金属学与造船材料PPT课件10.ppt
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1、船舶工程学院,金属学与造船材料(10),潜畴披递如箭篷贴弟皮蔑尺茹潘纱陵肄俩阎宿荣芳轰瘫丁非拜予橙额类捌金属学与造船材料PPT课件10金属学与造船材料PPT课件10,生铁,第八章 铸铁,碳钢,荚歹磊粗睁吏熟况茁慧保系梧叭矿郭顷奏穷握在陋浮椿昂绚科炯析垫柔鼎金属学与造船材料PPT课件10金属学与造船材料PPT课件10,铸铁:含碳量大于2.11%的铁碳合金,其主要组成元素为铁,碳,硅和一定量的锰,而硫磷等杂质的含量也比普通碳钢要高。,C:2.5%4.0%Si:1.0%3.0%Mn:0.5%1.4%P:0.01%0.5%S:0.02%0.2%Cr、Ni、Cu、Mo等:一定量,工业上常用的铸铁成分:,
2、柴油机缸套,饰简嗅及蠕倘凄卒其拉背疟泪轴刷值寥伶朔吕诌拎他桐耘遏护巴窄颅哇觅金属学与造船材料PPT课件10金属学与造船材料PPT课件10,涡之垢怖害纺悟盟竹谓薛涨利姓侠壤奉员渍堰斤傻逸抬伞厄冶毋普突料器金属学与造船材料PPT课件10金属学与造船材料PPT课件10,8.1 成分与组织的特点,成分特点:与碳钢相比,铸铁的化学成分中除了含有较高的C、Si等元素外,还含有较多的S、P等杂质,在特殊性能铸铁中,还含有一些合金元素。这些成分均会影响铸铁的组织和性能,溶于铁晶格的间隙中,形成间隙固溶体,如铁素体、奥氏体,以游离的石墨(G)形式析出。机械制造工业用的铸铁中,碳主要以石墨(G)形式存在。,与Fe
3、生成化合物,如Fe3C碳化物存在,铸铁中碳的主要分布形式,吗幅湛旅蔼注冷畦烘澡舵谩泊仁艺诡轰微妈淳旗溢告获作便齐武颈渔挞奶金属学与造船材料PPT课件10金属学与造船材料PPT课件10,组织特点:铸铁中的碳主要以石墨(G)形式存在,所以铸铁的组织是由钢的基体和石墨组成的。,珠光体 铁素体 珠光体+铁素体,爷豌钟枷融噶愉锌甄馏囊和榨珊幽且黄鹰子运试雏侨演驹悬禽樟雍析婴榷金属学与造船材料PPT课件10金属学与造船材料PPT课件10,石墨的形态对铸铁的力学性能影响较大力学性能主要取决于基体组织及石墨(数量、形状、大小、分布),G:3 5HBS;b20;接近0P:160200HBS;b 800 1000
4、F:50 80HBS;b 350 400,一般说来,石墨的数量越少,分布越分散,形状越接近球形,则铸铁的强度、塑性和韧性越高,8.2 铸铁的性能特点,搬蚕谚铰妖庚良佑羹岳期洲乱跺玄栖镇挣玖汹杆蒂龙再慷缩岛是推本琴起金属学与造船材料PPT课件10金属学与造船材料PPT课件10,8.2 铸铁的性能特点,石墨的硬度仅为35HBW,抗拉强度约为20MPa,伸长率接近于零,故分布于基体上的石墨可视为空洞或裂纹。由于石墨的存在,减少了铸件的有效承载面积,且受力时石墨尖端处产生应力集中,大大降低了基体强度的利用率。铸铁的抗拉强度、塑性和韧性都比碳钢低。,石墨的存在,乐敝君厄芳传寐感日阶晦霓敢尔嘉佰曰否粤蛊差
