1、1ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所1ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所v鑄鐵的概念鑄鐵的概念v鑄鐵與鋼相比有何特點。鑄鐵與鋼相比有何特點。v石墨化的概念，影響石墨化的因素石墨化的概念，影響石墨化的因

2、素v鑄鐵的分類和組織、用途鑄鐵的分類和組織、用途v石墨形態(tài)對鑄鐵性能的影響石墨形態(tài)對鑄鐵性能的影響2ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所2ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所一、鑄鐵的成分和特性一、鑄鐵的

3、成分和特性v鑄鐵鑄鐵：含碳量超過：含碳量超過2.11%2.11%并含有較多硅、錳、并含有較多硅、錳、 硫、磷等元素的多元鐵碳合金。硫、磷等元素的多元鐵碳合金。v工業(yè)上常用工業(yè)上常用鑄鐵成分鑄鐵成分： C:2.4-4.0%C:2.4-4.0%，Si Si：0.6-3.0%0.6-3.0%， MnMn：0.4-1.2%0.4-1.2%，P0.3%P0.3%， S 0.15%S 0.15%。3ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光

4、制造技術技術研究所研究所3ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所機械性能較差機械性能較差耐磨性好耐磨性好減震性好減震性好缺口敏感性低缺口敏感性低鑄造性能和切削加工性能良好鑄造性能和切削加工性能良好生產(chǎn)簡便生產(chǎn)簡便, ,價格低廉。價格低廉。v特點：特點：4ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, EC

5、JTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所4ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所v應用：應用：廣泛應用于機械制造、冶金、廣泛應用于機械制造、冶金、石油化工、交通運輸?shù)炔块T。石油化工、交通運輸?shù)炔块T。尤其在機床制造（制造尤其在機床制造（制造機床床機床床身、導軌身、導軌）工業(yè)用量很大。）工業(yè)用量很大。內(nèi)燃機汽缸內(nèi)燃機汽缸鑄鐵曲軸鑄鐵曲軸5ILMTAM Insti

6、tute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所5ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所一般來說，鑄鐵中的碳以一般來說，鑄鐵中的碳以石墨形式存在時，石墨形式存在時，才能被廣泛應用。才能被廣泛應用。鑄鐵中的碳除少量固溶于基體鑄鐵中的碳除少量固溶

7、于基體中外，主要以化合態(tài)的滲碳體中外，主要以化合態(tài)的滲碳體(Fe3C)和游離態(tài)的和游離態(tài)的石墨石墨(G)兩種形式存在。兩種形式存在。6ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所6ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研

8、究所二、鑄鐵的石墨化二、鑄鐵的石墨化1 1、 Fe-FeFe-Fe3 3C C與與Fe-CFe-C（石墨）（石墨）雙重相圖雙重相圖Fe3C是亞穩(wěn)相，在一定條件是亞穩(wěn)相，在一定條件下將發(fā)生分解：下將發(fā)生分解： Fe3C3Fe+C（石墨）（石墨）共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵F基體球墨鑄鐵基體球墨鑄鐵7ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所7ILMTAM Institute of Laser Manufactu

9、re Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所石墨的結(jié)構(gòu)及性能石墨的結(jié)構(gòu)及性能石墨是石墨是C C的一種的一種結(jié)晶形態(tài)，具有六結(jié)晶形態(tài)，具有六方晶格。方晶格。Wc=100%Wc=100%石墨本身的強度石墨本身的強度和塑性非常低。和塑性非常低。其強度、塑性、韌性其強度、塑性、韌性幾乎為零。幾乎為零。（ b b =20MPa =20MPa； 0 0）組織松軟，可起潤組織松軟，可起潤滑劑作用。滑劑作用。石墨是穩(wěn)定相石墨是穩(wěn)定相8ILMTAM Institute of Laser Man

10、ufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所8ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所 因此，要描述鐵碳合金因此，要描述鐵碳合金的相圖應有兩個。即可用的相圖應有兩個。即可用FeFeFeFe3 3C C（圖中實線）與（圖中實線）與FeFeC C（圖中虛線）由圖可（圖中虛線）由

