FC与FCD组织及性能特点.docx

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FC与FCD组织及性能特点

灰铁和球铁的相关知识

灰铸的组织及性能特点

铸铁中的碳经渗碳体或自由状态的石墨两种形态存在。

铸铁析出碳原子形成石墨的进程称为石墨化，石墨能够从液体中析出,也能够从奥氏体中析出。

在必然条件下还能够从渗碳体分解取得（热处置温度到900度左右），依据石墨化程度不同,能够取得不同的铸铁组织。

灰铁的组织是由片状石墨和金属基体（铁素体.珠光体和白口）

国内叫铁素体~~~~台湾叫肥粒铁~~~~F

国内叫珠光体~~~~台湾叫波来铁~~~~P

白口也叫雪明碳体~~~~C

灰铁的抗拉强度为100-350MPa，塑性和韧性都比较低，延伸率和冲击韧性几乎为零，属于脆性材料。

灰铁的机械性能取决于金属材料基体和石墨的数量，大小，形状和散布。

灰铁的强度和塑性要紧取决于石墨，而金属基体的阻碍较小。

灰铁的机械性能事实上是被石墨减弱了金属基体的性能。

灰铁的硬度主工取决于金属的基体。

石墨的密度为铸铁的1/3，石墨的抗拉强度小，塑性和硬度几乎为零。

石墨的这些特性，是阻碍灰铁性能的要紧因素。

由于石墨强度很低，因此基体中的石墨像切口一样，将基体割裂，大大的减弱了铸铁的强度，这确实是灰铁抗拉强度较低，塑性较差的内在缘故。

一样是石墨数量愈多，石墨片愈粗大，散布愈不均匀，对金属基体割裂的作用就愈严峻，其强度和塑性也就愈低。

石墨对铸铁有较小的收缩性和良好的切削加工性。

阻碍灰铁的组织的因素

阻碍灰铁组织的主工因素是化学成份和冷却速度。

化学成份对灰铁的组织的阻碍

灰铁是一种复杂的多元铁碳合金。

除要紧含碳，硅，锰，磷，硫五大元素外，还有其他微量元素。

化学成份对铸铁组织的阻碍，其实确实是研究化学元素对石墨化的阻碍。

按其对石墨化阻碍的不同，可分为增进石墨化和阻碍石墨化两大类。

增进石墨化元素：

Al铝>Si硅>Ti钛>C碳>Cu铜>Ni镍>Co钴>P磷

阻碍石墨化元素：

S硫>V钒>Sn锡>Cr铬>Mo钼>Mn锰>W钨

1．碳和硅的阻碍：

碳和硅是一般灰铁中要紧的化学成份，它们都是强烈增进石墨化的元素，对铸铁组织和性能起着决定性的阻碍，在熔炼中通过调整碳和硅的含量来操纵灰铁的组织和性能。

碳之所以增进石墨化，是因为碳本身是组成石墨的元素，含碳量增加，铁水中碳的浓度提高。

硅增进石墨化要紧表此刻含硅量提高时,当硅的含理很低时,即即是碳量很高,铸铁往往是白口组织.当硅的含量在%%范围内增加时,硅增进石墨化的作用专门强烈.当硅的含量超过%%时,由于产生石墨漂浮,铸铁中的总碳量下降,石墨数量随之减少.

缩合考虑碳和硅的阻碍,一样将硅量折合成相当的碳量,它与实际硅量之和称为碳当量.共晶成份周围,硅增进石墨化的能力与碳比较为硅含量的三分之一.

CE=C+1/3Si碳当量（%）

CE＜%亚共晶铸铁

CE＝%共晶铸铁

CE＞%过共晶铸铁

共晶度：

灰铸铁的含碳量与共晶点实际碳量的比值称为共晶度，

用Sc表示。

Sc＝C/－1/3（Si＋  P））

Sc＜1为亚共晶铸铁        增加C；Si可提高流动性

Sc＝1为共晶铸铁          流动性最好

Sc＞1为过共晶铸铁        降低C；Si可提高流动性

高碳和高硅的铸铁,石墨数量相对多一些,石墨片粗大,,基体中铁素体相对多,机械性能下降.相对说随着碳硅含量的降低,石墨变的细小,基体要紧为珠光体.当碳和硅的含量太低时,铸铁易显现麻口或白口组织,铸造性能均差,

一样碳含量为（FLM）FC150为，FC200为FC250为硅含量为为%左右

碳当量与灰铁抗拉强度的关系:

碳当量越高,抗拉强度越低.反之,越高。

强度越低。

碳和硅每加一格,抗拉强度降低5-7Mpa左右.硬度降低5-7度左右。

3．锰的阻碍：

锰能够抑制铁素体析出，增进珠光体生产。

锰是阻碍石墨化的元素，但它能与硫结合生成硫化锰（MnS）,并上浮聚集到渣中除掉，从而减弱硫的有害作用。

锰也是调整操纵铸铁组织及性能的重要元素之一。

灰铁中锰量为%以下，FLM操纵在.

