灰铸铁的牌号和性能

2019-07-0311:13:02灰铸铁的牌号和性能已关闭评论

1)灰铸铁的牌号、性能及用途

灰铸铁的牌号是用字母“HT”再加上一组数字来表示的,其后的数字表示铸铁的最低抗拉强度。例如HT150,表示最低抗拉强度为150 MPa的灰铸铁。灰铸铁的牌号、力学性能及其用途见表1.5.8。

表1.5.8 灰铸铁的牌号、力学性及其用途

灰铸铁的牌号和性能

续表

灰铸铁的牌号和性能

2)灰铸铁的化学成分及组织

灰铸铁的化学成分大致为:w C= 2.5%~4.0%,w Si= 1.0%~2.5%,w Mn= 0.5%~1.3%,w S≤0.3%,w P≤0.15%。它的组织是在钢的基体上分布着片状石墨。根据化学成分和冷却条件的不同,灰铸铁可有3种不同的组织:“F+石墨”、“F+ P+石墨”、“P+石墨”,其中以P为基体的灰铸铁强度较高。

3)灰铸铁的性能

①力学性能 由于石墨的强度、塑性、韧性几乎为零,灰铸铁如同在钢中嵌入了大量的微裂纹,使基体割裂,并在片状石墨的尖角处引起应力集中,受载后易形成脆性断裂。因此,灰铸铁的抗拉强度比钢低得多,只利用了基体组织30%~50%的性能,而且塑性、韧性也很差(δ≈0)。灰铸铁的强度、塑性及韧性与其所含石墨的数量、大小和分布密切相关。石墨数量越多,越粗大,分布越不均匀,对基体的割裂作用就越严重,灰铸铁的强度、塑性及韧性也越差。

铸铁的抗压强度、硬度及耐磨性主要取决于基体。故灰铸铁的抗压强度比抗拉强度高得多,可接近于钢,同时珠光体基体的灰铸铁具有较高的硬度和耐磨性。

②其他性能 灰铸铁的成分接近共晶成分,故灰铸铁的流动性好、收缩小,产生缺陷的倾向小,是铸造性能最好的一种材料。因此,在铸造生产中往往不需采取任何特殊工艺措施即可获得合格的铸件。灰铸铁属于脆性材料,不能锻造和冲压。同时,焊接时产生裂纹倾向大,并在焊接区常出现白口组织,难以切削加工,故焊接性也很差。石墨的存在使灰铸铁具备了一些其他的优良性能。如良好的减摩性、减震性,良好的切削加工性及低的缺口敏感性等。

4)灰铸铁的孕育处理

为了提高灰铸铁的力学性能,就必须降低碳硅含量,以达到减少石墨数量,缩小石墨大小,减轻其割裂基体的作用。但碳硅含量较少的铁水,不容易形成石墨,而形成白口铸铁。生产中常采用孕育处理(又称变质处理)的方法,即在出铁水时加入少量硅质量分数为75%的硅铁合金作为孕育剂,增加外来晶核,强制使铸铁石墨化以获得细晶粒的珠光体基体和细片状的石墨。孕育处理后的灰铸铁称为“孕育铸铁”或“变质铸铁”。经孕育处理的铸铁,其强度、硬度比普通灰铸铁明显提高,并在厚大截面上具有均匀的组织和性能,故常用做力学性能要求较高的厚大铸件。

5)灰铸铁的热处理

热处理只能改变铸铁的基体,不能改变片状石墨的有害作用,因此,通过热处理提高灰铸铁的力学性能效果不大。灰铸铁常用的热处理为去应力退火和软化退火。

①去应力退火 去应力退火(人工时效)的目的是降低铸件内应力,防止加工后的变形。常用的去应力退火方法是将铸件加热至500~600℃,经较长时间保温后缓慢冷却到150~200℃出炉空冷。

②软化退火 软化退火(石墨化退火)的目的是使铸件中部分白口组织的渗碳体继续分解成石墨,从而改善其切削加工性能。软化退火的方法是将铸件加热至850~900℃,保温2~5 h,然后炉冷至400~500℃后取出空冷。

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