铸铁是含碳大于2.1%的铁碳合金,它是将铸造生铁(部分炼钢生铁)在炉中重新熔化,并加进铁合金、废钢、回炉铁调整成分而得到。与生铁区别是铸铁是二次加工,大都加工成铸铁件。铸铁件具有优良的铸造性可制成复杂零件,一般有良好的切削加工性。另外具有耐磨性和消震性良好,价格低等特点。
9、铸铁牌号的表示方法:(根据GB5612-85)
各种铸铁代号,由表示该铸铁特征的汉语拼音字母的第一个大写正体字母组成。当两种铸铁名称的代号字母相同时,可在该大写正体字母后加小写正体字母来区别。同一名称铸铁,需要细分时,取其细分特点的汉语拼音第一个大写正体字母,排列在后面。见表4-2
表4- 20 铸铁名称,代号及牌号表示方法
铸铁名称 | 代号 | 牌号表示方法实例 |
灰铸铁 | HT | HT100 |
蠕墨铸铁 | RuT | RuT400 |
QT | QT400-17 | |
黑心可锻铸铁 白心可锻铸铁 珠光体可锻铸铁 | KHT KBT KZT | KHT300-06 KBT350-04 KZT450-06 |
耐磨铸铁 | MT | MT Cu1PTi-150 |
抗磨白口铸铁 抗磨球墨铸铁 | KmBT KmQT | KmBTMn5Mo2Cu KmQTMn6 |
LT | LTCrMoR | |
耐蚀球墨铸铁 | ST SQT | STSi15R SQTAl15Si5 |
耐热球墨铸铁 | RT RQT | RTCr2 RQTA16 |
AT | ---- |
牌号中代号后面的一组数字,表示抗拉强度值;有两组数字时,第一组表示抗拉强度值,第二组表示延伸率值。两组数字中间用“一”隔开。
合金元素用国际元素符号表示,含量大于或等于1%时,用整数表示:小于1 %时一般不标注。常规元素(C、Si、Mn、S、p)一般不标注,有特殊作用时,才标注其元素符号及含量。
10、白口铸铁:白口铸铁中的碳全部以渗透碳体(Fe3c)形式存在,因断口呈亮白色。故称白口铸铁,由于有大量硬而脆的Fe3c,白口铸铁硬度高、脆性大、很难加工。因此,在工业应用方面很少直接使用,只用于少数要求耐磨而不受冲击的制件,如拔丝模、球磨机铁球等。大多用作炼钢和可锻铸铁的坯料。
11、灰口铸铁;铸铁中的碳大部或全部以自由状态片状石墨存在。断口呈灰色。它具有良好铸造性能、切削加工性好,减磨性,耐磨性好、加上它熔化配料简单,成本低、广泛用于制造结构复杂铸件和耐磨件。
灰口铸铁按基体组织不同,分为铁素体基灰口铸铁、珠光体--铁素体基灰口铸铁和珠光体基灰口铸铁三类。
由于灰口铸铁内存在片状石墨,而石墨是一种密度小,强度低、硬度低、塑性和韧性趋于零的组分。它的存在如同在钢的基体上存在大量小缺口,即减少承载面积,又增加裂纹源,所以灰口铸铁强度低、韧性差,不能进行压力加工。为改善其性能,在浇注前在铁水中加入一下量的硅铁,硅钙等孕育剂,使珠光体基体细化,石墨变细小而均匀分布,经过这种孕育处理的铸铁。称为孕育铸铁。
灰口铸铁的牌号、性能组织及用途见表4-21。
表4-21灰口铸铁的牌号、性能、组织及用途
铸铁类别 | 牌号 | 铸体主要壁厚 | 试体直径mm | 抗拉强度 | 抗弯强度 | 挠度支距 | 抗压强度 | 硬度HB | 用途举例 | ||
不小于 | 基体 | 石墨 | |||||||||
铁素体灰口铸铁 | HT100-260 | 所有尺寸 | 30 | 100 | 260 | 2 | 500 | 143-229 | F+P(少量) | 粗片 | 低负荷和不重要的零件,如盖、外罩、手轮、支架、和重锤等 |
铁素体--珠光体灰口铸铁 | HT150-330 | 4-8 >8-15 >15-30 >30-50 >50 | 13 20 30 45 60 | 280 200 150 120 100 | 470 390 330 250 210 | 1.5 2 2.5 3 4 | 650 | 170-241 170-241 163-229 163-229 143-229 | F+P | 较片粗 | 中等应力的零件,如支柱、底座、齿轮箱、工作台、刀架、端盖、阀体、管路、附件等 |
珠光体灰口铸铁 | HT200-400 | 6-8 >8-15 >15-30 >30-50 >50 | 13 20 30 45 60 | 320 250 200 180 160 | 530 450 400 340 310 | 1.8 2.5 2.5 3 4.5 | 750 | 187-255 170-241 170-241 170-241 163-229 | P | 中等片状 | 承受较大应力、用作重要的零件,如汽缸、齿轮、机座、飞轮、床身、刹车轮、联轴器、齿轮箱和轴承座等 |
