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鑄鐵砝碼,鑄鐵砝碼,鑄鐵砝碼中的灰口鑄鐵解說
鑄鐵砝碼,鑄鐵砝碼,鑄鐵砝碼中的灰口鑄鐵解說
上海九津砝碼2019.01.21
鑄鐵砝碼,鑄鐵砝碼,鑄鐵砝碼中的灰口鑄鐵解說
灰口鑄鐵(簡稱為灰鐵)是價(jià)格便宜，應(yīng)用廣的一種鑄鐵,，占鑄鐵總含量的80%以上。
一,、灰口鑄鐵的成分、組織與性能
(一)灰口鑄鐵的成分與組織
灰口鑄鐵的化學(xué)成分大致為：(2.6～3.6) %C,，(1.2～3.0) %Si,，(0.4～1.2)%Mn，≤0.15%S,，≤0.3%P,。
灰口鑄鐵組織特點(diǎn)是石墨呈片狀分布在金屬的基體組織上。按金屬基體組織的不同,，灰口鑄鐵分為三種類型：鐵素體灰口鑄鐵,；鐵素體－珠光體灰口鑄鐵,；珠光體灰口鑄鐵,。
1.鐵素體灰口鑄鐵
它是在鐵素體的金屬基體上分布著粗大的片狀石墨,。此鑄鐵的強(qiáng)度、硬度低,，很少用來機(jī)器零件,，但質(zhì)軟，易加工,，鑄造性能好,，可用來少數(shù)要求不高的鑄件或薄件。
2.鐵素體--珠光體灰口鑄鐵
它是在珠光體和鐵素體組成的金屬基體上分布著片狀石墨,，其石墨片稍粗大,，數(shù)量也較多，因此,，其強(qiáng)度,、硬度較差，此種鑄造時(shí)易控制,，切削性能較好,，用途廣。
3.珠光體灰口鑄鐵
它是在珠光體的基體上分布著細(xì)小而均勻的片狀石墨,。強(qiáng)度,、硬度高，主要用于機(jī)件,。
(二)灰口鑄鐵的性能
1.機(jī)械性能
灰口鑄鐵組織是鋼的基體上分布有片狀石墨,，石墨的密度為鑄鐵的1/3，其體積約占鑄鐵的（7～10）%,，石墨的拉強(qiáng)度小于20MPa,，塑性近于零，硬度3HBS,，石墨的這種特性是改變灰口鑄鐵機(jī)械性能的主要因素,。
由于片狀石墨象刀口一樣對(duì)金屬基體的嚴(yán)重割裂作用，減少了基體受力的有效面積,，使鑄件金屬基體的作用不能發(fā)揮,，據(jù)統(tǒng)計(jì)灰口鑄鐵金屬基體強(qiáng)度的利用率一般不過（30～50）%，這表現(xiàn)為鑄鐵拉強(qiáng)度比碳鋼低得多,，σb為(120～250)MPa,，塑性、韌性較差,，并且?guī)缀鯖]有延伸率(δ≈0),，使普通灰口鑄鐵成為脆性材料， 故常把灰口鑄鐵看成具有大量微小裂紋或孔洞的碳鋼,。但石墨對(duì)基體的割裂作用和造成的應(yīng)力集中對(duì)壓應(yīng)力的有害影響較小,，所以灰口鑄鐵的壓強(qiáng)度較高,。石墨數(shù)量愈多，愈粗大,，分布愈不均勻,，對(duì)基體的割裂就愈嚴(yán)重，其機(jī)械性能愈差,。由上可知,，普通灰鐵性能好壞的關(guān)鍵是組織中的石墨，即其性能取決于鑄鐵的石墨化程度,。
2.工藝性能
由于鑄鐵很脆,，因此不能進(jìn)行鍛造和沖壓，焊接時(shí)易于產(chǎn)生裂紋,，并出現(xiàn)白口組織,，使切削加工增加困難，所以說焊接性能差,。
灰口鑄鐵接近共晶成分,，鑄造時(shí)流動(dòng)性好，又由于石墨膨脹可使收縮減小,，鑄造性能,。
由于石墨具有割裂基體連續(xù)性的作用，從而使鑄件的切削屑易脆斷成碎片,，具有良好的切削加工性,。
3.減振性
鑄鐵中的石墨對(duì)振動(dòng)能起緩沖作用，阻止晶粒間振動(dòng)能的傳遞,，并將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。所以，灰口鑄鐵具有很好的減振性,。并且,，粗大片狀石墨的減振能力大于球狀石墨，因此對(duì)于承受振動(dòng)較大的零件,，在強(qiáng)度允許時(shí)應(yīng)先采用具有片狀石墨的普通灰口鑄鐵,。
4.耐磨性
石墨對(duì)鑄鐵耐磨性的影響主要表現(xiàn)在儲(chǔ)油與潤滑兩個(gè)方面。鑄鐵摩擦面上的石墨構(gòu)成大量的顯微凹坑,，起儲(chǔ)油作用,，可維持油膜的連續(xù)性，同時(shí)石墨本身又是良好的潤滑劑,，脫落在摩擦面上也起潤滑作用,。所以灰口鑄鐵具有良好的耐磨性。
