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清華大學工程材料第九章鑄鐵(已修改)

2025-09-04 16:09 本頁面

　

【正文】第九章鑄鐵 Cast Iron 鑄鐵是歷史上使用得較早的材料，也是最便宜的金屬材料之一，同時它具有很多優點。比如，在汽車發動機中，鑄鐵占 80%。同鋼一樣，鑄鐵也是 Fe、 C元素為主的鐵基材料，但是它含碳量很高（碳含量大于％），達到亞共晶、共晶或過共晶成分，而且鑄鐵成型制成零件毛坯只能用鑄造方法，不能用鍛造或軋制方法。鑄鐵中碳元素按主要存在方式不同可分為兩大類：一是白口鑄鑄鐵（斷口呈現白色），碳的主要存在形式是化合物，如滲碳體，沒有石墨；另一是灰口鑄鐵（斷口呈現黑灰色），碳的主要存在形式是碳的單質，即游離狀態石墨。介于白口鑄鐵與灰口鑄鐵之間為麻口鑄鐵，其中的碳既有游離石墨又有滲碳體。第一節鑄鐵的石墨化 Graphitization of Cast Iron 一、 FeFe3C和 FeC雙重相圖在前面介紹過 FeFe3C相圖，按這張相圖自液態冷卻下來的 FeC合金固態一般為鐵素體及滲碳體兩相。實際上滲碳體只是一個亞穩定相，石墨才是穩定相。因此描述鐵碳合金組織轉變的相圖實際上有兩個，一個是 FeFe3C系相圖，另一個是 FeC系相圖。把兩者迭合在一起，就得到一個雙重相圖， Fe 1 2 3 4 5 6 C / % FeFe3C和 FeC雙重相圖 1400 1200 1000 800 600 400 200 溫度 ℃ C E F D B A J N S G P K Q γ ＋δ γ L＋ δ δ L＋ γ γ ＋α γ ＋ Fe3C α ＋ Fe3C α H C′ E′ F′ S′ P′ K′ D′ 二、鑄鐵的石墨化過程按 FeC相圖鑄鐵液冷卻過程中，碳溶解于鐵素體外均以石墨形成析出。石墨形成（或石墨化）分為如下兩個階段：第一階段：包括自低于液相線 C?D?以下溫度冷卻自液體中析出“ 一次石墨 ” ，低于共晶線 E?C?F?（溫度 1154℃ ）共晶成分（ C?點含％ C），液體轉變為奧氏體與共晶石墨組成的共晶組織；以及低于共晶

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