白口铸铁灰铸铁和钢在成分

引用 引用 灰铸铁、球墨铸铁渗碳体的成因与防止

引用

的

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的

化学元素Ti 球墨铸铁 张文和，丁俊，聂富荣

(铸峰特殊合金有限公司销售公司，南京210002)

摘要：灰铸铁、球墨铸铁铸件生产过程中，往往出现游离渗碳体。本文从铸铁的常规化学成分；反石墨化元素；O、N、H气体元素；共晶团数；冷却速度；铸铁的熔炼；炉料遗传性；共晶最后阶段凝固特点等方面，阐述铸铁渗碳体出现的原因，并提出相应的防止措施。

关键词：渗碳体；石墨化；白口倾向；共晶团；孕育

铸铁凝固时，铁液按稳定系结晶，碳原子以石墨状态析出，铸铁断口呈灰色，得到灰铸铁；铁液按介稳定系结晶，碳原子与铁原子结合成碳化铁，断口呈白色，得到白口铸铁；介于两者之间，得到麻口铸铁。

铸铁中碳原子聚合成石墨的过程，称石墨化。

灰铸铁共晶阶段冷却曲线如图1，

TE1——稳定系共晶转变开始温度

TE——介稳定系共晶转变开始温度TE

TEN——共晶生核开始温度

TEU——大量形核温度

TER——共晶回升温度最高值

TS——共晶转变终了温度

如果TEU>TE、TS>TE则得到全部灰口组织；如果TEN、TER则得到全部白口组

1.4 提高灰铸铁抗拉强度的途径

提高灰铸铁的强度是拓展灰铸铁应用的前提，因此，提高灰铸铁的强度永远是国内外铸铁研究和生产者追求的主要目标。

要生产出满足罗茨风机用的合格叶轮铸件，必须通过合适的化学成分、高温优质的铁液、有效孕育处理的综合作用来完成。

对于如何提高灰铸铁强度，国内外灰铸铁研究者进行了大量的研究工作，归纳起来有如下几种途径：

1.4.1 优化灰铸铁成分与提高冶金质量 1.4.1.1 优化碳当量 CE 与 Si/C 比

由于石墨的强度和硬度极低，相对于铁来说可以视为零，加之片状石墨对基体的严重割裂作用，故灰铸铁中的碳含量越高，一般来说，其强度和硬度越低，即灰铸铁的抗拉强度随着碳当量的提高而降低[10，20，21]。

在高强度灰铸铁的发展历程中，用降低碳当量，提高锰含量，从而提高灰铸铁中珠光体的比例，提高灰铸铁抗拉强度的方法曾经是重要的措施。但是，以降低碳当量来提高灰铸铁抗拉强度的方法也带来了许多不利影响，如铸造工艺性能变差；白口倾向增大，难以加工；应力大，容易产生裂纹；铁液收缩大，易产生缩松，造成渗漏；铸件断面敏感性高，容易产生废品等，因此，未能被广泛应用[22，23]。

上世纪60年代初，WALTHER HILLER 等人提出了

球墨铸铁化学成分主要包括碳、硅、锰、硫、磷五大常见元素。对于一些对组织及性能有特殊要求的铸件，还包括少量的合金元素。同普通灰铸铁不同的是，为保证石墨球化，球墨铸铁中还须含有微量的残留球化元素。

1、碳及碳当量的选择原则：

碳是球墨铸铁的基本元素，碳高有助于石墨化。由于石墨呈球状后石墨对机械性能的影响已减小到最低程度，球墨铸铁的含碳量一般较高，在～%之间，碳当量在～%之间。铸件壁薄、球化元素残留量大或孕育不充分时取上限；反之，取下限。将碳当量选择在共晶点附近不仅可以改善铁液的流动性，对于球墨铸铁而言，碳当量的提高还会由于提高了铸铁凝固时的石墨化膨胀提高铁液的自补缩能力。但是，碳含量过高，会引起石墨漂浮。因此，球墨铸铁中碳当量的上限以不出现石墨漂浮为原则。

2、硅的选择原则：

硅是强石墨化元素。在球墨铸铁中，硅不仅可以有效地减小白口倾向，增加铁素体量，而且具有细化共晶团，提高石墨球圆整度的作用。但是，硅提高铸铁的韧脆性转变温度（图1），降低冲击韧性，因此硅含量不宜过高，尤其是当铸铁中锰和磷含量较高时，更需要严格控制硅的含量。球墨铸铁中终硅量一般在—%。选定碳当量后，一般采取高碳低硅强化孕育的原则。硅的下限以不出现自由渗碳体为原则。

