第8章铸铁 ②铸铁的铸造性能良好,铸件凝固时形成石墨产生的膨胀,减少铸件体积的收缩,降 低铸件中的内应力。 ③石墨有良好的润滑作用,并能储存润滑油,使铸件有很好的耐磨性能。 ④石墨对振动的传递起削弱作用,使铸铁有很好的抗振性能 ⑤大量石墨的割裂作用,使铸铁对缺口不敏感。 2.铸铁的分类 按照凝固过程中热力学及动力学条件的不同,碳能以化合态渗碳体的形式存在,或者 以游离态的石墨存在。工业上广泛应用的铸铁中,碳主要是以游离态的石墨存在。根据铸 铁中的碳在结晶过程中的析出状态以及凝固后断面颜色的不同,铸铁可分为以下几类 ①白口铸铁。凝固后断口呈现白亮色,除少量溶于铁素体外,碳的主要存在形式是化 合物滲碳体,没有石墨,因此白口铸铁硬度高,性脆,工业上很少应用,只有少数的部门 采用,例如农业上用的犁,除此之外多作为炼钢用的原料和生产可锻铸铁,作为炼钢原料 时,通常称它为生铁。 ②灰铸铁。凝固后断口呈现黑灰色,碳绝大部分以游离态的片状石墨形式存在,根据 石墨片的粗细不同,又可把灰口铸铁分为普通灰口铸铁和孕育铸铁两类。 ③球墨铸铁。铁液浇注前经过球化处理,碳大部分或全部以球状石墨形态存在。 ④蠕墨铸铁。铁液浇注前经过蠕化处理,碳以介于片状石墨和球状石墨之间的蠕虫形 态存在 ⑤可锻铸铁。其由白口铸铁经石墨化退火后制成,碳大部分或全部以团絮状形态存在 ⑥特殊性能铸铁。为了改善铸铁的某些特殊性能如耐磨、耐热和耐蚀等,而加入一定 的合金元素Cr、Ni、Mo、Si,所以又把这类铸铁叫合金铸铁 812铸铁的石墨化 1.铁碳合金的双重相图 铸铁中碳以石墨和渗碳体两种形式出现,石墨是稳定相,渗碳体是一个亚稳定相,其 在热力学上是不稳定的,在一定条件下其将分解为石墨。因此描述铁碳合金结晶过程和组 织转变的相图实际上有两个,一个是 Fe-Fe3C系相图(铁-碳合金亚稳定系状态图),另一个 是Fe-G(石墨)系相图(铁一碳合金稳定系状态图)。研究铸铁时,通常把两者叠合在一起,就 得到铁碳合金的双重相图(见图83)。图中的实线表示Fe-Fe3C系相图,部分实线再加上虚 线表示Fe-G系相图,虚线与实线重合的线条以实线表示。由图中可以看出:虚线都位于实 线的上方和左上方;在FeG系中,碳在液态合金、奥氏体和铁素体中的溶解度都较在 Fe-Fe￡C系中的溶解度小;发生石墨转变的共晶温度和共析温度都比发生渗碳体转变的共晶 温度和共析温度高。铸铁自液态冷却到固态时,若按Fe-Fe3C相图结晶,就得到白口铸铁, 若是按FeG相图结晶,就析出石墨,即发生石墨化过程。若是铸铁自液态冷却到室温,既 按Fe-Fe3C相图,同时又按re-G相图进行,则固态由铁素体、渗碳体及石墨三相组成 2.铸铁石墨化过程的热力学和动力学条件 1)热力学条件 图84是铸铁中各种组织自由能随温度而变化的曲线。由图中可以看出第 8 章 铸铁 ·161· ·161· ② 铸铁的铸造性能良好，铸件凝固时形成石墨产生的膨胀，减少铸件体积的收缩，降 低铸件中的内应力。 ③ 石墨有良好的润滑作用，并能储存润滑油，使铸件有很好的耐磨性能。 ④ 石墨对振动的传递起削弱作用，使铸铁有很好的抗振性能。 ⑤ 大量石墨的割裂作用，使铸铁对缺口不敏感。 2. 铸铁的分类 按照凝固过程中热力学及动力学条件的不同，碳能以化合态渗碳体的形式存在，或者 以游离态的石墨存在。工业上广泛应用的铸铁中，碳主要是以游离态的石墨存在。根据铸 铁中的碳在结晶过程中的析出状态以及凝固后断面颜色的不同，铸铁可分为以下几类： ① 白口铸铁。凝固后断口呈现白亮色，除少量溶于铁素体外，碳的主要存在形式是化 合物渗碳体，没有石墨，因此白口铸铁硬度高，性脆，工业上很少应用，只有少数的部门 采用，例如农业上用的犁，除此之外多作为炼钢用的原料和生产可锻铸铁，作为炼钢原料 时，通常称它为生铁。 ② 灰铸铁。凝固后断口呈现黑灰色，碳绝大部分以游离态的片状石墨形式存在，根据 石墨片的粗细不同，又可把灰口铸铁分为普通灰口铸铁和孕育铸铁两类。 ③ 球墨铸铁。铁液浇注前经过球化处理，碳大部分或全部以球状石墨形态存在。 ④ 蠕墨铸铁。铁液浇注前经过蠕化处理，碳以介于片状石墨和球状石墨之间的蠕虫形 态存在。 ⑤ 可锻铸铁。其由白口铸铁经石墨化退火后制成，碳大部分或全部以团絮状形态存在。 ⑥ 特殊性能铸铁。为了改善铸铁的某些特殊性能如耐磨、耐热和耐蚀等，而加入一定 的合金元素 Cr、Ni、Mo、Si，所以又把这类铸铁叫合金铸铁。 8.1.2 铸铁的石墨化 1. 铁碳合金的双重相图 铸铁中碳以石墨和渗碳体两种形式出现，石墨是稳定相，渗碳体是一个亚稳定相，其 在热力学上是不稳定的，在一定条件下其将分解为石墨。因此描述铁碳合金结晶过程和组 织转变的相图实际上有两个，一个是 Fe-Fe3C 系相图(铁-碳合金亚稳定系状态图)，另一个 是 Fe-G(石墨)系相图(铁－碳合金稳定系状态图)。研究铸铁时，通常把两者叠合在一起，就 得到铁碳合金的双重相图(见图 8.3)。图中的实线表示 Fe-Fe3C 系相图，部分实线再加上虚 线表示 Fe-G 系相图，虚线与实线重合的线条以实线表示。由图中可以看出：虚线都位于实 线的上方和左上方；在 Fe-G 系中，碳在液态合金、奥氏体和铁素体中的溶解度都较在 Fe-Fe3C 系中的溶解度小；发生石墨转变的共晶温度和共析温度都比发生渗碳体转变的共晶 温度和共析温度高。铸铁自液态冷却到固态时，若按 Fe-Fe3C 相图结晶，就得到白口铸铁， 若是按 Fe-G 相图结晶，就析出石墨，即发生石墨化过程。若是铸铁自液态冷却到室温，既 按 Fe-Fe3C 相图，同时又按 Fe-G 相图进行，则固态由铁素体、渗碳体及石墨三相组成。 2. 铸铁石墨化过程的热力学和动力学条件 1) 热力学条件 图 8.4 是铸铁中各种组织自由能随温度而变化的曲线。由图中可以看出：