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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对现代铸铁生产提出的质量要求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

2.2.1 Fe-C、 Fe-Fe3 C双重相图11

2.2.2 Fe-C、 Fe-Fe3 C双重相图中的基本组成11

2.2.3 Fe-C、 Fe-Fe3 c双重相图中的组成相13

2.2.4 Fe-C-Si准二元相图13

2.2.5铸铁中常见元素对Fe-C相图上各临界点的影响14

2.2.6碳当量和共晶度的意义及表达式14

2.3铸铁的凝固结晶及固态相变15

2.3.1铸铁的非平衡凝固概念与过程15

2.3.2铸铁熔液的结构16

2.3.3初生石墨的结晶17

2.3.4初生奥氏体的结晶17

2.3.5共晶凝固过程22

2.3.6磷共晶的形成33

2.3.7连续冷却时铸铁的固态相变34

2.3.8铸铁的热处理原理36

2.4影响铸铁铸态组织的因素38

2.4.1冷却速度的影响38

2.4.2化学成分的影响40

2.4.3铁液的过热和高温静置的影响43

2.4.4孕育的影响44

2.4.5 气体的影响45

2.4.6炉料的影响53

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54

2.5.1缩孔及缩松的形成及其防止54

2.5.2铸造应力、变形和开裂及其防止55

2.5.3非金属夹杂物和组织不均匀性及其防止56

2.5.4气孔的形成及其防止59

参考文献60

第3章 铸铁材质的检测61

3.1铸铁化学成分分析61

3.1.1分析方法的分类61

3.1.2取样和制样的标准和方法61

3.1.3常用铸铁化学成分分析标准63

3.1.4碳硫分析64

3.1.5光电直读光谱分析65

3.1.6热分析66

3.2铸铁组织检验67

3.2.1金相试样的制备67

3.2.2石墨检验68

3.2.3基体组织检验71

3.2.4碳化物检验75

3.2.5磷共晶检验78

3.2.6共晶团检验78

3.2.7高温金相组织检验80

3.2.8晶粒尺寸检验81

3.2.9彩色金相组织检验84

3.2.10组织定量分析86

3.2.11常用铸铁金相检验标准88

3.3铸铁现代分析方法89

3.3.1扫描电子显微分析89

3.3.2透射电子显微分析97

3.3.3电子探针X射线显微分析107

3.3.4 X射线衍射分析109

3.4铸铁物理性能测试112

3.4.1密度测试112

3.4.2线膨胀系数测试114

3.4.3比热容测试115

3.4.4热导率测试118

3.4.5磁性参数测试120

3.5铸铁力学性能试验121

3.5.1拉伸试验121

3.5.2楔压试验129

3.5.3硬度试验130

3.5.4冲击试验143

3.5.5弯曲试验145

3.5.6压缩试验147

3.5.7弹性模量试验149

3.5.8旋转弯曲疲劳试验153

3.5.9平面应变断裂韧度KIC试验156

3.5.10疲劳裂纹扩展速率和疲劳裂纹扩展门槛值试验159

3.6铸铁铸造性能的测定160

3.6.1流动性测定160

3.6.2体收缩测定160

3.6.3线收缩测定161

3.6.4裂纹倾向测定162

3.6.5铸造应力测定164

3.6.6凝固膨胀力测定164

3.7铸铁使用性能试验165

3.7.1耐热性能试验165

3.7.2耐磨和抗磨性能试验166

3.7.3耐蚀性能试验171

3.7.4耐压试验172

3.7.5致密性试验173

3.7.6铸造磨球冲击疲劳寿命试验174

3.8铸铁的无损检测174

3.8.1用超声波法测定球墨铸铁球化率174