锰与灰铁抗拉强度的关系:

锰越高,抗增强度越高.反之,越低.强度越低.

锰每加一格,抗拉强度提高7Mpa左右;硬度提高7度左右

4、磷的阻碍:

磷能溶于铁水中,当磷含量大于%时,那么生成磷共晶.磷共晶硬而脆，且熔点低，一样以网状散布在晶界上，使铸铁脆性增加，磷共晶还能提高铸件的耐磨性，而且还会阻碍加工性。

灰铁中磷的含量要紧来自生铁和废钢.FLM操纵在以下.

五、、铬（Cr）为波来铁形成元素.可增增强度和硬度,但也是为碳化物形成元素.对薄铸件或加的过量会有白口产生.FLMFC150;FC200;FC250操纵在%↓;有的操纵在，铬每加一格,抗拉强度提高10Mpa左右;硬度提高10度左右.

7、锡（Sn）为强的波来铁稳固元素.可提高强度.锡每加一格,抗拉强度提高6-7Mpa左右;硬度提高6-7度左右.

八、铜（Cu）为波来铁增进元素.可增增强度和硬度.对薄铸件可不能有促使碳化物形成（白口），铜每加一格,抗拉强度提高6-7Mpa左右;硬度提高6-7度左右.

阻碍球铁的组织的因素

阻碍球铁组织的主工因素是化学成份和冷却速度。

化学成份对铸铁组织的阻碍，

1．碳和硅的阻碍：

碳和硅是一般球铁中要紧的化学成份，它们都是强烈增进石墨化的元素，对铸铁组织和性能起着决定性的阻碍。

碳之因此增进石墨化，是因为碳本身是组成石墨的元素，含碳量增加，铁水中碳的浓度提高。

硅增进石墨化要紧表此刻含硅量提高时,当硅的含理很低时,即即是碳量很高,铸铁往往是白口组织.当硅的含量在%%范围内增加时,硅增进石墨化的作用专门强烈.当硅的含量超过%%时,由于产生石墨漂浮,铸铁中的总碳量下降,石墨数量随之减少.

高碳和高硅的铸铁,石墨数量相对多一些,石墨粗大,,基体中铁素体相对多,机械性能下降.相对说随着碳硅含量的降低,石墨变的细小,基体要紧为珠光体.当碳和硅的含量太低时,铸铁易显现麻口或白口组织,铸造性能均差,

一样碳含量为，目标：

%

.硅含量为目标:

—%

碳当量与球铁抗拉强度的关系:

碳当量越高,抗拉强度越低.反之,越高。

强度越低。

碳和硅每加一格,抗拉强度降低5-7Mpa左右.硬度降低5-7度左右。

3．锰的阻碍：

锰能够抑制铁素体析出，增进珠光体生产。

锰是阻碍石墨化的元素，但它能与硫结合生成硫化锰（MnS）,并上浮聚集到渣中除掉，从而减弱硫的有害作用。

锰也是调整操纵铸铁组织及性能的重要元素之一。

球铁中锰量为%以下，FLM操纵在FCD400:

%以下，FCD450:

%以下，

FCD500:

%%FCD550-FCD700:

%%之间

锰与灰铁抗拉强度的关系:

锰越高,抗增强度越高.反之,越低.强度越低.

锰每加一格,抗拉强度提高7Mpa左右;硬度提高7度左右

4、磷的阻碍:

磷能溶于铁水中,当磷含量大于%时,那么生成磷共晶.磷共晶硬而脆，且熔点低，一样以网状散布在晶界上，使铸铁脆性增加，磷共晶还能提高铸件的耐磨性，而且还会阻碍加工性。

球铁中磷的含量要紧来自生铁和废钢.FLM操纵在以下.

五、硫（S）S+Mg＝MgS,.FLM操纵在%以下

六、铬（Cr）为波来铁形成元素.也是为碳化物形成元素.会有白口产生.

FLM操纵在%↓.

