金属热处理课件8

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影响石墨化的因素
1 化学成分 C、Si —— 强烈促进石墨化
S —— 强烈阻碍石墨化
Mn —— 阻碍石墨化
2 冷却速度
↑℃，↑时间 → 有利于石墨化 冷速慢 → 促进石墨化 冷速快→ 抑制石墨化
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球墨铸铁的生产特点
C、Si较高，Mn、 P、S较低 1400-1420℃
（1）严格控制化学成分 促进石墨化， 获得球状石墨 （2）较高的出铁温度 细化均匀组织 （3）球化处理 退火——铁素体+球状石墨 QT400-18, （4）孕育处理 正火——索氏体+球状石墨 QT600-3, 调质——回火索氏体+球状石墨 QT800-2 （5）热处理
σs
品质：只保证力学性能及Si,S,P成分
2 碳素工具钢 牌号：T 8 A 碳 平均含碳量的千分数 0.8%C 高级优质钢
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合金钢
1 结构钢：二位数字 + 元素符号 + 数字 （60Si2Mn, 09Mn2)
在高温下分解析出石墨
二次渗碳体（Fe3CII)在高温下分解析出石墨
3 低温石墨化 ① 共析转变过程中形成的共析石墨 ② 由共析渗碳体分解析出的石墨。
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石墨化程度与铸铁分类
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铸铁的编号回顾
灰 铸 铁：HT200：σb≥200MPa
球墨铸铁：QT500-7：σb≥500MPa, δ ≥ 7 % 蠕墨铸铁：RuT420 ： b≥420MPa 。
可锻铸铁：KTH300-6 ： b≥300MPa ， ≥6％ ，H：黑心
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灰铸铁
性能：σb、δ比相同基体的钢低，抗压强度和硬度与钢接近 减振性好，耐磨性好，缺口敏感性低， 铸造性好，切削加工性好。应用最广泛（>80％）
F 灰铸铁
P 灰铸铁
F+P 灰铸铁 9
铸 铁
基本要求
• 掌握常用铸铁的性能特点； • 掌握铸铁的牌号； • 了解铸铁的主要应用。
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铸铁
1 铸铁：含碳量大于2.11的铁碳合金
2 基本特点： 成分： • 含C和Si较高，含杂质S和P较高 • C主要以石墨的形式存在 性能： • 机械性能较低
排气管
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可锻铸铁
快冷得到白口铸铁，经长时间石墨化退火(900－960℃)而得
牌号 —— 如 KTH300-6 ，表示 b≥300 ， ≥6％ ，H：黑心 组织 —— F/P + 团絮状G 性能 —— 强度、塑韧性优于HT，低于QT。
孕育处理：降低碳、硅
含量，以提高铸铁的强度； 浇注前向铁水中加入少量的 孕育剂（75%硅铁），可以 细化组织，促进石墨化。
孕育铸铁的特点：
强度较高，冷却速度 对其组织和性能的影响甚小。 因此，适用静载荷下要求较 高强度和耐磨性的铸件，特 别适合生产厚大铸件如重型 机床、压力机床身、高压液 压件、活塞环、齿轮、凸轮 等。 11 School of Mechanical Engineering, Ningbo University of Technology
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蠕墨铸铁
在铁水浇注前加蠕化剂而得
牌号 —— 如 RuT420 ，表示 b≥420 。
组织 —— 钢基体+ 蠕虫状G 性能 —— 强度、塑韧性优于灰铸铁。
应用 —— 高压热交换器、汽缸盖、液压阀等。
（GCr15 —— 含Cr量的千分数）
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• 技巧：抓住碳含量和主加元素
合金结构钢（含碳量的万分之一） 低碳<0.25％ 普 通 低 碳 合 金 钢 渗 碳 钢
中碳0.3%~0.5% 中、高碳0.5%~0.7% 弹 调 簧 质 钢 钢
冷速 第一阶段石墨化完全进行
慢
灰口铸铁 → C主要以石墨存在
第二阶段石墨化完全进行→ F基体+石墨
第二阶段石墨化部分进行→ P+F基体+石墨
第二阶段石墨化没有进行→ P基体+石墨 第一阶段石墨化部分进行 麻口铸铁
第二阶段石墨化没有进行→ 石墨与Fe3CⅡ共存 第一阶段石墨化没有进行
快
白口铸铁
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第二阶段石墨化没有进行→ C以Fe3C形式存在
• 良好的铸造性能，可切削加工性，耐磨性和抗振性 • 生产工艺简单，成本低
3 石墨的形态：片状、蟹状、花状、蠕虫状，团絮状、球状
4 石墨化方式： 从液相或A中直接析出石墨 由Fe3C分解得到石墨
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铸铁的分类

白口铸铁：断口呈亮白色，碳以渗碳体形式存在，较少应用 灰口铸铁：碳以石墨形式存在
• •
灰铸铁：断口呈黑灰色，碳主要以片状石墨形式存在； 球墨铸铁：碳大部分或全部以球状石墨形式存在；
•
•
蠕墨铸铁：碳以蠕虫状石墨形式存在
可锻铸铁：碳大部分或全部以团絮状石墨存在；

麻口铸铁：碳以渗碳体和石墨形式存在 特殊性能铸铁： 亦称合金铸铁。
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石墨形态与铸铁分类
直接析出
L
直接析出
片状石墨 球状石墨 蠕虫状石墨
灰铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁
L L
+球化剂 直接析出 +蠕化剂 退火
Fe3C
团絮状石墨
可锻铸铁
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钢的分类回顾
铸铁 —— 白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁、 球墨铸铁、蠕墨铸铁 钢 铁 钢
非合金钢 —— 碳素结构钢、优质碳素结构钢、 碳素工具钢 （碳钢）
合金 结构钢
低合金结构钢、渗碳钢、 调质钢、滚动轴承钢、弹 簧钢
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常用球墨铸铁的牌号与用途
QT500-7——表示球墨铸铁，σb≥500MPa , δ ≥ 7 %
牌号
QT450-10 QT600-3 QT700-2 QT800-2
基体组织
铁素体 铁素体+珠光体 珠光体 珠光体
用途
农机具零件、中低压阀门、输气管道。 负荷大、受力复杂的零件。如汽车、拖拉机曲轴， 连杆，凸轮轴，蜗杆机床蜗杆、蜗轮，轧钢机轧 辊、大齿轮。 高强度齿轮。
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常用灰铸铁的牌号与用途
HT200——表示灰铸铁，σb≥MPa （壁厚增加，强度降低）
牌号 基体组织 用途
HT100
HT150 HT200
铁素体
铁素体+珠光体 珠光体
低负荷和不重要的零件。如手柄、盖板、重锤等。
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球墨铸铁 （球铁）
在浇注前往铁水中加少量的球化剂和孕育剂 1 性能：力学性能接近相应组织的钢， 良好的耐磨性、减振性 2 热处理：退火、正火、等温淬火、调质
School of Mechanical Engineering, Ningbo University of Technology F 球墨铸铁 F+P 球墨铸铁 P 球墨铸铁
合 金 钢
合金 工具钢
量具刃具钢 合金模具钢 高速钢
冷作模具钢 热作模具钢
特殊性能钢——不锈钢
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钢的编号回顾

碳素钢（非合金钢）：
脱氧方式：沸腾钢
1 碳素结构钢 牌号：Q235 AF 屈
受中等负荷的零件。如机座、支架、箱体、带轮等。 受较大负荷的重要零件。如汽缸、床身、活塞、中 等压力阀体、齿轮箱、飞轮等。
水泵 叶轮
发动机飞轮
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