5.缺口性小
石墨在鑄鐵中形成大量的小切口，從而減少了它對(duì)外來切口( 孔洞,、斷面的急劇過渡,、非金屬夾雜等)的性。因此,， 表面加工質(zhì)量不高對(duì)鑄鐵疲勞強(qiáng)度的不利影響要比對(duì)鋼的影響小得多,。
由于灰口鑄鐵具有以上一系列的特點(diǎn),，故被廣泛地用來承受壓力和要求消振性好的床身,、機(jī)架、箱體,、殼體和經(jīng)受摩擦的導(dǎo)軌,、缸體、活塞環(huán)等,。
二,、灰口鑄鐵的孕育處理
普通灰口鑄鐵的大弱點(diǎn)是強(qiáng)度低，這是因?yàn)橐话慊铱阼T鐵的C,、Si含量較高,，石墨片和基體組織比較粗大。 提高灰口鑄鐵機(jī)械性能的有效方法之一是采用孕育處理（inoculation）的方法,。它是把作為（inoculant）的硅鐵或硅鈣合金(加入量一般為鐵水總質(zhì)量的0.4%左右)沖入到C,、Si含量稍低的鐵水中，經(jīng)攪拌去渣后進(jìn)行澆注,，以獲得大量的人工晶核,，從而得到石墨片為細(xì)小且均勻分布的珠光體灰口鑄鐵，這種鑄鐵又常稱為“孕育鑄鐵”（ inoculated cast iron）,。其強(qiáng)度,、硬度比普通灰口鑄鐵有顯著提高。
孕育鑄鐵具有較高的強(qiáng)度和硬度,，可用來力學(xué)性能要求較高的鑄件,，如汽缸、曲軸,、凸輪,、機(jī)床床身等，尤其是截面尺寸變化較大的鑄件,。
另外,，工里常用去應(yīng)力退火和軟化退火來鑄件內(nèi)應(yīng)力和白口組織。
三,、灰口鑄鐵的牌號(hào)和應(yīng)用
灰口鑄鐵的牌號(hào)由“灰鐵”漢語拼音的字首“HT”和后面的三位數(shù)字組成,。后續(xù)數(shù)字表示低拉強(qiáng)度(MPa)的數(shù)值。表21-1列出灰口鑄鐵的牌號(hào),、性能和用途,。
第三節(jié) 可鍛鑄鐵
可鍛鑄鐵又稱馬鐵或瑪鋼,，實(shí)際并不可以鍛造，這些名稱只表示它具有的塑性δ＝(2～12) %和韌性aKU≤30J/cm２,，故稱為展性鑄鐵或韌性鑄鐵,。可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵通過退火處理使?jié)B碳體分解而得到團(tuán)絮狀石墨的一種高強(qiáng)度鑄鐵,。按退火方法不同有黑心和白心兩種類型鑄鐵,。黑心可鍛鑄鐵依靠石墨化退火獲得，白心可鍛鑄鐵利用脫碳退火來制取,。后者已很少,，我國主要黑心可鍛鑄鐵。
可鍛鑄鐵的化學(xué)成分為：(2.4～2.7)%C,，(1.4～1.8)%Si,，(0.5～0.7)%Mn，<>%P,，<>%S,。C、Si含量很低,，就是為了在通常冷卻條件下得到白口鑄鐵件,。
根據(jù)基體組織的不同，可分為鐵素體可鍛鑄鐵和珠光體可鍛鑄鐵,，其顯微組織如圖21-5所示,。
由于石墨呈團(tuán)狀，對(duì)基體的割裂破壞作用比片狀石墨小得多,，因此有較高的強(qiáng)度σb＝（300～700）MPa,，以及較好的塑性和韌性，適于對(duì)機(jī)械性能要求較高,，承受沖擊負(fù)荷的薄壁( 厚度不過25mm)形狀復(fù)雜的小型鑄件,，如管接頭、閥門及汽車上的一些小零件,。但可鍛鑄鐵周期長,，工藝復(fù)雜，成本較高,，近年來有些可鍛鑄鐵件已部分地被球墨鑄鐵所代替,。
第四節(jié) 球墨鑄鐵
一、球墨鑄鐵的組織和性能
球墨鑄鐵(簡稱為球鐵)是近幾十年來鑄鐵發(fā)展的一個(gè)方面,，結(jié)合我國資源特點(diǎn),，于六十年代創(chuàng)造了稀土鎂球墨鑄鐵。目前已成功地用于鑄造一些受力復(fù)雜，強(qiáng)度,、韌性,、耐磨性要求較高的零件。
球墨鑄鐵是通過球化和孕育處理得到球狀石墨,，有效地提高了鑄鐵的機(jī)械性能,，特別是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強(qiáng)度,。
球墨鑄鐵與灰口鑄鐵相比,，C、Si含量較高,，而Mn較低,，對(duì)S,、P的限制較嚴(yán),。其化學(xué)成分一般為：(3.5～3.8)%C，(2.0～3.0)%Si,，(0.5～0.7)%Mn,，<>%P，<>%S,，(0.03～0.07)%Mg(此為無稀土元素時(shí)),，當(dāng)有稀土元素存在時(shí)，則Mg可低些,。
