白口鑄鐵

白口鑄鐵

在結晶過程中沒有石墨析出,斷口呈銀白色的一類鑄鐵,簡稱白口鐵。組織中含有較多的游離滲碳體,具有很高的硬度(一般在HB500以上),但性脆,多用作抗磨 損零件,如農具、磨球、磨煤機零件、拋丸機葉片、泥漿泵零件、鑄砂管以及冷硬軋輥的外表層等。

基本介紹

  • 中文名:白口鑄鐵
  • 外文名:white cast iron
  • 特徵:斷口呈暗白色,晶粒粗大
  • 定義:碳以游離碳化物形式析出的鑄鐵
  • 學科:材料科學
  • 簡稱:白口鐵
介紹,普通白口鑄鐵,低合金白口鑄鐵,中合金白口鑄鐵,高合金白口鑄鐵,

介紹

白口鑄鐵通常含 2.0%~ 3.6%C,0.5%~ 1.9%Si, 0.25%~0.8%Mn,0.06%~0.2%S, 0.06%~0.2%P,其餘為Fe。加入合金元素Cr、Mo、Cu、Al等可製成白口鑄鐵。凝固時,按Fe—Fe3C相圖進行,無石墨析出,碳除少量溶於鐵素體外,絕大部分以滲碳體的形式存在於鑄鐵中。組織由化學成分和冷卻速度而定,冷卻速度足夠大時為白口鑄鐵 組織。隨冷卻速度減小,鑄鐵組織依次改變為麻口鑄鐵、珠光體灰口鑄鐵、珠光體鐵素體灰口鑄鐵和鐵素體灰口鑄 鐵。白口鑄鐵含有大量游離的碳化物, 硬度很高,HB達500以上,韌性很差。在鑄鐵件生產中要求避免產生麻口或白口。白口鑄鐵僅用於製作耐磨的農具、磨球、葉片、泵、軋輥等。主要用於生產可鍛鑄鐵和作為煉鋼原料。

普通白口鑄鐵

中國早在春秋時代就製成了抗磨性良好的白口鑄鐵,用作一些抗磨零件。這種鑄鐵具有高碳低矽的特點,有較高的硬度,但很脆,適用於製造衝擊載荷小的零件,一般用在犁鏵、磨片、導板等方面。生產中常採用熱處理的方法來改善其性能,擴大它的套用範圍。碳對於普通白口鑄鐵的耐磨性能起最重要的作用,含碳量愈高,則形成的滲碳體愈多,構成大量的萊氏體,因而硬度愈高,耐磨性也就愈好。但含碳量高,韌性則下降。應根據零件的具體工作條件,來選擇滲碳體的數量和分布。通常普通白口鑄鐵的硬度與含碳量成直線關係,即HS=16.7C+13(HS—肖氏硬度;C—含碳量百分比)。

低合金白口鑄鐵

在普通白口鑄鐵中添加少量合金元素,可以提高碳化物顯微硬度,強化金屬基體,從而可以提高耐磨性。含鉻、鉬、銅等元素的白口鑄鐵通常用沖天爐熔煉,大多在鑄態下使用,因此成本較低。但這種白口鑄鐵金相組織中的碳化物仍為連續網狀,因而脆性仍較大,適用於對耐磨性和韌性要求不太高的場合。加入硼0.15%~0.55%,硼主要進入碳化物中,也可以提高耐磨性。

中合金白口鑄鐵

以鉻為主要合金元素,加入鉻量達9%時,組織中即出現(Cr,Fe)7C3碳化物,它的硬度高達1300~1800HV。這種碳化物呈孤立桿狀或板狀形態,連續性差,所以韌性好、強度高。除鉻外,中合金白口鑄鐵還有:
(1)鎳硬白口鑄鐵,國際鎳公司的牌號有Ni-Hard 1、2、3、4四種。含鎳量多在3%~5%之間,含鉻量可分為2%Cr和9%Cr兩種。前一種碳化物為(Fe,Cr)3C,硬度為1100~1150HV,高於Fe3C的硬度900~1000HV。後一種大部分為(Cr,Fe)7C3,硬度更高。Ni-Hard1、2、3三種均是含2%Cr這一類,其區別主要在於碳含量的不同,碳高耐磨性好、韌性差;碳低則反之。國際鎳公司還有兩種特殊材料:高碳Ni-Hard4,這種材料耐磨性高而衝擊疲勞壽命並不高;另一種含硼Ni-Hard1,含硼量為0.25%~1.0%,硼可使馬氏體基體的硬度高達1000HV,這種材料用於衝擊負荷較簡單的鑄件。
(2)錳白口鑄鐵,有較高的錳量抑制了珠光體,穩定了奧氏體。在組織中出現一定量馬氏體,但有較多殘餘奧氏體。這種鑄鐵含錳量為5%~8%,成本低,但耐磨性較低,鑄造性能也差。
(3)錳鎢白口鑄鐵,中國錳鎢1號耐磨鑄鐵用於要求機械加工的零件;錳鎢2號耐磨鑄鐵具有較高硬度。通常這兩種均在鑄態使用。
(4)鎢鉻白口鑄鐵,中國有W5Cr4、W9Cr6、W16Cr2三種牌號,主要用於衝擊載荷大、低應力沖蝕磨料磨損和高應力碾磨磨料磨損的場合。由於鎢價格較高而使套用受到限制。
(5)中鉻白口鑄鐵,Ni-Hard4是中鉻型的白口鑄鐵,需要加入大量貴重的鎳。為了節約,用銅、鉬、錳聯合合金化,可以達到相同的目的,其含銅量為2%~3%,含鉬量為0.3%~0.5%,含錳量為1.5%~2.0%。其力學性能與Ni-Hard4相似。

高合金白口鑄鐵

用得最廣泛的是含鉻量為12%~20%的高鉻白口鑄鐵,組織中形成(Cr,Fe)7C3的碳化物。高鉻白口鑄鐵通常要進行高溫熱處理析出二次碳化物,冷卻時奧氏體轉變成為馬氏體。高鉻白口鑄鐵在乾磨中有廣泛套用,如煉鐵高爐料盅和溜槽襯板等。美國克里馬克斯(Climax)鉬公司有15-3(含15% Cr-3% Mo) 、15-2-1(含15% Cr-2 %Mo-1%Cu)兩種牌號。15-3又以碳量的高低來劃分為超高碳、高碳、中碳及低碳四種。低碳的韌性好而硬度低,適用於衝擊載荷比較大的場合;高碳的則用於衝擊載荷小的場合,表現出良好的耐磨性。

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