铸铁知识-金相_精品文档PPT资料.ppt

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团絮状石墨球墨铸铁球墨铸铁灰口铸铁灰口铸铁FUJIWAMACHINERYINDUSTRY（KUNSHAN）CO.,LTD.1.1灰灰铁的组织铁的组织灰铁代表性的显微镜组织如图灰铁代表性的显微镜组织如图2.4所示。

正如这张照片所看到的，灰所示。

正如这张照片所看到的，灰铁的显微镜组织由铁的显微镜组织由石墨组织和基地组织构成石墨组织和基地组织构成。

而且，灰铁的各性质因这而且，灰铁的各性质因这些组织的状态而变化，铸铁的化学成分及凝固时的冷却速度等会给这些些组织的状态而变化，铸铁的化学成分及凝固时的冷却速度等会给这些组织很大影响。

组织很大影响。

1.1.1石墨组织石墨组织灰铁的石墨组织由于会灰铁的石墨组织由于会对其各性质对其各性质,特别是机械性特别是机械性质以很大影响质以很大影响。

显微镜试显微镜试料截面上观察到的石墨如料截面上观察到的石墨如右图右图,能看到各个片状能看到各个片状,如如果溶出基地立体地进行观果溶出基地立体地进行观察的话察的话,就如就如右下图右下图,意外意外地有连续性。

地有连续性。

FUJIWAMACHINERYINDUSTRY（KUNSHAN）CO.,LTD.）黒鉛）黒鉛石墨石墨非常軟脆非常軟脆很软，很脆很软，很脆）珠光体珠光体交交互並層状組織体；

硬互並層状組織体；

硬強度強度铁素体和渗碳体交互排铁素体和渗碳体交互排列的层状组织体；

硬且列的层状组织体；

硬且有强度有强度）铁素体铁素体微量微量C（炭素）含（炭素）含鉄；

鉄；

比較的軟伸比較的軟伸含有微量含有微量C（碳素）的碳素）的铁；

比较软有伸展性铁；

比较软有伸展性）渗碳体渗碳体鉄炭素化合物鉄炭素化合物（Fe3C）；

非常硬脆非常硬脆铁和碳素的化合物（铁和碳素的化合物（Fe3C）；

）；

很硬而且脆很硬而且脆）斯氏体斯氏体燐含三元共晶組織燐含三元共晶組織（Fe-Fe3C-Fe3P）；

硬脆；

硬脆溶融温度低溶融温度低含磷的三元共晶组织含磷的三元共晶组织（Fe-Fe3C-Fe3P）；

既硬既硬又脆，熔融温度低又脆，熔融温度低FUJIWAMACHINERYINDUSTRY（KUNSHAN）CO.,LTD.灰鋳鉄金相組織灰鋳鉄金相組織FUJIWAMACHINERYINDUSTRY（KUNSHAN）CO.,LTD.片状石墨大小的分类（片状石墨大小的分类（片状石墨大小的分类（片状石墨大小的分类（ISO945ISO945）FUJIWAMACHINERYINDUSTRY（KUNSHAN）CO.,LTD.片状石墨的形状、分布的分类片状石墨的形状、分布的分类片状石墨的形状、分布的分类片状石墨的形状、分布的分类ABBCDEFUJIWAMACHINERYINDUSTRY（KUNSHAN）CO.,LTD.AA型型型型:

片状石墨分布均匀片状石墨分布均匀片状石墨分布均匀片状石墨分布均匀,无方向地排列。

这样无方向地排列。

这样容易得到接近共晶组成的亚共晶组成，是灰铁容易得到接近共晶组成的亚共晶组成，是灰铁容易得到接近共晶组成的亚共晶组成，是灰铁容易得到接近共晶组成的亚共晶组成，是灰铁最理想的石墨组织。

最理想的石墨组织。

BB型型型型:

因为石墨呈玫瑰花瓣状分布因为石墨呈玫瑰花瓣状分布因为石墨呈玫瑰花瓣状分布因为石墨呈玫瑰花瓣状分布,也称为玫瑰也称为玫瑰也称为玫瑰也称为玫瑰状石墨。

细的石墨部分的基地被铁素体化状石墨。

细的石墨部分的基地被铁素体化,抗拉抗拉抗拉抗拉强度容易降低。

强度容易降低。

CC型型型型:

