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第1章 铸铁组织 2

1.1 铁碳合金相图和铁碳硅合金相图 2

1.1.1 铁碳合金相图 2

目录 2

1.1.2 铁碳硅三元合金相图 4

1.1.3 铸铁实际相变温度和成分 5

1.2 合金热力学基础简要回顾 9

1.2.1 合金相变的能量条件 9

1.2.2 自由能-成分曲线 9

1.2.3 过冷 10

1.2.4 铸铁凝固组织形成过程中各相自由能变化 12

1.2.5 新相形核 14

1.2.6 溶液中组元活度 16

1.3.1 石墨 18

1.3 基本组成相 18

1.3.2 渗碳体 28

1.3.3 奥氏体（γ相） 30

1.3.4 铁素体 31

1.3.5 珠光体 31

1.3.6 磷共晶 32

1.4 铸铁组织的近代物理检测技术 33

1.4.1 电子显微镜观察石墨三维形貌 33

1.4.2 X射线衍射技术鉴定物相和探查晶体取向 34

1.4.3 探查固体表层微区中元素分布 34

1.4.4 图像分析仪对材料组织进行定量分析 35

参考文献 36

第2章 液态铸铁结构 37

2.1 液态金属结构 37

2.2 铸铁熔液结构 38

2.3 液态铸铁中碳的活度 39

2.4 液态铸铁中的非匀质物质 40

参考文献 41

第3章 铸铁凝固 42

3.1 石墨生成 42

3.1.1 片状石墨生长 42

3.1.2 球状石墨生长 47

3.1.3 蠕虫状石墨生长 50

3.2 初生相析出 53

3.2.1 初生渗碳体析出 53

3.2.2 奥氏体析出 55

3.3 共晶转变 58

3.3.1 共生区 58

3.3.2 共晶组织基本类型 60

3.3.3 灰铸铁共晶凝固过程 61

3.3.4 球墨铸铁共晶凝固 68

3.3.5 渗碳体共晶转变 73

3.4 反白口现象 75

3.5 铸铁凝固过程热分析 78

3.5.1 铸铁冷却曲线 78

3.5.2 微分热分析曲线 80

3.5.3 根据冷却曲线判断铸铁组织 82

3.5.4 热分析技术的其他应用 84

3.6 铸铁显微组织的计算机模拟 85

参考文献 88

第4章 固态相变 90

4.1 先共析相析出 90

4.2 共析转变 92

4.2.1 片状珠光体的层间距 95

4.2.2 珠光体转变动力学 96

4.3 奥氏体的中、低温转变 98

4.4 铸铁热处理 99

4.4.1 消除内应力处理 100

4.4.2 石墨化退火 101

4.4.3 正火 102

4.4.4 淬火 103

参考文献 108

第5章 孕育处理 110

5.1 铸铁孕育机理 110

5.1.1 石墨形核基质 111

5.1.2 孕育衰退现象 117

5.2 孕育剂 119

5.2.1 石墨化孕育剂 119

5.2.2 稳定化孕育剂 122

5.3 合理孕育 123

5.3.1 孕育剂加入方式 123

5.3.2 熔炼方法和炉料的影响 124

5.3.3 铁水化学成分的影响 125

5.3.4 温度对孕育效果的影响 125

参考文献 125

第6章 熔炼 126

6.1 铸铁中的氧 126

6.2 铁水中的氮和氢 132

6.2.1 氮在铁水中的行为 134

6.2.2 铁水中的氢 136

6.3 冲天炉熔炼 138

6.3.1 合理送风 140

6.3.2 燃料 141

6.3.3 炉渣 142

6.3.4 熔炼过程中铁水成分变化 145

6.4 感应炉熔炼 148

参考文献 152

第7章 铸铁力学性能 153

7.1 灰铸铁的断裂 153

7.2 拉伸性能 157

7.2.1 影响灰铸铁抗拉强度的一些因素 159

7.2.2 球墨铸铁的拉伸性能 161

7.3 压缩性能 163

7.4 弹性模量与滞弹性 166

7.4.1 弹性模量 166

7.4.2 滞弹性 168

7.5 弯曲性能和扭转性能 169

7.5.1 弯曲性能 169

7.5.2 扭转性能 170

7.6 冲击性能 171

7.7 疲劳性能 174

7.8 断裂韧性 175

7.9 硬度 177

7.10 低温力学性能 178

7.11 提高灰铸铁强度的基本措施 180

参考文献 183

第8章 铸铁的工艺性能 184

8.1 铸铁件凝固方式 184

8.2 铸铁的收缩性质 187

8.2.1 收缩产生的体积缺陷 190

8.2.2 不均匀固态收缩产生铸造应力 194

8.3 铁水流动性与充型能力 195

8.3.1 液态合金流动性 195

8.3.2 灰铸铁的流动性 197

