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 6

1.2.1 铸铁生产在当今社会中的地位与作用 6

1.2.2 我国铸铁件的发展 7

1.2.3 对现代铸铁生产提出的质量要求 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

2.2.1 Fe-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 11

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 13

2.2.5 铸铁中常见元素对Fe-C相图上各临界点的影响 14

2.2.6 碳当量和共晶度的意义及表达式 14

2.3 铸铁的凝固结晶及固态相变 15

2.3.1 铸铁的非平衡凝固概念与过程 15

2.3.2 铸铁熔液的结构 16

2.3.3 初生石墨的结晶 17

2.3.4 初生奥氏体的结晶 17

2.3.5 共晶凝固过程 22

2.3.6 磷共晶的形成 33

2.3.7 连续冷却时铸铁的固态相变 34

2.3.8 铸铁的热处理原理 36

2.4 影响铸铁铸态组织的因素 38

2.4.1 冷却速度的影响 38

2.4.2 化学成分的影响 40

2.4.3 铁液的过热和高温静置的影响 43

2.4.4 孕育的影响 44

2.4.5 气体的影响 45

2.4.6 炉料的影响 53

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 54

2.5.1 缩孔及缩松的形成及其防止 54

2.5.2 铸造应力、变形和开裂及其防止 55

2.5.3 非金属夹杂物和组织不均匀性及其防止 56

2.5.4 气孔的形成及其防止 59

参考文献 60

第3章 铸铁材质的检测 61

3.1 铸铁化学成分分析 61

3.1.1 分析方法的分类 61

3.1.2 取样和制样的标准和方法 61

3.1.3 常用铸铁化学成分分析标准 63

3.1.4 碳硫分析 64

3.1.5 光电直读光谱分析 65

3.1.6 热分析 66

3.2 铸铁组织检验 67

3.2.1 金相试样的制备 67

3.2.2 石墨检验 68

3.2.3 基体组织检验 71

3.2.4 碳化物检验 75

3.2.5 磷共晶检验 78

3.2.6 共晶团检验 78

3.2.7 高温金相组织检验 80

3.2.8 晶粒尺寸检验 81

3.2.9 彩色金相组织检验 84

3.2.10 组织定量分析 86

3.2.11 常用铸铁金相检验标准 88

3.3 铸铁现代分析方法 89

3.3.1 扫描电子显微分析 89

3.3.2 透射电子显微分析 97

3.3.3 电子探针X射线显微分析 107

3.3.4 X射线衍射分析 109

3.4 铸铁物理性能测试 112

3.4.1 密度测试 112

3.4.2 线膨胀系数测试 114

3.4.3 比热容测试 115

3.4.4 热导率测试 118

3.4.5 磁性参数测试 120

3.5 铸铁力学性能试验 121

3.5.1 拉伸试验 121

3.5.2 楔压试验 129

3.5.3 硬度试验 130

3.5.4 冲击试验 143

3.5.5 弯曲试验 145

3.5.6 压缩试验 147

3.5.7 弹性模量试验 149

3.5.8 旋转弯曲疲劳试验 153

3.5.9 平面应变断裂韧度KIC试验 156

3.5.10 疲劳裂纹扩展速率和疲劳裂纹扩展门槛值试验 159

3.6 铸铁铸造性能的测定 160

3.6.1 流动性测定 160

3.6.2 体收缩测定 160

3.6.3 线收缩测定 161

3.6.4 裂纹倾向测定 162

3.6.5 铸造应力测定 164

3.6.6 凝固膨胀力测定 164

3.7 铸铁使用性能试验 165

3.7.1 耐热性能试验 165

3.7.2 耐磨和抗磨性能试验 166

3.7.3 耐蚀性能试验 171

3.7.4 耐压试验 172

3.7.5 致密性试验 173

3.7.6 铸造磨球冲击疲劳寿命试验 174

3.8 铸铁的无损检测 174

3.8.1 用超声波法测定球墨铸铁球化率 174

3.8.2 用超声波法鉴别铸铁石墨形态 175

