铸造手册 第1卷 铸铁(第4版)

第4版前言

第3版前言

第2版前言

第1版前言

本书主要符号

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展望现代铸铁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现代铸铁生产的质量要求7

参考文献8

第2章铸铁的基础知识10

2.1铸铁的分类10

2.2Fe-C相图11

2.2.1Fe-C、Fe-Fe3C双重相图11

2.2.2Fe-C、Fe-Fe3C双重相图中的

基本组成11

2.2.3Fe-C、Fe-Fe3C双重相图中的

组成相13

2.2.4Fe-C-Si准二元相图13

2.2.5铸铁中常见元素对Fe-C相图中各

临界点的影响14

2.2.6碳当量、共晶度和液相线碳当量14

2.3铸铁的凝固结晶与固态相变16

2.3.1铁液的结构16

2.3.2铸铁的凝固热分析曲线19

2.3.3初生奥氏体的结晶19

2.3.4初生石墨的结晶26

2.3.5稳定系共晶转变27

2.3.6亚稳定系共晶转变58

2.3.7磷共晶的形成62

2.3.8连续冷却时铸铁的固态相变64

2.3.9铸铁的热处理原理66

2.4影响铸铁铸态组织的因素68

2.4.1冷却速度的影响68

2.4.2化学成分的影响69

2.4.3铁液的过热和高温静置的影响73

2.4.4孕育的影响74

2.4.5气体的影响75

2.4.6炉料的影响83

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84

2.5.1缩孔和缩松的形成及其防止84

2.5.2铸造应力、变形和开裂及其防止85

2.5.3非金属夹杂物和组织不均匀性及

其防止86

2.5.4气孔的形成及其防止89

参考文献90

第3章铸铁的质量检测91

3.1检测范围91

3.2铸铁化学成分分析91

3.2.1取样和制样的标准及方法91

3.2.2常用铸铁化学成分分析标准91

3.2.3碳硫分析91

3.2.4光电直读光谱分析95

3.2.5热分析95

3.3铸铁金相组织检验97

3.3.1金相试样的制备97

3.3.2石墨检验98

3.3.3基体组织检验101

3.3.4碳化物检验105

3.3.5磷共晶检验108

3.3.6共晶团检验108

3.3.7高温金相组织检验110

3.3.8晶粒尺寸检验111

3.3.9彩色金相组织检验114

3.3.10金相组织定量分析116

3.3.11常用铸铁金相检验标准118

3.4铸铁电子显微分析119

3.4.1扫描电子显微分析119

3.4.2透射电子显微分析127

3.4.3电子探针X射线显微分析137

3.4.4X射线衍射分析139

3.5铸铁力学性能试验142

3.5.1拉伸试验142

3.5.2楔压试验150

3.5.3硬度试验151

3.5.4冲击试验164

3.5.5弯曲试验166

3.5.6压缩试验168

3.5.7弹性模量试验170

3.5.8旋转弯曲疲劳试验174

3.5.9平面应变断裂韧度KⅠC试验178

3.5.10疲劳裂纹扩展速率和疲劳裂纹

扩展门槛值试验181

·ⅩⅦ·3.6铸铁物理性能测试182

3.6.1密度测试182

3.6.2线膨胀系数测试184

3.6.3比热容测试185

3.6.4热导率测试188

3.6.5磁性参数测试190

3.7铸铁铸造性能测定191

3.7.1流动性测定191

3.7.2体收缩测定191

3.7.3线收缩测定193

3.7.4裂纹倾向测定193

3.7.5铸造应力测定195

3.7.6凝固膨胀力测定196

3.8铸铁使用性能试验197

3.8.1耐热性能试验197

3.8.2耐磨和抗磨性能试验198

3.8.3耐蚀性能试验202

3.8.4耐压试验204

3.8.5致密性试验204

3.8.6铸造磨球冲击疲劳寿命试验205

3.9铸铁无损检测205

3.9.1渗透检测206

3.9.2磁粉探伤206

3.9.3超声波探伤207

3.9.4射线探伤207

3.9.5用超声波法测定球墨铸铁球化率207

