资源简介

材料科学与工程学院教案用纸
课程章节名称 项目七 铸铁
教学目的、要求 ●掌握铸铁的分类和形成过程。 ●掌握灰铸铁。 ●掌握可锻铸铁。 ●掌握球墨铸铁和蠕墨铸铁。
重点 难点 1.铸铁的分类和形成过程 2.灰铸铁 3.可锻铸铁 4.球墨铸铁和蠕墨铸铁
教学环节时间分配 3课时
教学手段、教学方法和实施步骤 多媒体
授课内容: 铸铁形成过程： 在铸铁中，石墨可以以片状、球状、蠕虫状或团絮状形态存在，石墨既可以从液体或奥氏体中直接析出，也可以先结晶出渗碳体，再由渗碳体在一定条件下分解为铁素体和石墨。铸铁中的碳以石墨形态析出的过程称为石墨化。如灰口铸铁和球墨铸铁中的石墨主要从液体中析出;可锻铸铁中的石墨则完全由白口铸铁经长时间高温退火，由渗碳体的分解来得到。石墨形成过程（石墨化）分为三个阶段。第一阶段石墨化:铸铁液体通过共晶反应形成共晶石墨。第二阶段石墨化:在1154～738 ℃温度范围内冷却过程中，自奥氏体中不断析出二次石墨。第三阶段石墨化:当温度降到738℃通过共析反应析出石墨。 灰铸铁： 灰铸铁的化学成分一般为:碳的质量分数为2.7%～3.6%、硅的质量分数为1.0%～2.2%、锰的质量分数为0.5%～1.3%、磷的质量分数小于0.3%、硫的质量分数小于0.15%。其中碳、硅、锰是调节组织的元素，磷元素是被控制使用的，硫元素是被限制的。灰铸铁的力学性能主要取决于基体的性能及石墨的数量、形状、大小和分布状况。灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重，在石墨尖角处易造成应力集中，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，但抗压强度与钢相当。同时，基体组织对灰铸铁的力学性能也有一定的影响，铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大，强度和硬度最低，故应用较少;珠光体基体灰铸铁的石墨片细小，有较高的强度和硬度，主要用来制造较重要铸件;铁素体一珠光体基体灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁稍粗大，性能不如珠光体灰铸铁。故工业上使用较多的是珠光体基体的灰铸铁。 三、可锻铸铁： 可锻铸铁又称为玛钢、马铁。可锻铸铁是由一定化学成分的铁液浇注成白口坯件，再经退火而成的铸铁。可锻铸铁中石墨为团絮状，对基体的割裂和引起应力集中作用比灰铸铁小，因此，它与灰口铸铁相比，可锻铸铁有较好的强度和塑性，特别是低温冲击性能较好，耐磨性和减振性优于普通碳素钢;铸造性能较灰铸铁差;切削性能则优于钢和球磨铸铁而与灰铸铁接近。必须指出的是，可锻铸铁是不可以锻造的。 可锻铸铁的生产必须经过两个步骤:先浇注成白口铸铁件，然后经高温长时间的可锻化退火，使渗碳体分解为团絮状石墨，而获得可锻铸铁件。 为了保证在一般冷却条件下铸件能够获得全部的白口组织，须使可锻铸铁的碳和硅含量较低，化学成分一般为: wc=2.2%～2.8%，wSi=1.0%～1.8%，wMn=0.3%～0.8%，wS≤ 0.2%，wP≤0.1%。 四、球墨铸铁 球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢。正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢”主要指球墨铸铁。 球墨铸铁的成分中C、Si的质量分数较高，Mn的质量分数较低，S、P的质量分数限制很严，同时含有一定量的Mg和稀土元素。球墨铸铁的大致化学成分如下: wC=3.6%～4.0%、wSi=2.0%～2.8%、wMn=0.6%～0.8%、wS≤0.07%、wP≤0.1%、wMg=0.03%～0.05%、wRe=0.02%～0.04%。 蠕墨铸铁： 蠕墨铸铁作为一种新型铸铁材料出现在20世纪60年代。通常蠕墨铸铁是铸造以前加蠕化剂（镁或稀土）随后凝固而制得的。迄今为止，国内外研究结果一致认为，稀土是制取蠕墨铸铁的主导元素。我国稀土资源富有，为发展我国蠕墨铸铁提供了极其有利的条件和物质基础。 蠕墨铸铁的化学成分要求与球磨铸铁相似，即要求高碳、高硅、低硫和低磷。蠕墨铸铁的化学成分一般为:wC=3.5～3.9%、wSi=2.1～2.8%、wS<0.1%、wMn=0.4～0.8%、wP<0.1%。 浇注前，还需在上述成分的铁液中加入适量蠕化剂和孕育剂，进行蠕化处理和孕育处理。
课堂讨论 铸铁形成过程
课外思考、练 习及作业题 课后习题

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