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工程材料
第1章工程材料
目的和要求:
本章以机械工程中常见的金属(包括黑色金属、有色金属)、非金属(包括聚合物、陶瓷、复合材料)等工程材料为对象,讲述他们的结构、性能特点、典型牌号以及实际用途。
要求学生能在以后的工作中能选择合适的工程材料。
重点与难点:
掌握钢、铁等黑色金属材料的组织结构、性能与应用。
熟悉有色金属材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料的概念和应用。
教学学时:
18学时。
1.1概述
材料是人类发展的重要物质基础,是现代社会发展的三大支柱之一(能源、信息)。
历史上把材料当做了人类发展的里程碑,石器时代、青铜器时代、铁器时代。
足以见得工程材料在人类的生产、生活中所处的重要地位。
1.2金属材料
1金属材料的种类
黑色金属材料:
以铁为基的金属材料。
常用的钢、铁都是黑色金属材料。
有色金属材料:
非铁金属材料就叫有色金属材料。
常见的铝、铜等就是有色金属材料。
2金属材料的性能(王忠)
金属外层电子少,容易丢失而成为正离子。
处于运动状态的自由电子在原子核外形成电子云。
金属键:
固态金属中,通过金属正离子和自由电子云的相互吸引而结合的这种方式,就称作金属键。
金属的一般特性
1)良好的导电性:
原因是大量的自由电子存在。
2)良好的导热性:
原因是大量的正离子存在。
3)良好的塑性:
原因是靠金属键而结合。
4)不透明和特殊的金属光泽:
原因是电子吸收入射光的能量或激发的电子回跳时又反射光线。
物理性能:
材料本身所具有的、不能被外力等改变的材料特性。
如密度、颜色、导电率、导热率等。
化学性能:
特定条件下所表现出来的材料特性。
如抗氧化性、耐腐蚀性等。
力学性能:
是可以通过加热、施压等方式永久改变的材料特性。
如强度、硬度、韧性、延伸率等。
工艺性能:
成形或加工过程中所表现出来的材料特性。
如铸造性能、可锻性能、焊接性能、切削性能等。
3金属力学性能及其测定(王忠)
σs
σb
应力
低碳钢的拉伸试样和拉伸曲线
应变
插图1-1低碳钢的拉伸曲线
通过拉伸可以测定金属材料的屈服强度、抗拉强度(强度极限)、延伸率、断面收缩率等力学性能指标。
4金属的变形及其性能变化(王忠)
a)为什么要研究塑性变形
一方面,铸态组织存在不足:
晶粒粗大、组织不均匀、成分存在偏析、性能不高。
重要的机械零件总是采用压力加工的方法成形。
压力加工方法主要有锻造、轧制、拉拔、挤压等。
以克服铸件的不足。
另一方面,机械零件工作过程中,总是受力的,因而也总会发生变形。
人们希望,机械零件的变形必须在弹性变形的范围内,并且越小越好。
决不允许发生塑性变形。
b)变形及其分类
变形:
金属在外力作用下,发生形状和尺寸的改变。
弹性变形:
外力去除后,能恢复到原来形状的这种变形称为弹性变形。
塑性变形:
外力去除后,不能恢复而保留下来的这种变形称为塑性变形。
c)金属塑性变形的方式
单晶体的塑性变形方式:
滑移(一部分相对另外一部分的移动)和孪生(一部分相对另外一部分的转动)。
对多晶体(常用工程材料)而言,塑性变形比单晶体要复杂得多。
晶粒内部的变形方式与单晶体相同,有滑移和孪生两种方式。
由于晶界的存在,首先,滑移不易从一个晶粒传递到相邻的另一个晶粒,表现出阻碍作用,因而需要更大的外力(表现为强度增加)。
其次,晶界两侧晶粒的位向可能不同,他们内部滑移系有的可能开动,有的不能开动,有的受拉有的受压甚至受扭,使滑移不能协调而变形困难(表现为强度增加)。
第三,多晶体内满足滑移系可以开动条件的晶粒数量较多,使变形分散在较多的晶粒内,不易产生应力集中,结果允许承受较大的塑性变形(表现为塑性良好)。
d)金属塑性变形的结果
组织变化:
晶粒破碎、亚结构细化、位错密度增加;晶粒沿变形方向延伸拉长(纤维、流线);形成织构。