3.9.6用超声波法鉴别铸铁石墨形态207

3.9.7用电磁法进行铸铁分选208

3.10铸件表面粗糙度211

3.11铸件尺寸精度211

参考文献212

第4章灰铸铁213

4.1金相组织特点及其对性能的影响213

4.1.1石墨213

4.1.2基体213

4.1.3碳化物217

4.1.4磷共晶217

4.1.5共晶团223

4.1.6金相组织对性能的影响223

4.2灰铸铁的性能230

4.2.1力学性能230

4.2.2物理性能241

4.2.3使用性能245

4.2.4工艺性能251

4.3灰铸铁的冶金质量指标257

4.3.1成熟度及相对强度257

4.3.2硬化度及相对硬度259

4.3.3品质系数259

4.4提高灰铸铁性能的途径260

4.4.1化学成分的合理选配260

4.4.2优化炉料组成265

4.4.3铁液的过热处理269

4.4.4铁液的孕育处理272

4.4.5低合金化282

4.5灰铸铁件的热处理及其他处理286

4.5.1灰铸铁件热处理的特点286

4.5.2灰铸铁件常用的热处理工艺286

4.5.3频波谐波时效293

4.6灰铸铁的力学性能及合理选用原则294

4.6.1灰铸铁的牌号与力学性能294

4.6.2灰铸铁力学性能与铸件

壁厚的关系296

4.6.3试棒与铸件本体性能296

4.6.4合理选用原则298

4.7典型灰铸铁件300

4.7.1高强度灰铸铁件300

4.7.2薄壁减摩灰铸铁件306

4.7.3D型石墨铸铁件312

4.7.4离心铸造灰铸铁排水管314

参考文献314

第5章球墨铸铁316

5.1球墨铸铁的分类与牌号316

5.1.1球墨铸铁的分类316

5.1.2球墨铸铁的牌号和标准318

5.1.3选用原则320

5.2金相组织321

5.2.1石墨321

5.2.2基体组织323

5.2.3碳化物332

5.2.4磷共晶334

5.3球墨铸铁的性能335

5.3.1力学性能335

5.3.2物理性能351

5.3.3工艺性能356

5.3.4使用性能360

5.4球墨铸铁的化学成分365

5.4.1基本元素365

5.4.2球化元素372

5.4.3合金元素373

5.4.4微量元素379

5.4.5各种基体组织球墨铸铁的

化学成分381

5.5球墨铸铁的冶金处理385

5.5.1预处理和脱硫处理385

5.5.2球化处理386

5.5.3孕育处理398

5.6典型铸造缺陷及其防止401

5.6.1球化不良与球化衰退401

5.6.2缩孔和缩松402

5.6.3皮下气孔404

5.6.4夹渣404

5.6.5石墨漂浮405

5.6.6反白口405

5.6.7碎块状石墨406

·ⅩⅧ·5.7球墨铸铁件的热处理408

5.7.1球墨铸铁二次结晶408

5.7.2退火416

5.7.3正火417

5.7.4淬火与回火418

5.7.5等温淬火420

5.8球墨铸铁件的表面强化422

5.8.1表面淬火422

5.8.2化学处理423

5.8.3机械强化424

5.8.4激光表面熔凝处理425

5.9球墨铸铁的发展与应用426

5.9.1等温淬火球墨铸铁426

5.9.2奥氏体球墨铸铁430

5.9.3固溶强化铁素体球墨铸铁432

5.9.4球墨铸铁的应用领域436

5.9.5典型球墨铸铁件440

参考文献446

第6章蠕墨铸铁447

6.1蠕墨铸铁的金相组织特点447

6.1.1石墨447

6.1.2基体组织449

6.1.3磷共晶452

6.1.4碳化物452

6.2蠕墨铸铁的性能454

6.2.1力学性能454

6.2.2物理性能459

6.2.3工艺性能461

6.2.4使用性能468

6.3影响组织及性能的因素474

6.3.1蠕化率与性能474

6.3.2基体组织与性能475

6.3.3常规化学成分475

6.3.4合金元素477

6.3.5蠕化元素479

6.3.6干扰元素483

6.3.7冷却速度483

6.4蠕化处理工艺和控制484

6.4.1蠕化剂484

6.4.2常用蠕化与孕育处理工艺487

6.4.3蠕化率检验489

6.4.4蠕墨铸铁“两步法”处理

新工艺492

