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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　对现代铸铁的展望7

1.2.1　铸铁生产在当今社会中的地位与作用7

1.2.2　我国铸铁生产的发展7

1.2.3　对现代铸铁提出的质量要求8

参考文献9

第2章　铸铁的基础知识10

2.1　铸铁的分类10

2.2　Fe-C相图11

2.2.1Fe-C、Fe-Fe3C双重相图11

2.2.2　Fe-C、Fe-Fe3C双重相图中的基本组成12

2.2.3　Fe-C、Fe-Fe3C双重相图中的组成相13

2.2.4　Fe-C-Si准二元相图14

2.2.5　铸铁中常见元素对Fe-C相图上各临界点的影响15

2.2.6　碳当量和共晶度的意义及表达式15

2.3.1　铸铁熔液的结构16

2.3　铸铁的凝固结晶及固态相变16

2.3.2　初生石墨的结晶17

2.3.3　初生奥氏体的结晶18

2.3.4　共晶凝固过程23

2.3.5　磷共晶的形成36

2.3.6　连续冷却时铸铁的固态相变38

2.3.7　铸铁的热处理原理40

2.4　影响铸铁铸态组织的因素42

2.4.1　冷却速度的影响42

2.4.2　化学成分的影响43

2.4.4　孕育的影响48

2.4.3铁液的过热和高温静置的影响48

2.4.5　气体的影响50

2.4.6　炉料的影响59

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60

2.5.1缩孔及缩松的形成及其防止60

2.5.2　铸造应力、变形和开裂及其防止61

2.5.3　非金属夹杂物和组织不均匀性及其防止63

2.5.4　气孔的形成及其防止66

参考文献68

第3章　铸铁材质的检测70

3.1　铁液质量的检测70

3.1.1　铁液温度的检测70

3.1.2　铁液成分的快速检测71

3.1.3　用热分析法评估铁液质量72

3.1.4　铸铁化学成分分析77

3.2　铸铁金相组织的检测方法81

3.2.1铸铁光学金相试样的制备方法81

3.2.2　铸铁宏观组织检测84

3.2.3　铸铁微观组织检测88

3.3金属物理研究方法在铸铁检测中的应用106

3.3.1　扫描电子显微分析106

3.3.2　透射电子显微分析110

3.3.3电子探针X射线显微分析121

3.3.4　多功能电子显微分析及其他电子显微分析123

3.3.5　X射线衍射分析124

3.3.6　图像定量分析126

3.4　铸铁物理性能的测试方法129

3.4.1　密度的测定方法129

3.4.2　线胀系数的测定方法131

3.4.3　比热容的测定方法133

3.4.4　热导率的测定方法135

3.4.5　电导率的测定方法136

3.5　铸铁力学性能试验方法137

3.5.1　铸铁拉伸试验方法137

3.5.2　铸铁硬度试验方法144

3.5.3　铸铁冲击试验方法157

3.5.4　铸铁弹性模量试验方法159

3.5.5　铸铁旋转弯曲疲劳试验方法161

3.5.6　铸铁平面应变断裂韧度KIC试验方法162

3.5.7　铸铁疲劳裂纹扩展速率和疲劳裂纹扩展门槛值的试验方法164

3.6　铸铁铸造性能的测试方法165

3.6.1　流动性及其测试方法165

3.6.2　体收缩及其测试方法166

3.6.3　线收缩及其测试方法167

3.6.4　裂纹倾向及其测试方法168

3.6.5　铸造应力及其测试方法170

3.7.1　铸铁耐热性能测试方法171

3.7　铸铁使用性能的测试方法171

3.6.6　凝固膨胀力及其测试方法171

3.7.2　铸铁耐磨性能测试方法172

3.7.3　铸铁耐蚀性能测试方法177

3.7.4　铸铁致密性测试方法179

3.8　铸铁材质无损检测方法179

