间距较大，原子作用 力弱。→层面方向生长速度就大，石墨是在与铁 水相接触的条件下以片状方式生长的。
外 在 因 素
G形成会导致周围铁水C浓度↓,↑Si（促进A生长） →生成包围G片的A体壳。但G片端生长速度超过A 结晶速度, G片端总是和铁水直接接触。
三、灰铸铁的牌号、性能及应用
有HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、
牌号 意义
HT350六个国家标准牌号。 “HT”表示“灰铁” ，后面的数字表示抗拉强度 （不低于, MPa）
灰铸铁的力学性能主要取决于机体组织以及石墨的数量、
形态、大小及分布特点，主要有以下四个特点：
（1）抗拉强度低、塑韧性很差 G相当于空洞 有效截面积↓
第六章 铸
铁
引 言
铸铁：碳的质量分数大于2.11%的一系列由Fe、C、Si 组成的合金的总称。为主要成分且在结晶过程中具有共 晶转变的多元铁基合金。 化学成分：C：2.4-4.0％；Si：0.6-3.0％；Mn：0.2%1.2%；P:0.1%-1.2%；S：0.008%-0.150%。有时还特 别加入Si、Mn、Cr、Cu等合金元素，以得到特种性能 的铸铁。如耐磨、耐热及耐蚀钢。 特点：铸造性能优良，熔化加工简单，成本低，耐磨性 能、减震性能好。 用途：广泛用于机械制造，冶金矿山，石油化工，交通 运输等。
的浓度起伏条件。
2、动力学条件（续）
2） 石墨的形核与长大，不仅需要考虑碳原子的扩散，还 需要Fe原子做反向长距离迁移。因Fe原子扩散较慢，故石 墨长大困难。渗碳体的长大，主要依赖碳原子的扩散，需 要Fe原子做长距离迁移，长大速度快得多。
3） 从晶体结构看，渗碳体晶体结构比石墨更接近液相。
因此，从动力学条件看，有利于渗碳体的形成
铸铁的分类（续）
碳在铸铁中除了少量溶于基体外，大部分以是石墨或者碳 化物的形式存在。根据碳的存在形式及石墨的存在形式， 可将铸铁分为：
白口铁
灰铸铁 灰口铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁 麻口铸铁
沧州狮子 铸于1953年，重40余吨 拖拉机零部件
按石墨存在的形式及石墨形态分类
白口铸铁 C全部或大部分以化合态的Fe3C形式存在，呈 白亮色； 灰铸铁 C全部或大部分以游离的片状石墨形式存在，断口 呈灰色； 可锻铸铁 C全部或大部分以团絮状石墨形式存在，好的韧 性，塑性； 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； 麻口铸铁 灰口＋白口铁的混合组织； 冷硬铸铁 铸铁表面一定深度是全白口组织，心部是灰口 组织，成为冷硬组织。
(3) 球状石墨的形核机理 G都是从铁水中直接析出的。球状G的形核 以硫化物及氧化物夹杂微粒作为结晶中心。 (4) 球状石墨的生长机理 螺旋位错理论:由于螺旋位错存在，碳原子 优先在晶体表面造成的螺旋台阶旋出口作为开 始生长的最有利位置。理想情况下晶体将长成 一个近似球状的多面体，形成年轮状结构。 生长机理,有许多学说,难以完美解释.
