铸 铁 铸铁足碳的质量分数大于2．1l％，并含有较多的硅、锰元素及磷、硫等杂质元素的铁碳合金。ext前端框架
铸铁是一种成本低廉、用途广泛的金属材料，与钢相比，虽然力学性能较低，但却有许多钢所没有的优良性能，如良好的减振性、耐磨性、铸造性、切削加工性等，且生产工艺及设备较简单。因此，在生产中得到普遍的应用。如按质量比统汁在汽车、拖拉机中铸铁用量占50％～70％，在机床中占60％一90％。 人类使用铸铁要比钢早得多，但由于其力学性能不高，只用于受力较小的不重要零件。自从球墨铸铁问世以来，铸铁的用途愈来愈广泛，目前已经成为一种优良的结构材料。采用球墨铸铁可代替部分锻钢、铸钢以及优质合金钢来制造各种零件。近年来由于铸铁组织的进一步改善，使石墨对基体的破坏作用大为减轻，热处理对基体的强化作用也更明显。因此，铸铁已逐步用于制造各种性能要求较高，受力较复杂的零件。 由于铸铁中含有较多的碳和硅，因此，铸铁中的碳既可形成化合态的渗碳体(Fc3C)，也可形成游离状的石墨(G)。根据碳在铸铁中存在的形式，铸铁可分为以下几种： 1)白口铸铁：这种铸铁中的碳全部以渗碳体的形式存在，其组织如Fe—Fe3C相图中白口铁 部分所示，囚其断口呈白亮，故称白口铸铁。由于大量硬而脆的渗碳体的存在，故白口铸铁硬度高、脆忭大，难于进行切削加工。因此，工业上很少直接用它来制造机器零件，主要用作可锻铸铁的毛坯以及某些不需进行切削加工，但要求硬度高、耐磨性好的机件，如犁铧等。
2)灰口铸铁：这种铸铁中的碳大部或全部以游离的石墨形式存在，断口呈灰，故称灰口铸铁。根据其石墨形态的不同，灰口铸铁又可分为普通灰铸铁(简称灰铸铁)、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁，其中灰铸铁具有许多优良的性能，是目前工业生产中应用最广泛的一种铸铁。
3)麻口铸铁：该铸铁组织中的碳绝大部分以渗碳体的形式存在，只有少量以石墨的形式存在(即从液相中析出的石墨)，断口为灰、白交错的麻点，故称麻口铸铁，这种铸铁在工业上很少使用。
此外，为了满足一些特殊性能要求，向铸铁中加入某些合金元素(如铬、铜、铝、硼等)可得到耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等合金铸铁。
7．1 铸铁的石墨化及其影响因素
影响铸铁组织和性能的关键是碳在铸铁中存在的形式、形态、大小和分布。铸铁的发展，
主要是围绕如何改变石墨的数量、大小、形状和分布这一中心问题进行的。因此，首先应研究铸铁中石墨的形成过程及其影响因素。
7．1．1 铸铁的石墨化
铸铁中石墨的形成过程称为石墨化。在铸铁中，碳能以化合态的渗碳体和游离状态的石墨两种形式存在，游离状态的石墨容易形成片状结构。这是由于石墨的晶格为简单六方晶格，如图7—1所示，基面中的原子间距为o．142nm，原子间结合力较强；而两基面间的面间距为o，340nm，因基面间距较大，原子间结合力较弱，故结晶时易形成片状结构，且强度、塑性和韧性极低，接近于零，硬度仅为3HBS。另外，在碳原子的四个价电子中，只有一个价电子参加到电子气中去，这便是石墨具有某些不太明显的金属性能(如导电性)的原因。前面我们已讨论过化合态的渗碳体，它若加热到高温，便会分解为铁和碳(Fe2C→3Fe+C)。所以化合态的渗碳体只是一种亚稳定相，而游离态的石墨则是一种稳定相。一般，在铁碳合金的结晶过程中，因为渗碳体的含碳量(6．69％)比石墨的含碳量(100％)更接近于合金成分的含碳量(2．5％一4．o％)，析出渗碳体时所需的原子扩散量较小，渗碳体的晶核易形成，所以自合金液体或奥氏体中析出的是渗碳体而不是石墨。但在扩散时间足够的条件下，或在合金中含有可促进石
墨形成的元素(如硅等)时，在合金中便会直接自液体或奥氏体中析出石墨。实践证明，成分相同的合金在冷却时，冷却速度愈快，析出渗碳体的可能性愈大；冷却速度愈慢，析出石墨的可能性愈大。因此，在铁碳合金结晶过程中存在两种相图，即前述的Fe-Fe3C相图(它说明了Fe3C的析出规律)和Fe-G相图(它说明了石墨的析出规律)。为便于比较和应用，把这两个相图画在一起，便形成了铁一碳双重相图，如图7—2所示。图中实线表示Fe—Fe3C相图，虚线表示Fe-G相图，虚线与实线重合部分则用实线表示。根据合金的成分和结晶条件不同，铁碳合金的石墨化可以全部或者部分地按照其中的一种相图进行。
在碳钢的基础上有意加入一种或几种合金元素，使钢的使用性能或工艺性能得到改善提高，这样组成的铁基合金即为合金钢。但是，应当指出，合金钢并不是一切性能上都优于碳钢，它在不少性能指标上优于碳钢，但也有某些指标不如碳钢，且其价格比较昂贵，所
以必须正确地认识合金钢，合理地使用合金钢，使它发挥出其最佳的效用。
6．1 钢中的合金相
从金相组织来看，合金钢是由不同的合金相所组成的。根据合金元素与铁、碳以及合金元素之间相互作用的不同，合金钢中主要的合金相有下列几种类型。