3.8.3 用电磁法进行铸铁分选 175

3.8.4 铸铁件缺陷的无损检测 179

参考文献 179

第4章 灰铸铁 181

4.1 金相组织特点及其对性能的影响 181

4.1.1 石墨 181

4.1.2 基体 181

4.1.3 碳化物 185

4.1.4 磷共晶 185

4.1.5 共晶团 190

4.1.6 金相组织对性能的影响 190

4.2 灰铸铁的性能 197

4.2.1 力学性能 197

4.2.2 物理性能 208

4.2.3 使用性能 212

4.2.4 工艺性能 218

4.3 灰铸铁的冶金质量指标 222

4.3.1 成熟度及相对强度 223

4.3.2 硬化度及相对硬度 224

4.3.3 品质系数 225

4.4 提高灰铸铁性能的途径 225

4.4.1 化学成分的合理选配 226

4.4.2 改变炉料组成 230

4.4.3 铁液过热处理 232

4.4.4 铁液孕育处理 234

4.4.5 低合金化 245

4.5 灰铸铁的热处理及其他处理 249

4.5.1 灰铸铁热处理特点 249

4.5.2 灰铸铁常用的热处理工艺 249

4.5.3 频波谐波时效 254

4.6 灰铸铁的标准及合理选用原则 256

4.6.1 灰铸铁的力学性能标准 256

4.6.2 灰铸铁力学性能与铸件壁厚的关系 258

4.6.3 试棒与铸件本体性能 258

4.6.4 合理选用原则 260

4.7 典型灰铸铁件 262

4.7.1 高强度灰铸铁件 262

4.7.2 薄壁减磨灰铸铁件 269

4.7.3 D型石墨铸铁件 274

4.7.4 离心铸造灰铸铁排水管 276

参考文献 277

第5章 球墨铸铁 279

5.1 金相组织 279

5.1.1 石墨 279

5.1.2 基体 282

5.1.3 碳化物 290

5.1.4 磷共晶 292

5.2 球墨铸铁的性能 294

5.2.1 力学性能 294

5.2.2 物理性能 311

5.2.3 工艺性能 316

5.2.4 使用性能 321

5.3 球墨铸铁的化学成分 326

5.3.1 基本元素 326

5.3.2 合金元素 333

5.3.3 微量元素 339

5.3.4 各种基体组织球墨铸铁的化学成分 341

5.4 球化处理及孕育处理 347

5.4.1 球化处理 347

5.4.2 孕育处理 359

5.5 典型铸造缺陷及其防止 362

5.5.1 球化不良与球化衰退 362

5.5.2 缩孔和缩松 363

5.5.3 皮下气孔 365

5.5.4 夹渣 365

5.5.5 石墨漂浮 366

5.5.6 反白口 367

5.5.7 碎块状石墨 368

5.6 球墨铸铁的热处理 370

5.6.1 球墨铸铁的二次结晶 370

5.6.2 退火 378

5.6.3 正火 379

5.6.4 淬火与回火 380

5.6.5 等温淬火 381

5.7 球墨铸铁的表面强化 383

5.7.1 表面淬火 383

5.7.2 化学处理 385

5.7.3 机械强化 386

5.7.4 激光表面熔凝处理 387

5.8 球墨铸铁标准及选用 388

5.8.1 球墨铸铁的牌号、标准 388

5.8.2 选用原则 391

5.9 球墨铸铁的生产应用 392

5.9.1 应用领域 392

5.9.2 典型球墨铸铁件 396

参考文献 400

第6章 蠕墨铸铁 402

6.1 蠕墨铸铁金相组织特点 402

6.1.1 石墨 402

6.1.2 基体组织 403

6.1.3 共晶团 407

6.2 蠕墨铸铁的性能 408

6.2.1 力学性能 408

6.2.2 物理性能 411

6.2.3 工艺性能 412

6.2.4 使用性能 414

6.3 影响组织及性能的因素 418

6.3.1 蠕化率 418

6.3.2 基体 419

6.3.3 化学成分 419

6.3.4 冷却速度 424

6.4 蠕墨铸铁的处理和控制 424

6.4.1 蠕化剂及蠕化处理工艺 424

6.4.2 蠕墨铸铁的孕育处理 429

6.4.3 蠕化率的检测 429

6.4.4 蠕墨铸铁蠕化处理和控制的新进展 432

6.5 蠕墨铸铁的缺陷及防止方法 432

6.6 蠕墨铸铁的热处理 435

6.6.1 蠕墨铸铁的正火 435

