可锻铸铁与球墨铸铁

湘西民族职业技术学院备课用纸

可锻铸铁，由一定化学成分的铁液浇注成白口坯件，再经退火而成的铸铁，有较高的强度、塑性和冲击韧度，可以部分代替碳钢。可锻铸铁白口铸铁通过石墨化退火处理得到的一种高强韧铸铁。有较高的强度、塑性和冲击韧度，可以部分代替碳钢。它与灰口铸铁相比，可锻铸铁有较好的强度和塑性，特别是低温冲击性能较好，耐磨性和减振性优于普通碳素钢。这种铸铁因具有-定的塑性和韧性，所以俗称玛钢、马铁，又叫展性铸铁或韧性铸铁。

8.2.1 可锻铸铁化学成分

首先浇注成白口铸铁件,然后经可锻化退火(可锻化退火使渗碳体分解为团絮状石墨)而获得可锻铸铁件。可锻铸铁的化学成分是： wC=2.2%～2.8%，wSi=1.0%～1.8%，wMn=0.3%～0.8%，wS≤0.2%，wP≤0.1%。可锻铸铁的组织有二种类型：

（1）铁素体(F)+团絮状石墨(G)；

（2）珠光体(P)+团絮状石墨(G)。

8.2.2 可锻铸铁的性能及用途

1. 可锻铸铁的性能

白口铸铁的切削加工性能极差，但是经过高温回火后，有较高的强度和可塑性，可以切削加工。由于可锻铸铁中的石墨呈团絮状，对基体的割裂作用较小,因此它的力学性能比灰铸铁高，塑性和韧性好，但可锻铸铁并不能进行锻压加工。可锻铸铁的基体组织不同，其性能也不一样，其中黑心可锻铸铁具有较高的塑性和韧性，而珠光体可锻铸铁具有较高的强度，硬度和耐磨性。

2. 可锻铸铁的用途

黑心可锻铸铁的强度、硬度低，塑性、韧性好，用于载荷不大、承受较高冲击、振动的零件。

珠光体基体可锻铸铁因具有高的强度、硬度，用于载荷较高、耐磨损并有一定韧性要求的重要零件。

8.2.3 可锻铸铁的牌号表示方法

1. 牌号表示方法

可锻铸铁的牌号是由“KTH”（“可铁黑”三字汉语拼音字首）或“KTZ”

（“可铁珠”三字汉语拼音字首）后附最低抗拉强度值（MPa）和最低断后伸长率的百分数表示。例如牌号KTH 350—10表示最低抗拉强度为350 MPa、最低断后伸长率为10%的黑心可锻铸铁，即铁素体可锻铸铁；KTZ 650—02表示最低抗拉强度为650 MPa、最低断后伸长率为2%的珠光体可锻铸铁。

2. 常见的几种可锻铸铁

（1）铸铁牌号KTH300—06、KTH330—08、KTH350—10、KTH370—12：用于制造管道配件、低压阀门、汽车拖拉机的后桥外壳、转向机构、机床零件等。

（2）铸铁牌号KTZ450—06、KTZ550—04、KTZ650—02、KTZ700—02：制造强度要求较高、耐磨性较好的铸件，如齿轮箱、凸轮轴、曲轴、连杆、活塞环等（3）铸铁牌号KTB380—04、KTB380—12、KTB400—05、KTB450—07：此为白心可锻铸铁，仅限于制造薄壁铸件和焊接后不需进行热处理的铸件、由于工艺较复杂，故在机械制造上较少应用。

8.2.4 球墨铸铁概述

球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢”，主要指球墨铸铁。

8.2.5 球墨铸铁的性能

球铁铸件差不多已在所有主要工业部门中得到应用，这些部门要求高的强度、塑性、韧性、耐磨性、耐严重的热和机械冲击、耐高温或低温、耐腐蚀以及尺寸稳定性等。为了满足使用条件的这些变化、球墨铸铁现有许多牌号，提供了机械性能和物理性能的一个很宽的范围。如国际标准化组织ISO1083所规定的大多数球墨铸铁铸件，主要是以非合金态生产的。显然，这个范围包括抗拉强度大于800牛顿/平方毫米，延伸率为2%的高强度牌号。另一个极端是高塑性牌号，

其延伸率大于17%，而相应的强度较低(最低为370牛顿/平方毫米）。强度和延伸率并不是设计者选择材料的唯一根据，而其它决定性的重要性能还包括屈服强度、弹性模数、耐磨性和疲劳强度、硬度和冲击性能等。另外，耐蚀性和抗氧化以及电磁性能对于设计者也许是关键的。为了满足这些特殊使用，研制了一组奥氏体球铁，通常叫Ni一Resis球铁。这些奥氏体球铁，主要用镍、铬和锰合金化，并且列入国际标准。

8.2.6 球墨铸铁常用热处理

1. 退火处理

用于提高韧性。具体工艺：为提高球墨铸铁的延性或韧性，可将球墨铸铁件重新加热到900-950℃并保温足够时间进行高温退火，再炉冷到600℃出炉变冷。若铸态组织由（铁素体+珠光体）为基体+球状石墨组成，那么只需将球墨铸铁件重新加热到700-760℃共析温度上下经保温后冷至600℃出炉变冷，就能将珠光体中渗碳体分解转化为铁素体及球状石墨。

2．正火处理

用于提高强度。具体工艺：将基体为铁素体及珠光体的球墨铸铁件重新加热到850-900℃温度，原铁素体及珠光体转换为奥氏体，并有部分球状石墨溶解于奥氏体，经保温后空冷奥氏体转变为细珠光体，从而提高球墨铸铁的强度。

3．淬火加低温回火处理

用于提高硬度。具体工艺：将球墨铸铁件加热到860-900℃温度，保温让原基体组织全部奥氏体化后再在油或熔盐中冷却实现淬火，后经250-350℃加热保温回火，原基体转化为回火马氏体及残留奥氏体组织，原球状石墨形态不变。处理后的球墨铸铁件具有较高的硬度和一定韧性，同时还保留了石墨的润滑性能。

4．调质处理

用于提高综合力学性能。具体工艺：将球墨铸铁件加热到860-900℃的温度保温让基体组织奥氏体化，再在油或熔盐中实现冷却实现淬火，后经500-600℃的高温回火，获得回火索氏体组织，原球状石墨形态不变。

5．等温淬火处理

用于获得较高强度。具体工艺：将球墨铸铁件加热到830-870℃温度保温使奥氏体化后，投入280-350℃的熔盐中保温，让奥氏体部分转变为下贝氏体，原球状石墨不变，从何获得比较高强度的球墨铸铁。

8.2.7 球墨铸铁的牌号

球墨铸铁代号QT，如QT400-18

┖───伸长率（%）

┖━━━━抗拉强度（MPa）

奥氏体球墨铸铁QTA，如QTA Ni30 Cr3

冷硬球墨铸铁QTL，如QTLCrMo

抗磨球墨铸铁QTM，如QTMMn 8-300

┖━━━抗拉强度（MPa）

┖━━━━锰的名义含量

耐热球墨铸铁QTR，如QTR Si5

耐蚀球墨铸铁QTS，如QTS Ni20 Cr2