第8章习题与答案

思考题

1．铸铁、生铁和白口铁有什么区别和联系？

解：铸铁中的碳以游离碳化铁(渗碳体)或以石墨(Ｇ)的形式存在。具有较低的熔点和优良的铸造性能，良好的耐磨性，吸振性、切削加工性及低的缺口敏感性，熔炼简便，成本低廉。

生铁是高炉产品，主要有：铸造生铁和炼钢生铁。铸造生铁含硅量较高，硬度较低，断口呈灰色，又称灰口生铁，主要作为铸造生产的原料。炼钢生铁含硅量较低、硬度高，断口呈白色，又称白口生铁，主要用作炼钢原料。

白口铁碳除少量的微溶于铁素体外，主要以渗碳体的形式存在于铸铁中，断口呈银白色，故称白口铸铁。白口铁硬、脆，难机械加工，工业上很少用于制造零件，主要用仅用于不受冲击和耐磨件。

2．为什么说灰铸铁可以看成是一块充满孔洞和裂纹的网？床身一类零件为什么常选用灰铸铁材料？

解：灰铸铁中石墨的结晶形态呈片状，其强度、塑性、韧性均接近于零，硬度约为3HBS。因此灰铸铁的力学性能可以认为是基体的性能，片状石墨相当于与灰铸铁相同基体的钢中存在小缝隙，灰铸铁组织中的粗大片状石墨严重地割裂了钢的基体，破坏了基体的连续性。故灰铸铁可以看成是一块充满孔洞和裂纹的网。

石墨片对灰铸铁的抗压强度影响不大，故灰口铸铁广泛用作承受压力载荷的零件，如床身、机座、轴承座等一类零件。

3．灰铸铁经变质处理为什么能提高其力学性能？

解：灰铸铁的变质处理，是铁液在浇注之前向其中加入少量的孕育剂（如硅铁和硅钙合金），改变铁液的结晶条件，从而获得极细晶粒的珠光体基体和细小的石墨片组织，因而能提高灰铸铁的力学性能。

4．力学性能要求较高的曲轴等为什么常选用球墨铸铁件？球墨铸铁件为什么常常进行各种热处理？

解：球墨铸铁的石墨呈球状，因而对基体的割裂作用和引起的应力集中的倾向大大减小。石墨球的圆整度越好，球径越小，分布越均匀，则球墨铸铁的力学性能就越好。球墨铸铁与灰铸铁相比，有较高的强度和良好的塑性与韧性。它的某些性能方面还可与钢相媲美，如屈服强度比非合金钢高，疲劳强度接近中碳钢。同时，它还具有与灰铸铁相类似的优良性能。故力学性能要求较高的曲轴等零件常选用球墨铸铁件。

球墨铸铁的热处理工艺性能较好，凡是钢可以进行的热处理工艺，一般都适用于球墨铸铁。经退火可以得到铁素体基体，提高其塑性和韧性，切削加工性能，消除内应力。经正火可以得到珠光体基体，提高其强度和耐磨性。经调质处理可以得到回火索氏体基体，从而获得高的综合力学性能。经等温淬火可以得到下贝氏体基体，从而获得高强度、高硬度和高韧性的综合力学性能。