7、锡（Sn）为强的波来铁稳固元素.可提高强度.锡每加一格,抗拉强度提高6-7Mpa左右;硬度提高6-7度左右.FCD400-450:

%↓

FCD500-700:

、铜（Cu）为波来铁增进元素.可增增强度和硬度.铜每加一格,抗拉强度提高6-7Mpa左右;硬度提高6-7度左右.FCD400-450:

%↓

FCD500-700:

九、镁（Mg）是能够用来判定球化不良，操纵在%以上。

球铁球化相关知识

球墨铸铁是通过球化和孕育处置取得球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，专门是提高了塑性和韧性，从而取得比碳钢还高的强度。

球墨铸铁与灰口铸铁相较，C、Si含量较高，而Mn较低，对S、P的限制较严。

其化学成份一样为：

～%C，～%Si，

～%Mn，<%P，<%S，～%Mg（此为无稀土元素时），当有稀土元素存在时，那么Mg可低些。

球铁原铁液应高碳、低硅、低硫、低磷。

操纵好硫的含量，是生产球铁的一个重要条件。

球化剂加入量应依照铁液成份、铸件壁厚、球化剂成份和球化处置进程的吸收率等因素分析比较确信。

一样为％～％，假设球化剂放置时刻较长，那么应适量多加。

球化反映操纵的关键是镁的吸收率，温度高，反映猛烈，时刻短，镁烧损多，球化成效差；温度低，反映平稳，时刻长，镁吸收率高，球化成效好。

因此，一样在保证足够浇注温度的前提下，宜尽可能降低球化处置温度，操纵在1420～1450℃。

球化剂要砸成小块，粒度一样在5～25mm，加在包底，再在上面加硅铁和铁屑。

孕育处置是球墨铸铁生产进程中的一个重要环节，它不仅增进石墨化，避免自由渗碳体和白口显现，而且有助于球化，并使石墨变得更细小，更圆整，散布均匀，从而提高球墨铸铁的力学性能。

孕育剂一样多采纳FeSi75，其加入量依照对铸件的力学性能要求，一样为％～％。

孕育剂的粒度依照铁液量多少，一样砸成5～25mm的小块。

孕育剂应维持干净、干燥。

球化剂和孕育剂要在出铁前加入包中，在持续生产时，刚出完前一炉铁后，包很热，过早加入会使其粘结在包底而减弱球化和孕育成效。

为了延迟球化反映时刻，

增强球化和孕育成效，要在球化剂和孕育剂的上面覆盖一层铁屑。

球化处置的方式较多，一样多采纳操作简便的冲入法处置球铁（三明治球化方式）。

由于球铁液容易显现球化衰退，因此，铁液球化处置后要尽快浇注，一样在处置后12min内浇注完毕，可不能有球化衰退问题。

我国普遍采纳的球化剂是稀土镁合金。

镁是重要的球化元素，但它密度小（/cm3）、沸点低（1120℃），假设直接加入铁液，镁将浮于液面并当即沸腾，这不仅使镁的吸收率降低，也不够平安。

稀土元素包括铈（Ce）、镧（La）、镱（Yb）和钇（Y）等十七种元素。

稀土的沸点高于铁水温度，故加入铁水中没有沸腾现象，同时，稀土有着强烈的脱硫、去气能力，还能细化组织、改善铸造性能。

但稀土的球化作用较镁弱，单纯用稀土作球化剂时，石墨球不够圆整。

稀土镁合金（其中镁、稀土含量均小于10%，其余为硅和铁）综合了稀土和镁的优势，而且结合了我国的资源特点，用它作球化剂作用平稳、节约镁的用量，还能改善球铁的质量。

球化剂的加入量一样为铁水质量的%~%。

孕育剂：

增进铸铁石墨化，避免球化元素造成的白口偏向，使石墨球圆整、细化，改善球铁的力学性能。

经常使用的孕育剂为含硅75%的硅铁，加入量为铁水质量的%~%。

由于球化元素有较强的白口偏向，故球墨铸铁不适合铸造薄壁小件。

球化剂的用量直接阻碍残余镁量的多少。

若是球化剂加入量过量,就会引发残余镁量过量,尽管不致于阻碍

球化合格率（球径大小仍属正常）,可是它会增加收缩,引发脆性。

同时由于原铁液含锰量偏高,球化剂加入量过量,较易显现碳化物,白口偏向严峻,致使球数合

格率的下降;若是球化剂加入量过少,就会致使残余镁量不足,阻碍球化的合格率,球数合格率也会降低。

表1是在正常实验情形下的结果,并说明如下:

①球化剂加入量1.4%时,由于残余镁量不足,显现蠕虫状石墨;②加入量18%时,由于残余镁量过量,显现碳化物,致使球数下降,只是二者球径大小仍合乎要求;③球化合格率非球化率