铸铁的分类及性能

一、铸铁的分类及性能

铸铁具有优良的铸造性能、良好的切削加工性能、优良的耐磨性和减振性，应用极为广泛，按其重量比统计，在汽车、农机和机床中，铸铁用量占50%～90%。

铸铁的性能取决于化学成分、显微组织类型和显微组织组分的形式和分布。工业中常用的铸铁是含有大于2%碳和1%～3%的硅，还含有少量锰以及硫和磷等杂质元素。有时为了获得某种特殊性能，还添加一定量的其他合金元素，如铬、钼、铜和镍等。与钢相比，熔点较低，通常为1100～1250℃，密度为6.7～7.6g/cm³，塑性低，焊接性较差，使其在焊接结构中的应用受到一定的限制。

铸铁按碳的存在状态(化合物或游离石墨)及石墨的存在形式(片状、球状、团絮状等)，分为灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、白口铸铁等五大类，以灰口铸铁和球墨铸铁应用最广。

1．灰口铸铁的性能及用途

灰口铸铁又称灰铸铁，简称灰铁，其中的碳主要以片状石墨存在，分布于不同的基体上，断口呈灰黑色。在工业中应用最广，具有优良的铸造性能、耐磨性及减振性，优良的切削加工性和较小的缺口敏感性等特征。但由于基体中的石墨原子排列呈层状，结合力弱，易发生滑移，片状形式存在的石墨割裂基体组织，破坏了基体的连续性。因此，灰口铸铁的强度低、硬度低，塑性几乎为零。力学性能主要取决于石墨的大小、形状和分布情况，但基体组织也有一定的影响。常见的灰口铸铁牌号、主要力学性能及用途见表5－98。

表5－98　灰口铸铁的牌号、性能及用途

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2．白口铸铁的性能及用途

白口铸铁中不含石墨，仅由共晶渗碳体、二次渗碳体和珠光体组成。断口呈白亮色。白口铸铁硬而脆，主要用来制造各种耐磨件。普通白口铸铁具有高碳低硅的特点。增加含碳量，可提高白口铸铁的硬度。增加含硅量，会降低共晶点含碳量，并促进石墨形成。因此，白口铸铁中硅的含量为1.0%左右。在白口铸铁中通常加入一些合金元素以提高其硬度，增强耐磨性。

3.球墨铸铁的性能及用途

球墨铸铁简称球铁。球铁是在液态铸铁中加入适量的球化剂(如镁、铈、钇等)，使石墨呈球状分布。由于基体中石墨呈球状，对基体的割裂最小，大大降低了应力集中，而且能通过热处理来改善力学性能，所以，球铁具有较高的强度和韧性。球铁主要应用于制造承受较大动载荷的重要零件，如柴油机的曲轴、连杆、汽缸盖、汽缸套和齿轮等，在一定范围内还可以代替铸钢件。常用的球墨铸铁力学性能见表5－99。

表5－99　球墨铸铁牌号及性能

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4．蠕墨铸铁的性能及用途

蠕墨铸铁又称蠕虫状铸铁，这种石墨的形态特征使蠕墨铸铁的力学性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。蠕墨铸铁是通过对高温铁液加入适量的蠕化剂处理后而获得的。蠕墨铸铁的力学性能见表5－100。蠕墨铸铁的含碳量通常比球墨铸铁低，残余烯土和镁的总含量也要比球墨铸铁低。

表5－100　蠕墨铸铁的力学性能

5．可锻铸铁性能和用途

可锻铸铁是白口铸铁毛坯经900～1000℃长时间(几十小时)退火，使渗碳体分解成团絮状石墨，强度和塑性都较高。由于铁素体基体的可锻铸铁中有较多的石墨析出，因而断面呈暗灰色，故称为黑心可锻铸铁(以KTH表示)。珠光体基体的可锻铸铁称为珠光体可锻铸铁(以KTZ表示)。可锻铸铁适合于制造形状复杂、塑性和韧性要求较高的小型零件，如法兰、管子附件及阀门等。可锻铸铁的牌号和性能见表5－101。

表5－101　可锻铸铁的力学性能