8.3.3 铁水表面张力对充型能力的影响 200

8.4 断面敏感性 201

8.5 焊接性能 206

8.5.1 灰铸铁焊接熔池及热影响区 207

8.5.2 铸铁焊接裂纹 210

8.5.3 白口铸铁焊接 211

8.6 切削性能 211

参考文献 213

第9章 球墨铸铁与蠕墨铸铁 214

9.1 球墨铸铁显微组织 214

9.1.1 基体组织 215

9.1.2 石墨 216

9.2 化学成分 219

9.3 球化剂 224

9.4.1 冲入法 234

9.4 炉前处理 234

9.4.2 压力加镁法 237

9.4.3 镁丝法 238

9.4.4 钟罩压入法 239

9.4.5 转包法 239

9.4.6 型内球化处理法 240

9.4.7 炉前处理后铁水温度和成分的变化 246

9.4.8 球化衰退现象 247

9.4.9 球化剂加入量 249

9.4.10 孕育处理 250

9.5 异态石墨 252

9.5.1 不规则石墨 252

9.5.2 爆裂状石墨 253

9.5.3 碎块石墨 254

9.6 球墨铸铁特有铸造缺陷 256

9.5.4 片状石墨和刺状石墨 256

9.6.1 黑渣 257

9.6.2 铸件表层石墨形态变异 260

9.6.3 石墨分布状态变异 261

9.6.4 皮下气孔 263

9.6.5 反白口 264

9.7 蠕墨铸铁 264

9.7.1 蠕虫状石墨的形态特征 265

9.7.2 蠕墨铸铁显微组织 265

9.7.3 蠕虫状石墨的产生 266

9.7.4 蠕化剂 267

9.7.5 蠕化处理 269

9.7.6 铸件化学成分选择 270

9.7.7 蠕墨铸铁热处理 271

9.7.8 蠕墨铸铁性能特点 272

9.7.9 蠕墨铸铁的应用 274

参考文献 275

第10章 铸铁中的合金元素 278

10.1 合金元素对凝固过程的影响 278

10.2 合金元素对固态相变的影响 282

10.3 碳化物形成元素的影响 285

10.3.1 铬 285

10.3.2 钒 288

10.3.3 钼 291

10.3.4 钛 295

10.3.5 锰 298

10.4 促进石墨化元素的影响 300

10.4.1 镍 300

10.4.3 硅 304

10.4.2 铜 304

10.5 微量元素的作用 305

10.5.1 氮 306

10.5.2 锡 307

10.5.3 锑 310

10.5.4 碲 311

10.5.5 铋 311

参考文献 312

第11章 合金白口铸铁 314

11.1 白口铸铁合金化 314

11.1.1 白口铸铁中的合金碳化物 314

11.1.2 铬白口铸铁 317

11.2 高铬耐磨铸铁 318

11.2.1 显微组织 318

11.2.2 铸件成分选择 324

11.2.3 高铬铸铁热处理 328

11.2.4 高铬铸铁淬透性 329

11.2.5 热处理作业 335

11.2.6 高铬铸铁的熔化与铸造 343

11.2.7 显微组织对高铬铸铁工作性能的影响 345

11.3 镍铬白口铸铁 347

参考文献 351

第12章 可锻铸铁 353

12.1 组织的形成 353

12.1.1 渗碳体分解 354

12.1.2 石墨在固相中形核 356

12.1.3 石墨的生长 357

12.1.4 基体组织 358

12.2 可锻铸铁铸坯 360

12.3.2 金相组织与力学性能 364

12.3 铁素体可锻铸铁 364

12.3.1 化学成分 364

12.3.3 石墨化退火 366

12.4 珠光体可锻铸铁 368

12.5 球墨可锻铸铁 371

12.6 白心可锻铸铁 372

参考文献 374

第13章 耐热铸铁及耐蚀铸铁 375

13.1 高温下铸铁性状的变化 375

13.1.1 铸铁的氧化 375

13.1.2 铸铁高温静载强度 377

13.1.3 蠕变 379

13.1.4 热疲劳 382

13.2 高合金耐热铸铁 385

13.2.1 高镍耐热铸铁 386

13.2.2 高铬耐热铸铁 387

13.2.3 高硅耐热铸铁 387

13.2.4 高铝耐热铸铁 390

13.3 耐蚀铸铁 393

13.3.1 金属腐蚀 393

13.3.2 铸铁的腐蚀 393

13.3.3 高硅耐蚀铸铁 394

13.3.4 高镍奥氏体铸铁 397

参考文献 398

第14章 冷硬铸铁 400

14.1 化学成分对冷硬铸铁组织和性能的影响 400

14.2 工艺因素对冷硬铸铁组织的影响 405

参考文献 405