收藏词条 编辑词条 铸铁
创建时间：2008-08-02
铸铁 cast iron
图片：
图片：
zhutie
铸铁(卷名：机械工程)
cast iron
含碳量在 2％以上的铁、碳铸造合金。铸铁除铁、碳以外还含有硅、锰、磷和硫等元素。工业用铸铁含碳量常在2.0～4.0％，含硅1.0～3.0％。铸铁中碳硅是影响显微组织和性能的主要元素。碳在铸铁中可以两种不同形态存在。一种是碳和铁化合成的碳化铁，通常称为渗碳体；另一种是以游离石墨形态存在。磷和硫在一般情况下是有害的杂质，应尽量减少。铸铁还可以含有其他合金元素，称为合金铸铁。
简史 中国早在2000多年前就把铸铁作为一种金属材料，用于制造各种用具。铸铁虽然历史悠久，但直到19世纪中叶，抗拉强度还只有60～80兆帕。后来人们开始研究在铸铁熔化时加入废钢来提高强度，但当抗拉强度超过200兆帕时，再进一步增加废钢量反而会使机械性能恶化。第一次世界大战以后，创造了一种提高铸铁抗拉强度的新方法──孕育处理。孕育处理是在铁水浇注前的短时间内向铁水中加入一种或数种微量物质如硅、钙、铅、铈、锆等的合金，以改变铸铁的晶体组织，从而改善其性能的一种冶金处理方法。人们掌握了这种方法便能够对铸铁金相组织、石墨大小和分布状况进行控制，使铸铁的抗拉强度得到成倍的提高。随后，人们通过孕育的启发，采用变质处理方法创造了球墨铸铁、蠕墨铸铁，既提高了抗拉强度，又提高了铸铁的韧性。铸铁的变质处理就是在铁水中加入少量特殊物质，以强烈地改变铸铁的结晶条件，从而改变铸铁中的石墨形态来提高其性能。
特点和应用 铸铁以其特有的性能广泛应用于各个领域，特别是它的铸造性能优越，适用于制造形状复杂或壁薄的铸件。铸铁中由于存在石墨，摩擦阻力减小，适于作耐磨零件。它吸震能力强，又可用于内燃机零件。此外，它还具有对大气和土壤的耐蚀性，因而可用于制作各种管道。
铸铁的强度范围较广，从100兆帕至400兆帕，可根据铸件的用途，有效地利用铸铁的特性。如用以制造汽缸体、活塞环、耐水压零件、飞轮、机床部件、阀类、铸铁管、钢锭模、薄壁铸件、制动鼓、制动片和日用品等。
种类 铸铁可分为灰口铸铁、白口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和合金铸铁6大类。
灰口铸铁 含碳量较高，碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色（图1）。金相组织中以铁素体基体加片状石墨者，为铁素体灰口铸铁，是灰口铸铁中最软的一类，抗拉强度在150兆帕以下；组织中以珠光体基体加片状石墨者，为珠光体灰口铸铁。珠光体铸铁比铁素体铸铁硬，抗拉强度一般在 300兆帕左右。灰口铸铁熔点低，凝固时收缩小，具有铸铁的各种优点，成本也较低，因此应用最广。在世界铸件产量中，灰口铸铁件约占70％。
白口铸铁 铸铁中的碳完全以渗碳体的形态存在。组织为珠光体和游离渗碳体，断口呈银白色。白口铸铁是含碳量和含硅量较低的一种铸铁。低碳形成石墨的可能性小，硅成分低而不促进石墨化，凝固时没有石墨析出，所以收缩较大，易产生缩孔、缩松和裂纹等缺陷。白口铸铁脆性大，不能承受冲击载荷，应用受到限制，一般要采用热处理和合金化的方法来改善它的基体组织。但它有很高的硬度，在高的压缩应力下具有良好的耐磨性。白口铸铁除用作可锻铸铁的坯件外，主要用于抗磨零件。
可锻铸铁 白口铸铁经热处理后，渗碳体分解，碳以石墨形态呈团絮状分布于基体组织中（见可锻铸铁）。
球墨铸铁 铸铁中石墨呈球状分布于基体组织中(见球墨铸铁)。
蠕墨铸铁 普通灰口铸铁铁水用含镁或稀土元素的蠕化剂处理后，铸态下石墨变得短而粗，端部变纯分布于基体组织中。石墨的形状很像蠕虫，故称为蠕墨铸铁（图2），其化学成分与球墨铸铁相似，机械性能接近于球墨铸铁，而导热性能比球墨铸铁好，接近于普通灰口铸铁。这种铸铁一般用于制造高强度同时又受热冲击的零件，或要求组织致密和耐压的零件，如发动机缸盖、排气管、液压阀及玻璃模具等。
合金铸铁 在铸铁中加入适量合金元素，改变基体组织，以达到某些特殊性能要求的铸铁。根据使用要求和性能特点，分为一般合金铸铁，耐磨、抗磨、耐热、耐蚀铸铁等。按合金元素加入量的多少还可分为3类:①合金元素量小于3％的低合金铸铁，主要是提高铸铁的机械性能，耐磨性能和一定程度的耐热、耐蚀性能。②合金元素量约为3～10％的中合金铸铁，多为马氏体和渗碳体的白口组织，用于抗磨铸件。③合金元素量大于10％的高合金铸铁，多为奥氏体、铁素体基体或白口组织，耐蚀、耐高温氧化性能较好，多用于耐热耐蚀铸件。
合金铸铁用于工业生产约始于20世纪30年代。合金不同加入量能对铸铁的基体组织和机械物理性能产生不同的影响，尤其在经过必要的热处理后，会出现不同的性能变化，能适应多方面的使用要求和工作条件。
参考书目
陆文华主编：《铸铁及其熔炼》，机械工业出版社，北京，1981。
钱端有 黄惠松