灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁

铸铁的分类及其性能特点

一、铸铁的分类

铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。工业用铸铁是以铁、碳、硅为主要组成元素并含有锰、磷、硫等杂质的多元合金。普通铸铁的成分大致为2.0~4.0%C、0.6~3.0%Si、0.2~1.2%Mn\0.1~1.2%P、0.08~0.15%S。有时为了进一步提高铸铁的性能或得到某种特殊性能，还加入Cr、Mo、V、Al等合金元素或提高Si、Mn、P等元素含量，这种铸铁称作合金铸铁。

碳在铸铁中，除少量溶于基体外，绝大部分是以石墨或碳化物的形式存在于铸铁中。根据碳的存在形式不同，可将铸铁区分为白口铸铁和灰口铸铁两大类。

1.白口铸铁 碳全部以渗碳体形式存在的铸铁称白口铸铁，断口呈银白色。这种铸铁组织中含有大量渗碳体和莱氏体共晶，因而其性能既硬又脆，所以不宜用作结构材料，一般都用作炼钢原料。

2.灰口铸铁 碳全部或大部分以石墨形式存在的铸铁，称作灰口铸铁，其断口呈灰暗色。生产中多用来铸造各种机械零件。

按石墨的形态不同，灰口铸铁又可分为普通灰口铸铁，可锻铸铁及球墨铸铁。

（1） 普通灰口铸铁 其中碳大部分或全部以片状形式的石墨存在于铸铁中它也常简称为灰铸铁。一般情况下，其石墨片都比较粗大。但若在铁水浇注前，向铁水中加入一些能起形核作用的所谓孕育剂（通常是加入硅铁），将增加并加快石墨的形核，从而使石墨细化并且分布均匀。这种处理称作孕育处理，经过这种处理的灰口铸铁即称孕育铸铁。

（2） 可锻铸铁 它是由一定成分的白口铸铁经石墨化退火后形成。其中的碳全部或大部以团絮状石墨形式存在于铸铁中。它又称韧性铸铁或马铁。可锻铸铁实际上并不可锻，只不过具有一定塑而已。

（3） 球墨铸铁 简称球铁，其中的碳全部或大部分以球状石墨形式存在于铸铁中。它是灰口铸铁中机械性能最好的一种。

二、灰口铸铁的组织及性能特点

1.铸铁的石墨化过程 在铸铁的冷凝过程中，原则上碳既可以渗碳体的形式析出，形成白口铸铁；也可以石墨的形式析出，形成灰口铸铁。析出石墨碳的过程，即称为石墨化。

【课题名称】§4-1.3铸铁的分类、牌号和应用

【教学目标与要求】

1、了解灰铸铁和其他铸铁的牌号及应用场合。

2、能够看懂铸铁牌号并知道各部分的含义。

3、了解铸铁材料与钢性能的不同点，

4、能区分铸铁的种类、性能及应用场合。

【教学重点】灰铸铁和球墨铸铁牌号的含义。

【教学难点】1、可锻铸铁为什么不能铸造。

2、球墨铸铁为什么可以作为曲轴、凸轮轴和齿轮材料。

【教学安排】2学时

【教学过程】

一、铸铁的分类及特性

当铁碳合金中碳的含量大于2.11％时，称之为铸铁。把含碳量为2.8%～4.0％的铸铁称为灰铸铁。铸铁具有优良的铸造性，良好的加工性、减振性和耐磨性，在工业上得到广泛的应用。铸造可分为多种形态，其中以灰铸铁和球墨铸铁的应用最广。

1. 灰铸铁：灰铸铁的碳含量在2.8%～4.0%之间，由于碳以片状石墨形态存在于铸铁中，断口呈灰色，故称灰铸铁。灰铸铁具有良好的铸造性、加工性、减振性和减磨性，所以在机械中应用很广，如在机床中占总质量的60％以上。

灰铸铁的牌号由“HT+数字”来表示，如HT150，表示表示最低抗拉强度为150MPa的灰铸铁。 2. 可锻铸铁（又称马铁）

可锻铸铁并不是可以锻造的铸铁。其牌号用“KTH/KTZ+两组数字”来表示，如KTZ450-06，表示可锻铸铁的最低抗拉强度为450MPa，最低延伸率为6％。可锻铸铁常用来制造管接头，阀门外壳等。

