金属工艺学—铸铁.ppt

特殊性能铸铁 7.4 耐磨铸铁 1.抗磨铸铁——用于抵抗磨料磨损（由硬颗粒或突出物作用使材料迁移导致的磨损）的铸铁 一. 耐磨性及影响因素 1.材料的耐磨性 绝对耐磨性——磨损量的倒数 相对耐磨性= 2.影响耐磨性的主要因素 （1）外部条件：载荷、速度、温度、磨料的性质 7.4 铬系白口铁 Cr↑，碳化物的形态：（Fe、Cr）3C→（Fe、Cr）7C3→（Fe、Cr）23C6（Fe、Cr）3C：连续网状或板状 1000-1230HV（Fe、Cr）7C3 ：不连续条状或条块状 1200-1800HV（Fe、Cr）23C6 ：不连续条状或条块状 1140HV 1.低铬白口铸铁 Cr﹤5% 组织：P+（Fe、Cr）3C 宏观硬度450-550HB 2.中铬白口铸铁 Cr=7-11% 组织：P+（Fe、Cr）7C3+（Fe、Cr）3C 3.高铬白口铸铁 Cr=12-28% 组织：M+（Fe、Cr）7C3+（Fe、Cr）23C6（1）性能特点 a.高硬度，高耐磨性； b.较好的韧性； c.淬透性高； b.高抗腐蚀磨损和高抗氧化性（2）化学成分 a.C C↑碳化物↑；C↓碳化物↓，A稳定性↓，易出现P C=2.4-3.5 a.Cr 当Cr﹥10%时，M7C3才能成为主要碳化物，Cr↑淬透性↑ c.合金元素 Mo、Mn、Cu提高淬透性（3）铸造性能 a.减少铸件收缩时的受阻； b.缓冷； c.用电炉熔炼； d.低温浇注。

4）铸态组织 M+A+P+M7C3（5）热处理 a.退火目的：降低硬度，便于加工（6）应用 b.淬火 目的：消除P，获得M 高铬铸铁基体马氏体→水泥行业 珠光体→冲击较大场合奥氏体→湿磨工况一. 石墨对铸铁减摩性的影响 ★石墨的作用:(1)可作固体润滑剂；（2）储存润滑剂促进油膜形成★片状石墨成膜能力强，球状石墨成膜能力弱，蠕墨介于两者之间 7.4 .2 减摩铸铁二.基体组织对铸铁减摩性的影响珠光体是最理想的基体，铁素体较差三.常用的减摩铸铁1.含磷铸铁（1）含磷铸铁——一般指含磷量高于0.3%的灰铸铁 a.P在铸铁基体中的固溶度很低，凝固过程中在最后凝固的晶界处往往出现二元磷共晶（F+Fe3P）或三元磷共晶（F+Fe3C+Fe3P）一般P﹥0.15%就会出现磷共晶 b.磷共晶硬度较高：600～800HV，以断续状分布在基体金属中，不易剥落，对提高铸铁的耐磨性有利高磷铸铁P基+片状石墨+磷共晶 100 （2）铸造性能 a.P↑，液相线↓，共晶温度↓→流动性↑； b.P↑，铸铁导热性↓磷共晶与基体热膨胀系数不同，应力↑。