3.8.2用超声波法鉴别铸铁石墨形态175

3.8.3用电磁法进行铸铁分选175

3.8.4铸铁件缺陷的无损检测179

参考文献179

第4章 灰铸铁181

4.1金相组织特点及其对性能的影响181

4.1.1石墨181

4.1.2基体181

4.1.3碳化物185

4.1.4磷共晶185

4.1.5共晶团190

4.1.6金相组织对性能的影响190

4.2灰铸铁的性能197

4.2.1力学性能197

4.2.2物理性能208

4.2.3使用性能212

4.2.4工艺性能218

4.3灰铸铁的冶金质量指标222

4.3.1成熟度及相对强度223

4.3.2硬化度及相对硬度224

4.3.3品质系数225

4.4提高灰铸铁性能的途径225

4.4.1化学成分的合理选配226

4.4.2改变炉料组成230

4.4.3铁液过热处理232

4.4.4铁液孕育处理234

4.4.5低合金化245

4.5灰铸铁的热处理及其他处理249

4.5.1灰铸铁热处理特点249

4.5.2灰铸铁常用的热处理工艺249

4.5.3频波谐波时效254

4.6灰铸铁的标准及合理选用原则256

4.6.1灰铸铁的力学性能标准256

4.6.2灰铸铁力学性能与铸件壁厚的关系258

4.6.3试棒与铸件本体性能258

4.6.4合理选用原则260

4.7典型灰铸铁件262

4.7.1高强度灰铸铁件262

4.7.2薄壁减磨灰铸铁件269

4.7.3 D型石墨铸铁件274

4.7.4离心铸造灰铸铁排水管276

参考文献277

第5章 球墨铸铁279

5.1金相组织279

5.1.1石墨279

5.1.2基体282

5.1.3碳化物290

5.1.4磷共晶292

5.2球墨铸铁的性能294

5.2.1力学性能294

5.2.2物理性能311

5.2.3工艺性能316

5.2.4使用性能321

5.3球墨铸铁的化学成分326

5.3.1基本元素326

5.3.2合金元素333

5.3.3微量元素339

5.3.4各种基体组织球墨铸铁的化学成分341

5.4球化处理及孕育处理347

5.4.1球化处理347

5.4.2孕育处理359

5.5典型铸造缺陷及其防止362

5.5.1球化不良与球化衰退362

5.5.2缩孔和缩松363

5.5.3皮下气孔365

5.5.4夹渣365

5.5.5石墨漂浮366

5.5.6反白口367

5.5.7碎块状石墨368

5.6球墨铸铁的热处理370

5.6.1球墨铸铁的二次结晶370

5.6.2退火378

5.6.3正火379

5.6.4淬火与回火380

5.6.5等温淬火381

5.7球墨铸铁的表面强化383

5.7.1表面淬火383

5.7.2化学处理385

5.7.3机械强化386

5.7.4激光表面熔凝处理387

5.8球墨铸铁标准及选用388

5.8.1球墨铸铁的牌号、标准388

5.8.2选用原则391

5.9球墨铸铁的生产应用392

5.9.1应用领域392

5.9.2典型球墨铸铁件396

参考文献400

第6章 蠕墨铸铁402

6.1蠕墨铸铁金相组织特点402

6.1.1石墨402

6.1.2基体组织403

6.1.3共晶团407

6.2蠕墨铸铁的性能408

6.2.1力学性能408

6.2.2物理性能411

6.2.3 工艺性能412

6.2.4使用性能414

6.3影响组织及性能的因素418

6.3.1蠕化率418

6.3.2基体419

6.3.3化学成分419

6.3.4冷却速度424

6.4蠕墨铸铁的处理和控制424

6.4.1蠕化剂及蠕化处理工艺424

6.4.2蠕墨铸铁的孕育处理429

6.4.3蠕化率的检测429

6.4.4蠕墨铸铁蠕化处理和控制的新进展432

6.5蠕墨铸铁的缺陷及防止方法432

6.6蠕墨铸铁的热处理435

6.6.1蠕墨铸铁的正火435

6.6.2蠕墨铸铁的退火436