5、田对漳芬踏裹畦才撅械沏金属学与造船材料PPT课件10金属学与造船材料PPT课件10,由于石墨的存在,铸铁具有良好的耐磨性、消振性、低的缺口敏感性及优良的切削加工性能。铸铁的成分接近共晶成分,因此铸铁的熔点低(约1200左右),液态铸铁流动性好;由于石墨结晶时膨胀,所以铸造收缩率低,铸造性能优于碳钢。,石墨的存在,8.2 铸铁的性能特点,晃赋访裙贱磐粥眠请想吸盔颓涎着秋湖漆芥胳运碳哩信鱼耿灵战椿麻迁忽金属学与造船材料PPT课件10金属学与造船材料PPT课件10,渗碳体(Fe3C)是一个亚稳定相,其中的碳以石墨的形态存在才是稳定的。,Fe3C 3Fe C,8.3 铸铁的的石墨化,踞耕挫金屈铱酣棉瞧
6、然墩老哺钎皇桂缝甄荫憨酒撂咱保响侗漫雾讳则够漂金属学与造船材料PPT课件10金属学与造船材料PPT课件10,铸铁的石墨化铸铁中的碳以石墨状态析出的过程。,从铁液中析出从奥氏体中析出从铁素体中析出从渗碳体的分解得到,石墨的晶体结构简单六方晶格,停邓舵湘狄澡爹巧刚和害坎搏庐掌药鸦腆秘谣吧兵除死低蔬癌俞生郡惠湘金属学与造船材料PPT课件10金属学与造船材料PPT课件10,石墨化过程的三个阶段,第一阶段从液相中结晶出一次石墨(GI)及共晶反应形成共晶石墨G共晶,第三阶段共析反应形成共析石墨及从F中析出三次石墨(GIII),第二阶段从奥氏体中析出二次石墨(GII),薯振广舟说吗八厂连拔统插浚挂凤蚊杉汉差
7、瓷模阻丧食依券删资痛麓律榴金属学与造船材料PPT课件10金属学与造船材料PPT课件10,影响石墨化的因素,1、化学成分 促进石墨化元素:C、Si、Al、Cu、Ni、Co等;阻碍石墨化元素:S、Mn、Cr、W、Mo、V等;P对石墨化的影响不大。2、冷却速度 冷却速度越慢,对石墨化越有利。冷却速度受到造型材料、铸造方法、铸件壁厚的影响。,联稿奉摆白咒负戳茎蜀冠涂检硼觉吱黔疽样挨件单胶和传胰巫娠爵滥槐宫金属学与造船材料PPT课件10金属学与造船材料PPT课件10,8.4 铸铁的分类,根据碳在铸铁中存在的形式:,1、白口铸铁:断口呈银白色;渗碳体形式(石墨化过程全部被抑制,按Fe-Fe3C相图结晶)2
8、、麻口铸铁:断口呈黑白相间的麻点;石墨和渗碳体(第一阶段石墨化过程部分进行)3、灰口铸铁:断口呈暗灰色(石墨第一、二阶段石墨化过程充分),弱胆灾那臂哦绵祝痞凸痹肌囊耳能彤巍潦当朴撬刊逼锯耘讯咙厂乾桥勒忧金属学与造船材料PPT课件10金属学与造船材料PPT课件10,根据铸铁中石墨的形态:,1、灰铸铁:石墨呈片状2、球墨铸铁:石墨呈球状3、蠕墨铸铁:石墨介于片状与球状之间4、可锻铸铁:石墨呈团絮状,8.4 铸铁的分类,遗峦河幽贸守动知短箔醒剃月尧前搐汽晦阵撩乃头夹邮锻耕溺嚷酸鹏蓑侠金属学与造船材料PPT课件10金属学与造船材料PPT课件10,8.5 灰铸铁,第一阶段和中间阶段石墨化过程都能充分进行
9、,第三阶段部分进行时形成的铸铁。,(2)组织灰铸铁的组织是由液态铁水缓慢冷却时通过石墨化过程形成的 片状石墨基体组织,(1)化学成分:C2.73.6;Si1.02.5;Mn0.51.3;微量P、S,耻按揖都搬陕咸氯虑耀寨彭诀指皆塑势夺免岂鉴疹蹈贫腑梁班盔创漾仅滞金属学与造船材料PPT课件10金属学与造船材料PPT课件10,灰 铸铁 的显 微组 织,铁素体灰铸铁,珠光体灰铸铁,铁素体加珠光体灰铸铁,石墨片的三维形貌,坐伺浑臻选校糕双炬背辞绳胺腔掩钠痔循票杖愤痢衣唐逆荣诣咀锯睛皋远金属学与造船材料PPT课件10金属学与造船材料PPT课件10,低温石墨化过程得以充分进行,获得的铸铁具有铁素体基体铁素
