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    鑄鐵知識簡介


    
鑄鐵通常是指含碳量2%~4%的Fe-C-Si三元合金，且含有較多的Mn、S和P等元素。鑄鐵有良好的減振、減磨作用，良好的鑄造性能和切削加工性能，且價格低。接下來將從鑄鐵石墨化、常用鑄鐵和合金鑄鐵三個方面進行簡單介紹。



一、鑄鐵的石墨化



鑄鐵的石墨化就是鑄鐵中的碳原子析出和形成石墨的過程。一般認為石墨可以由液體鐵水中析出，或自奧氏體中析出，也可以由滲碳體分解得到。



影響鑄鐵組織和性能的關(guān)鍵是碳在鑄鐵中存在的形態(tài)、大小及分布。鑄鐵的發(fā)展主要是圍繞如何改變石墨的數(shù)量、大小、形狀和分布進行的。



實驗表明，滲碳體是一個亞穩(wěn)定相，石墨才是穩(wěn)定相。因此，描述鐵碳合金組織轉(zhuǎn)變的相圖實際有兩個，一個是Fe-Fe3C系相圖，按其結(jié)晶就得到白口鑄鐵；一個是Fe-C系相圖，按其進行結(jié)晶就析出和形成石墨。



影響鑄鐵石墨化的因素主要有兩個：



1、化學(xué)成分的影響：C、Si、P可促進石墨化，Mn和S會阻礙石墨化。



2、冷卻速度的影響：鑄件冷卻速度越慢，越有利于石墨化過程的充分進行。



二、常用鑄鐵



根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形式及石墨的形態(tài)，可將鑄鐵分為灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵和可鍛鑄鐵。前三個中的石墨都是自液體鐵水在結(jié)晶過程中得到，可鍛鑄鐵中的石墨是由白口鑄鐵加熱過程中石墨化得到。



1、灰鑄鐵



國標(biāo)規(guī)定，灰鑄鐵牌號由“HT”加一組數(shù)字（最低抗拉強度）組成。



其組織是由片狀石墨和鋼的基體兩部分組成。鋼的基體包括鐵素體、鐵素體+珠光體、珠光體三種；片狀石墨對基體的割裂程度較嚴重，使基體強度的利用率僅有30%~50%。



與普通碳鋼相比，灰鑄鐵力學(xué)性能低、耐磨性與減震性好、工藝性能好。熱處理只能改變基體組織，不能消除片狀石墨的有害作用。



常用的牌號是HT150、HT200。



2、球墨鑄鐵



球鐵牌號由“QT”加兩組數(shù)字組成，前一組數(shù)字表示最低抗拉強度，后一組數(shù)字表示最低斷后伸長率。



球墨鑄鐵中石墨呈球狀，其對基體組織的割裂程度較灰鑄鐵進一步減弱，基體的強度利用率可達70%~90%。



球鐵的力學(xué)性能除與基體組織類型有關(guān)外，還決定于球狀石墨的形狀、大小和分布。石墨球越細、球的直徑越小、分布越均勻，則球鐵的力學(xué)性能越好。鐵素體為基體的球鐵強度較低，塑性、韌性較高；珠光體基體的球鐵強度高、耐磨性好，但塑性和韌性較差。



球鐵兼有鋼的高強度和灰鑄鐵的優(yōu)良鑄造性能，常用的牌號有QT400-15、QT600-3等。



3、蠕墨鑄鐵



蠕鐵牌號由“RuT”加一組數(shù)字組成，數(shù)字表示最低抗拉強度。



蠕鐵中的碳主要以蠕蟲狀形態(tài)存在，其石墨形狀介于片狀和球狀之間，片短而厚、頭部較圓，似蠕蟲。



蠕鐵保留了灰鐵的工藝性能優(yōu)良和球鐵的力學(xué)性能優(yōu)良的共同特點，同時克服了灰鐵力學(xué)性能低和球鐵工藝性能差的缺點。其主要不足是生產(chǎn)技術(shù)不成熟和成本偏高。



4、可鍛鑄鐵



其牌號由“KT”及其后的H（表示黑心可鍛鑄鐵）或Z（珠光體可鍛鑄鐵），再加分別表示其最低抗拉強度和伸長率的兩組數(shù)字組成。



其石墨呈團絮狀，對基體的割裂程度較灰鐵輕，因此，其性能優(yōu)于灰鑄鐵；在鐵液處理和質(zhì)量控制等方面優(yōu)于球鐵。



三、合金鑄鐵



與合金鋼相比，合金鑄鐵熔煉簡單、成本低，能滿足特殊性能的要求，但力學(xué)性能差、脆性較大。常用的有耐磨鑄鐵、耐熱鑄鐵和耐蝕鑄鐵。



1、耐磨鑄鐵



在干摩擦條件下工作的零件應(yīng)具有均勻的高硬度組織。白口鑄鐵是較好的耐磨鑄鐵，但脆性大，不能承受沖擊載荷。因此，生產(chǎn)中常采用冷硬鑄鐵，即用金屬型鑄鐵作耐磨的表面，其他部位用砂型，同時適當(dāng)調(diào)整鐵液化學(xué)成分（如減少含硅量），保證白口層的深度。心部為灰口組織，從而使整個鑄件有較高的強度和耐磨性，又能承受一定的沖擊。



在潤滑條件下工作的耐磨鑄鐵，其組織為軟基體上分布有硬的組織組成物，使軟基體磨損后形成溝槽，保持油膜。珠光體灰鑄鐵基本上能滿足這樣的要求，其中鐵素體為軟基體，滲碳體層片為硬的組織組成物。同時石墨片起儲油和潤滑作用。



2、耐熱鑄鐵



鑄鐵的耐熱性主要指在高溫下的抗氧化和抗熱生長能力。高溫下工作的鑄件，要求有良好的耐熱性。



在鑄鐵中加入硅、鋁、鉻等合金元素，可以使表面形成一層致密的氧化保護膜，同時也可以提高鑄鐵的臨界點，使其基體組織為單相鐵素體，提高了耐熱性。



耐熱鑄鐵按其成分可分為硅系、鋁系、硅鋁系和鉻系，但鋁系脆性較大、鉻系價格較高，所以常用的是硅系和硅鋁系。



3、耐蝕鑄鐵



是指在腐蝕性介質(zhì)中工作時具有耐蝕能力的鑄鐵。普通鑄鐵耐蝕性差，因為組織中的石墨或滲碳體促進鐵素體腐蝕。



加入Si、Al、Cr、Mo后，可在鑄件表面形成保護膜或使基體電極電位升高，提高鑄鐵的耐蝕性能。應(yīng)用較廣的是高硅耐蝕鑄鐵。



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