③蠕墨铸铁：碳大部分以蠕虫状石墨形态存在； ④球墨铸铁：碳大部分以球状石墨形态存在； ⑤可锻铸铁：碳大部分以团絮状石墨形态存在。 7.1 铸铁的组织和性能特点

一、铸铁的组织和性能 (重点) 1 成分特点：与碳钢相比较，有较高的碳和硅含量，还有较高的杂质元素硫和磷。 2 组织特点：

⑴铸铁中的碳主要有三种分布形式：①溶于铁晶格的间隙中，形成间隙固溶体，如铁素体、奥氏体；②与Fe生成化合物，如Fe3C；③以游离的石墨形式析出。 ⑵铸铁的组织：金属基体+石墨。

①铸铁的金属基体：铁素体、铁素体＋珠光体、珠光体，经热处理后有马氏体、贝氏体等组织，它们相当于钢的组织。

②铸铁中石墨的形态可分为四种：片状石墨、球状石墨、蠕虫状石墨、 团絮状石墨。

3、性能特点： ⑴机械性能低：

①铸铁的机械性能主要取决于铸铁基体组织以及石墨的数量、形状、大小及分布特点。

②石墨的机械性能很低，硬度仅为HB3～5，抗拉强度为20MPa，延伸率接近零。 ③机械性能差原因:石墨减小铸铁件的有效承载截面积，同时石墨尖端产生应力集中，形成脆性断裂。 ⑵良好的耐磨性、高的消振性、低的缺口敏感性、优良的切削加工性和铸造性能。 二、铸铁的分类

1.根据铸铁中的碳在结晶过程中的析出状态以及凝固后断口颜色的不同，可分为三大类：

⑴白口铸铁：碳除少量溶于铁素体外，其余全部以化合物状态的渗碳体析出，凝固后断口呈白亮的颜色；

⑵麻口铸铁：碳既以化合物状态的渗碳体析出，又以游离状态的石墨析出，凝固后断口夹杂着白亮的渗碳体和暗灰色的石墨 ；

⑶灰口铸铁：碳全部或大部分以游离状态的石墨析出，凝固后断口呈灰色 。 2.灰口铸铁按石墨的形状又可分为：

⑴灰口铸铁－石墨为片状； ⑵球墨铸铁－石墨为球状； ⑶可锻铸铁－石墨为团絮状；⑷蠕墨铸铁－石墨为蠕虫状。 7.2 铸铁的石墨化

一、Fe-Fe3C和Fe-C双重状态图 Fe3C是一个介稳定的相，石墨是稳定相。研究铸铁时，通常把Fe-Fe3C和Fe-C

叠加在一起，得到铁－碳合金双重状态图。 二、铸铁的石墨化过程 1、热力学条件

按Fe-C系相图进行结晶，铸铁冷却时的石墨化过程应包括：从液体中析出一次石墨；由共晶反应生成共晶石墨；由奥氏体中析出二次石墨；由共析反应生成共析石墨。

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⑴第一阶段石墨化：无论是冷却时的石墨化过程或是加热时的石墨化过程，凡是发生在P′S′K′线温度以上的石墨化。

⑵第二阶段石墨化：凡是发生在P′S′K′线温度以下的石墨化。 2、动力学条件

⑴渗碳体的碳含量为6.67%，而石墨的碳含量接近于100％，液相与渗碳体的碳浓度差较小。∴石墨难于形成 ⑵从晶体结构的相似程度来分析，渗碳体的晶体结构比石墨更相近于液相。因而，液相结晶时有利于渗碳体晶核的形成。 ∴石墨难于形成 三、影响铸铁石墨化的因素 （重点） 1、化学成分的影响

