常用工程材料

　　(一)金屬材料

　　(2)鑄鐵的分類和牌號表示方法

　　鑄鐵是碳含量大于2.11%的鐵碳含金，并且還含有較多量的硅、錳、硫和磷等元素。它具有生產設備和工藝簡單、價格便宜等優點。某些承受沖擊不大的重要零件，如小型柴油機的曲軸，多用球墨鑄鐵制造。其原因是鑄鐵價廉，切削性能和鑄造性能優良，有利于節約材料，減少機械加工工時，且有必要的強度和某些優良性能，如高的耐磨性、吸震性和低的缺口敏感性等。

　　1)鑄鐵的分類。鑄鐵是鐵碳合金的一種，與鋼相比，其成分特點是碳、硅含量高，雜質含量也較高。但是，雜質在鋼和鑄鐵中的作用完全不同，如磷在耐磨磷鑄鐵中是提高其耐磨性的主要合金元素，錳、硅都是鑄鐵中的重要元素，唯一有害的元素是硫，鑄鐵的組織特點是含有石墨，組織的其余部分相當于碳的質量分數小于0.80%鋼的組織。故稱鑄鐵的組織為石墨加鋼的基體。鑄鐵的韌性和塑性，主要決定于石墨的數量、形狀、大小和分布，其中石墨形狀的影響最大。鑄鐵的其他性能也于石墨密切相關。基體組織是影響鑄鐵硬度、抗壓強度和耐磨性的主要因素。

　　按照石墨的形狀特征，鑄鐵可分為灰口鑄鐵(石墨成片狀)、球墨鑄鐵(石墨成球狀)和可鍛鑄鐵(石墨成團絮狀)三大類。

　　2)鑄鐵牌號的表示方法

　　3)工程中常用鑄鐵的性能和特點

　　① 灰口鑄鐵。灰口鑄鐵的組織由石墨和基體兩部分組成。基體可以是鐵素體，珠光體或鐵素體加珠光體，相當于鋼的組織。因此鑄鐵的組織可以看成是鋼基體上分布著石墨。

　　② 球墨鑄鐵。球墨鑄鐵的抗拉強度遠遠超過灰口鑄鐵，而與鋼相當。因此對于承受靜載的零件，使用球墨鑄鐵比鑄鋼還節省材料，而且重量更輕。不同基體的球墨鑄鐵，性能差別很大，球墨鑄鐵具有較好的疲勞強度，實驗表明，球墨鑄鐵的扭轉疲勞強度甚至超過45#鋼。在實際應用中，大多數承受動載的零件是帶孔或帶臺肩的，因此用球墨鑄鐵來代替鋼制造某些重要零件，如曲軸、連桿和凸輪軸等。

　　③ 蠕墨鑄鐵。蠕墨鑄鐵是近十幾年來發展起來的一種新型高強鑄鐵材料。它的強度接近于球墨鑄鐵，并具有一定的韌性和較高的耐磨性;同時又有灰口鑄鐵良好的鑄造性能和導熱性。蠕墨鑄鐵是在一定成分的鐵水中加入適量的蠕化劑經處理而煉成的。

　　④ 可鍛鑄鐵。可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵通過退火處理得到的一種高強鑄鐵。它有較高的強度、塑性和沖擊韌性，可以部分代替碳鋼。

　　⑤ 耐磨鑄鐵。在鑄鐵中加入某些合金元素而得到。

　　⑥ 耐熱鑄鐵。耐熱鑄鐵是在高溫下工作的鑄件，如爐底板、換熱器、坩堝、熱處理爐內的運輸鏈條等。

　　⑦ 耐蝕鑄鐵。常用耐蝕鑄鐵有高硅、高硅鉬、高鋁和高鉻等耐蝕鑄鐵。

　　例題1：對鑄鐵的韌性、塑性影響最大的因素為( )。

　　A.石墨的數量 B.石墨的大小

　　C.石墨的形狀 D.石墨的分布

　　答案：C.石墨的形狀

　　例題2：按照石墨的形狀特征，鑄鐵可分為( )。

　　A.灰口鑄鐵 B.合金鑄鐵 C.可鍛鑄鐵 D.球墨鑄鐵

　　答案：A.灰口鑄鐵 C.可鍛鑄鐵 D.球墨鑄鐵

　　2. 有色金屬

　　1)鋁及其合金。鋁及其合金在采用各種強化手段后，鋁合金可以達到與低合金高強鋼相近的強度，因此比強度要比一般高強鋼高得多。

　　純鋁材料按純度可分為三類。有高純鋁，工業高純鋁和工業純鋁。

　　按照制造工藝，鋁合金還可分為變形(加工)鋁合金和鑄造鋁合金兩類。變形鋁合金包括防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金及鍛鋁合金等。鑄造鋁合金(ZL)分為Al-Si鑄造鋁合金、Al-Cu鑄造鋁合金、Al-Mg鑄造鋁合金和Al-Zn鑄造鋁合金。

　　2)銅及其合金。純銅呈紫紅色，常稱紫銅，主要用于制作電導體及配制合金。根據雜質含量的不同，工業純銅分為四種T1、T2、T3、T4。編號越大，純度越低。純銅的強度低，不宜用作結構材料。

　　在銅中加入合金元素后，可獲得較高的強度，同時保持純銅的某些優良性能。一般銅合金分黃銅、青銅和白銅三大類。

　　3)鎳及其合金。鎳及鎳合金是化學、石油、有色金屬冶煉、高溫、高壓、高濃度或混有不純物等各種苛刻腐蝕環境的比較理想的金屬材料。鎳力學性能良好，尤其塑、韌性優良，能適應多種腐蝕環境。

　　4)鈦及其合金。鈦具有較好的低溫性能，可做低溫材料，常溫下鈦具有極好的抗蝕性能，在大氣、海水、硝酸和堿溶液等介質中十分穩定。但在任何濃度的氫氟酸中均能迅速溶解。

　　5)鉛及其合金。硬鉛的密度比鉛高，可作為結構材料，在化工防腐蝕設備中被廣泛應用，但硬鉛的耐腐蝕性比純鉛略有降低。鉛在大氣、淡水、海水中很穩定，鉛對硫酸、磷酸、亞硫酸、鉻酸和氫氟酸等則有良好的耐蝕性。

　　6)鎂及其合金。鎂及其合金的主要特性是密度小、化學活性強、強度低。純鎂強度低，不能用于結構材料，主要用鎂合金。鎂合金的比強度和比剛度可以與合金結構鋼相媲美，故鎂合金是航空工業的重要結構材料，它能承受較大的沖擊、振動荷載，并有良好的機械加工性能和拋光性能。其缺點是耐蝕性較差、缺口敏感性大及熔鑄工藝復雜。

　　例題 在石油、化工、有色金屬冶煉工業中，常用于高溫、高壓、高濃度或混有不純物等各種苛刻腐蝕環境的比較理想的金屬材料為( )。

　　A.鋁及鋁合金 B.銅及銅合金 C.鎳及鎳合金 D.鎂及鎂合金

　　答案：C.鎳及鎳合金

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