球墨铸铁中碳硅含量确定以

第12期

2009年12月

文章编号：1001-3997（2009）12-0115-02

机械设计与制造

MachineryDesign＆Manufacture

115

船用灰铸铁的焊接工艺方法探究

邱云明1余震2张争艳3

（1镇江船艇学院，镇江212003）（2安徽建筑工业学院机电学院，合肥230601）

（3武汉理工大学智能制造与控制研究所，武汉430063）

Marineproductweldingmethod

QIUYun-ming1，YUZhen2，ZHANGZheng-yan3

（1ZhenJiangWatercraftGollege，Zhenjiang212003，China）（2CollegeofMechanicalandElectricEngineering，

AnhuiInstituteofArchitectureandIndustry，Hefei230601，China）

WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430063，China）（3ResearchInstituteofIntelligentManufacture&Control，

【摘

要】分析了灰铸铁的焊接工艺性能，并对焊接过程中产生的缺陷进行分析后提出几

第12期

2009年12月

文章编号：1001-3997（2009）12-0115-02

机械设计与制造

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115

船用灰铸铁的焊接工艺方法探究

邱云明1余震2张争艳3

（1镇江船艇学院，镇江212003）（2安徽建筑工业学院机电学院，合肥230601）

（3武汉理工大学智能制造与控制研究所，武汉430063）

Marineproductweldingmethod

QIUYun-ming1，YUZhen2，ZHANGZheng-yan3

（1ZhenJiangWatercraftGollege，Zhenjiang212003，China）（2CollegeofMechanicalandElectricEngineering，

AnhuiInstituteofArchitectureandIndustry，Hefei230601，China）

WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430063，China）（3ResearchInstituteofIntelligentManufacture&Control，

【摘

要】分析了灰铸铁的焊接工艺性能，并对焊接过程中产生的缺陷进行分析后提出几

湘西民族职业技术学院备课用纸

第2节(每节、每课或连排2课时) 课题：可锻铸铁与球墨铸铁 讲授节数 2节 授课班级 11-5高模具1 11-5高数控1 11-5高数控2 11-5高数控3 11-5高数控4 授课日期 星期 日/ 月 星期 日/ 月 星期 日/ 月 星期 日/ 月 星期 日/ 月 教学目的要求：掌握可锻铸铁化学成分；了解可锻铸铁的性能及用途；掌握可锻铸铁的牌号表示 方法；了解球墨铸铁的性能；了解球墨铸铁常用热处理工艺种类；掌握球墨铸铁的牌号表示方法。 学会正确识别可锻铸铁与球墨铸铁；能正确选用球墨铸铁常用热处理方法。 教学重点： 1、可锻铸铁化学成分； 2、可锻铸铁的性能及用途； 3、球墨铸铁的性能。 教学难点： 1、可锻铸铁的牌号表示方法； 2、球墨铸铁常用热处理； 3、球墨铸铁的牌号。 作业布置： 配套习题册 一、5.6.7.8. 二、6.7.8.9.10. 三、4.5.6。 教 具： 三角板一只。 课后小结：本次课重点在于学习可锻铸铁及球墨铸铁的组织、性能及牌号，难点在于教学过程 可锻铸铁及球墨铸铁的热处理工艺。通过学习本节内容，再联系前面第六章学习过的 转下页 钢的热处理

采用组织分析和力学性能测试相结合的方法,研究了灰铸铁中石墨长宽比和氧化物夹杂物含量对抗拉强度及杨氏弹性模量的影响规律。结果发现,石墨长宽比对灰铸铁的抗拉强度没有明显影响,但减小石墨长宽比对提高杨氏模量有利。氧化夹杂对灰铸铁的杨氏模量有明显的影响,夹杂越少,其扬氏模量相对越高。减少氧化夹杂将有利于提高灰铸铁的杨氏模量。

铸造技术F0U N DRY TECH N 0IOG Y

V0 . 1 No 3 13 .M a . O1 r2 0

石墨形态和氧化夹杂对灰铸铁力学性能的影响侯起飞杨娟王刘利，胜新，玉福。,,刘孙(. 1河南省中原内配股份有限公司，南孟州 4 4 5;.州大学材料科学与工程学院，河 570 2郑河南郑州 4 0 0 ) 5 0 2摘要：用组织分析和力学性能测试相结合的方法，究了灰铸铁中石墨长宽比和氧化物夹杂物含量对抗拉强度及杨氏弹采研

性模量的影响规律。结果发现，石墨长宽比对灰铸铁的抗拉强度没有明显影响，减小石墨长宽比对提高杨氏模量有利。但氧化夹杂对灰铸铁的杨氏模量有明显的影响，杂越少，扬氏模量相对越高。减少氧化夹杂将有利于提高灰铸铁的杨氏夹其模量。