3.8.1用超声波法测定球墨铸铁球化率179

3.8.2　用电磁法进行铸铁分选180

参考文献183

第4章　灰铸铁185

4.1金相组织特点及其对性能的影响185

4.1.1　石墨185

4.1.2　基体188

4.1.3　碳化物194

4.1.4　磷共晶195

4.1.5　共晶团197

4.1.6　金相组织对性能的影响200

4.2　灰铸铁的性能207

4.2.1　力学性能207

4.2.2　物理性能219

4.2.3　使用性能224

4.2.4工艺性能232

4.3.1　成熟度及相对强度237

4.3　灰铸铁的冶金质量指标237

4.3.2　硬化度及相对硬度239

4.3.3　品质系数240

4.4　提高灰铸铁性能的途径240

4.4.1　化学成分的合理选配240

4.4.2　改变炉料组成245

4.4.3　铁液过热处理247

4.4.4　铁液孕育处理249

4.4.5　低合金化263

4.5灰铸铁的热处理及其他处理265

4.5.1　灰铸铁热处理特点265

4.5.2　灰铸铁常用的热处理工艺265

4.5.3　振动时效272

4.6　灰铸铁的标准及合理选用原则274

4.6.1　灰铸铁的力学性能标准274

4.6.2　灰铸铁力学性能与铸件壁厚的关系275

4.6.3　试棒与铸件本体性能276

4.6.4　合理选用原则278

4.7　典型灰铸铁件281

4.7.1　高强度灰铸铁件281

4.7.2　薄壁减磨灰铸铁件287

4.7.3　D型石墨铸铁件292

参考文献294

5.1.1石墨297

5.1　金相组织297

第5章　球墨铸铁297

5.1.2　基体299

5.1.3　渗碳体309

5.1.4　磷共晶310

5.2　球墨铸铁的性能312

5.2.1　力学性能312

5.2.2　物理性能322

5.2.3　工艺性能327

5.2.4　使用性能332

5.3　球墨铸铁的化学成分338

5.3.1　基本元素338

5.3.2　合金元素345

5.3.3　微量元素353

5.3.4　各种基体组织球墨铸铁的化学成分354

5.4　球化处理及孕育处理358

5.4.1　球化处理358

5.4.2　孕育处理371

5.5　典型铸造缺陷及其防止374

5.5.1　球化不良与球化衰退374

5.5.2　缩孔和缩松375

5.5.3　皮下气孔377

5.5.4　夹渣378

5.5.5　石墨漂浮378

5.5.6　反白口379

5.5.7　碎块状石墨380

5.6　球墨铸铁的热处理383

5.6.1　球墨铸铁的二次结晶383

5.6.2　退火391

5.6.3　正火391

5.6.4　淬火与回火393

5.6.5　等温淬火394

5.7　球墨铸铁的表面强化396

5.7.1　表面淬火396

5.7.2　化学处理398

5.7.4　激光表面熔凝处理400

5.7.3　机械强化400

5.8　球墨铸铁标准及选用402

5.8.1　球墨铸铁的牌号、标准402

5.8.2　选用原则403

5.9　球墨铸铁的生产应用404

5.9.1　应用领域404

5.9.2　典型球墨铸铁件410

参考文献413

第6章　蠕墨铸铁417

6.1蠕墨铸铁金相组织特点417

6.1.1石墨417

6.1.2　基体组织420

6.1.3　共晶团421

6.2　蠕墨铸铁的性能424

6.2.1　力学性能424

6.2.2　物理性能427

6.2.3　工艺性能427

6.2.4　使用性能431

6.3　影响组织及性能的因素433

6.3.1　蠕化率433

6.3.2　基体433

6.3.3　化学成分434

6.4　蠕墨铸铁的处理和控制440

6.4.1　蠕化剂及蠕化处理工艺440

6.3.4　冷却速度440

6.4.2　蠕墨铸铁的孕育处理444

6.4.3　蠕化率的检测445

6.4.4　蠕墨铸铁蠕化处理和控制的新进展448