HT250-470 | >8-15 >15-30 >30-50 >50 | 20 30 45 60 | 290 250 220 200 | 500 470 420 390 | 2.8 3 4 4.5 | 1000 | 187-255 170-241 170-241 163-229 | 细P | 较细片状 | ||
孕育铸铁 | HT300-540 | 15-30 >30-50 >50 | 30 45 60 | 300 270 260 | 540 500 480 | 3 4 4.5 | 1100 | 187-255 170-241 170-241 | S或T | 细小片状 | 用作承受高弯曲应力及高抗压强度的重要零件,如齿轮、凸轮、车床卡盘、剪床及压力机机身和润滑阀壳体等 |
HT350-610 | 15-30 >30-50 >50 | 30 45 60 | 350 320 310 | 610 560 540 | 3.5 4 4.5 | 1200 | 197-269 187-255 170-241 | ||||
HT400-680 | 20-30 >30-50 >50 | 30 45 60 | 400 380 370 | 680 650 630 | 3.5 4 4.5 | 207-269 187-269 197-269 |
12、可锻铸铁:可锻铸铁是用碳、硅含量较低的铁碳合金铸成白口铸铁坯件,再经过长时间高温退火处理,使渗碳体分解出团絮状石墨而成,即可锻铁是一种经过石墨化处理的白口铸铁。
可锻铸铁按热处理后显微组织不同分两类;一类是黑心可锻铸铁和珠光可锻铸铁。黑心可锻铸铁组织主要是铁素体(F)基本+团絮状石墨;珠光体可锻铸铁组织主要是珠光体(P)基体+团絮状石墨。另一类是白心可锻铸铁,白心可锻铸铁组织决定于断面尺寸,小断面的以铁素体为基体,大断面的表面区域为铁素体、心部为珠光体和退火碳。可锻铸铁牌号、性能(根据GB9440-88)见表4-22、4-23。
表4-22 黑心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁的机械性能
牌号 | 试样直径 d mm | 抗拉强度σd 屈服强度σ | 伸长率 δ% (L0=3 d) | 硬度 HB | |||
A | B | N/mM2(kgf/mm2) | |||||
不小于 | |||||||
KTH300--06 | -- | 12 或 15 | 300(30.6) | -- | 6 | 不大于 | |
KTH330--08 | 330(33.7) | -- | 8 | ||||
KTH350--10 | -- | 350(35.7) | 200(20.4) | 10 | |||
KTH370--12 | 370(37.7) | -- | 12 | ||||
KTZ450--06 | -- | 450(45.9) | 270(27.5) | 6 | 150--200 | ||
KTZ550--04 | -- | 550(56.1) | 340(34.7) | 4 | 180--230 | ||
KTZ650--02 | -- | 650(66.3) | 430(43.9) | 2 | 210--260 | ||
KTZ700--02 | -- | 700(71.4) | 530(54.1) | 2 | 240--290 |
注:①试样直径12mm只适用于铸铁主要壁厚小于10mm的铸铁。
②牌号KTH300?6适用于气密性零件。
③牌号B系列为过渡牌号。
表4-23 白心可锻铸铁的机械性能
牌号 | 试样直径 d mm | 抗拉强度σd 屈服强度σ | 伸长率 δ% (L0=3 d) | 硬度 HB | |
N/mm2(kgf/mm2) | |||||
不小于 | 不大于 | ||||
KTB350-04 | 9 12 15 | 340(34.7) 350(35.7) 360(36.7) | -- -- -- | 5 4 3 | 230 |
KTB380-12 | 9 12 15 | 320(32.6) 380(38.8) 400(40.8) | 170(17.3) 200(20.4) 210(21.4) | 15 12 8 | 200 |