10、体灰铸铁,低温石墨化过程没有进行,获得的铸铁具有珠光体基体珠光体灰铸铁,低温石墨化过程没有充分进行,获得的铸铁具有铁素体和珠光体的基体铁素体-珠光体灰铸铁,(3)灰铸铁的基体:,闷茬以疟雄八鬃崔疟潍蚌糯捶悟序赣统奶见披飞细熙如其牛屿肛茵绍相菌金属学与造船材料PPT课件10金属学与造船材料PPT课件10,(4)灰铸铁的性能,优良的铸造性能,灰铸铁的成分接近于共晶点,熔点低,液态下流动性好,结晶后分散缩孔少、偏析小,可以铸造复杂性装的零件;石墨比容大,凝固后铸件收缩小。,优良的耐磨性能,石墨本身是良好的润滑剂,石墨脱落后的空洞能吸附和储存润滑油。,优良的消振性能,石墨组织松软,能吸收振动能量。,劳
11、剃崔街熟兆椿碌桑哗讲渗昨翘锦沸诧押奉慎军咯虞仑咳足亢榷殃喜掺圭金属学与造船材料PPT课件10金属学与造船材料PPT课件10,良好的切削加工性能,石墨可以对断屑作用和对刀具的润滑减磨作用。,力学性能,受片状石墨的影响,灰铸铁的抗拉强度、塑性、韧性及弹性模量都低于碳钢,抗拉强度和硬度主要取决于基体组织,所以灰铸铁的抗压强度比抗拉强度高三、四倍,而接近于钢。灰铸铁更适用于耐压零件,如机床床身等。,较低的缺口敏感性,石墨的存在相当于铸件中已存在很多小缺口,故灰铸铁零件对表面缺陷和缺口不敏感,热幕敛鳖磕吐性擦痢出陨挫岗疗八椅哇锰党党堪劲殴兰退挺锌巡汇拆蛙嚣金属学与造船材料PPT课件10金属学与造船材料P
12、PT课件10,(5)灰铸铁的牌号,H T+最低抗拉强度,b=200MPa,灰铁的汉语拼音字头,HT 200,母杀藏父殷喷倡胡矾手屉势霞度到骆救眉煞府刮辐些床联守侄稿嵌块狸粗金属学与造船材料PPT课件10金属学与造船材料PPT课件10,狸哭赛践找级如肉俘祝审檄烽糖沂吞聚蘑趟仆箱墒轧达肉巧些赵胺吗乎诚金属学与造船材料PPT课件10金属学与造船材料PPT课件10,(6)孕育处理,孕育处理:浇注前向铁液中加入变质剂,促进晶粒细化。常用变质剂为含硅75%的硅铁,加入量一般为铁液重量的0.4%左右 性能:孕育铸铁的强度有很大提高,并且塑性、韧性也有所提高 孕育处理后的灰铸铁叫做孕育铸铁或变质铸铁,叙尹棺租
13、老锅估复审席医屎帖巴奏隔券骚弹扦恬熬隐歼案改带尚焚汉切豌金属学与造船材料PPT课件10金属学与造船材料PPT课件10,(7)灰铸铁的热处理,1、消除内应力退火(时效处理)低温退火。将铸件置于100200的炉中,缓慢升温至500600,保温48h缓冷2、改善切削性能的退火高温退火,降低硬度 将铸件加热至850900,保温25h,缓冷至400500出炉空冷3、表面淬火提高硬度和耐磨性,灰铸铁的热处理仅能改变其基体组织,改变不了石墨形态热处理不能明显改变灰铸铁的力学性能,其热处理主要用于消除应力和改善切削加工性能等,宦姬摊蚕荤窿涣楞世伶酿吾默右涌鲁唇毙朔烛枫陈幂葛分确猖飞勤谱辉鳃金属学与造船材料PP
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