鑄造手冊第1卷：鑄鐵

《鑄造手冊第1卷:鑄鐵》是2021年機械工業出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：鑄造手冊第1卷:鑄鐵
• 作者：李衛
• 出版社：機械工業出版社
• 出版時間：2021年
• ISBN：9787111674498

本書主要介紹了鑄鐵生產的簡史和發展趨勢；生產優質鑄鐵所必須掌握的基礎知識；研究鑄鐵材質的常規與現代測試技術；各種鑄鐵的國家標準、牌號及金相組織、性能、化學成分、提高材質性能的方法及典型鑄件；沖天爐、電爐和雙聯等鑄鐵熔煉方法，熔煉的節能與環境保護，生產各種鑄鐵的原輔材料。附錄中列出了各種鑄鐵的國際標準和主要工業已開發國家的標準以供參考和研究。第3版除了更新了許多舊標準外，在內容上也作了較大的刪改，使得手冊更為新穎、實用。

第4版前言

第3版前言

第2版前言

第1版前言

本書主要符號

第1章緒論1

1.1鑄鐵發展簡史1

1.1.1灰鑄鐵2

1.1.2球墨鑄鐵2

1.1.3蠕墨鑄鐵3

1.1.4可鍛鑄鐵4

1.1.5特種性能鑄鐵4

1.1.6鑄鐵熔煉5

1.2展望現代鑄鐵6

1.2.1鑄鐵生產在當今社會中的地位與

作用6

1.2.2我國鑄鐵件的發展7

1.2.3現代鑄鐵生產的質量要求7

參考文獻8

第2章鑄鐵的基礎知識10

2.1鑄鐵的分類10

2.2Fe-C相圖11

2.2.1Fe-C、Fe-Fe3C雙重相圖11

2.2.2Fe-C、Fe-Fe3C雙重相圖中的

基本組成11

2.2.3Fe-C、Fe-Fe3C雙重相圖中的

組成相13

2.2.4Fe-C-Si準二元相圖13

2.2.5鑄鐵中常見元素對Fe-C相圖中各

臨界點的影響14

2.2.6碳當量、共晶度和液相線碳當量14

2.3鑄鐵的凝固結晶與固態相變16

2.3.1鐵液的結構16

2.3.2鑄鐵的凝固熱分析曲線19

2.3.3初生奧氏體的結晶19

2.3.4初生石墨的結晶26

2.3.5穩定系共晶轉變27

2.3.6亞穩定系共晶轉變58

2.3.7磷共晶的形成62

2.3.8連續冷卻時鑄鐵的固態相變64

2.3.9鑄鐵的熱處理原理66

2.4影響鑄鐵鑄態組織的因素68

2.4.1冷卻速度的影響68

2.4.2化學成分的影響69

2.4.3鐵液的過熱和高溫靜置的影響73

2.4.4孕育的影響74

2.4.5氣體的影響75

2.4.6爐料的影響83

2.5鑄鐵凝固及冷卻過程中主要缺陷的形成

原理及其防止84

2.5.1縮孔和縮松的形成及其防止84

2.5.2鑄造應力、變形和開裂及其防止85

2.5.3非金屬夾雜物和組織不均勻性及

其防止86

2.5.4氣孔的形成及其防止89

參考文獻90

第3章鑄鐵的質量檢測91

3.1檢測範圍91

3.2鑄鐵化學成分分析91

3.2.1取樣和制樣的標準及方法91

3.2.2常用鑄鐵化學成分分析標準91

3.2.3碳硫分析91

3.2.4光電直讀光譜分析95

3.2.5熱分析95

3.3鑄鐵金相組織檢驗97

3.3.1金相試樣的製備97

3.3.2石墨檢驗98

3.3.3基體組織檢驗101

3.3.4碳化物檢驗105

3.3.5磷共晶檢驗108

3.3.6共晶團檢驗108

3.3.7高溫金相組織檢驗110

3.3.8晶粒尺寸檢驗111

3.3.9彩色金相組織檢驗114

3.3.10金相組織定量分析116

3.3.11常用鑄鐵金相檢驗標準118

3.4鑄鐵電子顯微分析119

3.4.1掃描電子顯微分析119

3.4.2透射電子顯微分析127

