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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)是價格便宜，應用廣的一種鑄鐵，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。此鑄鐵的強度、硬度低，很少用來機器零件，但質軟，易加工，鑄造性能好，可用來少數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，數量也較多，因此，其強度、硬度較差，此種鑄造時易控制，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小而均勻的片狀石墨。強度、硬度高，主要用于機件。
(二)灰口鑄鐵的性能
1.機械性能
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械性能的主要因素。
由于片狀石墨象刀口一樣對金屬基體的嚴重割裂作用，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揮，據統計灰口鑄鐵金屬基體強度的利用率一般不過（30～50）%，這表現為鑄鐵拉強度比碳鋼低得多，σb為(120～250)MPa，塑性、韌性較差，并且幾乎沒有延伸率(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。但石墨對基體的割裂作用和造成的應力集中對壓應力的有害影響較小，所以灰口鑄鐵的壓強度較高。石墨數量愈多，愈粗大，分布愈不均勻，對基體的割裂就愈嚴重，其機械性能愈差。由上可知，普通灰鐵性能好壞的關鍵是組織中的石墨，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，因此不能進行鍛造和沖壓，焊接時易于產生裂紋，并出現白口組織，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，鑄造時流動性好，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
鑄鐵中的石墨對振動能起緩沖作用，阻止晶粒間振動能的傳遞，并將振動能量轉變為熱能。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，因此對于承受振動較大的零件，在強度允許時應先采用具有片狀石墨的普通灰口鑄鐵。
4.耐磨性
石墨對鑄鐵耐磨性的影響主要表現在儲油與潤滑兩個方面。鑄鐵摩擦面上的石墨構成大量的顯微凹坑，起儲油作用，可維持油膜的連續性，同時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， 表面加工質量不高對鑄鐵疲勞強度的不利影響要比對鋼的影響小得多。
由于灰口鑄鐵具有以上一系列的特點，故被廣泛地用來承受壓力和要求消振性好的床身、機架、箱體、殼體和經受摩擦的導軌、缸體、活塞環等。
二、灰口鑄鐵的孕育處理
普通灰口鑄鐵的大弱點是強度低，這是因為一般灰口鑄鐵的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量的0.4%左右)沖入到C、Si含量稍低的鐵水中，經攪拌去渣后進行澆注，以獲得大量的人工晶核，從而得到石墨片為細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度和硬度，可用來力學性能要求較高的鑄件，如汽缸、曲軸、凸輪、機床床身等，尤其是截面尺寸變化較大的鑄件。
另外，工里常用去應力退火和軟化退火來鑄件內應力和白口組織。
三、灰口鑄鐵的牌號和應用
灰口鑄鐵的牌號由“灰鐵”漢語拼音的字首“HT”和后面的三位數字組成。后續數字表示低拉強度(MPa)的數值。表21-1列出灰口鑄鐵的牌號、性能和用途。
第三節 可鍛鑄鐵
可鍛鑄鐵又稱馬鐵或瑪鋼，實際并不可以鍛造，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滲碳體分解而得到團絮狀石墨的一種高強度鑄鐵。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。
由于石墨呈團狀，對基體的割裂破壞作用比片狀石墨小得多，因此有較高的強度σb＝（300～700）MPa，以及較好的塑性和韌性，適于對機械性能要求較高，承受沖擊負荷的薄壁( 厚度不過25mm)形狀復雜的小型鑄件，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 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展的一個方面，結合我國資源特點，于六十年代創造了稀土鎂球墨鑄鐵。目前已成功地用于鑄造一些受力復雜，強度、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度。
球墨鑄鐵與灰口鑄鐵相比，C、Si含量較高，而Mn較低，對S、P的限制較嚴。其化學成分一般為：(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)，當有稀土元素存在時，則Mg可低些。
根據基體組織的不同，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。
球墨鑄鐵良好的機械性能是與其組織特點分不開的，在球鐵中，石墨結晶成球狀，對基體的割裂作用大為減小，基體強度的利用率達（70～90）%，拉強度不僅高于鑄鐵，甚還高于碳鋼，σb＝(400～600)MPa，σs＝(300～400)MPa。屈強比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)%，經熱處理高可達δ＝(20～25)%。
球墨鑄鐵不僅具有遠遠過灰鐵的機械性能，而且同樣也具有灰鐵的一系列優點。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，如疲勞強度大致與中碳鋼相似，耐磨性優于表面淬火鋼等。此外，球鐵還可適應熱處理，使其機械性能提高到的水平。因此。球鐵一出現就得到的發展。它可代替部分鋼作較的零件，對實現以鐵代鋼、以鑄代鍛起的作用，具有較大的經濟效益。珠光體球鐵常用于曲軸、連桿、凸輪軸、機床主軸、水壓機氣缸、缸套、活塞等。鐵素體球鐵用于壓閥、機座、汽車后橋殼等。
二、鑄鐵砝碼球墨鑄鐵的牌號的應用
球墨鑄鐵牌號由“QT”(“球鐵”兩字漢語拼音字首) 和兩組數字組成，前一組數字表示低拉強度，后一組數字表示低伸長率。如QT500-07，表示拉強度低值為500MPa，伸長率低值為7%的球墨鑄鐵。球墨鑄鐵的牌號、性能和用途見表21-3。
三、球墨鑄鐵的
球鐵的中要嚴格控制鐵水的化學成分，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晶時呈球狀析出，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，但有強烈的脫硫、去氣能力，還能細化組織，改善鑄造性能。的作用是促進鐵水的石墨化，止產生白口。由于鎂和稀土元素都是阻止石墨化的元素，球化同時需加。為75%硅鐵，加入量為鐵水重量的（0.4～1.0）%，同時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，先將球化劑放到鐵水包低部的堤壩內，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。
開始時先將鐵水包容量的1/2～1/3鐵水沖入包內，使球化劑與鐵水發生反應，然后沖入其余鐵水，經攪拌扒渣后，即可澆注。
將球化劑置于澆注系統中特制的反應室內進行球化處理的工藝稱為型內球化，是近年來球化工藝的新發展。鎂的利用率高，質量穩定，并適合流水作業等優點。
因球化處理時鐵水溫度有所降低，為流動性，應使鐵水的出爐溫度高些。
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