11、圖可見，虛線在實線上方，表見，虛線在實線上方，表明明FeFeC C系較系較FeFeFeFe3 3C C系更系更為穩(wěn)定。為穩(wěn)定。石墨析出的條件：石墨析出的條件：（1 1）含）含碳、硅碳、硅較高的鐵水在較高的鐵水在緩冷緩冷時直接析出石墨。時直接析出石墨。（2 2）已經(jīng)形成的滲碳體）已經(jīng)形成的滲碳體在高溫長時間退火可使在高溫長時間退火可使?jié)B碳體分解析出石墨碳。滲碳體分解析出石墨碳。L+GL+Fe3C9ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進

12、材料激光制造技術技術研究所研究所9ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所 在同一溫度下，石墨在液相、奧氏體和鐵素體在同一溫度下，石墨在液相、奧氏體和鐵素體中的溶解度分別低于滲碳體在這些相中的溶解度。中的溶解度分別低于滲碳體在這些相中的溶解度。同時，同時，F(xiàn)e-CFe-C系的共晶溫度比系的共晶溫度比Fe-FeFe-Fe3 3C C系相應的溫度系相應的溫度要高。要高。L+GL+Fe3C10ILMTAM I

13、nstitute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所10ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所 復線鐵碳相圖，是在實線的復線鐵碳相圖，是在實線的Fe-Fe3CFe-Fe3C相圖上再疊加上虛線的相圖上再疊加上虛線的Fe-GFe-G相圖，不同

14、點在于：相圖，不同點在于： （1 1）Fe- CFe- C共晶、共析溫度高些，共晶、共析溫度高些，1154,738 1154,738 （2 2）Fe- CFe- C共晶、共析成分左移，共晶、共析成分左移，4.26%,0.68%4.26%,0.68% （3 3）溶解度曲線向左移）溶解度曲線向左移, 2.08%, 2.08% （4 4）液相線）液相線CDCD稍高于稍高于Fe-FeFe-Fe3 3C C相圖相圖 共晶：共晶：L Lclcl- C +A- C +AE E (1154) (1154) 共析：共析：A As1s1- C +F - C +F (738 (738) )11ILMTAM Inst

15、itute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所11ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所2 2、石墨化的過程、石墨化的過程石墨化：鑄鐵中的碳以石墨形態(tài)析出的過程稱為石墨化。石墨化：鑄鐵中的碳以石墨形態(tài)析出的過程稱為石墨化。 一次結(jié)晶和共晶

16、石墨化一次結(jié)晶和共晶石墨化共析石墨化共析石墨化二次結(jié)晶（二次結(jié)晶（11547381154738）石墨化第一階段石墨化第一階段三次結(jié)晶（三次結(jié)晶（ 738738 室溫）室溫）石墨化第二階石墨化第二階段段12ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所12ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華

17、東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所石墨化過程分為二個階段：石墨化過程分為二個階段：第一階段：第一階段：高于共析轉(zhuǎn)變溫度的石墨化稱石墨化第一階高于共析轉(zhuǎn)變溫度的石墨化稱石墨化第一階段。段。在在11541154時通過共晶反應而形成石墨時通過共晶反應而形成石墨LdLdA+CA+C在在11541154738738冷卻過程中，由奧氏體中不斷析出冷卻過程中，由奧氏體中不斷析出二次石墨即二次石墨即C C2 2AA+CAA+CIIII (1154738) (1154738)包括結(jié)晶時一次石墨、二次石墨、包括結(jié)晶時一次石墨、二次石墨、共晶石墨的析出和加熱時一次滲共晶石墨

18、的析出和加熱時一次滲碳體、二次滲碳體及共晶滲碳體碳體、二次滲碳體及共晶滲碳體的分解的分解. .P13ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所13ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所第二階段：第二階段：共析轉(zhuǎn)變