在片状石墨均匀分布里自由发达的粗大在片状石墨均匀分布里自由发达的粗大在片状石墨均匀分布里自由发达的粗大在片状石墨均匀分布里自由发达的粗大初晶石墨初晶石墨初晶石墨初晶石墨（结集石墨结集石墨结集石墨结集石墨）也混在。

出现过共晶组成也混在。

出现过共晶组成的情况，由于这粗大初晶石墨抗拉强度显著降的情况，由于这粗大初晶石墨抗拉强度显著降的情况，由于这粗大初晶石墨抗拉强度显著降的情况，由于这粗大初晶石墨抗拉强度显著降低。

低。

ABCFUJIWAMACHINERYINDUSTRY（KUNSHAN）CO.,LTD.DD型型型型:

细小的共晶石墨分布在树枝状晶（枝细小的共晶石墨分布在树枝状晶（枝细小的共晶石墨分布在树枝状晶（枝细小的共晶石墨分布在树枝状晶（枝蔓状晶）之间。

这是因为如果冷却速度大的话蔓状晶）之间。

这是因为如果冷却速度大的话就形成过冷石墨组织，石墨全体细微化。

这种就形成过冷石墨组织，石墨全体细微化。

这种情况下，抗拉强度比较的高，由于基地容易铁情况下，抗拉强度比较的高，由于基地容易铁情况下，抗拉强度比较的高，由于基地容易铁情况下，抗拉强度比较的高，由于基地容易铁素体化，所以耐磨耗性差。

素体化，所以耐磨耗性差。

EE型型型型:

由于小片状石墨沿着树枝状晶分布，排由于小片状石墨沿着树枝状晶分布，排由于小片状石墨沿着树枝状晶分布，排由于小片状石墨沿着树枝状晶分布，排列有方向性，所以抗拉强度比列有方向性，所以抗拉强度比列有方向性，所以抗拉强度比列有方向性，所以抗拉强度比DD型高，比型高，比型高，比型高，比AA型型型型低。

DEFUJIWAMACHINERYINDUSTRY（KUNSHAN）CO.,LTD.灰铁的基地组织在没有特别的灰铁的基地组织在没有特别的热处理或添加合金的情况下热处理或添加合金的情况下,形形成珠光体或铁素体或此两者的成珠光体或铁素体或此两者的混合组织。

混合组织。

铁素体（铁素体（Ferrite）：

）：

Fe中少量中少量含有被称为含有被称为固溶体的固溶体的碳碳，软软，软软的。

在灰铁上，多出现在石墨的。

在灰铁上，多出现在石墨的周边。

的周边。

珠光体（珠光体（Pearlite）：

如如图图2.8所示所示,组织组织呈呈白和黑的条白和黑的条纹纹状。

是因状。

是因为为以以铁铁素体和素体和渗碳体的板状渗碳体的板状结结晶相交成晶相交成层层状的截面状的截面作作为观为观看的形状的。

看的形状的。

为为此，有着极其此，有着极其强强韧韧的性的性质质，在，在硅硅量的低范量的低范围围里布氏里布氏硬度硬度约为约为230，抗拉，抗拉强强度度约为约为880N/mm2。

FUJIWAMACHINERYINDUSTRY（KUNSHAN）CO.,LTD.为了改善铸铁的材质，在浇注之前为了改善铸铁的材质，在浇注之前的溶汤里添加粒状的纯硅素（的溶汤里添加粒状的纯硅素（Si），），硅硅铁（铁（Fe-Si），），硅化钙等，这一般被称为硅化钙等，这一般被称为接种。

