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第一章 概论1

一、球墨铸铁的产生1

目录1

二、球墨铸铁的发展及应用2

第二章 铸铁的结晶过程和组织6

一、铸铁的基本组成相6

（一）纯铁的晶体结构7

（二）铸铁常见的基本组成相8

（一）铁—碳状态图11

（三）液态铸铁的结构11

二、铁碳及铁碳硅状态图11

（二）铁—碳—硅状态图18

（三）铸铁中常见元素对铁—碳状态图临界点位置的影响19

三、白口铸铁和灰铸铁的一次结晶22

（一）化学成份、冷却速度、孕育处理影响石墨化倾向的机理23

（二）铸铁的等温及连续冷却结晶转变图25

（三）白口铸铁的一次结晶27

（四）灰铸铁的一次结晶30

四、球墨铸铁的一次结晶和球状石墨的形成36

（一）形成球状石墨的条件36

（二）球墨铸铁的一次结晶过程36

（三）球状石墨的结构40

（四）关于铸铁中石墨的球化机理43

（五）球墨铸铁的粥状凝固46

五、铸铁的重结晶和金属基体组织的形成52

（二）冷却速度对铸铁重结晶的影响53

（一）铸铁重结晶的机构53

（三）化学成份对铸铁重结晶的影响54

（四）一次结晶组织对铸铁重结晶的影响54

（五）球墨铸铁铸态金属基体组织的特点55

第三章 球墨铸铁的使用性能57

一、球墨铸铁的物理性能57

（一）密度57

（二）热膨胀系数α58

（三）导热系数λ58

（五）电阻59

（四）比热59

（六）磁性60

二、常温机械性能61

（一）球墨铸铁的牌号61

（二）球墨铸铁的静态机械性能64

（三）球墨铸铁的一次冲击韧性65

（四）球墨铸铁的多次冲击抗力66

（五）球墨铸铁的疲劳性能67

1．弯曲疲劳性能67

2．扭转疲劳极限74

3．接触疲劳性能74

（六）球墨铸铁的断裂韧性76

（七）球墨铸铁的减振性78

（八）石墨球数目、尺寸对球墨铸铁机械性能的影响79

（九）球型对球墨铸铁机械性能的影响80

三、球墨铸铁的断面均一性84

四、球墨铸铁的耐磨性85

（一）低温静态机械性能87

五、球墨铸铁的低温机械性能87

（二）低温冲击韧性89

（三）低温小能量多次冲击抗力91

六、球墨铸铁高温机械性能93

七、球墨铸铁的耐热性95

八、球墨铸铁的耐蚀性97

第四章 球墨铸铁的化学成份103

（一）碳当量的选择106

一、碳和硅106

（二）碳对球墨铸铁铸造性能和球化效果的影响107

（三）碳对球墨铸铁机械性能的影响108

（四）硅对球墨铸铁铸造性能和球化效果的影响108

（五）硅对球墨铸铁机械性能的影响109

二、锰112

（一）锰在球墨铸铁中的形态分布和作用112

（二）锰对球墨铸铁机械性能的影响114

三、磷118

（一）磷在球墨铸铁中的形态和作用118

（二）磷对球墨铸铁机械性能的影响120

（三）减轻磷之有害作用的措施122

四、硫124

（一）硫在球墨铸铁中的存在形态124

（二）硫对球化效果的影响125

五、铜126

（一）铜在球墨铸铁中的形态和对球化效果的影响126

（二）铜对球墨铸铁机械性能的影响127

（一）钼在球墨铸铁的存在形态及作用128

六、钼128

（二）钼对球墨铸铁机械性能的影响130

七、钒132

（一）钒的存在形态和其对球墨铸铁金属基体的作用132

（二）钒对球墨铸铁机械性能的影响133

八、锡133

（一）锡的存在形态和其对球化效果、金属基体的影响133

（二）锡对球墨铸铁机械性能的影响134

（一）反球化元素对镁球墨铸铁球化效果的影响135

十、反球化元素135

九、钨135

（二）反球化元素在稀土镁球墨铸铁中的作用138

十一、原生铁139

