铸造手册 第1卷 铸铁PDF电子书下载

第1章绪论 1

1.1　铸铁发展简史 1

1.1.1　灰铸铁 2

1.1.2　球墨铸铁 2

1.1.3　蠕墨铸铁 3

1.1.4　可锻铸铁 4

1.1.5　特种性能铸铁 4

1.1.6　铸铁熔炼 5

1.2　对现代铸铁的展望 7

1.2.1　铸铁生产在当今社会中的地位与作用 7

1.2.2　我国铸铁生产的发展 7

1.2.3　对现代铸铁提出的质量要求 8

参考文献 9

第2章　铸铁的基础知识 10

2.1　铸铁的分类 10

2.2　Fe-C相图 11

2.2.1Fe-C、Fe-Fe3C双重相图 11

2.2.2　Fe-C、Fe-Fe3C双重相图中的基本组成 12

2.2.3　Fe-C、Fe-Fe3C双重相图中的组成相 13

2.2.4　Fe-C-Si准二元相图 14

2.2.5　铸铁中常见元素对Fe-C相图上各临界点的影响 15

2.2.6　碳当量和共晶度的意义及表达式 15

2.3.1　铸铁熔液的结构 16

2.3　铸铁的凝固结晶及固态相变 16

2.3.2　初生石墨的结晶 17

2.3.3　初生奥氏体的结晶 18

2.3.4　共晶凝固过程 23

2.3.5　磷共晶的形成 36

2.3.6　连续冷却时铸铁的固态相变 38

2.3.7　铸铁的热处理原理 40

2.4　影响铸铁铸态组织的因素 42

2.4.1　冷却速度的影响 42

2.4.2　化学成分的影响 43

2.4.4　孕育的影响 48

2.4.3铁液的过热和高温静置的影响 48

2.4.5　气体的影响 50

2.4.6　炉料的影响 59

2.5　铸铁凝固及冷却过程中主要缺陷的形成原理及其防止 60

2.5.1缩孔及缩松的形成及其防止 60

2.5.2　铸造应力、变形和开裂及其防止 61

2.5.3　非金属夹杂物和组织不均匀性及其防止 63

2.5.4　气孔的形成及其防止 66

参考文献 68

第3章　铸铁材质的检测 70

3.1　铁液质量的检测 70

3.1.1　铁液温度的检测 70

3.1.2　铁液成分的快速检测 71

3.1.3　用热分析法评估铁液质量 72

3.1.4　铸铁化学成分分析 77

3.2　铸铁金相组织的检测方法 81

3.2.1铸铁光学金相试样的制备方法 81

3.2.2　铸铁宏观组织检测 84

3.2.3　铸铁微观组织检测 88

3.3金属物理研究方法在铸铁检测中的应用 106

3.3.1　扫描电子显微分析 106

3.3.2　透射电子显微分析 110

3.3.3电子探针X射线显微分析 121

3.3.4　多功能电子显微分析及其他电子显微分析 123

3.3.5　X射线衍射分析 124

3.3.6　图像定量分析 126

3.4　铸铁物理性能的测试方法 129

3.4.1　密度的测定方法 129

3.4.2　线胀系数的测定方法 131

3.4.3　比热容的测定方法 133

3.4.4　热导率的测定方法 135

3.4.5　电导率的测定方法 136

3.5　铸铁力学性能试验方法 137

3.5.1　铸铁拉伸试验方法 137

3.5.2　铸铁硬度试验方法 144

3.5.3　铸铁冲击试验方法 157

3.5.4　铸铁弹性模量试验方法 159

3.5.5　铸铁旋转弯曲疲劳试验方法 161

3.5.6　铸铁平面应变断裂韧度KIC试验方法 162

3.5.7　铸铁疲劳裂纹扩展速率和疲劳裂纹扩展门槛值的试验方法 164

3.6　铸铁铸造性能的测试方法 165

3.6.1　流动性及其测试方法 165

3.6.2　体收缩及其测试方法 166

3.6.3　线收缩及其测试方法 167

3.6.4　裂纹倾向及其测试方法 168

3.6.5　铸造应力及其测试方法 170

3.7.1　铸铁耐热性能测试方法 171

3.7　铸铁使用性能的测试方法 171

3.6.6　凝固膨胀力及其测试方法 171

3.7.2　铸铁耐磨性能测试方法 172

3.7.3　铸铁耐蚀性能测试方法 177

3.7.4　铸铁致密性测试方法 179

3.8　铸铁材质无损检测方法 179

3.8.1用超声波法测定球墨铸铁球化率 179