性能变化:
强度增加、塑性变差、韧性下降(加工硬化:
金属变形使强度增加、塑性降低的现象称为加工硬化,或冷作硬化、形变强化)。
各向异性。
5变形金属的加热与性能改变(王忠)
回复:
变形金属由于加热而导致缺陷密度降低、畸变消除的现象。
再结晶:
变形金属由于加热重新形成晶核和晶核长大的这个过程。
再结晶温度:
进行再结晶的最低温度。
一般T再=(0.35~0.40)Tm
二次再晶粒:
一次再结晶后,少数晶粒择优生长成为特大晶粒、其他晶粒被吞食的这种现象。
这是一种异常晶粒长大。
以大晶粒吞并小晶粒的方式进行,通常粗化晶粒。
使性能下降。
6金属的冷/热加工
冷加工:
在再结晶温度以下对金属进行的加工。
热加工:
在再结晶温度以上对金属进行的加工。
1.3晶体的结构
1晶体与非晶体
晶体:
原子在空间规则排列所形成的物体。
如钢铁。
非晶体:
是指原子在空间不规则排列而形成的固体。
如玻璃。
注意:
常态下金属主要以晶体形式存在。
在一定条件下晶体和非晶体可互相转化。
2晶体的结构
晶体结构:
晶体中原子的分布和排列方式。
也简称结构。
晶胞:
组成晶格的最基本几何单元。
常见的金属晶体对称性高,90%属于三种常见的晶格(FCC、BCC、HCP)。
图1-3金属的晶胞(BCC,FCC,HCP)
1)体心立方晶胞(BCC)
原子占据8个角部和立方体的中心部位,每个晶胞有2个原子,典型金属有α-Fe,Cr,Mo,W,V,Nb,β-Ti等。
2)面心立方晶胞(FCC)
原子占据8个角部和六个面的中心部位,每个晶胞有4个原子,典型金属有γ-Fe,Ni,Cu,Al,Au,Ag等。
3)密排六方晶胞(HCP)
原子占据12个角部、顶/底面的中心和中间层,每个晶胞有6个原子,典型金属有Mg,Zn,Cd,Be等。
3实际金属的结构
单晶体:
其内部晶格方位完全一致的晶体。
多晶体:
由多晶粒组成的晶体。
晶粒:
实际使用的金属材料由许多彼此方位不同、外形不规则的小晶体组成,这些小晶体称为晶粒。
晶界:
晶粒之间的交界面。
晶界的特点
a)原子排列不规则,因而具有高的能量;
b)耐蚀性差,易于腐蚀。
c)易产生内吸附,外来原子易在晶界偏聚。
d)可阻碍位错运动,是工程材料的强化方式。
e)熔点低,也是相变的优先形核部位。
4金属的晶格缺陷
晶体缺陷:
晶格的不完整部位称晶体缺陷。
实际金属中存在着大量的晶体缺陷,按其几何形状可分为三类:
即点缺陷、线缺陷和面缺陷。
1)点缺陷:
三维尺寸都很小的缺陷。
如空位、间隙原子、置换原子等。
2)线缺陷:
在一维尺度上存在的缺陷。
如位错。
3)面缺陷:
在二维尺度上存在的缺陷。
如晶界、亚晶界等。
1.4金属的结晶
1结晶的概念
结晶:
由液态金属向原子规则排列、形成金属晶体的过程就称为结晶。
结晶产品可以只是半成品(铸锭),也可以是成品(铸件)。
理论结晶温度(Tm):
无限缓慢冷却条件下的平衡结晶温度。
实际结晶温度(Tn):
液态金属真正向固态金属转变的温度。
过冷度:
实际结晶温度与理论结晶温度之差。
ΔT=Tm-Tn
结晶是个过程,要经历形核(核心的产生)和核心长大2个阶段。
形核有两种方式,即均匀形核和非均匀形核。
由液体中排列规则的原子团形成晶核称均匀形核。
以液体中存在的固态杂质为核心形核称非均匀形核。
非均匀形核更为普遍。
晶体的长大是有方向性的,一般逆着温度梯度的方向。
晶体的长大是有分支的,就象树枝的生长一样。
2铸态金属的组织
在实际生产中,液态金属被浇注到锭模中便得到铸锭,而注入到铸型模具中成型则得到铸件。
铸造组织的三个区域
1)激冷层:
晶粒细小、等轴。
组织致密,性能优良。
2)柱状晶区:
晶粒呈柱状。
有显著的方向性。
3)等轴晶区:
晶粒较大、等轴。
不致密,常常杂质富集。
铸造缺陷较多,常见的有缩孔、气孔、疏松、偏析、夹渣、白点等,它们对性能是有害的。
它们对其加工和使用性能有着直接的影响。
3金属的同素异构