19、或共析轉(zhuǎn)變或低于低于共析轉(zhuǎn)變溫度的石墨共析轉(zhuǎn)變溫度的石墨化稱石墨化第二階段?；Q石墨化第二階段。在在738738通過共析反應形成石墨通過共析反應形成石墨 AsAsFp+CFp+C包括冷卻時共析石墨包括冷卻時共析石墨的析出和加熱時共析的析出和加熱時共析滲碳體的分解。滲碳體的分解。P14ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所14ILMTAM Institute of Laser Manufacture T

20、echnology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所15ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所3 3、 影響石墨化的主要因素影響石墨化的主要因素-是鑄鐵的成分和冷卻速度。是鑄鐵的成分和冷卻速度。促進石墨化的元素：碳和硅是強烈的促進石墨化促進石墨化的元素：碳和硅是強烈的促進石墨化元素。元素。P P促進

21、石墨化微弱。促進石墨化微弱。（1 1）化學成分的影響）化學成分的影響SiC白口鑄鐵白口鑄鐵灰口鑄鐵灰口鑄鐵麻口麻口鑄鑄鐵鐵共晶共晶碳、硅含量對鑄鐵石墨化的影碳、硅含量對鑄鐵石墨化的影響響16ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所16ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東

22、交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所鑄鐵中的磷共晶鑄鐵中的磷共晶磷雖然可促進石墨化磷雖然可促進石墨化,但但其含量高時易在晶界上其含量高時易在晶界上形成硬而脆的磷共晶，形成硬而脆的磷共晶，降低鑄鐵的強度，只有降低鑄鐵的強度，只有耐磨鑄鐵中磷含量偏高耐磨鑄鐵中磷含量偏高 (達達0.3%以上以上)。阻礙石墨化的元素：阻礙石墨化的元素： 。加加錳錳Mn+SMnS，削弱硫的危害。，削弱硫的危害。17ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學

23、先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所17ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所緩慢冷卻有利于擴散，石墨化過程可充分進行，緩慢冷卻有利于擴散，石墨化過程可充分進行，結(jié)晶也的石墨又多又大；結(jié)晶也的石墨又多又大；而快冷則阻礙石墨化，促使白口化。而快冷則阻礙石墨化，促使白口化。（2 2）冷卻速度的影響）冷卻速度的影響鑄鐵的冷卻速度主要決定于鑄鐵的冷卻速度主要決定于鑄件的壁厚和鑄型材料。鑄件的壁

24、厚和鑄型材料。例如鑄鐵在砂型中冷卻比在例如鑄鐵在砂型中冷卻比在金屬型中冷卻慢；鑄件越厚金屬型中冷卻慢；鑄件越厚，冷卻越慢。這樣的鑄件有，冷卻越慢。這樣的鑄件有利于石墨化。利于石墨化。鑄鐵的組織和性能隨壁厚的變化而變鑄鐵的組織和性能隨壁厚的變化而變化的現(xiàn)象稱為壁厚敏感性化的現(xiàn)象稱為壁厚敏感性18ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所18ILMTAM Institute of Laser Manufact

25、ure Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所三、鑄鐵分類三、鑄鐵分類-根據(jù)石墨化程度不同根據(jù)石墨化程度不同灰口鑄鐵灰口鑄鐵麻口鑄鐵麻口鑄鐵白口鑄鐵白口鑄鐵鑄鐵分類鑄鐵分類絕大多數(shù)絕大多數(shù)C C以石墨形式存在，以石墨形式存在，斷口呈暗灰色。斷口呈暗灰色。應用廣泛應用廣泛。絕大多數(shù)絕大多數(shù)C C以以FeCFeC3 3形式存在，形式存在，斷口呈銀白色。斷口呈銀白色。無使用價值無使用價值。石墨化程度介于石墨化程度介于灰口鑄鐵和白灰口鑄鐵和白口鑄鐵之間，口鑄鐵之間，應用很少應用很少。