3.8.2　用电磁法进行铸铁分选 180

参考文献 183

第4章　灰铸铁 185

4.1金相组织特点及其对性能的影响 185

4.1.1　石墨 185

4.1.2　基体 188

4.1.3　碳化物 194

4.1.4　磷共晶 195

4.1.5　共晶团 197

4.1.6　金相组织对性能的影响 200

4.2　灰铸铁的性能 207

4.2.1　力学性能 207

4.2.2　物理性能 219

4.2.3　使用性能 224

4.2.4工艺性能 232

4.3.1　成熟度及相对强度 237

4.3　灰铸铁的冶金质量指标 237

4.3.2　硬化度及相对硬度 239

4.3.3　品质系数 240

4.4　提高灰铸铁性能的途径 240

4.4.1　化学成分的合理选配 240

4.4.2　改变炉料组成 245

4.4.3　铁液过热处理 247

4.4.4　铁液孕育处理 249

4.4.5　低合金化 263

4.5灰铸铁的热处理及其他处理 265

4.5.1　灰铸铁热处理特点 265

4.5.2　灰铸铁常用的热处理工艺 265

4.5.3　振动时效 272

4.6　灰铸铁的标准及合理选用原则 274

4.6.1　灰铸铁的力学性能标准 274

4.6.2　灰铸铁力学性能与铸件壁厚的关系 275

4.6.3　试棒与铸件本体性能 276

4.6.4　合理选用原则 278

4.7　典型灰铸铁件 281

4.7.1　高强度灰铸铁件 281

4.7.2　薄壁减磨灰铸铁件 287

4.7.3　D型石墨铸铁件 292

参考文献 294

5.1.1石墨 297

5.1　金相组织 297

第5章　球墨铸铁 297

5.1.2　基体 299

5.1.3　渗碳体 309

5.1.4　磷共晶 310

5.2　球墨铸铁的性能 312

5.2.1　力学性能 312

5.2.2　物理性能 322

5.2.3　工艺性能 327

5.2.4　使用性能 332

5.3　球墨铸铁的化学成分 338

5.3.1　基本元素 338

5.3.2　合金元素 345

5.3.3　微量元素 353

5.3.4　各种基体组织球墨铸铁的化学成分 354

5.4　球化处理及孕育处理 358

5.4.1　球化处理 358

5.4.2　孕育处理 371

5.5　典型铸造缺陷及其防止 374

5.5.1　球化不良与球化衰退 374

5.5.2　缩孔和缩松 375

5.5.3　皮下气孔 377

5.5.4　夹渣 378

5.5.5　石墨漂浮 378

5.5.6　反白口 379

5.5.7　碎块状石墨 380

5.6　球墨铸铁的热处理 383

5.6.1　球墨铸铁的二次结晶 383

5.6.2　退火 391

5.6.3　正火 391

5.6.4　淬火与回火 393

5.6.5　等温淬火 394

5.7　球墨铸铁的表面强化 396

5.7.1　表面淬火 396

5.7.2　化学处理 398

5.7.4　激光表面熔凝处理 400

5.7.3　机械强化 400

5.8　球墨铸铁标准及选用 402

5.8.1　球墨铸铁的牌号、标准 402

5.8.2　选用原则 403

5.9　球墨铸铁的生产应用 404

5.9.1　应用领域 404

5.9.2　典型球墨铸铁件 410

参考文献 413

第6章　蠕墨铸铁 417

6.1蠕墨铸铁金相组织特点 417

6.1.1石墨 417

6.1.2　基体组织 420

6.1.3　共晶团 421

6.2　蠕墨铸铁的性能 424

6.2.1　力学性能 424

6.2.2　物理性能 427

6.2.3　工艺性能 427

6.2.4　使用性能 431

6.3　影响组织及性能的因素 433

6.3.1　蠕化率 433

6.3.2　基体 433

6.3.3　化学成分 434

6.4　蠕墨铸铁的处理和控制 440

6.4.1　蠕化剂及蠕化处理工艺 440

6.3.4　冷却速度 440

6.4.2　蠕墨铸铁的孕育处理 444

6.4.3　蠕化率的检测 445

6.4.4　蠕墨铸铁蠕化处理和控制的新进展 448