同素异构转变:
固态下,金属或合金发生晶格类型转变的现象。
也称为同素异型转变或多型性转变。
典型的例子就是铁:
912℃以下是体心立方的α铁,912~1394℃是面心立方的γ铁,1394~1538℃又为体心立方的α铁(为区别而称为δ铁)。
同素异构转变是热处理使钢铁材料性能改变的前提条件。
1.5二元合金
合金:
有两种以上的金属或金属/非金属元素组成的、具有金属特性的物质。
组元:
组成合金的元素。
二元合金:
有两种组元组成的合金。
相:
成分相同、结构相同,并与其他部分以界面分开的均匀组成部分。
组织:
一种或多种相,按照一定方式相互结合所构成的整体。
固态合金中,按晶格结构的基本属性分有两类:
固溶体、化合物。
固溶体:
固态下溶质原子溶入金属溶剂中、所组成的均匀合金。
有间隙固溶体和置换固溶体两种。
间隙固溶体:
溶质原子存在于溶剂晶格的间隙位置而形成的固溶体。
形成条件:
溶质原子直径不足溶剂原子半径的59%,溶剂晶格有足够大的间隙。
典型的间隙固溶体:
钢(碳在铁中的固溶体)。
置换固溶体:
溶质原子占据溶剂晶格结点的位置而形成的固溶体。
形成条件:
溶质溶剂原子直径相差不多(±15%)。
典型的置换固溶体:
黄铜(铜-锌合金)。
固溶强化:
由于形成固溶体而引起强度提高的现象。
是强化合金的基本途径之一。
金属化合物:
金属和非金属原子形成的化合物。
通常具有金属特性。
典型的金属化合物:
Fe3C(渗碳体)。
第二相强化:
以金属化合物作为强化相,强化金属材料的方法。
这也是强化合金的基本途径。
1.6铁碳合金
1铁碳合金及其基本组织
铁碳合金:
以铁为主、加入少量碳而形成的合金。
典型铁碳合金是钢、铁。
表1-3铁碳合金的基本组织
组织/代号
特征
碳的最大溶解度
力学性能
铁素体/F
碳在BCC晶格α-Fe中的固溶体
0.02%
塑性、韧性较好
奥氏体/A
碳在FCC晶格γ-Fe中的固溶体
2.11%
质软、塑性好
渗碳体/Fe3C
复杂斜方结构的金属化合物
6.69%
脆而硬,塑性、韧性几乎为零
珠光体/P
含碳0.77%共析反应生成的、F与Fe3C的机械混合物
很大范围变化
莱氏体/Ld或Ld’
含碳4.30%共晶反应生成的、F与Fe3C的机械混合物
硬度很高、塑性很差
2铁碳合金相图
相图:
表示材料中平衡相与成分、温度制件关系的图。
它是研制新材料、制
订合金热加工工艺、进行金相分析的重要依据。
图1-14铁碳合金相图
表1-4铁碳合金相图中的重要点线面
名称
含义
碳含量/wt%或反应式
温度/℃
特殊点
A
纯铁熔点
0
1538
P
碳在F中的最大溶解度
0.02
727
S
共析点
0.77
727
E
碳在A中的最大溶解度
2.11
1148
C
共晶点
4.30
1148
D
渗碳体的熔点
6.69
~1227
特殊线
ECF
共晶反应线
L4.3%c→γ2.11%c+Fe3C6.67%c
1148
PSK
共析反应线
L0.53%c+δ0.09%c→γ0.17%c
727
ABCD
液相线
AHNJECF
固相线
GS
A3线
ES
Acm线
特殊面
ABCD以上
液相区
GPQ
α-Fe相区
NJESG
γ-Fe相区
AHN
δ-Fe相区
3铁碳合金分类、平衡结晶过程、组织
插表1-4铁碳合金的分类与室温平衡组织
工业纯铁
亚共析钢
共析钢
过共析钢
亚共晶铁
共晶铁
过共晶铁
含碳
/wt%
<0.02
0.02~
<0.77
0.77
>0.77
~2.11
2.11~
<4.30
4.30
4.30~
6.69
平衡
组织
F
F+P
P
P+Fe3C
P+Fe3C+Ld
Ld
Fe3C+Ld
4铁碳合金室温性能与碳含量的关系(P14图1-17)
强度:
先升后降,约在含碳0.85~0.90%达到峰值。
硬度:
不断升高。
塑性:
持续下降。
韧性:
迅速降低。
1.7钢的热处理
热处理:
将钢在固态下施以不同的加热、保温和冷却,以获得所需要的组织结构与性能的工艺过程。
