共晶鑄鐵

研究結果表明，當碳當量CE=3．92%～4．17%、鑄件壁厚25mm不變時，在共晶度為0．907～0．975範圍內，鑄件的抗拉強度和硬度隨著共晶度的增大而減少；建立了抗拉強度－共晶度和硬度－共晶度的回歸方程；加強爐前處理，控制共晶度，可以用一台衝天爐隨時生產高低兩種牌號的鑄鐵。

1：何為工業鑄鐵？

--工業上所用的鑄鐵，實際上都不是簡單的鐵—碳二元合金，而是以鐵碳硅為主要元素的多元合金。

2：簡述鑄鐵中硅的作用。

①共晶點和共析點含碳量隨硅量的增加而減少；②硅的加入使相圖上出現了共晶和共析轉變的三相共存區；③共晶和共析溫度範圍改變了硅對穩定系和介穩定系的共晶溫度的影響是不同的；④硅量的增加還縮小了相圖上的奧氏體區。

3：簡述灰鑄鐵中石墨對其性能的影響。

石墨的作用有二重性，有使力學性能降低的一面，但又能賦予鑄鐵具有若干優良性能的一面。①對強度性能影響：由於石墨幾乎沒有強度又因為片端好象是存在於鑄鐵中的裂口，所以一方面由於它在鑄鐵中佔有一定量的體積是金屬基體承受負荷的有效截面積減少；另一方面在承受負荷時造成應力集中現象；②對硬度的影響：同一強度時硬度有一個範圍，這時因為強度性能受石墨影響較大而硬度基本上只反映基體情況；③對缺口敏感性的影響：灰鑄鐵中由於有大量的石墨片存在，等於在內部存在大量的裂口，因而就減少了對外來缺口的對力學性能影響的敏感性；④對減震性的影響：灰鑄鐵內由於存在大量的片狀石墨它割裂了基體因而阻止了震動的傳播，並能把它轉化為熱能發散，因而具有很好的減震性；⑤對減摩性的影響：石墨被磨掉的地方形成大量的顯微口袋，可以存儲潤滑油，以保證使用過程中油膜的連續性。

4：簡述灰鑄鐵的性能特點。

強度性能較差；同一強度時，硬度有一個範圍；較低的缺口敏感性；良好的減震性；良好的減摩性。

5：簡述球狀石墨形成的必要條件。

球狀石墨形成的兩個必要條件是：鐵液凝固時必須有較大的過冷度和較大的鐵液與石墨間的界面張力。

6：舉例常見的特種性能鑄鐵；並討論其性能特點及應用領域。

常見的特種性能鑄鐵包括：減摩鑄鐵，冷硬鑄鐵，抗磨鑄鐵，耐熱鑄鐵，耐腐蝕鑄鐵；減摩鑄鐵：摩擦係數小，磨損少及抗咬合性能好，常用於製造各種滑動軸承、發動機缸套與活塞環、機床導軌與滑板滑快等；冷硬鑄鐵：具有外硬內韌的特點，其外表具有高的耐磨性，同時又能承受較高的工作應力而不斷裂，常用於軋輥，凸輪軸和犁鏵的製造；抗磨鑄鐵：在服役過程中的磨損量小，而耐磨性高，常用於掘土機鏟齒、梨耙、球磨機磨球與襯板的製造；耐熱鑄鐵：在高溫條件下具有一定的抗氧化和抗生長性能並能承受一定載荷，常用於製造加熱爐爐底板、爐條、滾子框架等零件；耐腐蝕鑄鐵：有效的減緩金屬腐蝕，甚至於防止金屬發生腐蝕，應用於石油化工化肥等工業部門中，要求較好的抵抗腐蝕破壞能力的零件和設備的製造。