⑴碳和硅：碳和硅都是强烈促进石墨化的元素。石墨来源于碳，随着碳含量的提高，促进了石墨化。

①硅与铁原子的结合力大于碳与铁原子之间的结合力，促使石墨化。

②硅还降低铸铁共晶成分的碳浓度，硅促进石墨化的作用约相当于碳的三分之一。

⑵锰：锰是一个阻碍石墨化的元素。 ①锰能溶于铁素体和渗碳体，起固定碳的作用，从而阻碍石墨化。 ②Mn能与S结合生成MnS，消除硫的有害影响， 间接促进石墨化

⑶硫：硫是一个阻碍石墨化的元素。S阻碍碳原子的扩散，而且降低铁水的流动性，增加铸件缺陷，恶化铸造性能。

⑷磷：是一个促进石墨化不十分强烈的元素，通常灰口铸铁的含P量应控制在0.2%以下。磷在奥氏体和铁素体中的固溶度很小，当P含量大于0.2%后，就会出现化合物Fe3P（冷脆），它常以二元磷共晶(α+Fe3P)或三元磷共晶(α+Fe3P+Fe3C)的形态存在。磷共晶的性质硬而脆，在铸铁组织中呈孤立、细小、均匀分布时，可以提高铸铁件的耐磨性。过多产生冷脆。 2、冷却速度对铸件石墨化的影响

铸件冷却速度越缓慢，即过冷度较小时，越有利于按照Fe-C系状态图进行结晶和转变，即越有利于石墨化过程的充分进行。 7.3 灰口铸铁

一、灰铸铁的化学成分及显微组织（了解） 1、化学成分：主要有C、Si、Mn、P、S等 2、灰铸铁的显微组织

显微组织由片状石墨和金属基体组成，石墨镶嵌在金属基体内。

二、灰铸铁的牌号、性能和应用 1、灰铸铁的牌号

以“灰铁”的汉语拼音字头“HT”为标志符号，后面三位数字表示直径为30mm单铸试棒测得的最低抗拉强度值（MPa），如HT100。 2、灰铸铁的性能和应用 （重点※：）其力学性能不如后几种，但后几种同 ⑴抗拉强度：

①抗拉强度比同样基体的钢要低得多：（石墨数量越多，石墨片的长度越长，石墨的两端越尖锐，则抗拉强度降低的数值越大。）②石墨端部易引起应力集中。 ⑵抗压强度：灰铸铁的抗压强度显著地大于抗拉强度，广泛地被用作机床底座、床身

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⑶硬度：硬度随其成分和组织的变化而变化，一般在HB130～270范围内变化。 ⑷冲击韧性：铸铁是一种脆性材料，冲击韧性很差（石墨的存在） ⑸耐磨性：铸铁的耐磨性比钢好（工作表面的石墨易脱落而成为滑动面的润滑剂，从而能起减磨作用；石墨脱落后所形成的显微孔洞能贮存润滑油）

⑹减振性：抗拉强度越低，减振性越好。灰铸铁适宜用作减振材料，用于机床床身

⑺铸造性能：灰口铸铁具有熔点低、流动性好、铸造收缩率小、铸件内应力小、易于铸造成型等特点。 ⑻切削加工性能：由于石墨使切削加工时易于形成断削，故灰口铸铁的切削加工性能优于钢。

3、基体组织对灰口铸铁机械性能的影响（了解） 例如：铁素体比珠光体塑韧性好但强度不如珠光体。 三、铸铁的石墨细化强化—孕育处理

⑴孕育处理就是在铸铁浇注前向铁液中加入孕育剂，促进外来晶核的形成或激发自身晶核的产生，使石墨晶核数目大量增加并细化一种处理工艺。

⑵经孕育处理后的铸铁的组织为细珠光体基体加上细小均匀分布的片状石墨 ⑶生产上常用的孕育剂为硅铁（含75％的硅）和硅钙合金 7.4 球墨铸铁

一、化学成分及显微组织（没讲了解） 思路：加入球化剂，使石墨球化。 二、球墨铸铁的牌号、性能和应用

⑴用“球铁”二字的汉语拼音的第一个字母 “QT”加两组数字表

示，第一组数字代表最低抗拉强度；第二组数字代表最低延伸率(%)， 如QT400-18

⑵球墨铸铁与其它铸铁相比，不仅具有高的抗拉强度，而且其屈服强度也高。屈强比高；塑性与韧性也高于其他铸铁；延伸率较灰口铸铁好（球化作用）

⑶用途：球墨铸铁以可以代替部分锻钢、铸钢、某些合金钢及可锻铸铁等，用来制造一些受力复杂，强度、韧性和耐磨性要求较高的零件； 三、球墨铸铁的球化处理与孕育处理 球化剂有镁、稀土－硅铁合金 7.5 蠕墨铸铁