3.4.3電子探針X射線顯微分析137

3.4.4X射線衍射分析139

3.5鑄鐵力學性能試驗142

3.5.1拉伸試驗142

3.5.2楔壓試驗150

3.5.3硬度試驗151

3.5.4衝擊試驗164

3.5.5彎曲試驗166

3.5.6壓縮試驗168

3.5.7彈性模量試驗170

3.5.8旋轉彎曲疲勞試驗174

3.5.9平面應變斷裂韌度KⅠC試驗178

3.5.10疲勞裂紋擴展速率和疲勞裂紋

擴展門檻值試驗181

·ⅩⅦ·3.6鑄鐵物理性能測試182

3.6.1密度測試182

3.6.2線膨脹係數測試184

3.6.3比熱容測試185

3.6.4熱導率測試188

3.6.5磁性參數測試190

3.7鑄鐵鑄造性能測定191

3.7.1流動性測定191

3.7.2體收縮測定191

3.7.3線收縮測定193

3.7.4裂紋傾向測定193

3.7.5鑄造應力測定195

3.7.6凝固膨脹力測定196

3.8鑄鐵使用性能試驗197

3.8.1耐熱性能試驗197

3.8.2耐磨和抗磨性能試驗198

3.8.3耐蝕性能試驗202

3.8.4耐壓試驗204

3.8.5緻密性試驗204

3.8.6鑄造磨球衝擊疲勞壽命試驗205

3.9鑄鐵無損檢測205

3.9.1滲透檢測206

3.9.2磁粉探傷206

3.9.3超音波探傷207

3.9.4射線探傷207

3.9.5用超音波法測定球墨鑄鐵球化率207

3.9.6用超音波法鑑別鑄鐵石墨形態207

3.9.7用電磁法進行鑄鐵分選208

3.10鑄件表面粗糙度211

3.11鑄件尺寸精度211

參考文獻212

第4章灰鑄鐵213

4.1金相組織特點及其對性能的影響213

4.1.1石墨213

4.1.2基體213

4.1.3碳化物217

4.1.4磷共晶217

4.1.5共晶團223

4.1.6金相組織對性能的影響223

4.2灰鑄鐵的性能230

4.2.1力學性能230

4.2.2物理性能241

4.2.3使用性能245

4.2.4工藝性能251

4.3灰鑄鐵的冶金質量指標257

4.3.1成熟度及相對強度257

4.3.2硬化度及相對硬度259

4.3.3品質係數259

4.4提高灰鑄鐵性能的途徑260

4.4.1化學成分的合理選配260

4.4.2最佳化爐料組成265

4.4.3鐵液的過熱處理269

4.4.4鐵液的孕育處理272

4.4.5低合金化282

4.5灰鑄鐵件的熱處理及其他處理286

4.5.1灰鑄鐵件熱處理的特點286

4.5.2灰鑄鐵件常用的熱處理工藝286

4.5.3頻波諧波時效293

4.6灰鑄鐵的力學性能及合理選用原則294

4.6.1灰鑄鐵的牌號與力學性能294

4.6.2灰鑄鐵力學性能與鑄件

壁厚的關係296

4.6.3試棒與鑄件本體性能296

4.6.4合理選用原則298

4.7典型灰鑄鐵件300

4.7.1高強度灰鑄鐵件300

4.7.2薄壁減摩灰鑄鐵件306

4.7.3D型石墨鑄鐵件312

4.7.4離心鑄造灰鑄鐵排水管314

參考文獻314

第5章球墨鑄鐵316

5.1球墨鑄鐵的分類與牌號316

5.1.1球墨鑄鐵的分類316

5.1.2球墨鑄鐵的牌號和標準318

5.1.3選用原則320

5.2金相組織321

5.2.1石墨321

5.2.2基體組織323

5.2.3碳化物332

5.2.4磷共晶334

5.3球墨鑄鐵的性能335

5.3.1力學性能335

5.3.2物理性能351