6.5蠕墨铸铁的缺陷及防止方法448

6.6　蠕墨铸铁的热处理451

6.6.1　蠕墨铸铁的正火451

6.6.2　蠕墨铸铁的退火452

6.7　蠕墨铸铁标准、牌号及其选用原则453

6.7.1　蠕墨铸铁的牌号453

6.7.2　关于蠕墨铸铁蠕化率的规定453

6.7.3　牌号选用原则454

6.8　典型蠕墨铸铁件455

6.8.1　柴油机缸盖455

6.8.2　液压件456

6.8.3　汽车排气管457

6.8.4　钢锭模457

参考文献459

第7章　可锻铸铁462

7.1可锻铸铁的分类和金相组织特点462

7.1.1　分类462

7.1.2　牌号与应用462

7.1.3　金相组织特点464

7.2.1　力学性能468

7.2　可锻铸铁的性能468

7.2.2　物理性能473

7.2.3　工艺性能474

7.2.4　使用性能475

7.3　可锻铸铁的坯件生产476

7.3.1　化学成分的选择原则476

7.3.2　元素的作用与化学成分范围476

7.3.3　熔炉与熔炼特点478

7.3.4　孕育剂与孕育处理478

7.4　可锻铸铁的石墨化退火480

7.4.1　固态石墨化原理480

7.4.2　影响石墨化退火过程的因素481

7.4.3　加速石墨化退火的措施486

7.4.4　石墨化退火工艺486

7.5　可锻铸铁的脱碳退火492

7.5.1　脱碳退火原理492

7.5.2　影响脱碳过程的因素492

7.5.3　白心可锻铸铁的生产493

7.6　可锻铸铁的缺陷及防止方法495

7.6.1　铸造缺陷495

7.6.2　退火缺陷497

7.6.3　热镀锌缺陷498

7.7.1　管路连接件500

7.7　典型可锻铸铁件500

7.7.3　高吨位铁帽501

7.7.4　可焊管件501

7.7.5　玻璃模具501

7.7.2　线路金具501

参考文献502

第8章　抗磨铸铁503

8.1　铸铁的抗磨性503

8.1.1　抗磨性与工况的关系503

8.1.2　抗磨铸铁件的失效503

8.2　抗磨白口铸铁504

8.2.2　低合金白口铸铁507

8.2.1　普通白口铸铁507

8.2.3中合金白口铸铁512

8.2.4　高合金白口铸铁——高铬白口铸铁529

8.3　抗磨球墨铸铁563

8.3.1　马氏体抗磨球墨铸铁563

8.3.2　贝氏体抗磨球墨铸铁565

8.3.3　中锰抗磨球墨铸铁567

8.4　双金属抗磨材料567

8.4.1双液双金属复合铸造抗磨材料568

8.4.2　镶铸双金属复合铸造抗磨材料570

8.4.4　铸渗工艺的双金属抗磨材料572

8.4.3　粘接工艺的双金属复合抗磨材料572

8.5　典型抗磨铸铁件579

8.5.1　磨球579

8.5.2　衬板580

8.5.3　泵壳与叶轮581

参考文献581

第9章　冷硬铸铁585

9.1　概述585

9.2　冷硬铸铁的组织特点585

9.2.1　宏观断口585

9.2.2　金相组织585

9.3.1各元素对白口倾向和石墨化的影响587

9.3　化学成分对金相组织和性能的影响587

9.3.2　各元素对冷硬铸铁白口深度的影响588

9.3.3　各元素对冷硬铸铁显微组织和性能的影响589

9.4　制造工艺对组织和性能的影响592

9.4.1　冷却条件的影响592

9.4.2　工艺条件的影响597

9.4.3　工艺方法的影响598

9.5　冷硬铸铁的应用、生产及控制599

9.5.1　冷硬铸铁的应用599

9.5.2　冷硬铸铁轧辊599

9.5.3　凸轮轴604

9.5.4　气门挺柱605

参考文献606

10.1铸铁的高温氧化607

10.1.1　铸铁高温氧化特点607

10.1.2　铸铁氧化膜结构607

第10章　耐热铸铁607

10.1.3　影响铸铁抗氧化性的主要因素608

10.1.4　铸铁的氧化脱碳611