根據(jù)基體組織的不同,，常用的球墨鑄鐵分為三種類型：鐵素體球鐵、鐵素體--珠光體球鐵及珠光體球鐵,。
球墨鑄鐵良好的機(jī)械性能是與其組織特點(diǎn)分不開的,，在球鐵中，石墨結(jié)晶成球狀,，對(duì)基體的割裂作用大為減小,，基體強(qiáng)度的利用率達(dá)（70～90）%，拉強(qiáng)度不僅高于鑄鐵,，甚還高于碳鋼,，σb＝(400～600)MPa，σs＝(300～400)MPa,。屈強(qiáng)比σs/σb為0.7～0.8,，比鋼約高40%左右。塑性,、韌性比灰口鑄鐵大大提高,，δ＝(1.5～10)%，經(jīng)熱處理高可達(dá)δ＝(20～25)%。
球墨鑄鐵不僅具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)過灰鐵的機(jī)械性能,，而且同樣也具有灰鐵的一系列優(yōu)點(diǎn),。如良好的鑄造性能、減摩性,、切削加工性及低的缺口性等,。甚在某些性能方面可與鍛鋼相媲美，如疲勞強(qiáng)度大致與中碳鋼相似,，耐磨性優(yōu)于表面淬火鋼等,。此外，球鐵還可適應(yīng)熱處理,，使其機(jī)械性能提高到的水平,。因此。球鐵一出現(xiàn)就得到的發(fā)展,。它可代替部分鋼作較的零件,，對(duì)實(shí)現(xiàn)以鐵代鋼、以鑄代鍛起的作用,，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益,。珠光體球鐵常用于曲軸、連桿,、凸輪軸,、機(jī)床主軸、水壓機(jī)氣缸,、缸套,、活塞等。鐵素體球鐵用于壓閥,、機(jī)座,、汽車后橋殼等。
二,、鑄鐵砝碼球墨鑄鐵的牌號(hào)的應(yīng)用
球墨鑄鐵牌號(hào)由“QT”(“球鐵”兩字漢語拼音字首) 和兩組數(shù)字組成,，前一組數(shù)字表示低拉強(qiáng)度，后一組數(shù)字表示低伸長率,。如QT500-07,，表示拉強(qiáng)度低值為500MPa，伸長率低值為7%的球墨鑄鐵,。球墨鑄鐵的牌號(hào),、性能和用途見表21-3。
三,、球墨鑄鐵的
球鐵的中要嚴(yán)格控制鐵水的化學(xué)成分,，S,、P含量愈低愈好。選擇適合的球化劑和,，球化劑的作用是使石墨結(jié)晶時(shí)呈球狀析出,，常用的是稀土鎂合金和稀土硅鐵鎂，加入量為鐵水的（1～1.6）%,。鎂是的球化元素,，但密度小(1.74g/cm３) ，沸點(diǎn)低(1120℃),，若直接加到鐵水中,，將?沸騰，鎂的回收率低,，且易出事故,。稀土元素的球化作用比鎂弱，但有強(qiáng)烈的脫硫,、去氣能力,，還能細(xì)化組織，改善鑄造性能,。的作用是促進(jìn)鐵水的石墨化,，止產(chǎn)生白口,。由于鎂和稀土元素都是阻止石墨化的元素,，球化同時(shí)需加。為75%硅鐵,，加入量為鐵水重量的（0.4～1.0）%,，同時(shí)要掌握好球化處理和熱處理工藝。
球化處理常用的方法是沖入法,，處理時(shí),，先將球化劑放到鐵水包低部的堤壩內(nèi)，上面鋪以硅鐵粉和稻草灰,，并壓緊,，以延緩鐵水與球化劑的作用，止球化劑上浮,，提高吸收率,。
開始時(shí)先將鐵水包容量的1/2～1/3鐵水沖入包內(nèi)，使球化劑與鐵水發(fā)生反應(yīng),，然后沖入其余鐵水,，經(jīng)攪拌扒渣后，即可澆注,。
將球化劑置于澆注系統(tǒng)中特制的反應(yīng)室內(nèi)進(jìn)行球化處理的工藝稱為型內(nèi)球化,，是近年來球化工藝的新發(fā)展,。鎂的利用率高，質(zhì)量穩(wěn)定,，并適合流水作業(yè)等優(yōu)點(diǎn),。
因球化處理時(shí)鐵水溫度有所降低，為流動(dòng)性,，應(yīng)使鐵水的出爐溫度高些,。
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