工程材料习题

三、试述石墨形态对铸铁性能的影响。

灰铸铁中石墨呈片状，片状石墨的强度、塑性、韧性几乎为零，存在石墨地方就相当于存在孔洞、微裂纹，它不仅破坏了基体的连续性，减少了基体受力有效面积，而且在石墨片尖端处形成应为集中，使材料形成脆性断裂。石墨片的数量越多，尺寸越粗大，分布越不均匀，铸铁的抗拉强度和塑性就越低。

可锻铸铁中石墨呈团絮状。与灰铸铁相比对金属基体的割裂作用较小，可锻铸铁具有较高的力学性能，尤其是塑性与韧性有明显的提高。

球墨铸铁中石墨呈球状，所以对金属基体的割裂作用较小，使得基体比较连续，在拉伸时引起应力集中的现象明显下降，从而使基体强度利用率从灰铸铁的30%~50%提高到70%~90%,这就使球墨铸铁的抗拉强度、塑性和韧性、疲劳强度不仅高于其它铸铁，而且可以与相应组织的铸钢相比。

总之，石墨的形状越接近于球形，铸铁的强度、塑性及韧性越高。

四、比较各类铸铁的性能特点，与钢相比铸铁在性能（包括工艺性能）上有何优缺点？

白口铸铁组织中存在着共晶莱氏体，性能硬而脆，很难切削加工，但其耐磨性好，铸造性能优良。

灰铸铁组织中碳全部或大部分以片状石墨形式存在，断口呈暗灰色。其铸造性能、切削加工性、减摩性、消震性能良好，缺口敏感性较低。

与钢相比，铸铁中含碳及含硅量较高。同时，含有较多硫、磷等杂质元素。铸铁的抗拉强度，塑性和韧性要比碳钢低．一般说来，石墨数量愈少，形状愈接近球形，则铸铁的强度，塑性及韧性愈高。

石墨的存在虽然降低了铸铁的力学性能，但却赋予铸铁为许多钢件所不及的性能：

优良的铸造性能。

良好的切削加工性。

较好的耐磨性和减振性。

较低的缺口敏感性。

五、试从下列几个方面来比较 htl50 铸铁和退火状态 20 钢。

1) 成分 (2) 组织 (3) 抗拉强度 (4) 抗压强度 (5) 硬度 (6) 减摩性 (7) 铸造性能 (8) 锻造性能 (9) 可焊性 (10) 切削加工性

成分：20钢含碳量平均为0.20%，硅含量约0.17～0.37%；

ht150对成分无严格要求，只要求其力学性能。作为灰铸铁，其含碳量通常大于2.4%，硅含量也较高。

组织：20钢退火组织为铁素体+珠光体；ht150为铁素体+珠光体的基体上分布着片状石墨。

性能比较。六、现有铸态下球墨铸铁曲轴一根，按技术要求，其基体应为珠光体组织，轴颈表层硬度为 hrc50－55 。试确定热处理方法。

若要使基体获得珠光体组织，须进行高温正火处理：将铸件加热到共析温度范围以上30~50℃，保温一段时间后，出炉空冷。

由于要求表层硬度为hrc50-55，还需进行表面淬火处理，如高频淬火等。

七、如何获得高强度球墨铸铁？

首先应严格控制化学成分，控制s,p含量，以保证球化质量和减少磷共晶等夹杂。适当添加合金元素以提高淬透性等。其次，提高球化与孕育质量，使石墨的圆整度好，球径小，分布均匀。

最后，根据要求采用适当的热处理工艺，如调质处理，等温淬火等。