石墨是碳的单质之一，其
强度、塑性、韧性几乎为 零。
铸铁中的碳除少量固溶于
基体中外，主要以化合态 的渗碳体(Fe3C)和游离
态的石墨(G)两种形式存
在。
Fe-Fe3C和Fe-G双重相图
一、铁碳合金的双重相图
按Fe-Fe3C 相图结晶， 得到白口铸 铁 按Fe-C相图 结晶的为灰 口铸铁
实线为FeFe3C相图； 虚线为Fe-G 相图
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。
变速箱体
重型机床床身(HT-250)
大型船用柴油机汽缸体(HT-300)
四、灰铸铁的熔炼
冲天炉 感应电炉 冲天炉+感应电炉双联熔炼炉
灰铸铁的热处理
组织 特点
灰铸铁 的显微 组 织
石 墨 片 的 三 维 形 貌
铁 素 体 灰 铸 铁
珠 光 体 灰 铸 铁
铁 素 体 加 珠 光 体 灰 铸 铁
（a）A型石墨
(b)B型石墨
(c) C型石墨
(d)D型石墨
(e) D型石墨
(f) F型石墨
图6-9 片状石墨的分布类型
二、灰铸铁的孕育处理
由于普通灰铁G片粗大，强度低，从而发展了孕育铸铁。
铸造时的冷却速度是一个综合因素，它与浇注温度、铸型材料的导热能 力以及铸件的壁厚等因素有关。在铸铁生产中，同一铸件的厚壁处易获 得灰铸铁组织，而薄壁处易获得白口组织。
3、石墨的形成及生长机理
片状石墨 铸铁的凝固过程就是其初生 相和共晶相在铁液中的形核
及长大过程。液固相转变结
束后，即形成凝固组织。由 于铸铁组织具有二重性和形 态多样性，使它的凝固过程 比较复杂。 图6-5石墨的晶体结构
图6-1 铸铁中的石墨形态
a）片状石墨
b）团絮状石墨
c）球状石墨
d）蠕虫状石墨
6.1铸铁的石墨化及其控制
铸铁（除白口铁外）的组织都是由金属机体和 石墨两部分组成的。石墨的形态、大小、数量 和分布状态对铸铁的性能有着重要的影响。铸 铁的石墨形态和基体组织都与铸铁的石墨化过 程有关。
Fe3C是亚稳相，在一定 条件下将发生分解： Fe3C→3Fe+C（石墨）
（4）良好的减震性和减摩性
灰铁内部存在大量片状G，它割裂基体，破 坏连续性，阻止振动传播，并能转化为热能而 发散，因而灰铁具有很好的减振性。 常用于机床底座，效果很好。
一方面G本身是良好的润滑剂，另一方面G 脱落后的显微“口袋”,可以储存润滑油和收集微 小麿粒,因此具有良好的减摩性。如机床导轨
灰铸铁的应用
促进石墨化的元素依次为Zr、Cu、Ni、Si、C、Al；
阻碍石墨化的元素依次为W、Mn、Mo、S、Cr、V、 Fe、Mg、B等。
2、冷却速度的影响
冷速快碳原子来不 及扩散，有利于形 成白口铁，冷速慢 有利于按Fe-C相 图进行结晶，石墨 化容易进行。
化学成分，铸件壁厚（冷却速度）对铸件组织 的影响
例如，机床床身、内燃机的汽
缸体、缸套、活塞环及轴瓦、 曲轴等都可用铸铁制造.
内 燃 机 汽 缸
铸铁曲轴
铸铁泵体
机盖
球墨铸铁及灰铸铁齿轮箱体
农机车轮上的零部件
铸铁的分类
按化学成分 普通铸铁 合金铸铁 强度的不同分 低强度铸铁 高强度铸铁 按金相组织分 珠光体铸铁 拖拉机箱体 铁素体铸铁 工业生产中通常是按照铸铁中碳的存在形式和石墨的形态 进行分类的。
化学 成分
灰铸铁的化学成分范围一般为：Wc=2.5%~3.6%，
Wsi=1.1%~2.5%，WMn=0.6%~1.2%，Wp≤0.15%，
Ws≤0.15%。
组织：片状G+ 金属基体（F，F+P，P）。石墨形态:有 A、B、C、D、E、F 6种类型，其中A型最好。经孕育处 理的灰铸铁为孕育铸铁。实际生产，大部分铸铁都经过孕 育处理。
图 球状石墨晶体生长示意图 a)[0001]方向生长；b)长成球状多面体
（3）蠕虫状石墨
形核机理 在向铁液中加蠕化剂（如稀土镁硅合金、稀 土镁钙钛铝合金等）后，石墨会以蠕虫状形态析出。
蠕墨的形成方式主要有两种：
一是有片状石墨转变为蠕墨；
二是由球墨畸变长成蠕墨。
6.2 灰铸铁
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。
按照Fe-G相图分析铁液由高温到室温的冷却过程，可
以将铸铁的石墨化过程分为以下三个阶段：
二、铸铁的石墨化过程（续）
从液体中析出一次石墨；由共晶反应生成共晶石墨； 奥氏体中析出二次石墨；由共析反应生成共析石墨； 共晶转变阶段，包括共析转变时奥氏体转变为铁素体+石 墨。 从分析铸铁石墨化过程可知，在冷却凝固过程中，高温 液态中的碳可以以游离态石墨或渗碳体两种方式析出。生 产实践也表明，用相同化学成分的铁液浇注不同壁厚的铸 件时，或采用不同冷速的铸型时可得到不同的组织。高温 铸铁按什么方式进行结晶，取决于石墨化过程的热力学和 动力学条件。
孕育铸铁：在浇铸前向铁水中加入少量可以成为G结晶 核心的物质（孕育剂），使铸铁中片状石墨细化，称为 孕育处理，经孕育处理的铸铁称为孕育铸铁。 孕育剂：Si-Fe合金（75％Si），Si－Ca合金，Si－Ca－ Re合金，Si－Ba－Ca合金等。