铸铁：是指碳含量大于2.14%或者组织中具有共晶组织的铁碳合金。分类：按用途分：灰铸铁（基体+片状石墨，仅含C、Si、Mn、P、S、少量ME）球墨铸铁（基体+球状石墨，普通五元素外加不同量的ME，Mg残>=0.03%,RE残>=0.02%）蠕墨铸铁（基体+蠕虫状石墨，往往伴有少量球状石墨，同球墨铸铁，但Mg残、RE残、稍低）可锻铸铁（生坯：珠光体+莱氏体，退火后：基体+团絮状石墨，低碳、低硅，铬<0.06%）抗磨铸铁（基体+不同类型的渗碳体，除五元素外，可加入低、中、高量ME）耐热铸铁（基体+片状或球状石墨，有Si、Al、Cr系）耐腐蚀铸铁（基体+片状或球状石墨，主要合金元素Si、Ni含量高）。按组织中游离的高碳相存在形式分：白口铸铁（渗碳体）、灰口铸铁（G）、麻口铸铁（渗碳体+G）。碳当量和共晶度的意义及计算：根据各元素对共晶点实际碳量的影响，将这些元素的量折算成碳量的增减，谓之碳当量（CE=C+1/3(Si+P)）铸铁的实际含碳量和共晶点的实际含碳量的比值称为共晶度（Sc=C铁/Cc’=C铁/(4.26%-1/3(Si+P))）。铸铁的一次结晶过程：包括初析和共晶凝固两个阶段。初析石墨：共晶成分的铁液冷却，先遇到液相线，一定过冷下析出初析石墨的晶核，洁晶时温度较高，成长时间较长，在铁液中自由长大，常常长成分枝较少的粗大片状。初析奥氏体：平衡条件下，只有亚共晶才会析出初析奥氏体，非平衡条件下，共晶成分，过共晶成分也可以析出初析奥氏体。形态为三维树枝晶，不对称、不完美。共晶凝固：稳定系共晶转变形成灰口断面铸铁，亚稳定系共晶转变形成奥氏体+渗碳体，即白口铸铁。共晶团：以每个石墨核心为中心形成一个石墨-奥氏体两相共生生长的共晶晶粒称为~。共晶体不是在初析树枝晶上以延续的方式在结晶前沿形核长大，而是在初析奥氏体晶体附近的枝晶间、具有共晶成分的液体中单独由石墨形核开始。一次结晶后的组织：亚共晶（γ+（γ+G）、γ+（γ+渗碳体）、γ+（γ+G）+（γ+渗碳体））共晶（（γ+G）、（γ+渗碳体）、（γ+G）+（γ+渗碳体））过共晶（G+（γ+G）、渗碳体+（γ+渗碳体））灰铸铁组织特点：由金属基体（珠光体、铁素体、珠光体+铁素体）和片状石墨（灰铸铁脆性的原因）组成。灰铸铁性能特点：成型工艺性优良，强度低，脆性材料，良好的减震性、减磨性。影响铸铁铸态组织的因素：冷去速度的影响：随着冷却速度增加，铁液的过冷度增大，共晶反应平台离莱氏体共晶线的距离越来越近，铸铁的白口倾向愈来愈大。化学成分的影响：Ti、Zr、B、Ce、Mg都阻碍石墨化，但如果其含量极低时又表现出促进石墨化的作用。C、Si、Al增高，铁素体增加；提高CuNiMo,可出现贝氏体；MnCrCuNiSnSb(一定量内)，珠光体细化并增加；Mn(5~7%)，形成马氏体；Mo，珠光体细化；高Mn高Ni，形成奥氏体。孕育处理：铁液浇注前或浇注中，在一定条件下（如一定的过热温度、化学成分，合适的加入方法等），向铁液中加入一定量的物质（孕育剂），以改变铁液的凝固过程，改善铸态组织，从而达到提高性能为目的的处理方法。影响：孕育处理能降低铁液的过冷倾向，促使铁液按稳定系共晶进行凝固。同时对石墨形态发生积极影响。目的：促进石墨化，降低白口倾向；降低断面敏感性；控制石墨形态；消除过冷石墨，适当增高共晶团数和促进细片状珠光体形成。从而达到改善强度性能和其他性能的目的。原则：孕育前铁液部分或少部分按介稳态系凝固，孕育后完全按稳态系凝固。为什么不用热处理提高灰铸铁性能：热处理通过改变组织形态结构提高材料使用性能，对于灰铸铁由于石墨片对基体的缩减、割裂作用，使机体性能发挥很低，即使基体改变，材料性能也变化不大，热处理可以改善基体组织但无法改变石墨片状特征，石墨片损害作用减轻很少，故不进行热处理。球墨铸铁的分类：珠光体球墨铸铁（强硬度高，有一定韧性，耐磨性好）铁素体球墨铸铁（塑韧性高，强度低）混合基体型球墨铸铁（较好的强度和韧性）奥氏体-贝氏体球墨铸铁(强度塑韧性都很高，高的耐疲劳、耐腐蚀、耐磨性)。球墨铸铁生产中化学成分的选择：为使QT具有良好的铸造性能，成分选在共晶点附近，碳当量上限以不产生石墨漂浮为原则，下限以不产生自由渗碳体为原则。孕育处理的目的：消除结晶过冷倾向；促进石墨球化；减小晶间偏析。蠕墨铸铁特点：石墨形态介于片状与球状之间，基体组织在铸态下具有较高的铁素体含量。蠕墨铸铁与球墨铸铁成分、组织、性能特点的区别和关系：RuT的化学成分选择基本与QT相似，高CE低P、S含量和一定含Mn量，但C量较QT低一些，（高CE易使G球化）。RuT组织为蠕虫状G+基体，力学性能根据蠕化程度介于相同基体组织的HT与QT之间。导热性>QT， 2.钢液净化。