5.3.3工藝性能356

5.3.4使用性能360

5.4球墨鑄鐵的化學成分365

5.4.1基本元素365

5.4.2球化元素372

5.4.3合金元素373

5.4.4微量元素379

5.4.5各種基體組織球墨鑄鐵的

化學成分381

5.5球墨鑄鐵的冶金處理385

5.5.1預處理和脫硫處理385

5.5.2球化處理386

5.5.3孕育處理398

5.6典型鑄造缺陷及其防止401

5.6.1球化不良與球化衰退401

5.6.2縮孔和縮松402

5.6.3皮下氣孔404

5.6.4夾渣404

5.6.5石墨漂浮405

5.6.6反白口405

5.6.7碎塊狀石墨406

·ⅩⅧ·5.7球墨鑄鐵件的熱處理408

5.7.1球墨鑄鐵二次結晶408

5.7.2退火416

5.7.3正火417

5.7.4淬火與回火418

5.7.5等溫淬火420

5.8球墨鑄鐵件的表面強化422

5.8.1表面淬火422

5.8.2化學處理423

5.8.3機械強化424

5.8.4雷射表面熔凝處理425

5.9球墨鑄鐵的發展與套用426

5.9.1等溫淬火球墨鑄鐵426

5.9.2奧氏體球墨鑄鐵430

5.9.3固溶強化鐵素體球墨鑄鐵432

5.9.4球墨鑄鐵的套用領域436

5.9.5典型球墨鑄鐵件440

參考文獻446

第6章蠕墨鑄鐵447

6.1蠕墨鑄鐵的金相組織特點447

6.1.1石墨447

6.1.2基體組織449

6.1.3磷共晶452

6.1.4碳化物452

6.2蠕墨鑄鐵的性能454

6.2.1力學性能454

6.2.2物理性能459

6.2.3工藝性能461

6.2.4使用性能468

6.3影響組織及性能的因素474

6.3.1蠕化率與性能474

6.3.2基體組織與性能475

6.3.3常規化學成分475

6.3.4合金元素477

6.3.5蠕化元素479

6.3.6干擾元素483

6.3.7冷卻速度483

6.4蠕化處理工藝和控制484

6.4.1蠕化劑484

6.4.2常用蠕化與孕育處理工藝487

6.4.3蠕化率檢驗489

6.4.4蠕墨鑄鐵“兩步法”處理

新工藝492

6.5蠕墨鑄鐵件的缺陷及防止方法499

6.6蠕墨鑄鐵件的熱處理501

6.6.1正火502

6.6.2退火502

6.6.3等溫淬火503

6.6.4淬火與回火506

6.6.5硼鉻共滲507

6.7蠕墨鑄鐵的牌號及選用原則508

6.7.1蠕墨鑄鐵的牌號508

6.7.2關於蠕墨鑄鐵的蠕化率509

6.7.3選用原則510

6.8典型蠕墨鑄鐵件511

6.8.1柴油機缸蓋511

6.8.2汽車排氣管513

6.8.3液壓件514

6.8.4鋼錠模515

6.8.5缸體517

參考文獻519第7章可鍛鑄鐵520

7.1可鍛鑄鐵的分類和金相組織特點520

7.1.1分類520

7.1.2牌號與套用520

7.1.3金相組織特點521

7.2可鍛鑄鐵的性能526

7.2.1力學性能526

7.2.2物理性能530

7.2.3工藝性能531

7.2.4使用性能532

7.3可鍛鑄鐵的坯件生產533

7.3.1化學成分的選擇原則533

7.3.2元素的作用與化學成分範圍533

7.3.3熔爐與熔煉特點534

7.3.4孕育劑與孕育處理535

7.4可鍛鑄鐵的石墨化退火536

7.4.1固態石墨化原理536

7.4.2影響石墨化退火過程的因素538

7.4.3加速石墨化退火的措施541

7.4.4石墨化退火工藝541