26、19ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所19ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所四、鑄鐵牌號表示方法四、鑄鐵牌號表示方法 20ILMTAM Institute of Laser Manufacture T

27、echnology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所20ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所鑄鐵的分類與牌號表示方法（續(xù)）鑄鐵的分類與牌號表示方法（續(xù)）21ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials

28、, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所21ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所第第2 2節(jié)節(jié) 常用鑄鐵常用鑄鐵工業(yè)上使用的鑄鐵主要是灰口鑄鐵。工業(yè)上使用的鑄鐵主要是灰口鑄鐵。v灰口鑄鐵灰口鑄鐵按石墨的形態(tài)分類按石墨的形態(tài)分類：灰鑄鐵灰鑄鐵可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵灰口鑄鐵灰口鑄鐵蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵片狀石墨片狀石墨團絮狀團絮狀球狀球狀蠕蟲狀蠕蟲

29、狀-石墨形態(tài)石墨形態(tài)工業(yè)鑄鐵的成分范圍工業(yè)鑄鐵的成分范圍溫度溫度快冷中速冷卻中速冷卻緩冷緩冷緩冷緩冷快冷快冷白口鑄鐵珠光體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵 鐵素體灰鑄鐵鐵素體灰鑄鐵鐵素體鐵素體球墨鑄鐵球墨鑄鐵珠光體珠光體球墨鑄鐵球墨鑄鐵珠光體可鍛鑄鐵鐵素體鐵素體可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵石墨化退火石墨化退火中速冷卻緩冷珠光體珠光體蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵鐵素體鐵素體蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵Si/Mg/Ce24ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所

30、研究所24ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所一、一、 灰鑄鐵灰鑄鐵 碳大部或全部以片狀石墨形式碳大部或全部以片狀石墨形式存在，其斷口呈暗灰色，存在，其斷口呈暗灰色，故稱為故稱為灰鑄鐵灰鑄鐵。 灰鑄鐵是一種價格灰鑄鐵是一種價格便宜便宜的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)材料，在鑄鐵生的中，灰鑄鐵產(chǎn)材料，在鑄鐵生的中，灰鑄鐵產(chǎn)量約占量約占80%80%以上。以上。（一）、灰鑄鐵的成分、組織與性能（一）、灰鑄鐵的成分、組織與性能

31、成分：灰鑄鐵的化學成分一般為：成分：灰鑄鐵的化學成分一般為：C：2.7%3.6%，Si：1.0%3%， Mn：0.4%1.2%，S0.15%；P0.3%。25ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所25ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材

32、料激光制造技術技術研究所研究所組織：組織：灰鑄鐵的組織是由液態(tài)鐵水緩慢冷卻時通過石灰鑄鐵的組織是由液態(tài)鐵水緩慢冷卻時通過石墨化過程形成的，墨化過程形成的，由金屬基體和片狀石墨兩部分組成。由金屬基體和片狀石墨兩部分組成。其其基體組織有鐵素體、珠光體和鐵素體加珠光體三種。基體組織有鐵素體、珠光體和鐵素體加珠光體三種。 （1 1）鐵素體灰鑄鐵（鐵素體）鐵素體灰鑄鐵（鐵素體+ +片狀石墨）；片狀石墨）； （2 2）鐵素體珠光體灰鑄鐵（鐵素體）鐵素體珠光體灰鑄鐵（鐵素體+ +珠光體珠光體+ +片狀片狀石墨）；石墨）； （3 3）珠光體灰鑄鐵（珠光體）珠光體灰鑄鐵（珠光體+ +片狀石墨）。片狀石墨）。26

33、ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所26ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所鐵素體灰鑄鐵鐵素體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵鐵素體加珠光體灰鐵素體加珠光體灰鑄鐵鑄鐵石墨片的三維形石墨片的三維形貌貌27IL