这个过程常伴游固态相变或扩散。
热处理是一种重要的加工工艺,在制造业被广泛应用,如在汽车、拖拉机制造业中需热处理的零件达70~80%。
热处理需要将钢加热到单一的奥氏体区域,或加热到与临界点有关的某个温度。
热处理只通过改变工件的组织来改变性能,而不改变其形状。
1钢在加热时的转变
铁碳相图中PSK、GS、ES线分别用A1、A3、Acm表示。
亚共析钢、共析钢、过共析钢在加热时的临界点分别是Ac3、Ac1、Accm。
以共析钢为例,加热时组织从单一的P转变成单一的A,分别经历A核心形成、A核心长大、残余渗碳体溶解和A成分均匀化四个阶段。
P15图1-19。
亚共析钢或过共析钢加热时,首先是P转变成A,然后分别是铁素体或渗碳体向A转变(溶解)。
2钢在冷却时的转变
亚共析钢、共析钢、过共析钢在加热时的临界点分别是Ar3、Ar1、Arcm。
冷却时热处理最关键的一步,冷却过程与条件决定着钢的组织、结构和性能。
等温冷却转变:
将加热A化后的钢,迅速冷却到临界点以下的一定温度而使其发生转变。
连续冷却转变:
将加热A化后的钢,以一定速度冷却到A1以下的不同温度而使其发生转变。
TTT曲线:
表示过冷奥氏体冷却到临界点A1以下的保温过程中转变量与转变时间的关系曲线。
通常也称为C曲线。
过冷奥氏体:
钢在冷却时,孕育期内暂时存在的、处于不稳定状态的奥氏体。
3过冷奥氏体的转变产物
随过冷度不同,过冷奥氏体将发生珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变三种类型转变。
550℃以上,过冷奥氏体转变成珠光体型组织:
粗片状珠光体、细片状珠光体(索氏体,Sorbite)、极细珠光体(托氏体,Troostite)。
550℃到Ms之间,过冷奥氏体转变成贝氏体型组织:
上贝氏体、下贝氏体。
Ms以下,过冷奥氏体转变成马氏体型组织:
板条马氏体、针状马氏体。
4常用热处理工艺
1)退火
退火:
将钢加热至适当温度保温,然后缓慢冷却(炉冷)的热处理工艺。
目的:
调整硬度便于切削加工(适合加工的硬度为170~250HB);消除内应力,防止加工中变形;细化晶粒,为最终热处理作组织准备。
常用的退火工艺:
完全退火、等温退火、球化退火、消除应力退火。
2)正火
正火:
将钢加热到Ac3或Accm以上30~50℃,保温后在空气中冷却的热处理工艺。
目的:
最终热处理,使亚共析钢晶粒细化;半轴、凸轮轴等重要亚共析钢零件预先热处理,切削改善加工性;消除过共析钢网状碳化物、为球化退火作组织准备。
3)淬火
淬火:
将钢加热到Ac3或Ac1以上30~50℃,保温后快速冷却,使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。
目的:
获得马氏体组织,提高钢的性能(尤其强/硬度、耐磨性等)。
常用的淬火工艺:
淬火、等温淬火、分级淬火、表面淬火。
淬透性:
是指钢在淬火时获得淬硬层深度(马氏体组织)的能力。
4)回火
回火:
指将淬火钢加热到Ac1以下的某个温度保温后冷却的热处理工艺。
目的:
使组织稳定,防止发生尺寸和形状的变化;调整硬(强)度、韧性,获得所需要的力学性能;减少或消除淬火应力,防止变形或开裂。
常用的回火工艺:
高温回火、中温回火、低温回火。
5常用碳素钢与合金钢(王忠)
碳素钢:
含碳量在0.02~1.30%之间的铁碳合金。
碳钢中还含有Mn、Si(脱氧残留的,对性能有益)和S、P(由铁矿石带入的,对性能有害)。
碳素钢按含碳量分成低碳钢(≤0.25%C)、中碳钢(0.25~0.60%C)、高碳钢(>0.60%C)三种。
碳素钢按质量分成普通碳素钢(S、P含量比较高)、优质碳素钢(S、P含量较低)和高级优质碳素钢(S、P含量低)三种。
碳素钢按用途分成结构钢和工具钢两种。
1)普通碳素结构钢
特点:
碳含量低、保证力学性能
命名:
Q+屈服强度值+质量等级+脱氧方法
典型牌号:
Q195、Q215(A)、Q235(A);Q255(A)、Q275等
典型用途:
型材、薄板、焊管、桥梁结构、标准件、轴套;连杆、简单的齿轮或轴。
注意:
不热处理直接使用。
2)优质碳素结构钢
特点:
保证化学成分和力学性能
命名:
碳含量的1万倍+残余元素符号+(脱氧程度)
典型牌号:
08F、10;20;35、45;50、65Mn等
典型用途:
冲压制件、汽车外壳;活塞销;轴、连杆;弹簧等。
注意:
中碳以上经热处理后使用
3)碳素工具钢
特点:
碳含量高
命名:
T+碳含量的1千倍+残余元素符号+质量等级
典型牌号:
T8(A)、T8Mn;T10;T12(A)等
典型用途:
冲头、锤子、手锯等;车刀、钻头、冲模等;量块、塞规、刮刀等。
注意:
必须经过热处理后使用。
4)碳素铸钢
命名:
ZG+最低屈服强度-最低强度极限
典型牌号:
ZG200-400;ZG270-500;ZG340-640等
典型用途:
受力不大、韧性良好、可焊接的机座、壳体;强度较高、有一定塑性、可焊接的轧钢机机架、连杆、曲轴;高强度、高耐磨性、能切削加工的齿轮、棘轮等。
5)合金结构钢
合金钢:
为改善/提高钢的性能加入合金元素形成的铁碳合金。
命名:
含碳量的1万倍+合金元素符号和含量+质量等级
典型牌号:
09MnCuPTi;16Mn、15MnVN;18Cr2Ni4W;40MnB;40Cr、40CrNiMo;38CrMoAl等。
典型用途:
火车车皮;桥梁、船舶、压力容器;大型曲轴;汽车半轴;通用或重载轴;镗床镗杆等。
注意:
一般需热处理后使用。
6)齿轮钢
命名:
含碳量的1万倍+合金元素符号和含量
典型牌号:
20Cr、20CrMo、20CrMnTi等
典型用途:
齿轮、齿轮轴
热处理:
渗碳或碳氮共渗+淬火/低温回火。
7)弹簧钢
命名:
含碳量的1万倍+合金元素符号和含量
典型牌号:
60Si2Mn、50CrA等
典型用途:
弹簧
热处理:
淬火+高温回火。
8)轴承钢
命名:
G+含碳量的1千/万倍或没有数字(碳含量大于1%)+合金元素符号和含量
典型牌号:
GCr15、GCr15SiMn、G20CrNi2Mo等。
典型用途:
轴承
热处理:
(渗碳)淬火+低温回火。
9)易切削钢
命名:
Y+含碳量的1万倍+合金元素符号和含量
典型牌号:
Y12Pb、Y45Ca等
典型用途:
锻造后直接使用的结构零件如管接头、弹簧座;花键轴等。
热处理:
不经热处理。
10)合金铸钢
命名:
ZG+含碳量的1万倍+合金元素符号和含量。
典型牌号:
ZG40Cr、ZG35CrMnSi等。
典型用途:
大型铸钢件。
11)低合金工具钢
命名:
含碳量的1千倍或不标注(超过1%)+合金元素符号和含量。
典型牌号:
9CrSi、9Mn2V、CrWMn等。
典型用途:
丝锥、剪切刀片等。
热处理:
淬火+低温回火。
12)高速工具钢
命名:
含碳量的1千倍或不标注(超过1%)+合金元素符号和含量。
典型牌号:
W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。
典型用途:
车刀、铣刀等刃具。
热处理:
淬火+高温回火。
13)冷作模具钢
命名方法:
含碳量的1千倍或不标注(超过1%)+合金元素符号和含量。
典型牌号:
Cr12、Cr12MoV等。
典型用途:
冲模等。
热处理:
淬火+低温回火。
14)热作模具钢
命名:
含碳量的1千倍或不标注(超过1%)+合金元素符号和含量。
典型牌号:
5CrNiMo、3Cr2W8V、4Cr5MoV1Si等。
典型用途:
锻造模、挤出模等。
热处理:
淬火+高温回火。
15)量具钢
命名:
不表明碳含量(通常超过1%)+合金元素符号和含量。
典型牌号:
Cr2、GCr15、CrWMn等。
典型用途:
塞规、样板、千分尺等。
热处理:
淬火+低温回火。
16)不锈钢