3.球墨铸铁

铁碳合金中的碳在铁液中经过球化处理而成球状的铸铁称为球墨铸铁。它的力学性能接近碳素结构钢，还具有铸铁的特性，所以应用于凸轮轴、曲轴中，可以有效地降低机器的振动，具有较强的耐磨性。球墨铸铁的牌号用“QT+两组数字”来表示，如QT450-10表示球墨铸铁的最低抗拉强度为450MPa，最低延伸率为10％。

二、铸钢

与铸铁相比，铸钢的力学性能，特别是抗拉强度、塑性、韧性较高。因此，铸钢一般用于制造形状复杂、综合力学要求较高的零件。

灰铸铁性能分析

材料名称：灰铸铁

牌号：HT250

标准：GB 9439-88

●特性及适用范围：

为珠光体类型的灰铸铁。其强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性良好，铸造性能较优，需进行人工时效处理。可用于要求高强度和一定耐蚀能力的泵壳、容器、塔器、法兰、填料箱本体及压盖、碳化塔、硝化塔等；还可制作机床床身、立柱、气缸、齿轮以及需经表面淬火的零件

●化学成份：

碳 C ：～

硅 Si：～

锰 Mn：～

硫 S ：～

磷 P ：～

●力学性能：

抗拉强度 σb (MPa)：250

硬度 ：(RH=1时)209HB

试样尺寸：试棒直径：30mm

●热处理规范及金相组织：

热处理规范：（由供方定，以下为某试样的热处理规范，供参考）铸态

金相组织：片状石墨＋珠光体

生产HT200 HT250 灰铸铁，灰铸铁性能用途及。铸铁可分为

①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，简称灰铁。熔点低（1145～1250℃），凝固时收缩量小，抗压强度和硬度接近碳素钢，减震性好。用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。

②白口铸铁。碳、硅含量较低，碳主要以渗碳体形态存在，断口呈银白色。凝固时收缩大，易产生缩孔、裂纹。硬度高，脆性大，不能承受冲击载荷。多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件。

③可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得，石墨呈团絮状分布，简称韧铁。其组织性能均匀，耐磨损，有良好的塑性和韧性。用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件。

④球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析出的石墨呈球状，简称球铁。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等。

⑤蠕墨铸铁。将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得，析出的石墨呈蠕虫状。力学性能与球墨铸铁相近，铸造性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。用于制造汽车的零部件。

⑥合金铸铁。普通铸铁加入适量合金元素（如硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等）获得。合金元素使铸铁的基体组织发生变化，从而具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。用于制造矿山、化工机械和仪器、仪表等的零部件。

铸铁材质介绍

1、 概述

含碳量在2%以上的铁碳合金。工业用铸铁一般含碳量为2.5%~3.5%。碳在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体形态存在。除碳外，铸铁中还含有1%~3%的硅，以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。铸铁可分为:

①灰口铸铁。含碳量较高(2.7%~4.0%)，碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色，简称灰铁。熔点低(1145~1250℃)，凝固时收缩量小，抗压强度和硬度接近碳素钢，减震性好。由于片状石墨存在，故耐磨性好。铸造性能和切削加工较好。用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。其牌号以"HT"后面附两组数字。例如:HT20-40(第一数字表示最低抗拉强度，第二组数字表示最低抗弯强度)。

②白口铸铁。碳、硅含量较低，碳主要以渗碳体形态存在，断口呈银白色。凝固时收缩大，易产生缩孔、裂纹。硬度高，脆性大，不能承受冲击载荷。多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件。

③可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得，石墨呈团絮状分布，简称韧铁。其组织性能均匀，耐磨损，有良好的塑性和韧性。用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件。

④球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析出的石墨呈球状，简称球铁。碳全部或大部分以自由状态的球状石墨存在，断口成银灰色。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。其牌号以"QT"后面附两组数字表示，例如:QT45-5(第一组数字表示最低抗拉强度，第二组数字表示最低延伸率)。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等。

⑤蠕墨铸铁。将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得，析出的石墨呈蠕虫状。力学性能与球墨铸铁相近，铸造性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。用于制造汽车的零部件。

⑥合金铸铁件。普通铸铁加入适量合金元素(如硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等)获得。合金元素使铸铁的基体组织发生变化，从而具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。用于制造矿山、化工机械和仪器、仪表等的零部件。