34、MTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所27ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所性能性能灰鑄鐵的性能與普通碳鋼相比，具有如下特點：灰鑄鐵的性能與普通碳鋼相比，具有如下特點：機械性能：機械性能較差機械性能：機械性能

35、較差耐磨性好耐磨性好減震性好減震性好缺口敏感性低缺口敏感性低鑄造性能和切削加工性能良好鑄造性能和切削加工性能良好28ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所28ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所（二）、灰鑄

36、鐵的孕育處理（二）、灰鑄鐵的孕育處理 孕育處理（或稱變質(zhì)處理）：在澆注前往鐵水中投加少量孕育處理（或稱變質(zhì)處理）：在澆注前往鐵水中投加少量硅鐵硅鐵、硅鈣合金、硅鈣合金等作孕育劑，使鐵水內(nèi)產(chǎn)生大量均勻分布的晶核，使石等作孕育劑，使鐵水內(nèi)產(chǎn)生大量均勻分布的晶核，使石墨片及基體組織得到細化。墨片及基體組織得到細化。 經(jīng)過孕育鑄鐵稱為經(jīng)過孕育鑄鐵稱為孕育鑄鐵孕育鑄鐵，其不僅強度有很大提高，而且，其不僅強度有很大提高，而且塑性和韌性也有所改善。因此，孕育鑄鐵常用作力學性能要求較高塑性和韌性也有所改善。因此，孕育鑄鐵常用作力學性能要求較高、截面尺寸變化較大的大型鑄鐵件。、截面尺寸變化較大的大型鑄鐵件。孕育

37、處理前孕育處理前孕育處理后孕育處理后硅鐵硅鐵硅鈣硅鈣29ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所29ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所（三）灰鑄鐵的熱處理（三）灰鑄鐵的熱處理 灰鑄鐵可以通過熱處理改變基灰鑄

38、鐵可以通過熱處理改變基體組織，體組織，但不能改變石墨的形但不能改變石墨的形態(tài)和分布態(tài)和分布，因而對提高灰鑄鐵，因而對提高灰鑄鐵的力學性能作用不大。的力學性能作用不大。灰鑄鐵件灰鑄鐵件汽缸套汽缸套活塞環(huán)活塞環(huán)灰鑄鐵強度只有碳鋼的灰鑄鐵強度只有碳鋼的3050%，熱處理強，熱處理強化效果不大?；Ч淮蟆?0ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所30ILMTAM Institute of Laser Man

39、ufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所 灰鑄鐵的熱處理主要是為了減小鑄鐵的內(nèi)應力，灰鑄鐵的熱處理主要是為了減小鑄鐵的內(nèi)應力，提高表面硬度和耐磨性等。提高表面硬度和耐磨性等。 常用的熱處理工藝有以下幾種：常用的熱處理工藝有以下幾種：1 1去應力退火去應力退火消除鑄造內(nèi)應力，防止鑄件開裂惑減少變形消除鑄造內(nèi)應力，防止鑄件開裂惑減少變形2 2表面淬火表面淬火有些鑄鐵件如機床導軌、缸體內(nèi)壁，因要求較高的有些鑄鐵件如機床導軌、缸體內(nèi)壁，因要求較高的表面硬度和耐磨性，要

40、進行表面淬火。淬火后表面的表面硬度和耐磨性，要進行表面淬火。淬火后表面的硬度可達硬度可達505055HRC55HRC。3 3消除鑄件白口，降低硬度的退火消除鑄件白口，降低硬度的退火 常用高溫退火（石墨化退火）來降低其硬度，便常用高溫退火（石墨化退火）來降低其硬度，便于切削加工。于切削加工。31ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所31ILMTAM Institute of Laser Manufact

41、ure Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所大型船用柴油機汽缸體大型船用柴油機汽缸體(HT-300)重型機床床身重型機床床身(HT-250)變速箱體變速箱體32ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所32ILMTAM Institute of Laser Manufacture Te