6.5蠕墨铸铁的缺陷及防止方法 448

6.6　蠕墨铸铁的热处理 451

6.6.1　蠕墨铸铁的正火 451

6.6.2　蠕墨铸铁的退火 452

6.7　蠕墨铸铁标准、牌号及其选用原则 453

6.7.1　蠕墨铸铁的牌号 453

6.7.2　关于蠕墨铸铁蠕化率的规定 453

6.7.3　牌号选用原则 454

6.8　典型蠕墨铸铁件 455

6.8.1　柴油机缸盖 455

6.8.2　液压件 456

6.8.3　汽车排气管 457

6.8.4　钢锭模 457

参考文献 459

第7章　可锻铸铁 462

7.1可锻铸铁的分类和金相组织特点 462

7.1.1　分类 462

7.1.2　牌号与应用 462

7.1.3　金相组织特点 464

7.2.1　力学性能 468

7.2　可锻铸铁的性能 468

7.2.2　物理性能 473

7.2.3　工艺性能 474

7.2.4　使用性能 475

7.3　可锻铸铁的坯件生产 476

7.3.1　化学成分的选择原则 476

7.3.2　元素的作用与化学成分范围 476

7.3.3　熔炉与熔炼特点 478

7.3.4　孕育剂与孕育处理 478

7.4　可锻铸铁的石墨化退火 480

7.4.1　固态石墨化原理 480

7.4.2　影响石墨化退火过程的因素 481

7.4.3　加速石墨化退火的措施 486

7.4.4　石墨化退火工艺 486

7.5　可锻铸铁的脱碳退火 492

7.5.1　脱碳退火原理 492

7.5.2　影响脱碳过程的因素 492

7.5.3　白心可锻铸铁的生产 493

7.6　可锻铸铁的缺陷及防止方法 495

7.6.1　铸造缺陷 495

7.6.2　退火缺陷 497

7.6.3　热镀锌缺陷 498

7.7.1　管路连接件 500

7.7　典型可锻铸铁件 500

7.7.3　高吨位铁帽 501

7.7.4　可焊管件 501

7.7.5　玻璃模具 501

7.7.2　线路金具 501

参考文献 502

第8章　抗磨铸铁 503

8.1　铸铁的抗磨性 503

8.1.1　抗磨性与工况的关系 503

8.1.2　抗磨铸铁件的失效 503

8.2　抗磨白口铸铁 504

8.2.2　低合金白口铸铁 507

8.2.1　普通白口铸铁 507

8.2.3中合金白口铸铁 512

8.2.4　高合金白口铸铁——高铬白口铸铁 529

8.3　抗磨球墨铸铁 563

8.3.1　马氏体抗磨球墨铸铁 563

8.3.2　贝氏体抗磨球墨铸铁 565

8.3.3　中锰抗磨球墨铸铁 567

8.4　双金属抗磨材料 567

8.4.1双液双金属复合铸造抗磨材料 568

8.4.2　镶铸双金属复合铸造抗磨材料 570

8.4.4　铸渗工艺的双金属抗磨材料 572

8.4.3　粘接工艺的双金属复合抗磨材料 572

8.5　典型抗磨铸铁件 579

8.5.1　磨球 579

8.5.2　衬板 580

8.5.3　泵壳与叶轮 581

参考文献 581

第9章　冷硬铸铁 585

9.1　概述 585

9.2　冷硬铸铁的组织特点 585

9.2.1　宏观断口 585

9.2.2　金相组织 585

9.3.1各元素对白口倾向和石墨化的影响 587

9.3　化学成分对金相组织和性能的影响 587

9.3.2　各元素对冷硬铸铁白口深度的影响 588

9.3.3　各元素对冷硬铸铁显微组织和性能的影响 589

9.4　制造工艺对组织和性能的影响 592

9.4.1　冷却条件的影响 592

9.4.2　工艺条件的影响 597

9.4.3　工艺方法的影响 598

9.5　冷硬铸铁的应用、生产及控制 599

9.5.1　冷硬铸铁的应用 599

9.5.2　冷硬铸铁轧辊 599

9.5.3　凸轮轴 604

9.5.4　气门挺柱 605

参考文献 606

10.1铸铁的高温氧化 607

10.1.1　铸铁高温氧化特点 607

10.1.2　铸铁氧化膜结构 607

第10章　耐热铸铁 607

10.1.3　影响铸铁抗氧化性的主要因素 608

10.1.4　铸铁的氧化脱碳 611