7：簡述影響鑄鐵流動性的主要因素。

流動性是指鐵液充填鑄型的能力，流動性的高低受多種因素的影響，最主要的是化學成分及澆注溫度。對於普通灰鑄鐵，鐵—碳合金中，它的流動性是最好的，碳和硅主要影響共晶度，S〈1時，增加碳硅能流動性提高，S〉1時，流動性差。錳和硫對共晶度影響不大，主要影響夾雜物形式，磷能很有效的提高鑄鐵的流動性，銅能稍許提高鑄鐵的流動性，鉻則相反，降低流動性。影響流動性的另一個因素是澆注溫度，當其他條件不變時，提高澆注溫度可有效的增加鑄鐵的流動性。

8：簡述球墨鑄鐵的凝固特點。

球墨鑄鐵有較寬的共晶凝固溫度範圍；球墨鑄鐵的糊狀凝固特性；球墨鑄鐵有較大的共晶膨脹。

9：簡述衝天爐熔煉過程中影響鐵液溫度的因素。

焦炭：焦炭成分，焦碳強度與塊度，反應能力；送風：風量的影響，風速的影響，風溫的影響，風中氧氣濃度的影響；金屬爐料；熔煉操作參數：底焦高度，焦炭消耗量，批料量；衝天爐結構參數：爐型的影響，風口布置的影響。

10：簡述近年來鑄鋼技術的發展。

1鑄鋼材料的性能不斷提高，品種日益齊全，2採用鍊鋼新技術，提高鋼液質量。過去傳統上澆注鑄件用的鋼液，一般是用電弧爐冶鍊。鋼液的質量雖能滿足生產一般鑄鋼件的要求，但鋼液中仍存在有氣體和非金屬夾雜物，影響鋼的性能。近年來發展的爐外精練技術，與電弧爐鍊鋼先配合，大大提高了鋼液的純凈對度，使鋼的力學性能，特別是韌性大大提高，為高強度鑄鋼和超高強鑄鋼的生產創造了條件。3控制鋼的結晶。

提出一種新的兩區域結晶，這種兩區域模型與三區域模型結晶模型的區別在於：在鑄件的一次結晶過程中，鑄件斷面上不同時出現固相、固液相、液相三區共存的區域狀態。這種模型的提出是對一次結晶模型的補充和完善，它有利於揭示一次結晶的微觀機理，得到鑄鐵組織與力學性能的關係，從而為計算機模擬鑄造合金的性能打下了良好的基礎。

為了用計算機設計鑄造合金的性能，只有通過實踐認識該合金的動態結晶過程，並以此為基礎抽象出符合實際的物理模型[1]。在長期實踐活動中，人們認識到亞共晶鑄鐵一次結晶過程為逐層凝固的方式[2,3],即結晶開始后的某時間段，鑄件橫截面上由表面到中心依次出現固相、液固兩相、液相。鑄件橫截面上只包含固相的區域，稱為固相區(S);只包含液相的，稱為液相區(L);液固兩相共存的稱為液固兩相區(L/S)。逐層凝固的特點可歸納為，結晶開始后三區共存，稱為三區域模型，通常與材料化學成分有關。

研究添加和不添加第3種合金元素Ni,Cu,Mo,V對高鉻鑄件的熱處理行為的影響。研究含16%Cr和26%Cr的亞共晶鑄鐵硬度與殘留奧氏體積(Vr)間的關係。結果表明，在硬化狀態，硬度明顯與Vr有關。Ni和Cu降低硬度但Mo增加硬度。添加V使含15%Cr的鑄鐵硬度提高，但使含26%Cr的鑄鐵硬度降低。含16%Cr鑄鐵的Vr隨Ni,Cu和Mo的添加而增加，但隨添加V而減少。含26%Cr鑄鐵的Vr隨Ni和Mo的添加而增加，但隨Cu和V的添加而減少。當Vr少於20%時回火硬度最大(Htmax)，且Htmax隨Mo的含量增加而增加。Ni和Cu對Htmax沒有明顯的影響。含Mo的兩個系列的鑄鐵都有最高的Htmax值。