6.5蠕墨铸铁件的缺陷及防止方法499

6.6蠕墨铸铁件的热处理501

6.6.1正火502

6.6.2退火502

6.6.3等温淬火503

6.6.4淬火与回火506

6.6.5硼铬共渗507

6.7蠕墨铸铁的牌号及选用原则508

6.7.1蠕墨铸铁的牌号508

6.7.2关于蠕墨铸铁的蠕化率509

6.7.3选用原则510

6.8典型蠕墨铸铁件511

6.8.1柴油机缸盖511

6.8.2汽车排气管513

6.8.3液压件514

6.8.4钢锭模515

6.8.5缸体517

参考文献519第7章可锻铸铁520

7.1可锻铸铁的分类和金相组织特点520

7.1.1分类520

7.1.2牌号与应用520

7.1.3金相组织特点521

7.2可锻铸铁的性能526

7.2.1力学性能526

7.2.2物理性能530

7.2.3工艺性能531

7.2.4使用性能532

7.3可锻铸铁的坯件生产533

7.3.1化学成分的选择原则533

7.3.2元素的作用与化学成分范围533

7.3.3熔炉与熔炼特点534

7.3.4孕育剂与孕育处理535

7.4可锻铸铁的石墨化退火536

7.4.1固态石墨化原理536

7.4.2影响石墨化退火过程的因素538

7.4.3加速石墨化退火的措施541

7.4.4石墨化退火工艺541

7.5可锻铸铁的脱碳退火546

7.5.1脱碳退火原理546

7.5.2影响脱碳过程的因素546

7.5.3白心可锻铸铁的生产547

7.6可锻铸铁的缺陷及防止方法549

7.6.1铸造缺陷549

7.6.2退火缺陷549

7.6.3热镀锌缺陷552

7.7典型可锻铸铁件554

7.7.1管路连接件554

7.7.2线路金具554

7.7.3高吨位铁帽555

7.7.4管件555

7.7.5玻璃模具555

7.7.6等温淬火可锻铸铁556

参考文献556

·ⅩⅨ·第8章耐磨铸铁557

8.1铸铁的耐磨性557

8.1.1耐磨性与工况的关系557

8.1.2耐磨铸铁件的失效557

8.2耐（抗）磨白口铸铁558

8.2.1普通白口铸铁560

8.2.2低合金白口铸铁561

8.2.3中合金白口铸铁565

8.2.4高合金白口铸铁——高铬

白口铸铁579

8.3耐磨球墨铸铁611

8.3.1马氏体耐磨球墨铸铁611

8.3.2贝氏体耐磨球墨铸铁612

8.3.3等温淬火耐磨球墨铸铁614

8.4复合铸造耐磨材料615

8.4.1双液双金属复合铸造耐磨材料616

8.4.2镶铸双金属复合铸造耐磨材料618

8.4.3铸渗工艺的表层复合铸造

耐磨材料620

8.5典型耐磨铸铁件624

8.5.1磨球624

8.5.2衬板626

8.5.3渣浆泵护套与叶轮626

参考文献626

第9章冷硬铸铁629

9.1概述629

9.2冷硬铸铁的一般特征629

9.2.1宏观断口629

9.2.2金相组织629

9.3化学成分对组织和性能的影响630

9.3.1各元素对白口倾向和

石墨化的影响630

9.3.2各元素对冷硬铸铁白口层

深度的影响631

9.3.3各元素对冷硬铸铁显微组织和

性能的影响632

9.4制造工艺对组织和性能的影响635

9.4.1工艺条件的影响635

9.4.2工艺方法的影响640

9.5冷硬铸铁的性能优化641

9.5.1微合金化641

9.5.2微合金化对组织和性能的优化641

9.5.3热处理对组织和性能的优化643

9.6冷硬铸铁的生产应用643

9.6.1冷硬铸铁轧辊647

9.6.2凸轮轴649

9.6.3气门挺柱649

参考文献650

第10章耐热铸铁651

10.1铸铁的高温氧化651

10.1.1铸铁高温氧化特点651

10.1.2铸铁氧化膜结构651

10.1.3影响铸铁抗氧化性的主要因素652

10.1.4铸铁的氧化脱碳654

10.1.5提高铸铁抗氧化性的途径655

10.1.6铸铁抗氧化性的评定方法655

10.2铸铁的生长655

10.2.1生长机理655

10.2.2防止生长的措施656

10.3耐热铸铁的化学成分、组织及性能657

10.3.1耐热铸铁的分类657

10.3.2耐热铸铁件标准657