一、化学成分及显微组织

二、蠕墨铸铁的牌号、性能和应用

⑴用“RuT”表示蠕墨铸铁，后面三位数字表示其最小抗拉强度值：如RuT420表示最小抗拉强度为420MPa的蠕墨铸铁。 ⑵力学性能较灰口铸铁好比球墨铸铁差 三、铸铁的石墨蠕化强化—变质处理

蠕化剂一般同时包含球化元素和反球化元素。 7.6 可锻铸铁

一、可锻铸铁的生产工艺

⑴由含碳、硅量不高的白口铸铁件经长时间石墨化退火而制得的。 ⑵可锻铸铁的生产过程通常包含两个步骤：第一步先浇铸成白口铸铁，第二步再经高温长时间的石墨化退火使渗碳体分解出团絮状石墨。 二、可锻铸铁的化学成分和组织

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1.化学成分：较低的含碳量和含硅量，已获得白口铸铁 2.可锻铸铁的组织： ⑴黑心可锻铸铁：

①如果白口铸铁在退火过程中第一阶段石墨化和第二阶段石墨化都能充分进行，则退火后得到铁素体（珠光体中渗碳体分解）加团絮状石墨组织。

②其断口颜色为：心部由于石墨析出而呈黑色，表面因退火时有些脱碳而呈白色。 ⑵珠光体可锻铸铁：

如果退火过程中使第二阶段石墨化不进行，则退火后的组织为珠光体加团絮状石墨的组织。 ⑶白心可锻铸铁：

①如果白口铸铁在长时间石墨化退火过程中主要发生氧化脱碳过程，表层得到铁素体组织，而心部由于脱碳不完全则得到珠光体加团絮状石墨组织，甚至残留少量未分解的游离渗碳体。

②其断口颜色为表层呈黑绒色，而心部呈白色。 三、可锻铸铁的牌号、性能和应用 1、可锻铸铁的牌号

用“可铁”两字汉语拼音的第一个大写字母“KT”表示， 其后面的H表示黑心可锻铸铁；Z表示珠光体可锻铸铁；B表示白心可锻铸铁；符号后面的两组数字分别表示其最小的抗拉强度和伸长率。如KTH300-06 ， KTZ450-06，KTB350-04。 2、可锻铸铁的性能和应用

⑴可锻铸铁的力学性能优于灰铸铁，并接近于同类基体的球墨铸铁

⑵黑心可锻铸铁强度虽然不高，但具有良好的塑性和韧性，常用来制作汽车、拖拉机的后桥外壳、机床扳手、低压阀门

第八章 铝合金与铜合金

1.重点

①掌握铝合金的分类及其强化方式。

②了解各类铝合金的命名、强化途径、主要性能和应用。 ②掌握黄铜、青铜和白铜的基本概念，黄铜的主要应用。

2.分类：通常将铁、铬、锰及其合金称为黑色金属；除此以外的所有其它金属统称为有色金属。

①轻金属:如铝、镁、铍、锂等。 ②重金属:如铜 、锌、铅、镍等。

③贵金属: 如金、银和铂等金属。④稀有金属: 如钨、钒、钼、铌、钛和锆等金属。⑤放射性金属: 如镭、铀和钍等金属。 8.1 铝及铝合金的分类 一、工业纯铝

铝具有面心立方点阵，无同素异构转变。铝具有优良的导电、导热性，其导电性仅次于银和铜，居第三位。 铝在大气中具有优良的抗蚀性。 二、铝合金的分类 1、铸造铝合金

2、变形铝合金 （塑韧性好）

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