10.1.5　提高铸铁抗氧化性的途径 611

10.1.6　铸铁抗氧化性的评定方法 612

10.2　铸铁的生长 612

10.2.1　生长机理 612

10.2.2　防止生长的措施 612

10.3.1　耐热铸铁的分类 613

10.3　耐热铸铁的成分、组织及性能 613

10.3.2　耐热铸铁件标准 614

10.3.3　硅系耐热铸铁的成分、组织及性能 614

10.3.4　铝系耐热铸铁的成分、组织及性能 619

10.3.5　铬系耐热铸铁的成分、组织及性能 622

10.3.6　高镍奥氏体耐热铸铁的成分、组织及性能 624

10.3.7　耐热铸铁的物理性能 624

10.3.8　耐热铸铁的铸造性能 626

10.4　耐热铸铁的选用 626

10.6　耐热铸铁的常见缺陷及防止方法 628

10.5.3　铬系耐热铸铁的生产工艺 628

10.5.2　铝系耐热铸铁的生产工艺 628

10.5　耐热铸铁的生产工艺 628

10.5.1　硅系耐热铸铁的生产工艺 628

10.7　典型耐热铸铁件 629

10.7.1　针状预热器 629

10.7.2　二硫化碳反应甑 630

10.7.3　SZD型工业锅炉侧密封板 631

参考文献 632

第11章　耐蚀铸铁 634

11.1铸铁的耐蚀性 634

11.1.1　铸铁的腐蚀失效及特征 634

11.1.2　铸铁的化学成分和金相组织对耐蚀性的影响 636

11.2.1高硅耐蚀铸铁件标准 642

11.2　高硅耐蚀铸铁 642

11.2.2　高硅耐蚀铸铁的化学成分、金相组织 643

11.2.3高硅耐蚀铸铁的力学和物理性能 644

11.2.4高硅耐蚀铸铁的耐蚀性及应用 645

11.2.5　高硅耐蚀铸铁件生产工艺 647

11.3　高镍奥氏体耐蚀铸铁 649

11.3.1高镍奥氏体耐蚀铸铁的化学成分和金相组织 650

11.3.2高镍奥氏体耐蚀铸铁的力学和物理性能 652

11.3.3高镍奥氏体耐蚀铸铁的耐蚀性及应用 654

11.3.4　高镍奥氏体耐蚀铸铁件生产工艺 659

11.4.1高铬耐蚀铸铁的化学成分、金相组织和力学、物理性能 663

11.4　高铬耐蚀铸铁 663

11.4.2　高铬耐蚀铸铁的耐蚀性及应用 665

11.4.3高铬耐蚀铸铁件生产工艺 668

11.5中、低合金耐蚀铸铁 670

11.5.1铝铸铁 670

11.5.2　低镍铬合金铸铁 670

11.5.3　低镍铸铁 671

11.5.4　含铜铸铁 671

11.5.5　耐盐卤冲蚀铸铁 672

11.5.6　烧碱熔融锅用铸铁 672

11.5.7　含锑铸铁 672

参考文献 673

第12章　铸铁熔炼 675

12.1概述 675

12.2冲天炉熔炼 676

12.2.1基本原理 676

12.2.2冲天炉主要结构参数的选择 683

12.2.3　鼓风机的选择 689

12.2.4冲天炉主要工艺参数的选择 692

12.2.5冲天炉的操作和控制 700

12.2.6冲天炉炉型系列化 706

12.2.7冲天炉熔炼检测技术 707

12.2.8改善冲天炉熔炼效果的主要措施 732

12.2.9目前国内常用的几种典型冲天炉 742

12.3　电炉熔炼 758

12.3.1电炉熔炼的冶金特点 758

12.3.2　无芯感应电炉熔炼 759

12.3.3　有芯感应电炉熔炼 770

12.3.4　电弧炉熔炼 780

12.4　双联熔炼 781

12.4.1双联熔炼的主要形式和特点 781

12.4.2　双联熔炼炉的合理选配 782

12.4.3　双联熔炼的应用实例 783

12.5　炉料及修炉材料 785

12.5.1炉料 785

12.5.2　修炉材料 798

参考文献 800

附录 802

附录A国外有关标准 802

A.1　灰铸铁标准 802

A.2　球墨铸铁标准 815

A.3　蠕墨铸铁标准 828

A.4　可锻铸铁标准 829

A.5　抗磨铸铁标准 838

A.6　奥氏体铸铁标准 854

A.7　高硅耐蚀铸铁标准 877

附录B　元素周期表 879