6.6.3蠕墨铸铁等温淬火437

6.6.4蠕墨铸铁淬火、淬火一回火439

6.6.5蠕墨铸铁硼铬共渗439

6.7蠕墨铸铁标准、牌号及其选用原则440

6.7.1蠕墨铸铁的牌号440

6.7.2关于蠕墨铸铁的蠕化率442

6.7.3牌号选用原则442

6.8典型蠕墨铸铁件443

6.8.1柴油机缸盖443

6.8.2汽车排气管445

6.8.3液压件447

6.8.4钢锭模447

6.8.5蠕墨铸铁缸体449

参考文献451

第7章 可锻铸铁453

7.1可锻铸铁的分类和金相组织特点453

7.1.1分类453

7.1.2牌号与应用453

7.1.3金相组织特点454

7.2可锻铸铁的性能459

7.2.1力学性能459

7.2.2物理性能464

7.2.3工艺性能464

7.2.4使用性能465

7.3可锻铸铁的坯件生产466

7.3.1化学成分的选择原则466

7.3.2元素的作用与化学成分范围466

7.3.3熔炉与熔炼特点467

7.3.4孕育剂与孕育处理468

7.4可锻铸铁的石墨化退火469

7.4.1固态石墨化原理469

7.4.2影响石墨化退火过程的因素471

7.4.3加速石墨化退火的措施474

7.4.4石墨化退火工艺474

7.5可锻铸铁的脱碳退火479

7.5.1脱碳退火原理479

7.5.2影响脱碳过程的因素479

7.5.3白心可锻铸铁的生产480

7.6可锻铸铁的缺陷及防止方法482

7.6.1铸造缺陷482

7.6.2退火缺陷483

7.6.3热镀锌缺陷485

7.7典型可锻铸铁件487

7.7.1管路连接件487

7.7.2线路金具487

7.7.3高吨位铁帽488

7.7.4管件488

7.7.5玻璃模具488

7.7.6等温淬火可锻铸铁489

参考文献489

第8章 抗磨铸铁490

8.1铸铁的抗磨性490

8.1.1抗磨性与工况的关系490

8.1.2抗磨铸铁件的失效490

8.2抗磨白口铸铁491

8.2.1普通白口铸铁493

8.2.2低合金白口铸铁494

8.2.3中合金白口铸铁498

8.2.4高合金白口铸铁——高铬白口铸铁512

8.3抗磨球墨铸铁544

8.3.1马氏体抗磨球墨铸铁544

8.3.2贝氏体抗磨球墨铸铁545

8.4双金属抗磨材料547

8.4.1双液双金属复合铸造抗磨材料547

8.4.2镶铸双金属复合铸造抗磨材料549

8.4.3铸渗工艺的双金属抗磨材料551

8.5典型抗磨铸铁件557

8.5.1磨球557

8.5.2衬板558

8.5.3渣浆泵护套与叶轮559

参考文献559

第9章 冷硬铸铁562

9.1概述562

9.2冷硬铸铁的一般特征562

9.2.1宏观断口562

9.2.2金相组织562

9.3化学成分对组织和性能的影响563

9.3.1各元素对白口倾向和石墨化的影响563

9.3.2各元素对冷硬铸铁白口层深度的影响564

9.3.3各元素对冷硬铸铁显微组织和性能的影响565

9.4制造工艺对组织和性能的影响568

9.4.1工艺条件的影响568

9.4.2工艺方法的影响573

9.5冷硬铸铁的性能优化574

9.5.1微合金化574

9.5.2微合金化对组织和性能的优化574

9.6冷硬铸铁的生产应用575

9.6.1冷硬铸铁轧辊579

9.6.2凸轮轴581

9.6.3气门挺柱581

参考文献582

第10章 耐热铸铁583

10.1铸铁的高温氧化583

10.1.1铸铁高温氧化特点583

10.1.2铸铁氧化膜结构583

10.1.3影响铸铁抗氧化性的主要因素584

10.1.4铸铁的氧化脱碳586

10.1.5提高铸铁抗氧化性的途径587

10.1.6铸铁抗氧化性的评定方法587

10.2铸铁的生长587

10.2.1生长机理587

10.2.2防止生长的措施588