6．1．1 铁基固溶体
钢中合金元素可分别与o—Fc、J—Fe及广Fe形成三种铁基固溶体，分别称o、J和Y固溶体。这些固溶体仍保留着铁的多形性转变的特性．这是大多数合金钢仍能有效地进行热处理的根据之一。台金钢热处理效果的大小，可由。固溶体和7固溶体的相对稳定性来判断。这里所谓铁基固溶体的相对稳定性，指的是其存在的温度范围以及成分范围的大小。由于钢的室温组织大多是由高温的7固溶体——奥氏体变化而来，所以，通常把奥氏体的相对稳定性的大小作为合金元素对铁基固溶体影响的一个重要方面来讨论。那些在7-Fe中有较大的溶解度，并能相对地稳定7固溶体的合金元素称为促成奥氏体的合金元素；相反，在。—Fe中有较大的溶解度、并使。固溶体相对稳定的合金元素称为促成铁素体的合金元素。由此，可以把合金元素在这方面的作用分作两类。
远程控制杀虫灯 6．1．1．1 扩大y相区元素
所谓扩大y相区，就是指在铁与合金元素组成的二元相图中，使A：点温度降低，A：点温度升高，并在相当宽的温度范围内与7-Fe可以无限固溶或有相当大的溶解度。这类元素显然是增大奥氏体相对稳定性的。按照对7相区扩大的程度，通常又细分为两种：
A 开启y相区元素(图6—1，A—1) 在这类元素(M)与铁组成的二元相图中，y相区存在的温度范围变宽，相应地J和。相区缩小，并在一定范围内铁与该元素可以无限固溶。Mn、Co、Ni与Fe组成的二元相图属于这一类。
B 扩大y相区元素(图6—1，A一Ⅱ) 与(1)相似，但不无限固溶。C、N，Cu等元素属于这一类。
6．1．1．2 缩小y相区元素
所谓缩小Y相区，就是指这类元素(M)在Fe—M二元相图中，可使A3点温度升高，A4点温度降低；合金元素在7-Fe中的溶解度较小。这类元素显然是减小奥氏体的相对稳定性的。通常也分为两种。
A 封闭y相区元素(图6—1，B一工) 这类元素使A3升高，Ai降低，Y相区为。相区所封闭．在相图上形成y圈。V、Cr、Ti、W、Mo、Al、Si、P、Sn、Sb、As等属于这类元素，其中V和Cr与a—Fe在一定温度范围可无限固溶，其余元素与a-Fe都是有限溶解。
B 缩小y相区元素(图6—1，B一Ⅱ大规模定制恒温恒湿净化实验室) 这类元素与封闭y相区的元素相似，但由于在一定浓度出现厂金属化合物，破坏厂Y圈，使y相可以在相当大的浓度范围内与化合物共存。B、Zr、Nb、Ta、S、Ce等属于这类元素。
可以看出，促成奥氏体的合金元素与铁组成的二元相图属于第一大类(A型)；促成铁索体的合金元素与铁组成的二元相图属于第二大类(B型)。
在上述那些元素中，只有C、N、B与铁形成间隙固溶体，其余元素均与铁形成代位固溶体——合金铁素体和合金奥氏体。
综上所述，可以认为，铁基固溶体的多形性转变及固溶度的变化，也和碳钢相似，是合金钢热处理的根据，这两方面的多种变化造成了各式各样的合金钢组织。
6．1．2 钢中的碳化物及氮化物
6．1．2．1 钢中的破化拘
碳化物是钢中的重要合金相之一。碳化物的类型、数量、形态及分布，对钢的性能有着很重要的影响。
根据合金元素和碳的相互作用情况，可以把合金元素分作两大类：
扫地车设计 A 非碳化物形成元素 如Ni、Co、Si、Al、Cu等，这些元素在一般钢中大多溶于铁索体或奥氏体中或以其他相的形式存在于钢中，但不形成单独的碳化物。
B 碳化物形成元素 碳化物形成元素都具有一个未填满的d电子层，d层电子愈是不满，形成碳化物的能力就愈强，即和碳的亲和力愈大，从而形成的碳化物也就愈稳定。据此，可将合金元素形成碳化物的能力由强至弱排列如下：Ti、2r、V、Ta，Nb、W、Mo、Cr、Mn、Fe；一般把Ti、Zr、Ta、Nb算作强碳化物形成元素，把W、Mo、C，、Mn、Fe算作弱碳化物形成元素。有时也将W、Mo称为中强碳化物形成元素。
强碳化物形成元素和碳有很强的亲和力，易于形成不同类型的碳化物，由于这些碳化物的结构不同于渗碳体，在合金钢中常称它们为特殊碳化物。
弱碳化物形成元素，一部分进入固溶体中，另一部分进入渗碳体，取代其中部分铁原子，形成合金渗碳体，如(Fe，Mn)：C，(Fe，Cr)：c等。除Mn以外，当元素含量超过一定限度时，又可形成特殊碳化物，如(Fe，Cr)7C3，(Fe，W)6C，(Fe，Mo)6C等。总的来看，弱碳化物形成元素在碳化物中的浓度一般都比在固溶体中的高。
钢中碳化物按照晶体结构的不同，可分为两大类。一类是晶体结构比较简单的，另一类是晶体结构比较复杂的。当碳原子和过渡族元素原子半径之比rc／rm，小于0．59时．形成
的碳化物属于前一类，其结构可以是面心立方点阵、体心立方点阵、密排六方结构或简单六方点阵。这使碳原子填人金属立方晶格或六方晶格的空隙中，并使碳化物具有金属键．因而碳
电磁跷跷板
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议