关于铸铁知识

    在球墨铸铁中，由于石墨呈球状，表面积最小，与片状石墨相比，大大减少了对基体的割裂作用，应力集中现象也大大降低，提高了基体的承载能力。因此，球墨铸铁的力学性能比灰口铸铁高得多，特别是强度与钢接近，屈强比达到0.7～0.8，比碳钢高；塑性和韧性虽比灰铸铁大为改善，仍比钢差。此外，还可通过改变球墨铸铁的基体组织、球状石墨的圆整度、大小和分布进一步改善力学性能。

    球墨铸铁仍然具有良好的铸造性能、减震性、减摩性、低的缺口敏感性、切削加工性等。但与灰铸铁相比存在收缩率较大、流动性稍差、白口倾向大等缺陷，故对原材料、熔炼和铸造工艺的要求也高些。

（2）球墨铸铁的牌号、性能及用途

    球墨铸铁的牌号用“QT+A组数字-B组数字”表示，QT是“球铁”两字的汉语拼音字首；A组数字表示最低的抗拉强度值（MPa）；B组数字表示最低伸长率。例如QT600-3，代表抗拉强度σb≥600Mpa、δ≥3%的球墨铸铁。

    球墨铸铁在机械制造、造船 、冶金、化工等行业中，广泛用于制作受力复杂、性能要求较高的重要零件，如代替铸钢、锻钢，制作柴油机曲轴、连杆、齿轮等。球墨铸铁的牌号、性能及用途见下表所示。

    在球墨铸铁中，由于石墨呈球状，表面积最小，与片状石墨相比，大大减少了对基体的割裂作用，应力集中现象也大大降低，提高了基体的承载能力。因此，球墨铸铁的力学性能比灰口铸铁高得多，特别是强度与钢接近，屈强比达到0.7～0.8，比碳钢高；塑性和韧性虽比灰铸铁大为改善，仍比钢差。此外，还可通过改变球墨铸铁的基体组织、球状石墨的圆整度、大小和分布进一步改善力学性能。

    球墨铸铁仍然具有良好的铸造性能、减震性、减摩性、低的缺口敏感性、切削加工性等。但与灰铸铁相比存在收缩率较大、流动性稍差、白口倾向大等缺陷，故对原材料、熔炼和铸造工艺的要求也高些。

（3）球墨铸铁的热处理

    球墨铸铁的热处理与钢相似，但因含碳、硅量较高，有石墨存在，因此热处理的加热温度略高些、保温时间长些、加热速度和冷却速度要慢些。

1、退火

    球墨铸铁的退火是为了获得铁素体基体，提高塑性和韧性。根据铸铁的铸造组织不同，采用的退火方法有以下三种：

1）去应力退火

    对不再进行其他热处理的铸铁件，常进行去应力退火，以消除铸件的应力。其工艺是将其加热至500～600℃，保温2～8h，然后缓冷。

2）低温退火

    对铸态组织是铁素体－珠光体和石墨，而没有自由渗碳体时，可进行低温退火，使珠光体中的渗碳体分解为铁素体和石墨，最后得到铁素体基体的球墨铸铁。其退火工艺是加热至700～760℃，保温3～6h，然后随炉缓冷至600℃出炉空冷。

3）高温退火

    对铸态组织不仅有石墨还有自由渗碳体时，可进行高温退火，使渗碳体分解为铁素体和石墨，最后得到铁素体基体的球墨铸铁。其退火工艺是加热至920～980℃，保温2～5h，然后随炉缓冷至600℃出炉空冷。

2、正火

球墨铸铁的正火是为了增加基体组织中的珠光体的数量，细化组织，提高球墨铸铁的强度和耐磨性。正火后，常采用消除应力的回火。

1）低温正火

    低温正火又称不完全奥氏体化正火，其工艺是将铸件加热至820～860℃，保温1～3h（使基体组织大部分奥氏体化，保留少量铁素体）然后出炉空冷，以得到珠光体和少量铁素体基体的球墨铸铁，既提高强度又具有较好的塑性和韧性。

2）高温正火

    高温正火又称完全奥氏体化正火，其工艺是将铸件加热至880～950℃，保温1～3h（使基体组织全奥氏体化）然后出炉空冷，以得到珠光体基体的球墨铸铁，提高强度、硬度和耐磨性。

3、调质处理

    球墨铸铁的调质处理是为了得到回火索氏体基体，以获得较高的综合力学性能。其工艺为，淬火加热温度860～900℃、油冷，550～600℃回火。

4、等温淬火

    球墨铸铁的等温淬火是为了得到下贝氏体基体，使其具有高硬度、高强度和较好的韧性。其工艺为，淬火加热温度850～900℃、保温后迅速放入250～350℃的盐浴中等温1～1.5h，然后取出空冷。　