10.3耐热铸铁的成分、组织及性能589

10.3.1耐热铸铁的分类589

10.3.2耐热铸铁件标准589

10.3.3硅系耐热铸铁的成分、组织及性能590

10.3.4铝系耐热铸铁的成分、组织及性能595

10.3.5铬系耐热铸铁的成分、组织及性能598

10.3.6高镍奥氏体耐热铸铁的成分、组织及性能600

10.3.7耐热铸铁的物理性能602

10.3.8耐热铸铁的铸造性能603

10.4耐热铸铁的选用604

10.5耐热铸铁的生产工艺605

10.5.1硅系耐热铸铁的生产工艺605

10.5.2铝系耐热铸铁的生产工艺605

10.5.3铬系耐热铸铁的生产工艺605

10.6耐热铸铁的常见缺陷及防止方法605

10.7典型耐热铸铁件606

10.7.1针状预热器606

10.7.2二硫化碳反应甑606

10.7.3 SZD型工业锅炉侧密封板608

参考文献609

第11章 耐蚀铸铁610

11.1铸铁的耐蚀性610

11.1.1铸铁的腐蚀失效及特征610

11.1.2铸铁的化学成分和金相组织对耐蚀性的影响612

11.2高硅耐蚀铸铁622

11.2.1高硅耐蚀铸铁件标准622

11.2.2高硅耐蚀铸铁的化学成分、金相组织622

11.2.3高硅耐蚀铸铁的力学和物理性能625

11.2.4高硅耐蚀铸铁的耐蚀性及应用626

11.2.5高硅耐蚀铸铁件生产工艺630

11.3高镍奥氏体耐蚀铸铁632

11.3.1高镍奥氏体耐蚀铸铁的化学成分和金相组织632

11.3.2高镍奥氏体耐蚀铸铁的力学和物理性能634

11.3.3高镍奥氏体耐蚀铸铁的耐蚀性及应用635

11.3.4高镍奥氏体耐蚀铸铁件生产工艺640

11.4高铬耐蚀铸铁646

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646

11.4.2高铬耐蚀铸铁的耐蚀性及应用648

11.4.3高铬耐蚀铸铁件生产工艺651

11.5中、低合金耐蚀铸铁652

11.5.1铝铸铁653

11.5.2镍铬合金铸铁653

11.5.3低镍铸铁655

11.5.4含铜铸铁655

11.5.5耐盐卤冲蚀铸铁655

11.5.6烧碱熔融锅用铸铁656

11.5.7含锑铸铁656

参考文献657

第12章 铸铁熔炼660

12.1概述660

12.1.1铸铁熔炼的基本要求660

12.1.2铸铁熔炼炉的选择661

12.2冲天炉熔炼663

12.2.1基本原理663

12.2.2冲天炉主要结构参数的选择679

12.2.3鼓风机的选择689

12.2.4冲天炉熔炼主要工艺参数的选择694

12.2.5冲天炉熔炼操作702

12.2.6冲天炉熔炼检测技术及控制709

12.2.7改善冲天炉熔炼效果的主要措施731

12.2.8冲天炉除尘739

12.2.9常用的几种典型冲天炉746

12.2.10热平衡与节能767

12.3电炉熔炼769

12.3.1用于铸铁熔炼的电炉种类及特点769

12.3.2无芯感应电炉熔炼772

12.3.3有芯感应电炉熔炼789

12.3.4感应电炉在浇注作业方面的应用797

12.3.5感应电炉的节能与环保798

12.3.6电弧炉熔炼801

12.4双联熔炼802

12.4.1双联熔炼的主要形式和特点802

12.4.2 双联熔炼炉的合理选配803

12.4.3 双联熔炼的应用实例804

12.5炉料及修炉材料805

12.5.1炉料805

12.5.2修炉材料822

12.5.3隔热材料829

12.5.4冲天炉各部位及浇包耐火材料的选用830

参考文献835

附录836

A国外有关标准（摘录）836

A.1灰铸铁标准836

A.2球墨铸铁标准850

A.3蠕墨铸铁标准866

A.4可锻铸铁标准871

A.5抗磨铸铁标准880

A.6奥氏体铸铁标准891

A.7等温淬火球墨铸铁标准902

A.8高硅耐蚀铸铁标准906