7.5可鍛鑄鐵的脫碳退火546

7.5.1脫碳退火原理546

7.5.2影響脫碳過程的因素546

7.5.3白心可鍛鑄鐵的生產547

7.6可鍛鑄鐵的缺陷及防止方法549

7.6.1鑄造缺陷549

7.6.2退火缺陷549

7.6.3熱鍍鋅缺陷552

7.7典型可鍛鑄鐵件554

7.7.1管路連線件554

7.7.2線路金具554

7.7.3高噸位鐵帽555

7.7.4管件555

7.7.5玻璃模具555

7.7.6等溫淬火可鍛鑄鐵556

參考文獻556

·ⅩⅨ·第8章耐磨鑄鐵557

8.1鑄鐵的耐磨性557

8.1.1耐磨性與工況的關係557

8.1.2耐磨鑄鐵件的失效557

8.2耐（抗）磨白口鑄鐵558

8.2.1普通白口鑄鐵560

8.2.2低合金白口鑄鐵561

8.2.3中合金白口鑄鐵565

8.2.4高合金白口鑄鐵——高鉻

白口鑄鐵579

8.3耐磨球墨鑄鐵611

8.3.1馬氏體耐磨球墨鑄鐵611

8.3.2貝氏體耐磨球墨鑄鐵612

8.3.3等溫淬火耐磨球墨鑄鐵614

8.4複合鑄造耐磨材料615

8.4.1雙液雙金屬複合鑄造耐磨材料616

8.4.2鑲鑄雙金屬複合鑄造耐磨材料618

8.4.3鑄滲工藝的表層複合鑄造

耐磨材料620

8.5典型耐磨鑄鐵件624

8.5.1磨球624

8.5.2襯板626

8.5.3渣漿泵護套與葉輪626

參考文獻626

第9章冷硬鑄鐵629

9.1概述629

9.2冷硬鑄鐵的一般特徵629

9.2.1巨觀斷口629

9.2.2金相組織629

9.3化學成分對組織和性能的影響630

9.3.1各元素對白口傾向和

石墨化的影響630

9.3.2各元素對冷硬鑄鐵白口層

深度的影響631

9.3.3各元素對冷硬鑄鐵顯微組織和

性能的影響632

9.4製造工藝對組織和性能的影響635

9.4.1工藝條件的影響635

9.4.2工藝方法的影響640

9.5冷硬鑄鐵的性能最佳化641

9.5.1微合金化641

9.5.2微合金化對組織和性能的最佳化641

9.5.3熱處理對組織和性能的最佳化643

9.6冷硬鑄鐵的生產套用643

9.6.1冷硬鑄鐵軋輥647

9.6.2凸輪軸649

9.6.3氣門挺柱649

參考文獻650

第10章耐熱鑄鐵651

10.1鑄鐵的高溫氧化651

10.1.1鑄鐵高溫氧化特點651

10.1.2鑄鐵氧化膜結構651

10.1.3影響鑄鐵抗氧化性的主要因素652

10.1.4鑄鐵的氧化脫碳654

10.1.5提高鑄鐵抗氧化性的途徑655

10.1.6鑄鐵抗氧化性的評定方法655

10.2鑄鐵的生長655

10.2.1生長機理655

10.2.2防止生長的措施656

10.3耐熱鑄鐵的化學成分、組織及性能657

10.3.1耐熱鑄鐵的分類657

10.3.2耐熱鑄鐵件標準657

10.3.3矽系耐熱鑄鐵的化學成分、

組織及性能658

10.3.4鋁系耐熱鑄鐵的化學成分、組織及

性能663

10.3.5鉻系耐熱鑄鐵的化學成分、

組織及性能666

10.3.6高鎳奧氏體耐熱鑄鐵的化學成分、

組織及性能668

10.3.7耐熱鑄鐵的物理性能670

10.3.8耐熱鑄鐵的鑄造性能671

10.4耐熱鑄鐵的選用672

10.5耐熱鑄鐵的生產工藝673

10.5.1矽系耐熱鑄鐵的生產工藝673

10.5.2鋁系耐熱鑄鐵的生產工藝673

10.5.3鉻系耐熱鑄鐵的生產工藝673

10.6耐熱鑄鐵的常見缺陷及防止方法673

·ⅩⅩ·10.7典型耐熱鑄鐵件674

