图1-23曲轴1.2.3.3蠕墨铸铁蠕墨铸铁是近年来发展起来的一种新型工程材料。图1-24用蠕墨铸铁制造的气缸盖1.2.3.4可锻铸铁可锻铸铁是由白口铸铁在固态下经长时间石墨化退火而获得的一种具有团絮状石墨的高强度铸铁，又称为马铁。......
2023-06-24
工程铸铁：强韧可比肩钢铁的铸造材料
【摘要】：在灰口铸铁中，还可按石墨形态的不同将其分为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁。工业上所用铸铁几乎全部都属于这类铸铁。由于石墨呈球状，故使其强度、塑性与韧性都大大地优于灰铸铁，可与相应组织的铸钢相媲美。石墨呈团絮状，大大减弱了对基体的割裂作用，与灰铸铁相比具有较高的力学性能、较高的塑性和韧性，被称为可锻铸铁，但其实际上并不能锻造。
铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。工业上常用铸铁的成分范围是：ω（C）为2.5%～4.0%，ω（Si）为1.0%～3.0%，ω（Mn）为0.5%～1.4%，ω（P）为0.01%～0.50%，ω（S）为0.02%～0.20%。除此之外，有时也含有一定量的合金元素，如Cr、Mo、V、Cu 等。可见，在成分上铸铁与钢的主要不同是：铸铁含碳和硅量较高，杂质元素硫、磷较多。
铸铁的强度、塑性和韧性较差，不能进行锻造，但具有良好的铸造性、减磨性和切削加工性，生产设备和工艺简单、价格低廉，因此在机械制造上得到了广泛的应用。铸铁在工业中应用量较大，按质量百分比，一般机械中，铸铁件占40%～70%，在机床和重型机械中达60%～90%。
1.铸铁的分类
根据碳在铸铁中存在的形式不同，可以把铸铁分为以下几种。
（1）灰口铸铁
灰口铸铁中的碳大部分或全部以石墨的形式析出，断口呈暗灰色。在灰口铸铁中，还可按石墨形态的不同将其分为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁。工业上所用铸铁几乎全部都属于这类铸铁。
（2）白口铸铁
白口铸铁中的碳主要以游离碳化物的形式析出，断口呈白色。由于大量硬而脆的渗碳体存在，白口铸铁硬度高、脆性大，因而难以切削加工，在工业上很少应用，主要作炼钢原料。
（3）麻口铸铁
麻口铸铁组织介于白口与灰口之间，含有不同程度的莱氏体，莱氏体是奥氏体和渗碳体的机械混合体，也具有较大的脆性，工业上也很少用。
2.灰口铸铁
（1）灰铸铁
由于灰铸铁的组织相当于在钢的基体中加上片状石墨，因此抗拉强度和疲劳强度较低，塑性和韧性很差。但具有优良的铸造性能，其铁水流动性好，可以铸造形状非常复杂的零件，且铸件凝固后不易形成缩孔。铸铁中的石墨使其具有良好的耐磨性和减振性。
灰铸铁的牌号以HT ＋数字表示，“HT”表示灰铁，数字表示直径为30 mm 的试棒的最小抗拉强度值。
（2）球墨铸铁
球墨铸铁是通过铁液的球化处理获得的。由于石墨呈球状，故使其强度、塑性与韧性都大大地优于灰铸铁，可与相应组织的铸钢相媲美。球墨铸铁同样有灰铸铁的一系列优点，如有良好的铸造性、减振性、减摩性、切削加工性和低的缺口敏感性等。但其凝固收缩性较大，易出现缩松与缩孔，熔化工艺要求高。
球墨铸铁的牌号由QT ＋两位数字组成，“QT”表示球铁，两组数字分别表示最低抗拉强度和最低延伸率，如常用的球墨铸铁有QT400－15、QT500－7 和QT600－3 等。
（3）可锻铸铁
可锻铸铁由白口铸铁经石墨化退火而获得。石墨呈团絮状，大大减弱了对基体的割裂作用，与灰铸铁相比具有较高的力学性能、较高的塑性和韧性，被称为可锻铸铁，但其实际上并不能锻造。按基体组织可分为铁素体可锻铸铁和珠光体可锻铸铁。
可锻铸铁牌号由“KT”＋ “H”或“Z”＋两组数字组成，“KT”表示“可铁”，“H”表示“黑芯”，“Z”表示“珠光体”，两组数字分别表示最低抗拉强度和最低伸长率，常用的可锻铸铁有KTH350－10 和KTZ600－3。
（4）蠕墨铸铁
蠕墨铸铁的组织可看成碳素钢的基本体加蠕虫状石墨。在蠕墨铸铁中，石墨形态介于片状与球状之间，这决定了其力学性能介于相同基本组织的灰铸铁和球墨铸铁之间。它的铸造性能、减振性和导热性都优于球墨铸铁，与灰铸铁相近。
蠕墨铸铁的牌号由“RuT”＋数字组成，分别表示蠕铁和最低抗拉强度，如常用的蠕墨铸铁有RuT260、RuT300 和RuT380 等。
3.特殊性能铸铁
随着工业的发展，对铸铁性能的要求也越来越高，不但要求它具有更高的机械性能，有时还要求它具有某些特殊的性能，如耐热、耐蚀及高耐磨性等，为此可向铸铁（灰口铸铁或球墨铸铁等）中加入一定量的合金元素，以获得特殊性能铸铁（或称合金铸铁）。这些铸铁与在相似条件下使用的合金钢相比，熔铸简便、成本低廉，具有良好的使用性能。但它们大多具有较大的脆性，机械性能较差。特殊性能铸铁主要分为以下几种：
（1）耐磨铸铁
它按工作条件可分两种，一种是在润滑条件下工作的，如机床导轨、气缸套、活塞环和轴承等；另一种是在无润滑的干摩擦条件下工作的，如犁铧、轧棍及球磨机零件等。
（2）耐热铸铁
它具有良好的耐热性，可代替耐热钢用于制作加热炉炉底板、马弗罐、坩埚、废气管道、换热器及钢锭模等。
（3）耐蚀铸铁
它广泛用于化工部门，可用于制作管道、阀门、泵类及反应锅等。
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