不锈钢按组织类型划分,有奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、析出硬化不锈钢四大类。
命名:
含碳量的1万倍+合金元素符号和含量。
典型牌号:
00Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti;1~4Cr13;1Cr17、1Cr17Mo;0Cr17Ni4Cu4Nb等。
典型用途:
食品、化工、原子能设备;一般刀具、医疗器械;重油燃烧器、家具构件;汽轮机部件等。
17)耐热钢
耐热钢按组织种类划分,有奥氏体耐热钢、马氏体耐热钢(还有珠光体耐热钢)两大类。
命名:
含碳量的1千倍+合金元素符号和含量。
典型牌号:
5Cr21Mn9Ni4N;0Cr25Ni20、1Cr18Ni9Ti;1Cr11MoV、12Cr1MoV等。
典型用途:
内燃机排气阀、加热炉部件;透平机叶片;锅炉结构件等。
热处理:
固溶等。
17)耐磨钢
耐磨钢的硬化机理:
加入大量的Mn,室温下是奥氏体。
承受很大冲击载荷、并摩擦时使其发生显著的加工硬化,硬度从210HB迅速上升到450~550HB。
命名:
Z+GMn及Mn含量。
典型牌号:
ZGMn13。
典型用途:
破碎机齿板、履带板、铁路道岔等。
热处理:
水韧处理。
6铸铁(王忠)
铸铁:
含碳量在2.11~4.30%之间的铁碳合金。
一般而言,铸铁的碳、硅含量分别控制在2.5~4.0%和1.0~3.0%之间。
性能特点:
抗拉强度低,塑性韧性差:
石墨强度很低相当于空洞,片状石墨还相当于裂纹,损害力学性能。
抗震/耐磨性能好:
石墨本身有润滑作用,石墨还可以吸收振动能量。
切削加工性好:
石墨使车屑容易脆断,不粘刀。
缺口敏感性低:
石墨的存在。
工艺性能好:
铸铁硅含量高,成分接近于共晶。
铸铁的分类方法有多种,可以按照石墨化程度、石墨结晶形态、或基体组织类型来分类。
按照石墨化程度,铸铁常分成灰口铸铁(断口呈灰色)、白口铸铁(断口呈白亮色)、麻口铸铁(断口呈黑白相间的麻点)。
按照石墨结晶形态分成灰口铸铁(石墨呈片状)、球墨铸铁(石墨呈球状)、蠕墨铸铁(石墨呈蠕虫状)、可锻铸铁(石墨呈团絮状)。
按照基体组织,铸铁可分成铁素体(F)、珠光体(P)和铁素体+珠光体(F+P)三类。
铸铁的石墨化:
铸铁中碳原子析出形成石墨的过程,就叫做铸铁的石墨化。
铸铁的性能主要取决于石墨化的程度。
化学成分、结晶时冷却速度是影响石墨化的主要因素。
石墨:
六方晶系,碳原子靠共价键结合(结合力较强)、呈层状分布,层间为分子键结合(结合力弱)。
因而,石墨的强度、硬度、塑性都很低。
1)灰口铸铁
命名:
HT+最小抗拉强度
典型牌号:
HT200、HT350等
典型用途:
中等负荷结构件、复杂形状薄壁件、润滑条件下受磨件等。
a)灰口铸铁工艺简单、价格低廉,用量占铸铁总质量的约75%。
b)灰口铸铁冷却过程中,由于截面或壁厚不均,会产生应力。
应进行消除应力退火(人工时效)。
c)将灰口铸铁加热到850~900℃保温后缓慢冷却,促使其石墨化(石墨化退火)可改善切削加工性。
d)还可对表面进行淬火(如机床导轨),以提高硬度和耐磨性。
2)球墨铸铁
命名:
QT最低抗拉强度-最低延伸率
典型牌号:
QT400-18、QT600-3、QT900-2等
典型用途:
汽车/拖拉机轮毂、内燃机曲轴、汽车转向节/传动轴等。
a)球墨铸铁是20世纪50年代发展的优良铸铁材料,综合力学性能接近钢,还保持了生产方便、成本低廉的优势,应用广泛。
b)球墨铸铁还可以热处理:
高温退火促使自由渗碳体石墨化、低温退火改善塑性和消除应力、还可以正火、调质和等温淬火。
3)蠕墨铸铁
命名:
RuT+最低抗拉强度
典型牌号:
RuT260、RuT420等
典型用途:
汽车/拖拉机底盘
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