10.1.5　提高铸铁抗氧化性的途径611

10.1.6　铸铁抗氧化性的评定方法612

10.2　铸铁的生长612

10.2.1　生长机理612

10.2.2　防止生长的措施612

10.3.1　耐热铸铁的分类613

10.3　耐热铸铁的成分、组织及性能613

10.3.2　耐热铸铁件标准614

10.3.3　硅系耐热铸铁的成分、组织及性能614

10.3.4　铝系耐热铸铁的成分、组织及性能619

10.3.5　铬系耐热铸铁的成分、组织及性能622

10.3.6　高镍奥氏体耐热铸铁的成分、组织及性能624

10.3.7　耐热铸铁的物理性能624

10.3.8　耐热铸铁的铸造性能626

10.4　耐热铸铁的选用626

10.6　耐热铸铁的常见缺陷及防止方法628

10.5.3　铬系耐热铸铁的生产工艺628

10.5.2　铝系耐热铸铁的生产工艺628

10.5　耐热铸铁的生产工艺628

10.5.1　硅系耐热铸铁的生产工艺628

10.7　典型耐热铸铁件629

10.7.1　针状预热器629

10.7.2　二硫化碳反应甑630

10.7.3　SZD型工业锅炉侧密封板631

参考文献632

第11章　耐蚀铸铁634

11.1铸铁的耐蚀性634

11.1.1　铸铁的腐蚀失效及特征634

11.1.2　铸铁的化学成分和金相组织对耐蚀性的影响636

11.2.1高硅耐蚀铸铁件标准642

11.2　高硅耐蚀铸铁642

11.2.2　高硅耐蚀铸铁的化学成分、金相组织643

11.2.3高硅耐蚀铸铁的力学和物理性能644

11.2.4高硅耐蚀铸铁的耐蚀性及应用645

11.2.5　高硅耐蚀铸铁件生产工艺647

11.3　高镍奥氏体耐蚀铸铁649

11.3.1高镍奥氏体耐蚀铸铁的化学成分和金相组织650

11.3.2高镍奥氏体耐蚀铸铁的力学和物理性能652

11.3.3高镍奥氏体耐蚀铸铁的耐蚀性及应用654

11.3.4　高镍奥氏体耐蚀铸铁件生产工艺659

11.4.1高铬耐蚀铸铁的化学成分、金相组织和力学、物理性能663

11.4　高铬耐蚀铸铁663

11.4.2　高铬耐蚀铸铁的耐蚀性及应用665

11.4.3高铬耐蚀铸铁件生产工艺668

11.5中、低合金耐蚀铸铁670

11.5.1铝铸铁670

11.5.2　低镍铬合金铸铁670

11.5.3　低镍铸铁671

11.5.4　含铜铸铁671

11.5.5　耐盐卤冲蚀铸铁672

11.5.6　烧碱熔融锅用铸铁672

11.5.7　含锑铸铁672

参考文献673

第12章　铸铁熔炼675

12.1概述675

12.2冲天炉熔炼676

12.2.1基本原理676

12.2.2冲天炉主要结构参数的选择683

12.2.3　鼓风机的选择689

12.2.4冲天炉主要工艺参数的选择692

12.2.5冲天炉的操作和控制700

12.2.6冲天炉炉型系列化706

12.2.7冲天炉熔炼检测技术707

12.2.8改善冲天炉熔炼效果的主要措施732

12.2.9目前国内常用的几种典型冲天炉742

12.3　电炉熔炼758

12.3.1电炉熔炼的冶金特点758

12.3.2　无芯感应电炉熔炼759

12.3.3　有芯感应电炉熔炼770

12.3.4　电弧炉熔炼780

12.4　双联熔炼781

12.4.1双联熔炼的主要形式和特点781

12.4.2　双联熔炼炉的合理选配782

12.4.3　双联熔炼的应用实例783

12.5　炉料及修炉材料785

12.5.1炉料785

12.5.2　修炉材料798

参考文献800

附录802

附录A国外有关标准802

A.1　灰铸铁标准802

A.2　球墨铸铁标准815

A.3　蠕墨铸铁标准828

A.4　可锻铸铁标准829

A.5　抗磨铸铁标准838

A.6　奥氏体铸铁标准854

A.7　高硅耐蚀铸铁标准877

附录B　元素周期表879