KTB400-05 | 9 12 15 | 360(36.7) 400(40.8) 420(42.8) | 200(20.4) 220(22.4) 230(23.5) | 8 5 4 | 220 |
KTB450-07 | 9 12 15 | 400(40.8) 450(45.9) 480(49.0) | 230(23.5) 260(26.5) 280(28.6) | 10 7 4 | 220 |
黑心可锻铸铁主要用于制造汽车、拖拉机零件及机床附件、如轮壳、弹簧支座、阀门等。珠光体可锻铸铁则用于制造曲轴、连杆、轮轴、活塞环等。
13、球墨铸铁:在铁水(球墨生铁)浇注前加一定量的球化剂(常用的有硅铁、镁等)使铸铁中石墨球化。由于碳(石墨)以球状存在于铸铁基体中,改善其对基体的割裂作用,球墨铸铁的抗拉强度、屈服强度、塑性、冲击韧性大大提高。并具有耐磨、减震、工艺性能好、成本低等优点,现已广泛替代可锻铸铁及部分铸钢、锻钢件、如曲轴、连杆、轧辊、汽车后桥等。
根据GB1348-88球墨铸铁牌号分为单铸和附铸试块两类;单铸试块的机构性能分八个牌号见表4-24
表4-24 单铸试块的机械性能
牌号 | 抗拉强度σb N/mm2(kgf/mm2) | 屈服硬度σ0.2 N/mm2(kgf/mm2) | 延伸率δ% | 供参考 | |
布氏硬度HB | 主要金相组织 | ||||
最小值 | |||||
QT400--18 | 400(40.80) | 250(25.50) | 18 | 130--180 | 铁素体 |
QT400--15 | 400(40.80) | 250(25.50) | 12 | 130--180 | 铁素体 |
QT450--10 | 450(45.90) | 310(31.60) | 10 | 160—210 | 铁素体 |
QT500--7 | 500(51.00) | 320(32.65) | 7 | 170—230 | 铁素体+珠光体 |
QT600--3 | 600(61.20) | 370(37.75) | 3 | 190--270 | 珠光体+铁素体 |
QT700--2 | 700(71.40) | 420(42.85) | 2 | 225—305 | 珠光体 |
QT800--2 | 800(81.60) | 480(48.98) | 2 | 245--335 | 珠光体或回火组织 |
QT900--2 | 900(91.80) | 600(61.20) | 2 | 280--360 | 贝氏体或回火马氏体 |
附铸试块的机械性能分为五个牌号见表4-25
表4-25 附铸试块的机械性能
牌号 | 铸件壁厚 mm | 抗拉强度σb N/mm2(kgf/mm2) | 屈服硬度σ0。2 N/mm2(kgf/mm2) | 延伸率δ% | 供参考 | |
布氏硬度HB | 主要金相组织 | |||||
QT400--18A | >30--60 | 390(39.80) | 250(25.50) | 18 | 130--180 | 铁素体 |
>60--200 | 370(37.75) | 240(24.48) | 12 | |||
QT400--15A | >30--60 | 390(39.80) | 250(25.50) | 15 | 130--180 | 铁素体 |
>60--200 | 370(37.75) | 240(24.48) | 12 | |||
QT500--7A | >30--60 | 450(45.90) | 300(30.60) | 7 | 170--240 | 铁素体+珠光体 |
>60--200 | 420(42.85) | 290(29.60) | 5 | |||
QT600--3A | >30--60 | 600(61.20) | 360(36.70) | 3 | 180--270 | 珠光体+铁素体 |
>60--200 | 550(56.10) | 340(34.70) | 1 | |||
QT700--2A | >30--60 | 700(71.40) | 400(40.80) | 2 | 220--320 | 珠光体 |
>60--200 | 650(66.30) | 380(38.77) | 1 |
注:牌号后面的字母A系表示该牌号在附铸试块上测定的机械性能,以区别上表的单试块测定的性能。
除上述介绍几种常用铸铁外,还有抗磨白口铸铁、冷硬铸铁,耐热铸铁等。