6.6.2 蠕墨铸铁的退火 436

6.6.3 蠕墨铸铁等温淬火 437

6.6.4 蠕墨铸铁淬火、淬火—回火 439

6.6.5 蠕墨铸铁硼铬共渗 439

6.7 蠕墨铸铁标准、牌号及其选用原则 440

6.7.1 蠕墨铸铁的牌号 440

6.7.2 关于蠕墨铸铁的蠕化率 442

6.7.3 牌号选用原则 442

6.8 典型蠕墨铸铁件 443

6.8.1 柴油机缸盖 443

6.8.2 汽车排气管 445

6.8.3 液压件 447

6.8.4 钢锭模 447

6.8.5 蠕墨铸铁缸体 449

参考文献 451

第7章 可锻铸铁 453

7.1 可锻铸铁的分类和金相组织特点 453

7.1.1 分类 453

7.1.2 牌号与应用 453

7.1.3 金相组织特点 454

7.2 可锻铸铁的性能 459

7.2.1 力学性能 459

7.2.2 物理性能 464

7.2.3 工艺性能 464

7.2.4 使用性能 465

7.3 可锻铸铁的坯件生产 466

7.3.1 化学成分的选择原则 466

7.3.2 元素的作用与化学成分范围 466

7.3.3 熔炉与熔炼特点 467

7.3.4 孕育剂与孕育处理 468

7.4 可锻铸铁的石墨化退火 469

7.4.1 固态石墨化原理 469

7.4.2 影响石墨化退火过程的因素 471

7.4.3 加速石墨化退火的措施 474

7.4.4 石墨化退火工艺 474

7.5 可锻铸铁的脱碳退火 479

7.5.1 脱碳退火原理 479

7.5.2 影响脱碳过程的因素 479

7.5.3 白心可锻铸铁的生产 480

7.6 可锻铸铁的缺陷及防止方法 482

7.6.1 铸造缺陷 482

7.6.2 退火缺陷 483

7.6.3 热镀锌缺陷 485

7.7 典型可锻铸铁件 487

7.7.1 管路连接件 487

7.7.2 线路金具 487

7.7.3 高吨位铁帽 488

7.7.4 管件 488

7.7.5 玻璃模具 488

7.7.6 等温淬火可锻铸铁 489

参考文献 489

第8章 抗磨铸铁 490

8.1 铸铁的抗磨性 490

8.1.1 抗磨性与工况的关系 490

8.1.2 抗磨铸铁件的失效 490

8.2 抗磨白口铸铁 491

8.2.1 普通白口铸铁 493

8.2.2 低合金白口铸铁 494

8.2.3 中合金白口铸铁 498

8.2.4 高合金白口铸铁——高铬白口铸铁 512

8.3 抗磨球墨铸铁 544

8.3.1 马氏体抗磨球墨铸铁 544

8.3.2 贝氏体抗磨球墨铸铁 545

8.4 双金属抗磨材料 547

8.4.1 双液双金属复合铸造抗磨材料 547

8.4.2 镶铸双金属复合铸造抗磨材料 549

8.4.3 铸渗工艺的双金属抗磨材料 551

8.5 典型抗磨铸铁件 557

8.5.1 磨球 557

8.5.2 衬板 558

8.5.3 渣浆泵护套与叶轮 559

参考文献 559

第9章 冷硬铸铁 562

9.1 概述 562

9.2 冷硬铸铁的一般特征 562

9.2.1 宏观断口 562

9.2.2 金相组织 562

9.3 化学成分对组织和性能的影响 563

9.3.1 各元素对白口倾向和石墨化的影响 563

9.3.2 各元素对冷硬铸铁白口层深度的影响 564

9.3.3 各元素对冷硬铸铁显微组织和性能的影响 565

9.4 制造工艺对组织和性能的影响 568

9.4.1 工艺条件的影响 568

9.4.2 工艺方法的影响 573

9.5 冷硬铸铁的性能优化 574

9.5.1 微合金化 574

9.5.2 微合金化对组织和性能的优化 574

9.6 冷硬铸铁的生产应用 575

9.6.1 冷硬铸铁轧辊 579

9.6.2 凸轮轴 581

9.6.3 气门挺柱 581

参考文献 582

第10章 耐热铸铁 583

10.1 铸铁的高温氧化 583

10.1.1 铸铁高温氧化特点 583

10.1.2 铸铁氧化膜结构 583

10.1.3 影响铸铁抗氧化性的主要因素 584

10.1.4 铸铁的氧化脱碳 586

10.1.5 提高铸铁抗氧化性的途径 587

10.1.6 铸铁抗氧化性的评定方法 587

10.2 铸铁的生长 587

10.2.1 生长机理 587

10.2.2 防止生长的措施 588