10.3.3硅系耐热铸铁的化学成分、

组织及性能658

10.3.4铝系耐热铸铁的化学成分、组织及

性能663

10.3.5铬系耐热铸铁的化学成分、

组织及性能666

10.3.6高镍奥氏体耐热铸铁的化学成分、

组织及性能668

10.3.7耐热铸铁的物理性能670

10.3.8耐热铸铁的铸造性能671

10.4耐热铸铁的选用672

10.5耐热铸铁的生产工艺673

10.5.1硅系耐热铸铁的生产工艺673

10.5.2铝系耐热铸铁的生产工艺673

10.5.3铬系耐热铸铁的生产工艺673

10.6耐热铸铁的常见缺陷及防止方法673

·ⅩⅩ·10.7典型耐热铸铁件674

10.7.1针状预热器674

10.7.2二硫化碳反应甑674

10.7.3SZD型工业锅炉侧密封板676

10.7.4耐热材质高镍排气歧管676

参考文献678

第11章耐蚀铸铁679

11.1铸铁的耐蚀性679

11.1.1铸铁的腐蚀失效及特征679

11.1.2铸铁的化学成分和金相组织对耐蚀

性的影响681

11.2高硅耐蚀铸铁691

11.2.1高硅耐蚀铸铁件标准691

11.2.2高硅耐蚀铸铁的化学成分和

金相组织691

11.2.3高硅耐蚀铸铁的力学和物理

性能694

11.2.4高硅耐蚀铸铁的耐蚀性及应用695

11.2.5高硅耐蚀铸铁件生产工艺699

11.3高镍奥氏体耐蚀铸铁701

11.3.1高镍奥氏体耐蚀铸铁标准701

11.3.2高镍奥氏体耐蚀铸铁的化学成分和金相组织701

11.3.3高镍奥氏体耐蚀铸铁的力学和

物理性能703

11.3.4高镍奥氏体耐蚀铸铁的

耐蚀性及应用704

11.3.5高镍奥氏体耐蚀铸铁件

生产工艺709

11.4高铬耐蚀铸铁715

11.4.1高铬耐蚀铸铁标准715

11.4.2高铬耐蚀铸铁的化学成分和

金相组织716

11.4.3高铬耐蚀铸铁的力学和

物理性能717

11.4.4高铬耐蚀铸铁的耐蚀性及应用717

11.4.5高铬耐蚀铸铁件生产工艺720

11.5中、低合金耐蚀铸铁721

11.5.1铝铸铁722

11.5.2镍铬合金铸铁722

11.5.3低镍铸铁724

11.5.4含铜铸铁724

11.5.5耐盐卤冲蚀铸铁724

11.5.6烧碱熔融锅用铸铁725

11.5.7含锑铸铁725

参考文献725

第12章铸铁熔炼728

12.1概述728

12.1.1铸铁熔炼的基本要求728

12.1.2铸铁熔炼炉的选择729

12.2冲天炉熔炼731

12.2.1基本原理731

12.2.2冲天炉主要结构参数的选择747

12.2.3鼓风机的选择757

12.2.4冲天炉熔炼主要工艺参数的

选择762

12.2.5冲天炉熔炼操作770

12.2.6冲天炉熔炼检测技术及控制779

12.2.7改善冲天炉熔炼效果的主要

措施800

12.2.8冲天炉除尘808

12.2.9常用的几种典型冲天炉815

12.2.10热平衡与节能836

12.2.11冲天炉的余热利用838

12.3电炉熔炼840

12.3.1用于铸铁熔炼的电炉种类及

特点840

12.3.2无心感应电炉熔炼842

12.3.3有心感应电炉熔炼861

12.3.4感应电炉在烧注作业方面的

应用870

12.3.5感应电炉的节能与环保871

12.4双联熔炼874

12.4.1双联熔炼的主要形式和特点874

12.4.2双联熔炼炉的合理选配875

12.4.3双联熔炼的应用实例877

12.5炉料及修炉材料877

12.5.1炉料877

12.5.2修炉材料895

12.5.3隔热材料903

12.5.4冲天炉各部位及浇包耐火材料的

选用904

参考文献909

附录910

附录A灰铸铁国外有关标准（摘录）910

附录B球墨铸铁国外有关标准（摘录）923

附录C蠕墨铸铁国外有关标准（摘录）940

附录D可锻铸铁国外有关标准（摘录）945

附录E耐磨铸铁国外有关标准（摘录）954

附录F奥氏体铸铁国外有关标准

（摘录）966

附录G等温淬火球墨铸铁国际标准

（摘录）977

附录H固溶强化铁素体球墨铸铁和高硅铸铁

国外有关标准（摘录）982

附录I元素周期表984·ⅩⅪ·