关键词：铸铁；墨长宽比；化夹杂；拉强度；氏模量灰石氧抗杨中图分类号： G2 1 T

实验编号3 低碳钢和铸铁扭转实验

低碳钢和铸铁扭转破坏试验

一、 概述

工程中有许多承受扭转变形的构件，了解材料在扭转变形时的力学性能，对于构件的合理设计和选材是十分重要的。材料在扭转变形下的力学性能只能通过试验来测定；扭转变形是构件的基本变形之一。因此扭转试验也是材料力学基本实验之一。

二、 实验目的

1、测定低碳钢的剪切屈服极限τs，及低碳钢铸铁的剪切强度极限τb 2、铸铁的抗扭强度极限τb

3、观察、比较分析两种材料在扭转过程中变形和破坏形式。

4、学习自动绘制T－υ曲线及微机控制电子扭转实验机、扭角仪的操作

三、 实验设备和仪器

1、 2、 3、

微机控制电子扭转实验机 游标卡尺

低碳钢和铸铁圆形扭转试件

四、试 件

扭转试验所用试件与拉伸试件的标准相同，一般使用圆形试件，d0=10mm，标距l0=50mm或100mm,平行长度l为70mm或120mm。其它直径的试样，其平行长度为标距长度加上两倍直径。为防止打滑，扭转试样的夹持段宜为类矩形，如图3-1所示。

图3-1

五、 实验原理

扭转试验是材料力学试验最基本、最典型的试验之一。进行扭

灰铸铁件加工面麻点状小孔缺陷的分析及防止

铸件加工面麻点状小孔缺陷的形貌、分布特征和产生原因进行了分析。认为：麻点是由许多尺寸在

0.3 mm 以下的小孔组成，多产生在凝固过程中冷速较慢的厚壁部位，主要分布在石墨密集区域，特别是在石墨封闭或半封闭区域；铸件w（C）和w（Si）量偏高，凝固过程中局部冷速过慢，切削用量偏大都有可能引起这种缺陷。提出了预防这种缺陷的四条措施。 关键词：麻点状小孔缺陷；石墨剥落；预防措施

灰铸铁的切削加工表面时常出现麻点缺陷，肉眼观察为小黑点的缺陷，实际是形态各异的小孔，因而易被误认为是表面缩松或是非金属夹杂物。这种缺陷比较容易出现在HT300 以下的各种牌号铸件，产生部位多在凝固过程中冷速较慢的厚壁部位。 1 缺陷的形貌特征 1.1 宏观形貌

对切削加工后表面存在缺陷的铸件进行解剖，试样的材料牌号为FC300（相当于HT300），化学成分为w（C） 2.72%，w（Si） 2.05%，w（Mn）0.76%，w（P）0.056%，w（S）0.095%。对试样进行打磨抛光后观察，其宏观形貌如图1 所示，表面有大小不等的麻点状小孔。 1.2 微观形貌

文献[1]把这种缺陷称为“麻点”，并认为是“切削加工面上存在大量的直径0

第 5 章 铸 铁

A 通用规则 1. 范围

本通用规则适用于包涵A范围内的球墨铸铁和灰铸铁的制造和测试. 2. 选择铸铁等级

2.1 所有铸件性能和材质必须满足使用目的，符合下述的各项规定。还应遵循相关条件等级标准，或者满足被GL批准使用的材料明细。 2.2 铸铁的等级必须根据指定的标准或规格来划分。 3. 铸造厂应达到的要求

3.1 铸造厂希望提供符合这些规定并被GL认可的铸件。这就要求他们在正式为GL提供产品之前必须充分执行生产和质量控制要求（该要求见第一篇《原则和测试程序》中第一节的C部分），同时提供给GL他们在执行这些要求过程中的材料和证据。 3.2 即使不考虑前面2.1节中所述的要求，铸造厂厂方应当通过对产品进行质量鉴定试验来证明这些产品与规定的条件相一致。这些试验范围将由GL依情况而定。 4. 铸件的一般特性

4.1 铸件制造过程中必须保证干净的生产条件，所有铸件表面必须清洁。少数铸件会存在一些缺陷比如夹砂、熔渣、冷隔和粘砂等，这些缺陷可以通过对壁厚在负偏差范围的加工修剪掉。为了避免机械加工削弱了铸件的使用性能，铸件的尺寸往往会毫无意义的加大。

基于这方面的原因，订货商和制造厂不得不根据EN1369，EN1371-1，EN1268