42、chnology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所可鍛鑄鐵俗稱瑪鋼、馬鐵。可鍛鑄鐵俗稱瑪鋼、馬鐵。 可鍛鑄鐵相對灰鑄鐵有較高的強度，塑可鍛鑄鐵相對灰鑄鐵有較高的強度，塑性和韌性也有很大的提高，因其具有一定性和韌性也有很大的提高，因其具有一定的塑性變形的能力，故得名可鍛鑄鐵。的塑性變形的能力，故得名可鍛鑄鐵。強強度為碳鋼的度為碳鋼的00%，接近于鑄鋼。，接近于鑄鋼。注意：實際上可鍛鑄鐵并不能鍛。注意：實際上可鍛鑄鐵并不能鍛。 二、二、 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵石墨呈團絮狀的灰口鑄石墨呈團絮狀的灰口鑄鐵

43、，是由白口鑄鐵經(jīng)石鐵，是由白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火獲得的。墨化退火獲得的。可鍛鑄鐵石墨化退火工藝曲線可鍛鑄鐵石墨化退火工藝曲線 由于石墨呈團絮狀，減輕由于石墨呈團絮狀，減輕了石墨對金屬基體的割裂作了石墨對金屬基體的割裂作用和應力集中。用和應力集中。33ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所（一）可鍛鑄鐵的組織與性能（一）可鍛鑄鐵的組織與性能 為了保證在一般冷卻條件下獲得白口鑄鐵件，又要在為了保證在一般冷卻

44、條件下獲得白口鑄鐵件，又要在退火時使?jié)B碳體易分解，并呈團絮狀石墨析出，就要退火時使?jié)B碳體易分解，并呈團絮狀石墨析出，就要嚴格控制鐵水的化學成分。與灰鑄鐵相比，碳和硅的嚴格控制鐵水的化學成分。與灰鑄鐵相比，碳和硅的含量要低一些，以保證鑄件獲得白口組織。但也不能含量要低一些，以保證鑄件獲得白口組織。但也不能太低，否則退火時難以石墨化，延長退火周期。太低，否則退火時難以石墨化，延長退火周期。 可鍛鑄鐵的成分一般為：可鍛鑄鐵的成分一般為：C C：2.2%2.2%2.8%2.8%，Si Si：1.2%1.2%1.8%1.8%，MnMn：0.4%0.4%0.6%0.6%，P0.1%P0.1%，S S 0.

45、25%0.25%。34ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所34ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所鐵素體基體鐵素體基體的可鍛鑄鐵的可鍛鑄鐵珠光體基體珠光體基體的可鍛鑄鐵的可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵分類可鍛鑄鐵分類可

46、鍛鑄鐵斷口呈可鍛鑄鐵斷口呈黑灰色黑灰色，俗稱黑心，俗稱黑心可鍛鑄鐵，這種鑄鐵件的強度與塑可鍛鑄鐵，這種鑄鐵件的強度與塑性與韌性均較灰口鑄鐵的高，非常性與韌性均較灰口鑄鐵的高，非常適合鑄造薄壁零件，是最為常用的適合鑄造薄壁零件，是最為常用的一種可鍛鑄鐵。一種可鍛鑄鐵?？慑戣T鐵件斷口呈可鍛鑄鐵件斷口呈白色白色，俗稱白心，俗稱白心可鍛鑄鐵，這種可鍛鑄鐵具有較高可鍛鑄鐵，這種可鍛鑄鐵具有較高的強度、硬度和耐磨性，塑性和韌的強度、硬度和耐磨性，塑性和韌性則較低。應用不多。性則較低。應用不多。35ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Ad

47、vanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所35ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所黑心可鍛鑄鐵黑心可鍛鑄鐵 珠光體可鍛鑄鐵珠光體可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵的石墨化退火可鍛鑄鐵的石墨化退火 可鍛鑄鐵的顯微組織可鍛鑄鐵的顯微組織 36ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology

