簡(jiǎn)介;國(guó)產(chǎn)進(jìn)口灰口鑄鐵。鑄鐵含碳量較高(2.7%~4.0%),碳主要以片狀石墨形
態(tài)存在,斷口呈灰色,簡(jiǎn)稱灰鐵。
熔點(diǎn)低(1145~ 1250℃),凝固時(shí)收縮量小,抗壓強(qiáng)度和硬度接近碳素鋼,減震性好。用于制造
機(jī)床床身、汽缸、箱體等結(jié)構(gòu)件。
白口鑄鐵。碳、硅含量較低,碳主要以滲碳體形態(tài)存在,斷口呈銀白色。凝固時(shí)收縮大,易產(chǎn)生縮
孔、裂紋。硬度 高,脆性大,不能承受沖擊載荷。多用作可鍛鑄鐵的坯件和制作耐磨損的零部件
可鍛鑄鐵。由白口鑄鐵退火處理后獲得,石墨呈團(tuán)絮狀分布,簡(jiǎn)稱韌鐵。其組織性能均勻,耐磨損
,有良好的塑性 和韌性。用于制造形狀復(fù)雜、能承受強(qiáng)動(dòng)載荷的零件。
球墨鑄鐵。將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)球化處理后獲得,析出的石墨呈球狀,簡(jiǎn)稱球鐵。比普通灰口鑄鐵有
較高強(qiáng)度、較好 韌性和塑性。用于制造內(nèi)燃機(jī)、汽車(chē)零部件及農(nóng)機(jī)具等。
蠕墨鑄鐵。將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)蠕化處理后獲得,析出的石墨呈蠕蟲(chóng)狀。力學(xué)性能與球墨鑄鐵相近,
鑄造性能介于灰 口鑄鐵與球墨鑄鐵之間。用于制造汽車(chē)的零部件。
合金鑄鐵。普通鑄鐵加入適量合金元素(如硅、錳、磷、鎳、鉻、鉬、銅、鋁、硼、釩、錫等)獲
得。合金元素使 鑄鐵的基體組織發(fā)生變化,從而具有相應(yīng)的耐熱、耐磨、耐蝕、耐低溫或無(wú)磁等
特性。用于制造礦山、化工機(jī)械和儀 器、儀表等的零部件。
灰鑄鐵的顯微組織
灰鑄鐵的力學(xué)性能決定于其基體組織和片狀石墨的分布狀況?;诣T鐵的力學(xué)性能主要取決于其基體組織,為了得到高強(qiáng)度,希望基體組織以珠光體為主、盡量減少鐵素體含量。如果鐵素體量過(guò)多,不僅導(dǎo)致鑄鐵的強(qiáng)度低,而且加工時(shí)會(huì)使刀具過(guò)熱,顯著降低刀具的壽命。與球墨鑄鐵不同,對(duì)灰鑄鐵不可能有延性和韌性的要求,只要求其強(qiáng)度,所以一般都以珠光體含量高為好。
灰鑄鐵中的石墨片,有切割金屬基體、破壞其連續(xù)性、使其強(qiáng)度降低的作用。從強(qiáng)度考慮,應(yīng)避免產(chǎn)生長(zhǎng)而薄的石墨片和粗大的石墨片,具明顯方向性的石墨片影響尤大。控制石墨片的分布狀況,是保證灰鑄鐵性能的關(guān)鍵。
A型石墨是在鑄鐵的石墨生核能力較強(qiáng)、冷卻速率較低、在過(guò)冷度很小的條件下發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變時(shí)形成的。在光學(xué)顯微鏡下觀察時(shí),石墨呈均勻分布的彎曲片狀,無(wú)方向性,其長(zhǎng)度則因鑄鐵的生核條件和冷卻速率而不同。高品質(zhì)的結(jié)構(gòu)鑄件,都希望其具有中等長(zhǎng)度的A型石墨。
