《工程材料学》第3章 金属材料——铸钢与铸铁

第3章金属材料a 3.1碳钢 3.2合金钢 3.3铸钢与铸铁 3.4有色金属及其合金

3.1 碳钢 3.2 合金钢 3.3 铸钢与铸铁 3.4 有色金属及其合金 第3章 金属材料 a

33铸钢与铸铁 33.1铸钢 332铸铁

3.3.1 铸钢 3.3.2 铸铁 3.3 铸钢与铸铁

3.3.1铸钢 钢号—如ZG25钢,wC)=0.25%。 性能—强度和塑性、韧性高于铸铁,但铸造流动性能差,收缩率大。 化学成分,% 机械性能 钢号 Mn MPaMPa%%kJ/ ZG150.12-0.220.35-0.650.20-0.452004002540600 ZG250.22-0.320.50-0.800.20-0.452404502032450 ZG350.32-0.420.50-0.800.20-0452805001625350 ZG450.42-0.520.50-0.800.20-0453205801220300 ZG550.52-0.620.50-0.800.20-0.453506501018200

3.3.1 铸钢 钢号 —— 如 ZG25 钢， w(C)=0.25 % 。 性能 —— 强度和塑性、韧性高于铸铁，但铸造流动性能差，收缩率大。 钢号 化学成分, % 机械性能 C Mn Si s MPa b MPa  5 %  % ak kJ/m2 ZG15 0.12-0.22 0.35-0.65 0.20-0.45 200 400 25 40 600 ZG25 0.22-0.32 0.50-0.80 0.20-0.45 240 450 20 32 450 ZG35 0.32-0.42 0.50-0.80 0.20-0.45 280 500 16 25 350 ZG45 0.42-0.52 0.50-0.80 0.20-0.45 320 580 12 20 300 ZG55 0.52-0.62 0.50-0.80 0.20-0.45 350 650 10 18 200

热处理 退火或正火,细化晶粒,消除魏氏组织及铸造应力。 组织—P+F 用途—形状复杂,需一定强度、塑韧性的零件,如轧辊、机座、外壳。 外壳 轧辊

热处理 外壳 轧辊 退火或正火，细化晶粒，消除魏氏组织及铸造应力。 组织 —— P＋F 用途 —— 形状复杂，需一定强度、塑韧性的零件，如轧辊、机座、外壳

3.3.2铸铁 1.铸铁的特点 2.常用铸铁

3.3.2 铸铁 1．铸铁的特点 2．常用铸铁

1.铸铁的特点 成分—W(C)=2.5-4.0%,wSi)=1.0~3.0%, (1)铸铁的石墨化 C的同素异构体: 石墨G(简单六方晶格) 金刚石 FeFe3C/G相图 Fec 亚稳定相 稳定相 2然

成分 —— w(C) = 2.5~4.0 % ， w(Si) = 1.0~3.0 % . 1．铸铁的特点 （１）铸铁的石墨化 C 的同素异构体： 石墨G（简单六方晶格） 金刚石 Fe - Fe3C／G 相图 Fe3C —— 亚稳定相 G —— 稳定相

石墨化过程—按Fe-G相图结晶、转变 G结晶:过共晶成分L→L+G1 共晶转变L426→A208+G(共晶)(1154℃) G析出:A→A+G1(1154~738℃C) 共析转变A068→F+G(共析)(738℃) 影响石墨化的因素 化学成分 6.0 C、Si促进石墨化 冷却速度 铁素体灰口铁 冷速慢有利石墨化 珠光体灰口铁 4.0 30 铸铁壁厚

石墨化过程—— 按Fe-G 相图结晶、转变 G结晶：过共晶成分L → L + GI 共晶转变L4.26 →A2.08+G（共晶）(1154℃) G析出：A→A+GII (1154～738 ℃) 共析转变A0.68→F + G（共析）( 738℃) 影响石墨化的因素 化学成分 C、Si 促进石墨化 冷却速度 冷速慢有利石墨化

(2)铸铁的组织和分类 名称 石墨化程度 显微组织 按Fe-G相图结晶、转变 F+G 灰口铸铁 较高 F+P+G 中等 P+G 麻口铸铁 较低 Le'+P+G 白口铸铁按Fe-Fe2C相图结晶、转变Le+p+FeC 灰口铸铁的组织—钢基体+G

（２）铸铁的组织和分类 名 称 石 墨 化 程 度 显微组织 灰口铸铁 按 Fe-G 相图结晶、转变 F + G 较高 F + P + G 中等 P + G 麻口铸铁 较低 Le' + P + G 白口铸铁 按 Fe-Fe3C 相图结晶、转变 Le' + P + Fe3C 灰口铸铁的组织—— 钢基体 + G

(3)铸铁的性能 力学性能 强度、塑韧性比钢低。 G的强度、韧性极低,减小钢基体的有效截面,并引起应力集中 耐磨性好—石墨有利于润滑、储油。 k数: 蒙 三种石墨形态

力学性能 强度、塑韧性比钢低。 G的强度、韧性极低，减小钢基体的有效截面，并引起应力集中。 （３）铸铁的性能 耐磨性好—— 石墨有利于润滑、储油。 三种石墨形态

其它性能 缺口敏感性低——表面粗糙对疲劳极限的影响不明显 消震性好(是钢的十倍)—G组织松软 铸造性好——接近共晶成分、熔点低、流动性好、凝固收缩小。 切削加工性好—G使切屑易断,还可润滑刀具。 应用—如,机床床身、发动机缸体、齿轮、曲轴

缺口敏感性低—— 表面粗糙对疲劳极限的影响不明显 消震性好（是钢的十倍）—— G 组织松软 铸造性好—— 接近共晶成分、熔点低、流动性好、凝固收缩小。 切削加工性好—— G 使切屑易断，还可润滑刀具。 其它性能 应用 —— 如，机床床身、发动机缸体、齿轮、曲轴