四、其他铸铁

（1）可锻铸铁

    可锻铸铁的生产是先浇注成白口铸铁，然后再经高温经长时间石墨化退火。

1、可锻铸铁的成分、组织与性能

    可锻铸铁的化学成分具有较低的碳、硅含量（亚共晶成分），以保证在浇注冷却后得到白口组织。

    按石墨化退火的方法不同，可锻铸铁分为以下两种类型。一类是黑心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁，这类铸铁是在中性介质中经石墨化退火制得，黑心可锻铸铁又称铁素体可锻铸铁，基体组织是铁素体，见下左图。珠光体可锻铸铁的基体组织是珠光体，见下右图。另一类是白心可锻铸铁，这类铸铁是在氧化性介质中经石墨化退火制得，在我国很少使用。

    在可锻铸铁中，由于石墨呈团絮状，与片状石墨相比，对基体的割裂作用和应力集中大为减轻，故强度和韧性比灰铸铁提高很多。但必须指出，可锻铸铁并不可锻。

2、可锻铸铁的牌号、性能及用途

    可锻铸铁的牌号用“KT+表示类别的字母+A组数字-B组数字”表示，KT是“可铁”两字的汉语拼音字首；表示类别的字母有H、B、Z，分别代表“黑心”、“白心”、“珠光体基体”；A组数字表示最低的抗拉强度值（MPa），B组数字表示最低伸长率。例如KTH370-12，代表σb≥370MPa、δ≥12%的黑心可锻铸铁。

    可锻铸铁用于制作形状复杂、要求强度、韧性较高的薄壁零件。可锻铸铁的常用牌号、性能及用途见下表。

（2）蠕墨铸铁

    蠕墨铸铁的生产方法与球墨铸铁相似，是通过在一定成分的铁水中加入适量的蠕化剂、再加孕育剂而生产制得的。蠕化剂有镁钛合金、稀土镁钛合金、稀土镁钙合金等。

1、蠕墨铸铁的成分、组织与性能

    蠕墨铸铁的化学成分一般为：WC=3.5%～3.9%，WSi=2.2%～2.8%，WMn=0.4%～0.8%，WP＜0.1%，WS＜0.1%。

    由于蠕虫状石墨的形态介于球状和片状之间，比片状短、粗、端部呈球状，见右图。所以，蠕墨铸铁的力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间。减震性、铸造性能、导热性优于球墨铸铁，切削加工性比灰铸铁差。

    蠕墨铸铁的基体组织有铁素体、铁素体-珠光体和珠光体三种，一般为铁素体蠕墨铸铁。

2、蠕墨铸铁的牌号、性能及用途

    蠕墨铸铁的牌号用“RuT+ 一组数字”表示，RuT是“蠕铁”两字的汉语拼音字首， 一组数字表示最低的抗拉强度值（MPa）。例如RuT420，代表σb≥420MPa的蠕墨铸铁。蠕墨铸铁的牌号、性能及用途见下表。

（3）合金铸铁

    合金铸铁是指在普通铸铁基础上加入一种或多种元素、提高常规元素硅、锰的含量，获得的具有较高力学性能或某些特殊性能的铸铁。

1、耐磨铸铁

    耐磨铸铁是指不易磨损的铸铁。加入的主要合金元素有锰、磷、铬、钼、钨、铜、钛、钒、硼等元素，其作用是形成硬化相，提高耐磨性。耐磨铸铁广泛用于机床导轨、汽缸套、活塞环、轴承、犁铧、轧辊和球磨机磨球等。

2、耐热铸铁

    耐热铸铁是指在高温下使用，具有抗氧化性或抗生长性能符合使用要求的铸铁。加入的主要合金元素有硅、铝、铬等，其作用是在铸件表面形成一层致密的SiO2、Al2O3、Cr2O3等氧化膜，保护内层不被氧化。耐热铸铁主要用于制作炉底板、烟道挡板、炉条、渗碳坩埚等。

3、耐蚀铸铁

    耐蚀铸铁是指具有一定耐腐蚀能力的铸铁。加入的合金元素主要有硅、铝、铬、镍、铜等，其作用是在铸件表面形成一层致密的氧化膜、提高基体组织的电极电位、形成单相基体加球状石墨，从而提高耐蚀性。耐蚀铸铁主要用于化工管道、泵、阀门、容器等。