48、for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所（1 1）牌號）牌號 可鍛鑄鐵的牌號是由三個字母及兩組數(shù)字組成。前兩可鍛鑄鐵的牌號是由三個字母及兩組數(shù)字組成。前兩個字母個字母“KT”KT”是是“可鐵可鐵”兩字的漢語拼音的第一個字母兩字的漢語拼音的第一個字母，第三個字母代表可鍛鑄鐵的類別。后面兩組數(shù)字分別，第三個字母代表可鍛鑄鐵的類別。后面兩組數(shù)字分別代表最低抗拉強度和伸長率的數(shù)值。代表最低抗拉強度和伸長率的數(shù)值。 如如KTH300KTH3000606表示黑心可鍛鑄鐵，其最低抗拉強度表示黑心可鍛鑄鐵，其最低抗

49、拉強度為為300MPa300MPa，最低伸長率為，最低伸長率為6%6%。 KTZ450KTZ4500606表示珠光體可鍛鑄鐵，其最低抗拉強度表示珠光體可鍛鑄鐵，其最低抗拉強度為為450MPa450MPa，最低伸長率為，最低伸長率為6%6%。KTH300KTH3000606黑心可鍛黑心可鍛鑄鐵鑄鐵最低抗拉強度最低抗拉強度伸長率伸長率（二）可鍛鑄鐵的牌號及用途（二）可鍛鑄鐵的牌號及用途37ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制

50、造技術技術研究所研究所37ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所（2 2）用途）用途可鍛鑄鐵具有鐵水處理簡單、質(zhì)可鍛鑄鐵具有鐵水處理簡單、質(zhì)量穩(wěn)定、容易組織流水生產(chǎn)、低量穩(wěn)定、容易組織流水生產(chǎn)、低溫韌性好等優(yōu)點，廣泛應用于溫韌性好等優(yōu)點，廣泛應用于汽汽車、拖拉機制造行業(yè)，常用來制車、拖拉機制造行業(yè)，常用來制造形狀復雜、承受沖擊載荷的薄造形狀復雜、承受沖擊載荷的薄壁、中小型零件。壁、中小型零件?？慑戣T鐵

51、管件可鍛鑄鐵管件38ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所38ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所三、三、 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 鐵水經(jīng)過球化處理而使石墨大部分或全部呈球鐵水經(jīng)過球化處理而使石墨大部分或全部呈球

52、狀的鑄鐵稱為球墨鑄鐵。狀的鑄鐵稱為球墨鑄鐵。 球化處理球化處理是在鐵水澆注前加入少量的是在鐵水澆注前加入少量的球化劑（如純鎂、鎂合金、稀土硅鐵鎂合金）球化劑（如純鎂、鎂合金、稀土硅鐵鎂合金）及孕育劑，使石墨以球狀析出。及孕育劑，使石墨以球狀析出。球狀石墨是液態(tài)鐵水經(jīng)球化處理得到的。球狀石墨是液態(tài)鐵水經(jīng)球化處理得到的。球化劑為鎂、稀土和稀土鎂。球化劑為鎂、稀土和稀土鎂。為避免白口，并使石墨細小均勻，在球化處為避免白口，并使石墨細小均勻，在球化處理同時還進行孕育處理。理同時還進行孕育處理。 常用孕育劑為硅鐵和硅鈣合金。常用孕育劑為硅鐵和硅鈣合金。硅鐵硅鐵硅硅鈣鈣稀土鎂稀土鎂39ILMTAM Ins

53、titute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所39ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所2. 組織組織-基體基體（F、F+P、P）+ 球狀球狀G球墨鑄鐵按其基體組織不同，可分為：球墨鑄鐵按其基體組織不同，可分為：（1 1）鐵素體球墨鑄鐵