第五章 球化及孕育处理工艺145

一、镁的性质和作用145

（一）镁与常见元素之间的相图145

（二）镁的去气、脱硫作用148

二、稀土元素的性质和作用151

（三）镁在球墨铸铁中的分布和存在形式151

（一）稀土元素与常见元素的相图152

（二）稀土元素的去气、脱硫作用154

（三）稀土元素与低熔点杂质的作用158

（四）稀土元素在球墨铸铁中的分布159

三、镁和稀土元素对铸铁结晶的影响160

（一）镁对铸铁结晶的影响160

（二）稀土元素对铸铁结晶的影响160

（三）镁和稀土元素对球化效果的联合作用161

（一）钙的性质和球化作用162

四、钙的性质和球化作用162

（二）M6合金球化剂（稀土钙镁硅铁合金）的应用163

五、球化剂成份的选择及球化处理164

（一）冲入法164

1．稀土镁球化剂成份的选择及配料164

2．球化剂加入量168

3．冲入法球化处理工艺168

2．压力加镁包170

1．压入法基本原理170

（二）压入法170

3．压入法处理工艺171

（三）型内球化处理法和中间包处理法173

（四）国外球化剂及球化处理工艺173

（五）球化衰退177

六、稀土镁球化剂的熔制179

（一）各种炉料的特性180

（二）球化剂的熔制180

（一）孕育剂的种类及成份183

七、孕育剂及孕育处理183

（三）球化剂质量检查及防护183

（二）孕育衰退184

（三）孕育处理方法185

（四）孕育效果的评价192

八、球化不良的原因及对策192

（一）化学成份192

（二）球化衰退和孕育衰退193

（三）熔化工艺193

一、如何提高铁水温度197

第六章 球墨铸铁的熔化197

（一）改进鼓风数量及质量198

1．使用最佳风量198

2．热风204

3．氧气送风205

（二）改善供风条件206

1．降低风口比、缩小风口直径（小风口）的作用206

2．增添风口排数的作用207

3．两排风口大排距冲天炉209

4．炉底中央送风211

5．曲线炉膛212

（三）改善炉料状况213

二、降低铁水含硫量215

（一）冲天炉熔化过程中铁水硫量的变化215

（二）冲天炉内如何降低铁水含硫量216

（三）炉外脱硫218

一、缩孔及缩松225

（一）形态及特征225

第七章 铸造性能及缺陷225

（二）影响球墨铸铁缩孔及缩松的因素226

（三）关于形成缩孔及缩松的看法227

（四）消除缩孔及缩松的措施230

二、线收缩232

（一）自由线收缩曲线分析233

（二）铸型性质的影响235

（三）化学成份的影响236

三、流动性238

（一）夹渣的形态与组成239

四、夹渣239

（二）影响形成夹渣的因素241

（三）夹渣形成的机理243

（四）防止夹渣的措施244

五、皮下气孔245

（一）皮下气孔的形态245

（二）影响形成皮下气孔的因素245

（三）产生皮下气孔的机理247

（四）防止产生皮下气孔的措施249

（一）石墨漂浮的特征及形态250

六、石墨漂浮（石墨偏析）250

（二）影响石墨漂浮的因素252

（三）形成石墨漂浮的一些看法254

（四）防止石墨漂浮的措施255

七、反白口255

（一）形态和特征256

（二）影响因素257

八、灰斑258

（三）关于形成反白口的一些看法258

（四）防止反白口的措施258

（一）形态及特征259

（二）影响因素260

（三）防止灰斑的措施261

九、铸造应力，热裂及冷裂261

（一）铸造应力的产生261

（二）影响铸造应力的因素262

（三）防止措施263

（一）顺序凝固工艺266

第八章 铸造工艺266

一、用不同的凝固方式消除球墨铸铁件的缩孔266

（二）同时凝固工艺268