接种。

接种的材质改善就是进行石墨组织接种的材质改善就是进行石墨组织变化，通过接种将变化，通过接种将D型或型或E型石墨变为型石墨变为A型石墨。

接种能防止白口化，改善质量型石墨。

接种能防止白口化，改善质量效果等效果等。

灰铁的溶解温度越高，石墨就越灰铁的溶解温度越高，石墨就越小，残留成为初晶奥氏体形状。

这是小，残留成为初晶奥氏体形状。

这是由于高温溶解石墨的核消失，易过冷。

由于高温溶解石墨的核消失，易过冷。

通过适当的接种，能够改善该石墨组通过适当的接种，能够改善该石墨组织。

织。

1.2.1物理的性质物理的性质灰铁的物理性质不仅取决于化学组成灰铁的物理性质不仅取决于化学组成,其组织也会带来很大的影响。

例如其组织也会带来很大的影响。

例如,会因会因铸铁中的碳以何种形式存在带来很大的差铸铁中的碳以何种形式存在带来很大的差异。

因此，灰铁的物理性质不是以点，很异。

因此，灰铁的物理性质不是以点，很多是以范围来表示的。

多是以范围来表示的。

（1）密度）密度灰灰铁铁的密度受其构成的的密度受其构成的组织组织要素的量的要素的量的影响。

由于石墨特影响。

由于石墨特别轻别轻，通，通过过量的增减会量的增减会对对密度密度产产生差异。

生差异。

下下图为为各种各种类类灰灰铁铁的密度。

的密度。

FUJIWAMACHINERYINDUSTRY（KUNSHAN）CO.,LTD.

（2）融点）融点灰铁因为是灰铁因为是Fe-C-Si系系3元合金，从凝固元合金，从凝固开始到开始到终了期间存在凝固范围，由于该范终了期间存在凝固范围，由于该范围会因化学组成而变化，所以融点不固定。

围会因化学组成而变化，所以融点不固定。

凝固开始温度（初晶温度）根据化学组成凝固开始温度（初晶温度）根据化学组成即即碳碳及及硅硅量而变化。

量而变化。

另一方面，如果增加灰另一方面，如果增加灰铁铁中的磷（中的磷（P），），融点融点为为1228K（955）的的话话会出会出现现低斯氏体磷化低斯氏体磷化铁铁（Fe3P）和和铁铁素体的疑似素体的疑似2元共晶，由于元共晶，由于溶解温度溶解温度显显著降低，高温下使用需要注意。

著降低，高温下使用需要注意。

因此，作因此，作为为灰灰铁铁的融点，的融点，应应在在13901520K（11171247）的范）的范围围内。

内。

铁素体（Si，O%）珠光体渗碳体石墨斯氏体奥氏体（C，0.9%）马氏体（C，0.9%）灰铁组织构成要素各密度灰铁组织构成要素各密度FUJIWAMACHINERYINDUSTRY（KUNSHAN）CO.,LTD.如前所述如前所述,灰铁的组织是灰铁的组织是由石墨组织和基地组织构成的。

由石墨组织和基地组织构成的。

石墨的强度和基地比较，小石墨的强度和基地比较，小得得可以忽视，石墨量越是增加铸可以忽视，石墨量越是增加铸铁的强度就越低。

另外，即使铁的强度就越低。

另外，即使是同样石墨组织的情况下，因是同样石墨组织的情况下，因基地组织，强度变化显著。

灰基地组织，强度变化显著。

灰铁的基地如果从珠光体变化为铁的基地如果从珠光体变化为铁素体的话抗拉强度和硬度也铁素体的话抗拉强度和硬度也会显著降低，如果成为贝氏体会显著降低，如果成为贝氏体的话这些值就会显著上升。

的话这些值就会显著上升。

成熟度：

对于由铸铁的碳素饱和成熟度：

对于由铸铁的碳素饱和度推定的标准的抗拉强度，实际度推定的标准的抗拉强度，实际的抗拉强度比如下公式所示。

的抗拉强度比如下公式所示。

成熟度成熟度RG=B100/B=B100/（102-82.5Sc）比较硬度：

由铸铁的抗拉强度推比较硬度：

由铸铁的抗拉强度推定的标准的布氏硬度和实际的硬定的标准的布氏硬度和实际的硬度公式度公式如下如下。

比较硬度比较硬度RH=HB/HB=HB/（100+4.3B）FUJIWAMACHINERYINDUSTRY（KUNSHAN）CO.,LTD.JISG5501-1989灰铁品灰铁品上根据机上根据机械性能可分为械性能可分为FC100、150、200、250、300及及350这这6种。

种。

灰铁的抗拉强度受所占截面石墨灰铁的抗拉强度受所占截面石墨部部面积的影响。

因此，认为抗拉强度与表面积的影响。

因此，认为抗拉强度与表示石墨量的碳素饱和度（示石墨量的碳素饱和度（Sc）和碳素当和碳素当量（量（CE）值之间有关联值之间有关联。

左图。

左图所示所示的的是是碳素饱和度及碳素当量和抗拉强度的碳素饱和度及碳素当量和抗拉强度的关系。

关系。

表表2.7所示的是为制造所示的是为制造JISG5501的的