（3）应用：机床导轨，拖拉机和柴油机缸套，刹车闸瓦等 2.钒钛铸铁 V=0.3～0.5%，Ti=0.15～0.35%V、Ti与碳和氮有很强的亲和力，易形成高硬度的碳化物和氮化物质点，显微硬度可达960～1840HV，弥散分布在基体中，使铸铁的耐磨性大大提高7.4.2 耐热铸铁 金属的氧化——金属从表面开始逐渐向金属化合物变化的现象 金属的生长——金属在高温下工作，其体积将发生不可逆转的胀大现象 耐热铸铁——在高温条件下，具有一定的抗氧化和抗生长性能，并能承受一定载荷的铸铁 一.铸铁在高温下的氧化 1.氧化过程 （1）氧原子在铁表面形成化学吸附 （2）受Fe-O化学反应速度控制的氧化过程; （3）受扩散速度控制的氧化过程. Fe + O2 → FeO T > 1000℃时，FeO膜厚度达到500um，隔绝氧与金属基体的直接接触，此时，铁的氧化就开始受金属铁离子通过FeO膜不断扩散至表面与氧反应 7.4 常用耐热铸铁 1.中硅耐热铸铁 (1)硅的作用形成单一的F形成致密的氧化膜SiO2提高F—A相变温度Si﹥5%，C=2.2~2.6%灰铁：F+G片状（2）组织球铁：F+G球状（3）性能：力学性能和耐热性能↑ 2.含铝耐热铸铁 （1）Al的作用促进石墨化，形成单一的F形成致密的氧化膜Al2O3提高F—A相变温度 （2）Al的含量：Al﹥5% （3）组织灰铁：F+G片状+ε球铁：F+G球状+ ε （4）性能 耐热温度↑↑ 3.含铬耐热铸铁 （1）Cr的作用提高淬透性，获得单一的A形成致密的氧化膜Cr2O3提高F—A相变温度阻碍石墨化，稳定P （2）含量 高Cr：15-18 A基体低Cr：0.5-2 P基体 （3）组织 高Cr：A+M7C3低Cr：P+G片状 （4）性能 高温下具有抗磨性 铸铁为铁、碳、硅三元合金，一般铸铁组织主要有铁素体、渗碳体、石墨三个相。

7.4.4耐蚀铸铁1、铸铁的组织： 在电解质溶液中，石墨电极电位最高（+3.7V），渗碳体次之，铁素体较低（-0.44V） 因此，发生电化学腐蚀时，一般是形成以石墨或渗碳体为阴极，铁素体为阳极的原电池，造成腐蚀破坏2、腐蚀原因：3、石墨以中等大小，互不相连为好，球状或团絮状比片状好 7.4.3提高铸铁耐蚀性所希望的组织:1、基体最好是致密均匀的单相组织，如：奥氏体或铁素体（珠光体不如铁素体耐蚀）2、碳以碳化物形式存在为好（因为渗碳体与铁素体形成的原电池比石墨与铁素体形成的原电池的电动势小）铸铁中合金元素对耐蚀性的影响 3、使铸铁表皮层下形成致密而牢固的保护膜 如形成SiO2，Al2O3，Cr2O3，7.4.3合金元素提高铸铁耐蚀性的主要作用：1、改变某些相的电位，降低原电池的电动势 如Cr，Mo，Cu，Ni，Si等，可提高基体的电极电位2、改善组织，使电池数量减少，电动势变小 如加入硅14～18%，得到单一铁素体组织，加入锰得到单一奥氏体组织（2）在磷酸中耐蚀性良好在98℃以下，各种浓度的磷酸中腐蚀率大多不超过0.1mm/年原因：有利于形成SiO2的钝化保护作用。

7.4.3高硅铸铁 高硅铸铁是以硅为主要合金元素而获得的Fe-Si-C合金通常，其成分中硅含量为14.0%～18%，或更高4-6%的铸铁具有耐热性，大于13%的铸铁具有耐酸性1、特点：（1）这种合金在众多的化学介质中具有良好的耐蚀性，主要用于化工、石油、化纤等工业设备中⑴特点：为白口铸铁，在高温氧化和腐蚀环境下具有特别优良的耐磨性能最适用于氧化性腐蚀介质2、高铬铸铁，含铬量13～35%⑵高铬铸铁分类：①马氏体高铬铸铁（含铬量12～20%） 特点：硬度高（HRC57～58），耐蚀性好7.4.3铬铸铁②奥氏体型高铬铸铁（含铬量24～28%） 特点：是一种综合性能非常优秀的合金铸铁可在铸态下直接使用，不需要热处理；可承受很大冲击，发生加工硬化，内部韧性好③铁素体高铬铸铁（含铬量30～35%）含碳量一般低于1.5% 特点：良好的高温抗氧化能力，在含硫氧化性气氛中更突出发生变形和裂纹的危险性较少课后习题o1.化学成分和冷却速度对铸铁石墨化和基体组织有何影响？o2.为什么一般机器的支架、机床床身常用灰铸铁制造？o3.白口铸铁、灰口铸铁和钢，这三者的成分、组织和性能有何主要区别？o4.试述石墨形态对铸铁性能的影响。

o5．下列牌号各表示什么铸铁? 牌号中的数字表示什么意义? HT250 QT700-2 KTH330-08 oKTZ450-06 RuT420 o6.灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁在组织上的根本区别是什么？ 。