10.7.1針狀預熱器674

10.7.2二硫化碳反應甑674

10.7.3SZD型工業鍋爐側密封板676

10.7.4耐熱材質高鎳排氣歧管676

參考文獻678

第11章耐蝕鑄鐵679

11.1鑄鐵的耐蝕性679

11.1.1鑄鐵的腐蝕失效及特徵679

11.1.2鑄鐵的化學成分和金相組織對耐蝕

性的影響681

11.2高矽耐蝕鑄鐵691

11.2.1高矽耐蝕鑄鐵件標準691

11.2.2高矽耐蝕鑄鐵的化學成分和

金相組織691

11.2.3高矽耐蝕鑄鐵的力學和物理

性能694

11.2.4高矽耐蝕鑄鐵的耐蝕性及套用695

11.2.5高矽耐蝕鑄鐵件生產工藝699

11.3高鎳奧氏體耐蝕鑄鐵701

11.3.1高鎳奧氏體耐蝕鑄鐵標準701

11.3.2高鎳奧氏體耐蝕鑄鐵的化學成分和金相組織701

11.3.3高鎳奧氏體耐蝕鑄鐵的力學和

物理性能703

11.3.4高鎳奧氏體耐蝕鑄鐵的

耐蝕性及套用704

11.3.5高鎳奧氏體耐蝕鑄鐵件

生產工藝709

11.4高鉻耐蝕鑄鐵715

11.4.1高鉻耐蝕鑄鐵標準715

11.4.2高鉻耐蝕鑄鐵的化學成分和

金相組織716

11.4.3高鉻耐蝕鑄鐵的力學和

物理性能717

11.4.4高鉻耐蝕鑄鐵的耐蝕性及套用717

11.4.5高鉻耐蝕鑄鐵件生產工藝720

11.5中、低合金耐蝕鑄鐵721

11.5.1鋁鑄鐵722

11.5.2鎳鉻合金鑄鐵722

11.5.3低鎳鑄鐵724

11.5.4含銅鑄鐵724

11.5.5耐鹽滷沖蝕鑄鐵724

11.5.6燒鹼熔融鍋用鑄鐵725

11.5.7含銻鑄鐵725

參考文獻725

第12章鑄鐵熔煉728

12.1概述728

12.1.1鑄鐵熔煉的基本要求728

12.1.2鑄鐵熔煉爐的選擇729

12.2沖天爐熔煉731

12.2.1基本原理731

12.2.2沖天爐主要結構參數的選擇747

12.2.3鼓風機的選擇757

12.2.4沖天爐熔煉主要工藝參數的

選擇762

12.2.5沖天爐熔煉操作770

12.2.6沖天爐熔煉檢測技術及控制779

12.2.7改善沖天爐熔煉效果的主要

措施800

12.2.8沖天爐除塵808

12.2.9常用的幾種典型沖天爐815

12.2.10熱平衡與節能836

12.2.11沖天爐的餘熱利用838

12.3電爐熔煉840

12.3.1用於鑄鐵熔煉的電爐種類及

特點840

12.3.2無心感應電爐熔煉842

12.3.3有心感應電爐熔煉861

12.3.4感應電爐在燒注作業方面的

套用870

12.3.5感應電爐的節能與環保871

12.4雙聯熔煉874

12.4.1雙聯熔煉的主要形式和特點874

12.4.2雙聯熔煉爐的合理選配875

12.4.3雙聯熔煉的套用實例877

12.5爐料及修爐材料877

12.5.1爐料877

12.5.2修爐材料895

12.5.3隔熱材料903

12.5.4沖天爐各部位及澆包耐火材料的

選用904

參考文獻909

附錄910

附錄A灰鑄鐵國外有關標準（摘錄）910

附錄B球墨鑄鐵國外有關標準（摘錄）923

附錄C蠕墨鑄鐵國外有關標準（摘錄）940

附錄D可鍛鑄鐵國外有關標準（摘錄）945

附錄E耐磨鑄鐵國外有關標準（摘錄）954

附錄F奧氏體鑄鐵國外有關標準

（摘錄）966

附錄G等溫淬火球墨鑄鐵國際標準

（摘錄）977

附錄H固溶強化鐵素體球墨鑄鐵和高矽鑄鐵

國外有關標準（摘錄）982

附錄I元素周期表984·ⅩⅪ·