Mn在低合金钢中的作用：提高钢的淬透性，在铁素体中产生固溶强化，含量在0.8~0.9%主要作用是脱氧及减轻硫的有害作用；1.10~1.80%时能提高钢的强度硬度而不降低塑性。低合金高强度铸钢同时获得高强度高韧性的途径：1.低含碳量（提高强度同时降低塑韧性）2.多种合金元素复合强化（强烈提高淬透性，细化晶粒）3.多阶段热处理（充分发挥合金元素提高淬透性的作用，细化组织，提高性能）4.钢液净化。高锰钢的成分：C0.9~1.4%，Mn11.0~14.0%。铸态组织：奥氏体+碳化物+少量相变产物珠光体。热处理工艺：为了消除碳化物，将钢加热至奥氏体温度区（1050~1100℃）保温一段时间（每25mm壁厚保温1h）然后在水中进行淬火，从而得到单一的奥氏体组织。含碳含锰对高锰钢性能的影响：含碳量过低，由形变产生的硬化效果较低；含碳量过高，水韧处理状态下仍不能避免碳化物析出，还使碳化物长得更粗大，在固溶处理过程中难以完全固溶到奥氏体中，导致钢的性能降低。一般选择Mn/C值为8~10，铸件越厚，中心部分越易于析出碳化物，应取较高的Mn/C值。铸造铬镍不锈钢的化学成分及性能：C<=0.12%，Si<=1.0%，Mn1.0~2.0%，Cr17.0~20.0%，Ni8.0~11.0%，P<=0.04%，S<=0.03%。耐蚀性好，有较好的力学性能，焊接性差。热处理工艺（水韧处理）：为了消除碳化物，将钢加热至1050~1100℃，保温一段时间，而后进行水淬。如果加入少量的钛（或铌），在固溶处理后再加热至850~900℃保温一段时间再进行淬火。氧化法炼钢的工艺流程：补炉（目的是修补炉底和炉壁被侵蚀和破坏的部分，操作要点是炉温高、操作快、补层薄。）装料（炉料主要是碳素废钢、废碳钢铸件，配料的基本要求是要使炉料有适宜的平均碳含量）补炉完毕装料之前在炉底铺一层石灰（炉料质量的1%）可以造渣脱磷、在加料时减小炉料对炉底的冲击作用保护炉底。熔化期（将固体炉料熔化成钢液并进行脱磷）氧化期（主要任务是脱磷，进行氧化脱碳沸腾精炼以去除钢液中的气体和夹杂物，提高钢液的温度）还原期（任务是脱氧、脱硫、调整钢液温度及化学成分）出钢。铝硅合金的成分组织性能特点：共晶成分在Si12.6%处，亚共晶合金的组织由α（Al）+共晶体（α+β）所组成，过共晶合金的组织由β（Si）+共晶体（α+β）所组成。性能特点：热处理强化效果小，力学性能不高；铸造性能优良；耐磨性、抗蚀性、耐热性好；必须进行变质处理，提高力学性能。变质处理的作用（目的、原因）：细化共晶硅，以获得足够的力学性能；改善切削加工性能。为什么不热处理：硅的沉淀和集聚速度很快，甚至固溶处理时都可能发生固溶体分解，析出硅质点，不形成共格或半共格的过渡相，强化效果不大，所以只进行退火消除内应力。铝铜二元合金：ZAlCu10(代号ZL202)成分为Cu9.0~11.0%其余为铝。铸态组织为α（Al）+【α（Al）+θ】离异共晶。有一定量的共晶体，铸造性尚可，不能固溶强化，力学性能不高。ZAlCu4（代号ZL203）成分为Cu4.0~5.0%其余为铝.铸态组织为α（Al）+少量CuAl2。α（Al）有严重的晶内偏析，固溶处理、人工时效后力学性能大幅提高，但铸造性能差。吸附精炼原理：依靠精炼剂产生吸附氧化夹杂的作用同时清除氧化夹杂及其表面依附的氢气。方法：浮游法、溶剂法、过滤法。铜锡二元合金的成分组织：α相是锡溶于纯铜的置换型固溶体，面心立方晶格，塑性良好。β相是以电子化合物Cu5Sn为基的固溶体，高温时存在，降温过程中被分解。γ相适宜CuSn为基的固溶体。δ相是以电子化合物Cu31Sn8为基的固溶体，常温下存在，脆而硬。缓冷脆性：是铝青铜特有的缺陷，在缓慢冷却条件下，共析分解式的产物γ2相呈网状在α相晶上析出，形成隔离晶体连结的脆性硬壳，使合金发脆。消除缓冷脆性的工艺措施：1.加入铁、锰等合金元素，增加β相的稳定性；2.加入镍以扩大α相区，消除β相；3.提高冷却速度，避免共析反应的发生。铜锌二元合金的力学性能与含锌量的关系：锌低于32%时是α单相组织，α相是以铜为基的固溶体，面心立方晶格，塑性好，当锌量增加时，强度塑性均提高。当锌量增加时，强度、塑性均提高，在Zn30%附近有一伸长率的峰值，继续增大锌量，伸长率开始下降，当锌量达32%~39%时，组织开始出现β相。β相是以电子化合物CuZn为基的固溶体，体心立方晶格，在456~458℃间发生有序化转变β—》β’ 。高温无序的β想塑性好，可承受压力加工，室温下的有序β’相塑性差，不能承受压力加工，但强度、硬度高，因此室温下的强度下的强度继续增加，直至Zn45%附近出项峰值。Zn量超过45%后， 进入β’单相区， 强度， 伸长率均剧烈下降，已不适于作为结构材料。
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