碳的质量分数大于2.11%、小于6.69%,含有较多硅元素及杂质元素的铁碳合金称为铸铁。
1.铸铁的性能特点
铸铁具有良好的铸造性能、耐磨性、切削加工性能及一定的力学性能,而且成本低廉,所以在汽车制造及其他工业制造中广泛应用。但是其强度低、塑性及韧性较差,不能进行锻造、轧制、拉丝等成型加工。按质量计算,汽车中铸铁零件约占50%~70%。铸铁的主要性能特点如表3-1-1所示。
表3-1-1 铸铁的主要性能特点
2.铸铁的分类、牌号、性能及应用
根据碳在铸铁中存在形态的不同,铸铁可分为白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁。
(1)白口铸铁
碳在铁中以渗碳体形式存在,断口呈亮白色,称为白口铸铁,如图3-1-1所示。其硬度高、脆性大,极难切削加工。一般不用来制造机械零件,而主要用做炼钢原料。
(2)灰口铸铁
碳在铸铁组织中以片状石墨形式存在,断口呈灰色,如图3-1-2所示。它的性能是软而脆,但具有良好的铸造性、耐磨性、减振性和切削加工性,是目前工业生产中应用最广泛的一种铸铁。
灰口铸铁中,根据石墨的形态不同,分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。
图3-1-1 白口铸铁
图3-1-2 灰口铸铁
①灰铸铁
牌号是以“HT”和其后的一组数字表示,其中,“HT”表示灰铁二字的汉语拼音字首,其后一组数字表示其最小抗拉强度(σb)。常用灰铸铁的应用如表3-1-2所示。
表3-1-2 灰铸铁的应用
②可锻铸铁
碳在铸铁组织中以团絮状石墨形式存在,它是由一定成分的白口铸铁经过较长的高温退火而得到的铸铁。可锻铸铁有较高的力学性能,强度、塑性和韧性比灰铸铁好,尤其是塑性和韧性有明显提高,但可锻铸铁并不可锻造。常用于制造形状复杂且能承受振动载荷的薄壁中小型零件,如图3-1-3所示各种扳手。
牌号是以“KT”和两组数字组成,其中,“KT”表示可铁二字的汉语拼音字首,其后第一组数字表示最小抗拉强度,第二组数字表示最小伸长率。如KT300-06,表示最低抗拉强度为300MPa,最小伸长率为6%的可锻铸铁。
③球墨铸铁 (www.xing528.com)
碳在铸铁组织中以球状石墨形式存在,是将铁液经过球化处理和孕育处理而得到的。球墨铸铁具有良好的耐磨性、减振性和金属切削性,强度接近于钢,可用来代替铸钢、锻钢和有色金属,制造高负荷、耐磨损和抗冲击的重要零件。
牌号是以“QT”和两组数字表示,其中,“QT”表示球铁二字的汉语拼音字首,后两组数字表示与可锻铸铁相同,如QT400-18。常用球墨铸铁的应用如表3-1-3所示。
图3-1-3 扳手
表3-1-3 球墨铸铁的应用
④蠕墨铸铁
是在高碳、低硫、低磷的铁水中加入蠕化剂,经过蠕化处理后,使石墨变成短蠕虫状的高强度铸铁。主要应用于承受循环载荷、要求组织致密、强度要求高、形状复杂的零件,如气缸盖、进排气管、液压件、玻璃模具(如图3-1-4所示)、制动鼓(如图3-1-5所示)等。
图3-1-4 玻璃模具
图3-1-5 制动鼓
牌号是以“RT”和其后的一组数字表示,其中,“RT”表示蠕铁二字的汉语拼音字首,其后一组数字表示其最小抗拉强度(σb),如Ru420,表示最小抗拉强度为420MPa的蠕墨铸铁。
(3)麻口铸铁
碳一部分以石墨形式存在,一部分以Fe3C形式存在,断口夹杂着白亮的渗碳体和暗灰色的石墨,故称为麻口铸铁,如图3-1-6所示。麻口铸铁一般是由于组织成分不当和冷却速度过快等原因造成的,不易加工,性能也不好,故生产中应避免出现麻口组织。
如图3-1-7所示是白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁断面比较。
图3-1-6 麻口铸铁
图3-1-7 白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁断面比较
(4)合金铸铁
在灰铸铁或球墨铸铁中加入一定量的合金元素,可使铸铁具有某些特殊性能,如耐热、耐蚀、耐磨、高强度等,这种铸铁称为合金铸铁。 常用的合金铸铁如表3-1-4所示。
表 3-1-4 常用的合金铸铁
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