54、；（）鐵素體球墨鑄鐵；（2 2）鐵素體珠光體球墨鑄鐵；）鐵素體珠光體球墨鑄鐵；（3 3）珠光體球墨鑄鐵三種。）珠光體球墨鑄鐵三種。 成分成分 球狀鑄鐵的化學成分一般為：球狀鑄鐵的化學成分一般為：C C：3.6%3.6%，SiSi：2.0%2.0%3.9%3.9%，MnMn：0.6%0.6%0.8%0.8%，S0.07%,P0.1%S0.07%,P0.1%。與灰鑄鐵相比，它的碳、硅含量較。與灰鑄鐵相比，它的碳、硅含量較高，以有利于石墨球化。高，以有利于石墨球化。（一）球墨鑄鐵的組織與性能（一）球墨鑄鐵的組織與性能40ILMTAM Institute of Laser Manufacture Te

55、chnology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所40ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所鐵素體加珠光體球墨鑄鐵鐵素體加珠光體球墨鑄鐵 鐵素體球墨鑄鐵鐵素體球墨鑄鐵 珠光體球墨鑄鐵珠光體球墨鑄鐵 球墨鑄鐵中的石墨球墨鑄鐵中的石墨球球 41ILMTAM Institute of Laser Manu

56、facture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所41ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所3. 性能與用途性能與用途強度是碳鋼的強度是碳鋼的7090%。球墨鑄鐵的突出特點是屈強比。球墨鑄鐵的突出特點是屈強比( 0.2 / b)高高, 約為約為0.70.8, 而鋼一般只有而鋼一般

57、只有0.30.5。 由于球墨鑄鐵中的石墨呈球狀，其割裂基體的作用及應力集由于球墨鑄鐵中的石墨呈球狀，其割裂基體的作用及應力集中現(xiàn)象大為減小，可以充分發(fā)揮金屬基體的性能，所以，它的中現(xiàn)象大為減小，可以充分發(fā)揮金屬基體的性能，所以，它的強度和塑性強度和塑性已超過灰鑄鐵，接近鑄鋼已超過灰鑄鐵，接近鑄鋼。 （1） 性能性能（2）牌號）牌號 球墨鑄鐵的牌號是由球墨鑄鐵的牌號是由“球鐵球鐵”兩字的漢語拼音的第一個字母兩字的漢語拼音的第一個字母“QT”及兩級數(shù)字組成，兩組數(shù)字分別代表其最低抗拉強度和及兩級數(shù)字組成，兩組數(shù)字分別代表其最低抗拉強度和伸長率。如伸長率。如QT40018表示球墨鑄鐵，其最低抗拉強度

58、為表示球墨鑄鐵，其最低抗拉強度為400MPa，最低伸長率為，最低伸長率為18%。QT400QT4001818球鐵球鐵最低抗拉強度最低抗拉強度伸長率伸長率42ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所42ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料

59、激光制造技術技術研究所研究所（3）用途）用途可以代替碳素鑄鋼、合可以代替碳素鑄鋼、合金鑄鋼和可鍛鑄鐵，制金鑄鋼和可鍛鑄鐵，制造一些受力復雜，強度造一些受力復雜，強度、硬度、韌性和耐磨性、硬度、韌性和耐磨性要求較高的零件要求較高的零件. .如內(nèi)如內(nèi)燃機曲軸、凸輪軸、連燃機曲軸、凸輪軸、連桿，減速箱齒輪及軋鋼桿，減速箱齒輪及軋鋼機軋輥等。機軋輥等。核燃料貯存運輸核燃料貯存運輸容器容器(QT350-22)鑄鐵曲軸鑄鐵曲軸43ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大

60、學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所43ILMTAM Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU華東交通大學華東交通大學 先進材料激光制造先進材料激光制造技術技術研究所研究所由于球狀石墨對基體的割裂作用小，所以通過熱處理由于球狀石墨對基體的割裂作用小，所以通過熱處理改變球狀石墨的基體組織，對提高其力學性能有重要作改變球狀石墨的基體組織，對提高其力學性能有重要作用。用。（二）球墨鑄鐵的熱處理（二）球墨鑄鐵的熱處理1退火退火退火的主要目的是退火的主要目的是為了得到鐵素體基為了得到