二、球墨铸铁的冒口269

（一）冒口的种类269

（二）冒口尺寸270

三、采用无冒口工艺消除缩孔及缩松273

（二）冷铁的种类、尺寸及注意事项278

（一）冷铁的作用278

四、用冷铁消除缩孔及缩松278

五、浇注系统280

（一）球墨铸铁浇注系统的特点280

（二）浇注系统各组元尺寸的计算281

六、型砂283

七、典型铸型工艺283

第九章 球墨铸铁的热处理288

（一）球墨铸铁共析转变的临界温度范围289

一、球墨铸铁加热和冷却时组织的转变289

（二）球墨铸铁加热时组织的转变291

1．低于共析转变温度范围下限的加热291

2．在共析转变温度范围内的加热292

3．在共析转变温度范围以上的加热296

（三）球墨铸铁冷却时组织的转变297

1．奥氏体等温转变曲线图的建立297

2．不同过冷度下奥氏体的等温转变过程及形成的组织（铁素体、珠光体转变及贝氏体转变）300

3．马氏体转变310

4．球墨铸铁在连续冷却过程中的组织转变311

（四）影响奥氏体转变的因素316

1．化学成份的影响316

2．铸态组织中元素偏析的影响319

3．奥氏体化温度和保温时间319

4．球墨铸铁的淬透性319

二、球墨铸铁的热处理工艺321

（一）退火321

1．高温阶段石墨化退火322

2．低温阶段石墨化退火323

3．石墨化退火工艺对球墨铸铁机械性能的影响326

（二）正火326

1．普通正火327

2．部分奥氏体化正火329

3．低碳奥氏体化正火和不平衡状态的快速正火334

（三）等温淬火338

1．奥氏体化温度和保温时间339

2．等温温度及时间341

3．原始组织的影响345

4．等温淬火后的回火346

5．等温淬火的设备346

6．球墨铸铁等温淬火典型工艺347

7．球墨铸铁等温淬火常见缺陷的防止349

（四）淬火加回火349

1．淬火温度的选择351

2．冷却介质353

3．回火353

4．球墨铸铁淬火回火典型工艺356

（五）表面热处理358

1．表面淬火358

2．表面化学热处理362

第十章 球墨铸铁的焊补及机加工366

一、球墨铸铁的焊补366

（一）球墨铸铁的焊补特点366

（二）球墨铸铁焊缝及近缝区的显微组织366

（三）球墨铸铁的焊补方法369

1．球墨铸铁的电弧焊369

2．球墨铸铁的气焊377

二、球墨铸铁的气割378

三、球墨铸铁的机加工性能379

（一）球墨铸铁、灰铸铁及钢材的切削性能对比379

（二）金属基体对球墨铸铁切削性能的影响380

（三）切削铁素体球墨铸铁的刀具后刀面固着现象382

（四）球墨铸铁的磨削383

（五）化学成份对球墨铸铁机加工性能的影响384

（一）生产上常用的炉前快速检验铁水球化情况的方法385

一、炉前检验385

第十一章 球墨铸铁的检验385

（二）炉前快速金相观察386

（三）电阻法快速测定石墨形状389

（四）热分析法快速测定球墨铸铁的显微组织391

二、炉后金相检验391

（一）取样392

（二）制备金相试样393

（三）金相检验标准393

三、无损检测397

（一）磁粉探伤398

（二）超声波探伤399

（三）射线探伤400

（四）音频检测球墨铸铁件的球化情况400

（五）用超声波速度检测球墨铸铁件的球化情况401

四、机械性能检验402

（一）取样402

（二）抗拉试验402

（三）硬度试验403

（四）冲击试验404

（五）小能量多次冲击试验405

（六）疲劳试验405

（七）断裂韧性Klc的测试407

五、稀土镁球墨铸铁的化学分析409

（一）稀土元素总量的测定409

（二）球墨铸铁中镁的比色测定410

附录一413

附录二415