第九章铸铁 Cast Iron 铸铁是历史上使用得较早的材料,也是最便宜的金属材料之 同时它具有很多优点。比如,在汽车发动机中,铸铁占80%。同钢 样,铸铁也是Fe、C元素为主的铁基材料,但是它含碳量很髙 (碳含量大于2.11%),达到亚共晶、共晶或过共晶成分,而且铸铁 成型制成零件毛坯只能用铸造方法,不能用锻造或轧制方法 铸铁中碳元素按主要存在方式不同可分为两大类:一是白口铸 铸铁(断口呈现白色),碳的主要存在形式是化合物,如渗碳体 没有石墨;另一是灰口铸铁(断口呈现黑灰色),碳的主要存在形 式是碳的单质,即游离状态石墨。介于白口铸铁与灰口铸铁之间为 麻口铸铁,其中的碳既有游离石墨又有渗碳体
第九章 铸铁 Cast Iron 铸铁是历史上使用得较早的材料，也是最便宜的金属材料之一， 同时它具有很多优点。比如，在汽车发动机中，铸铁占80%。同钢 一样，铸铁也是Fe、C元素为主的铁基材料，但是它含碳量很高 （碳含量大于2.11％），达到亚共晶、共晶或过共晶成分，而且铸铁 成型制成零件毛坯只能用铸造方法，不能用锻造或轧制方法。 铸铁中碳元素按主要存在方式不同可分为两大类：一是白口铸 铸铁（断口呈现白色），碳的主要存在形式是化合物，如渗碳体， 没有石墨；另一是灰口铸铁（断口呈现黑灰色），碳的主要存在形 式是碳的单质，即游离状态石墨。介于白口铸铁与灰口铸铁之间为 麻口铸铁，其中的碳既有游离石墨又有渗碳体
弟 铸铁的石墨化 Graphitization of cast Iron 、FeFe3C和FeC双重相图 在前面介绍过Fe-Fe3C相图,按这张相图自液态冷却下来的FeC 合金固态一般为铁素体及渗碳体两相。实际上渗碳体只是一个亚稳定 相,石墨才是稳定相。因此描述铁碳合金组织转变的相图实际上有两 个,一个是Fe-Fe3C系相图,另一个是Fe-C系相图。把两者迭合在一 起,就得到一个双重相图
第一节 铸铁的石墨化 Graphitization of Cast Iron 一、Fe-Fe3C和Fe-C双重相图 在前面介绍过Fe-Fe3C相图，按这张相图自液态冷却下来的Fe-C 合金固态一般为铁素体及渗碳体两相。实际上渗碳体只是一个亚稳定 相，石墨才是稳定相。因此描述铁碳合金组织转变的相图实际上有两 个，一个是Fe-Fe3C系相图，另一个是Fe-C系相图。把两者迭合在一 起，就得到一个双重相图
L+8 H 140 L+y 温1200y 度 1000 y +Fe C 8 600 400a a +Fe3C 200 Fe 2 34 66.69 C/% Fe-Fe3C和FeC双重相图
Fe 1 2 3 4 5 6 6.69 C / % Fe-Fe3C和Fe-C双重相图 1400 1200 1000 800 600 400 200 温 度 ℃ E C F D A B J N S G P K Q γ ＋ δ γ L＋δ δ L＋γ γ ＋ α γ＋Fe3C α α＋Fe3C H E′ C′ F′ S′ P′ K ′ D ′
铸铁的石墨化过程 按Fe-C相图铸铁液冷却过程中,碳溶解于铁素体外均以石墨形成 析出。石墨形成(或石墨化)分为如下两个阶段 第一阶段:包括自低于液相线CD以下温度冷却自液体中析出 次石墨”,低于共晶线ECF′(温度1154C)共晶成分(C’点含 4.26%C),液体转变为奥氏体与共晶石墨组成的共晶组织;以及低 于共晶温度ECF以下冷却沿ES线从奥氏体中析出“二次石墨”。 第二阶段:略低于共析温度(738℃)的PSK线以下,共析成分 (S点,含0.68%C)奥氏体转变为由铁素体与石墨组成的共析组织
二、铸铁的石墨化过程 按Fe-C相图铸铁液冷却过程中，碳溶解于铁素体外均以石墨形成 析出。石墨形成（或石墨化）分为如下两个阶段： 第一阶段：包括自低于液相线CD以下温度冷却自液体中析出 “一次石墨” ，低于共晶线ECF（温度1154℃）共晶成分（C点含 4.26％C），液体转变为奥氏体与共晶石墨组成的共晶组织；以及低 于共晶温度ECF以下冷却沿ES线从奥氏体中析出“二次石墨”。 第二阶段：略低于共析温度（738℃）的PSK线以下，共析成分 （S点，含0.68%C）奥氏体转变为由铁素体与石墨组成的共析组织
石墨化程度 名称 显微组织 第一阶段第二阶段 完全石墨化完全石墨化 铁素体十石墨 灰口铸铁完全石墨化部分石墨化铁素体+珠光体+石墨 完全石墨化 未石墨化 珠光体+石墨 麻口铸铁部分石墨化 未石墨化 莱氏体十珠光体十石墨 白口铸铁未石墨化 未石墨化莱氏体+珠光体+渗碳体
名 称 石 墨 化 程 度 显 微 组 织 第 一 阶 段 第 二 阶 段 灰口铸铁 完全石墨化 完全石墨化 铁素体＋石墨 完全石墨化 部分石墨化 铁素体＋珠光体＋石墨 完全石墨化 未石墨化 珠光体＋石墨 麻口铸铁 部分石墨化 未石墨化 莱氏体＋珠光体＋石墨 白口铸铁 未石墨化 未石墨化 莱氏体＋珠光体＋渗碳体