10.3 耐热铸铁的成分、组织及性能 589

10.3.1 耐热铸铁的分类 589

10.3.2 耐热铸铁件标准 589

10.3.3 硅系耐热铸铁的成分、组织及性能 590

10.3.4 铝系耐热铸铁的成分、组织及性能 595

10.3.5 铬系耐热铸铁的成分、组织及性能 598

10.3.6 高镍奥氏体耐热铸铁的成分、组织及性能 600

10.3.7 耐热铸铁的物理性能 602

10.3.8 耐热铸铁的铸造性能 603

10.4 耐热铸铁的选用 604

10.5 耐热铸铁的生产工艺 605

10.5.1 硅系耐热铸铁的生产工艺 605

10.5.2 铝系耐热铸铁的生产工艺 605

10.5.3 铬系耐热铸铁的生产工艺 605

10.6 耐热铸铁的常见缺陷及防止方法 605

10.7 典型耐热铸铁件 606

10.7.1 针状预热器 606

10.7.2 二硫化碳反应甑 606

10.7.3 SZD型工业锅炉侧密封板 608

参考文献 609

第11章 耐蚀铸铁 610

11.1 铸铁的耐蚀性 610

11.1.1 铸铁的腐蚀失效及特征 610

11.1.2 铸铁的化学成分和金相组织对耐蚀性的影响 612

11.2 高硅耐蚀铸铁 622

11.2.1 高硅耐蚀铸铁件标准 622

11.2.2 高硅耐蚀铸铁的化学成分、金相组织 622

11.2.3 高硅耐蚀铸铁的力学和物理性能 625

11.2.4 高硅耐蚀铸铁的耐蚀性及应用 626

11.2.5 高硅耐蚀铸铁件生产工艺 630

11.3 高镍奥氏体耐蚀铸铁 632

11.3.1 高镍奥氏体耐蚀铸铁的化学成分和金相组织 632

11.3.2 高镍奥氏体耐蚀铸铁的力学和物理性能 634

11.3.3 高镍奥氏体耐蚀铸铁的耐蚀性及应用 635

11.3.4 高镍奥氏体耐蚀铸铁件生产工艺 640

11.4 高铬耐蚀铸铁 646

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 646

11.4.2 高铬耐蚀铸铁的耐蚀性及应用 648

11.4.3 高铬耐蚀铸铁件生产工艺 651

11.5 中、低合金耐蚀铸铁 652

11.5.1 铝铸铁 653

11.5.2 镍铬合金铸铁 653

11.5.3 低镍铸铁 655

11.5.4 含铜铸铁 655

11.5.5 耐盐卤冲蚀铸铁 655

11.5.6 烧碱熔融锅用铸铁 656

11.5.7 含锑铸铁 656

参考文献 657

第12章 铸铁熔炼 660

12.1 概述 660

12.1.1 铸铁熔炼的基本要求 660

12.1.2 铸铁熔炼炉的选择 661

12.2 冲天炉熔炼 663

12.2.1 基本原理 663

12.2.2 冲天炉主要结构参数的选择 679

12.2.3 鼓风机的选择 689

12.2.4 冲天炉熔炼主要工艺参数的选择 694

12.2.5 冲天炉熔炼操作 702

12.2.6 冲天炉熔炼检测技术及控制 709

12.2.7 改善冲天炉熔炼效果的主要措施 731

12.2.8 冲天炉除尘 739

12.2.9 常用的几种典型冲天炉 746

12.2.10 热平衡与节能 767

12.3 电炉熔炼 769

12.3.1 用于铸铁熔炼的电炉种类及特点 769

12.3.2 无芯感应电炉熔炼 772

12.3.3 有芯感应电炉熔炼 789

12.3.4 感应电炉在浇注作业方面的应用 797

12.3.5 感应电炉的节能与环保 798

12.3.6 电弧炉熔炼 801

12.4 双联熔炼 802

12.4.1 双联熔炼的主要形式和特点 802

12.4.2 双联熔炼炉的合理选配 803

12.4.3 双联熔炼的应用实例 804

12.5 炉料及修炉材料 805

12.5.1 炉料 805

12.5.2 修炉材料 822

12.5.3 隔热材料 829

12.5.4 冲天炉各部位及浇包耐火材料的选用 830

参考文献 835

附录 836

A 国外有关标准（摘录） 836

A.1 灰铸铁标准 836

A.2 球墨铸铁标准 850

A.3 蠕墨铸铁标准 866

A.4 可锻铸铁标准 871

A.5 抗磨铸铁标准 880

A.6 奥氏体铸铁标准 891

A.7 等温淬火球墨铸铁标准 902

A.8 高硅耐蚀铸铁标准 906