B型石墨在光學(xué)顯微鏡下呈菊花狀,共晶團(tuán)中心部位石墨片比較細(xì)小,外圍的石墨片較粗大。實(shí)際上,中心部位是D型石墨,外圍是A型石墨。B型石墨的生核條件比A型石墨差,共晶轉(zhuǎn)變時(shí)的過(guò)冷度也比形成A型石墨時(shí)大,結(jié)晶時(shí)先在共晶團(tuán)中心部位產(chǎn)生過(guò)冷石墨(D型),釋放的結(jié)晶潛熱使周邊的過(guò)冷度降低、形成A型石墨。如B型石墨為量不多,對(duì)鑄鐵的性能影響不大,一般情況下可允許其存在。
C型石墨主要出現(xiàn)于碳當(dāng)量很高(過(guò)共晶)、冷卻緩慢的鑄鐵中,有粗大片狀初生石墨,也有小片狀石墨,有時(shí)部分石墨片上有帶尖角的塊狀。過(guò)共晶鐵液冷卻時(shí),通過(guò)液相線后,在一定的過(guò)冷度下析出初生石墨,并在液相中逐漸長(zhǎng)大。由于結(jié)晶溫度較高,成長(zhǎng)時(shí)間較長(zhǎng),形成分枝較少的粗大片狀。溫度降低到共晶溫度時(shí),發(fā)生正常的共晶轉(zhuǎn)變,這時(shí)產(chǎn)生的石墨是正常的共晶石墨(A型石墨),最終的結(jié)果是在粗大的石墨片之間分布有正常的共晶石墨。因此,C型石墨是由粗大、塊狀石墨和A型石墨構(gòu)成的。C型石墨可使鑄鐵的熱導(dǎo)率提高,改善其抗熱沖擊的能力,但對(duì)鑄鐵的力學(xué)性能影響較大,一般的結(jié)構(gòu)鑄件不應(yīng)有這種石墨。
亞共晶鑄鐵中,偶爾也能見(jiàn)到這種石墨。如:用感應(yīng)電爐熔煉而爐料中生鐵塊用量過(guò)多時(shí),由于原生鐵遺傳的影響,就可能出現(xiàn)帶尖角的塊狀石墨;孕育劑加入量過(guò)大,造成局部硅元素富集,也會(huì)產(chǎn)生這種石墨。
D型石墨是鑄鐵的碳當(dāng)量較低、冷卻速率較高,在過(guò)冷度較大、初生奧氏體枝狀晶發(fā)達(dá)的條件下在奧氏體枝晶間形成的,石墨片細(xì)小而無(wú)方向性。D型石墨常見(jiàn)于碳當(dāng)量較低的薄壁灰鑄鐵件中,也稱為‘過(guò)冷石墨’或‘枝晶間石墨’。在不加合金元素時(shí),D型石墨往往伴隨有鐵索體。如基體組織為珠光體,則鑄鐵的耐磨性較好,且機(jī)械加工后能得到較細(xì)的表面粗糙度。
E型石墨是在碳當(dāng)量較低、冷卻速率也較低的條件下形成的。由于初生奧氏體枝狀晶較多、發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變時(shí)過(guò)冷度不大、石墨核心不太多、共晶團(tuán)較大,形成的石墨片大于D型石墨。由于冷卻比較緩慢,奧氏體枝狀晶發(fā)達(dá),發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變時(shí)液相主要在初生奧氏體枝狀晶之間,形成的石墨片沿枝狀晶方向生長(zhǎng),具有一定的方向性,對(duì)鑄鐵力學(xué)性能的影響較大,要力求避免其產(chǎn)生。
可能出現(xiàn)E型石墨的鑄鐵,如冷卻速率較高,也會(huì)形成D型石墨。因此,在高強(qiáng)度薄壁鑄鐵件中往往會(huì)同時(shí)見(jiàn)到D型石墨和E型石墨。
生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵件,應(yīng)使其基體組織全部為珠光體,石墨為A型,而且石墨片要均勻分布于金屬基體中,珠光體也應(yīng)細(xì)小而均勻。要盡可能的地使組織中的B型石墨和D型石墨減至最少,不應(yīng)該有C型石墨和E型石墨。為此,必須進(jìn)行有效的孕育處理并控制鑄件的冷卻速率。