习 题

1．什么是铸铁？它与钢相比有何优点？

解:：铸铁是碳的质量分数大于2.11%的铁碳合金总称。

与钢相比，铸铁具有较低的熔点和优良的铸造性能，良好的耐磨性，吸振性、切削加工性及低的缺口敏感性，熔炼简便，成本低廉。

2．何为铸铁的石墨化？影响石墨化的因素有哪些？ 解：铸铁中的碳以石墨形态析出的过程称为铸铁的石墨化。 影响铸铁石墨化因素很多，其中主要是化学成分和冷却速度。

碳、硅是促进石墨化的元素，碳、硅含量越高，就越容易石墨化，但含量过高石墨数量多显粗大，出现粗片状石墨。因此必须控制铸铁中碳、硅的含量。

锰和硫是阻碍石墨化的元素。锰能溶于铁素体和渗碳体，增加渗碳体的稳定性。但锰与硫能形成硫化锰，削弱硫的有害作用。

若冷却速度慢，碳原子有充分的扩散时间，有利于石墨化进行。

3．为什么在同一灰铸铁件中，往往表层和薄壁部位易产生白口组织？应采用什么方法才能消除白口组织？

解：表层和薄壁部位冷却速度快，碳原子来不及充分扩散，越容易产生白口组织。应采用降低冷却速度、延长铁水在高温下保温的时间等方法。

4．灰铸铁具有哪些性能？其性能主要取决于什么？。 解：灰铸铁具有以下以下几方面的性能：

⑴ 优良好的铸造性 灰铸铁的成分接近共晶成分，熔点较低、流动性较好，且铸铁在凝固过程中比容体积较大的石墨，收缩性小，明显地降低了铸件的收缩程度。

⑵ 良好的切削加工性 石墨的存在破坏了基体的连续性，起着断屑的作用。同时石墨具有润滑的作用，刀具磨损小。

⑶ 较低的缺口敏感性 灰铸铁由于石墨的存在相当于存在很多小的缺口和孔洞，大大减少了对外来缺口的敏感性。

⑷ 良好的减振性 铸铁中石墨割裂了基体组织，阻止了能量的传递，石墨的减振缓冲作用使灰铸铁具有良好的减振性。

⑸ 好的减摩性 石墨不但本身具有润滑作用，而且石墨脱落后留下孔洞的储油作用，使灰铸铁具有良好的减摩性。

灰铸铁的性能主要取决于基体的性能和石墨的数量、形状大小和分布状况。 5．何谓孕育铸铁？孕育处理后，它的组织与性能有哪些变化？ 解：经过孕育处理的灰铸铁称为孕育铸铁，又称变质铸铁。

孕育铸铁具有极细晶粒的珠光体基体和细小的石墨片组织，其强度有很大提高，且塑性和韧性也有所提高。

6．灰铸铁是否可通过热处理来提高力学性能？为什么？

解：灰铸铁热处理对提高力学性能的作用不大，因为热处理只能改变灰铸铁的基体组织，不能改变石墨的形状和分布。

7．可锻铸铁和球墨铸铁比较，在性能上有什么不同？哪种适宜制造薄壁铸件？为什么？ 解：由于可锻铸铁中的石墨呈团絮状，而球墨铸铁的石墨呈球状，因而对基体的割裂作用和引起的应力集中的倾向大大减小。故球墨铸铁的强度、塑性和韧性比可锻铸铁高，但铸造性能比可锻铸铁低，可锻铸铁适宜制造薄壁铸件。

8．蠕墨铸铁有哪些优良特性？蠕墨铸铁的力学性能为什么比灰铸铁有较大的提高？ 解：蠕墨铸铁中的石墨呈短小的蠕虫状，蠕虫状石墨对基体产生的应力集中与割裂现象明显减小，故蠕墨铸铁的力学性能比灰铸铁有较大的提高。

9．下列牌号各表示什么铸铁？牌号中的数字表示什么意义？

HT200；QT500-7；KTH350-10；KTZ650-02；RuT380。 解（略）

10．什么叫合金铸铁？常用的合金铸铁有哪几种？

解：合金铸铁是指常规元素高于规定含量或含有其它合金元素，具有较高力学性能或明显具有某种特殊性能的铸铁。常用的合金铸铁有耐磨、耐热、耐蚀铸铁等。

11．下列说法是否正确？为什么？

解：(1) 通过热处理可将片状石墨变成球状，从而改善铸铁的力学性能。 不正确。热处理只能改变灰铸铁的基体组织，不能改变石墨的形状和分布。 (2) 可锻铸铁因具有较好的塑性，故可进行锻造。 不正确。可锻铸铁塑性较差，故不可进行锻造。 (3) 白口铸铁硬度高，可用于制造刀具。

不正确。白口铸铁碳除少量的微溶于铁素体外，主要以渗碳体的形式存在于铸铁

中，。白口铸铁硬度高，但脆性很大，且很难切削加工，主要用仅用于不受冲击和耐磨件。故不可用于制造刀具。

(4) 铸件壁厚大小是影响石墨化的最主要因素。

不正确。影响石墨化的最主要因素是化学成分和冷却速度。铸件壁厚大小是影响铸

件冷却速度的因素之一。

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