常用铸铁种类及应用场景

灰铸铁经热处理可改变基体组织，经变质处理可细化石墨片，但均未能改变石墨的形态，对其性能提高并不显著。而改变石墨形态才能显著提高铸铁力学性能，例如可锻铸铁是团絮状石墨，蠕墨铸铁是蠕虫状石墨，球墨铸铁是球状石墨等，使各种铸铁具有不同的性能。

1.可锻铸铁（又称马铁）

可锻铸铁是指将白口铸铁通过石墨化或氧化脱碳退火处理，改变其金相组织或成分而获得的有较高韧性的铸铁。

（1）可锻铸铁的生产过程 生产可锻铸铁，应先采用碳、硅含量较低的铸铁铸造出白口铸铁件，而后再进行可锻化退火。即将白口铸铁件加热至900～980℃，经长时间保温，使部分渗碳体分解成团絮状石墨。而后在缓慢冷却的过程中，奥氏体将析出二次石墨，聚集在团絮状石墨的表面。在共析温度时，若保温时间长或冷却极缓慢，获得铁素体可锻铸铁件（即墨心可锻铸铁），若冷速较快，石墨化被抑制，获得珠光体可锻铸铁件。

（2）可锻铸铁的组织、性能特点、应用及牌号 可锻铸铁的组织特征是在基体上分布着团絮状石墨。由于团絮状石墨对基体割裂作用较小，且其含碳、硅量低，因此，这种铸铁的抗拉强度、塑性、韧性比灰铸铁好。耐磨性、消振性优于普通碳钢。铸造性能则不及灰铸铁。切削加工性优于钢而接近灰铸铁。适用于大量生产的一些形状复杂而减振及强度要求较高的薄壁中小件，如汽车、拖拉机的前后轮壳、差速器壳、万向节壳、船用电动机壳等；以及管接头、低压阀门等。

可锻铸铁的牌号用KTH和KTZ及两组数字表示。其中KTH表示黑心可锻铸铁，KTZ表示珠光体可锻铸铁；第一组数字表示最低抗拉强度，第二组数字表示最低伸长率。例如：KTZ450-06表示珠光体可锻铸铁，最低抗拉强度为450MPa，最低伸长率为6％。

常见可锻铸铁的牌号及用途见表8-2。

表8-2 常见可锻铸铁的牌号及用途

2.球墨铸铁

球墨铸铁是将铁液经过球化处理，而不是在凝固后经过热处理，使石墨大部分或全部呈球状，有时少量为团絮状的铸铁。

球墨铸铁的生产是将铁液在浇注前，加入一定量的球化剂（稀土镁合金等）和孕育剂（硅铁或硅钙合金），铸件凝固后可获得球状石墨的铸件。

（1）球墨铸铁的性能 球墨铸铁由于石墨呈球状，对基体组织割裂的作用和应力集中的作用更小（因球状的表面积最小）。因此，改变了灰铸铁抗拉强度极低的弱点，使它具有比灰铸铁更高的强度、塑性和韧性，尤其是屈强比（σ_b/σ_s＝0.7～0.8）比碳钢还高，球墨铸铁的力学性能接近于非合金钢，而且还具有一般铸铁的特性。球墨铸铁可以通过热处理而获得很高的强度，同时保持了良好的铸造工艺性、消振性和耐磨性。

（2）球墨铸铁的牌号及用途 球墨铸铁的牌号用QT和两组数字表示。其中QT表示球墨铸铁，第一组数字表示最低抗拉强度，第二组数字表示最小伸长率。例如QT450-10表示球墨铸铁，最低抗拉强度为450MPa，最低伸长率为10％。

由于球墨铸铁具有优良的性能，因而在生产中得到广泛应用。主要用来制造性能要求较高的铸件，有时还可代替非合金钢或低合金钢来制造某些负荷较大、受力较复杂的重要铸、锻件。如大功率柴油机的曲轴、气缸套、活塞、齿轮、连杆、中压阀门、汽车后桥等。

球墨铸铁的牌号、特点及用途见表8-3。

表8-3 球墨铸铁的牌号、特点及用途

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（3）球墨铸铁的热处理 球墨铸铁的热处理原理与钢相似，主要是改变其基体组织。根据球墨铸铁铸件的技术要求不同，常用的热处理方法有：退火（去应力退火）、时效处理（软化退火）、正火、调质处理、等温淬火等。

3.蠕墨铸铁

蠕墨铸铁是金相组织中石墨形态主要为蠕虫状的铸铁。蠕墨铸铁的生产过程是用高碳、低硫、低磷的铁液加入蠕化剂（镁铁合金、镁钙合金等），经蠕化处理后获得蠕虫状石墨的高强度铸铁。由于它的石墨形态呈短小蠕虫状，所以它的性能介乎灰铸铁和球墨铸铁之间。

蠕墨铸铁的大致化学成分，一般属于高碳高硅的共晶或过共晶成分。按基体组织不同有三种类型：铁素体＋蠕虫状石墨；（铁素体-珠光体）＋蠕虫状石墨；珠光体＋蠕虫状石墨。

蠕虫状石墨比片状石墨对基体产生的应力集中与割裂现象明显减小。因此，蠕墨铸铁的力学性能优于基体相同的灰铸铁而低于球墨铸铁。但蠕墨铸铁在铸造性能及导热性能等方面要比球墨铸铁好。

蠕墨铸铁的牌号用RuT和数字表示。其中RuT表示蠕墨铸铁，数字表示最低抗拉强度。例如：RuT340表示蠕墨铸铁，最低抗拉强度为340MPa。

常用蠕墨铸铁的牌号、特性及用途见表8-4。

表8-4蠕墨铸铁的牌号、特性及用途

4.合金铸铁

合金铸铁是常规元素硅、锰高于普通铸铁规定含量或含有其他合金元素，具有较高力学性能或某些特殊性能的铸铁。合金铸铁的生产是在铸铁中有意加入一定数量的合金元素或经某种处理后，具有特殊性能的铸铁。用于制造在腐蚀介质中、高温条件下或剧烈摩擦磨损等场合工作的零件。与在相似条件下使用的合金钢相比，具有熔铸简便、成本低廉、有良好使用性能的特点。其缺点是力学性能比合金钢低，脆性较大，较易碎裂。如能采取相应的设计与工艺措施，可以克服其缺点，在一定条件下满足使用要求。

常见几种合金铸铁简述如下：

（1）耐磨铸铁 不易磨损的铸铁。主要通过激冷或加入合金元素在铸铁中形成耐磨损的基体组织和一定数量的硬化相。常用耐磨铸铁有以下两种。

1）耐磨灰铸铁：在灰铸铁中加入铬、钼、铜等少量合金元素，提高灰铸铁耐磨性。主要用于制造机床导轨、内燃机缸套、活塞环等。

2）冷硬铸铁：用激冷的方法使激冷区内的碳全部或大部呈化合碳的铸铁。通过激冷处理使铸件表面形成一层白口，使表层获得高硬度和高耐磨性。主要用于制造轧辊、车轮、凸轮轴等。

（2）耐热铸铁 可在高温使用，其抗氧化或抗生长性能符合使用要求的铸铁。如铝铸铁、高铬铸铁、镍铸铁、中硅铸铁等。在铸铁中加入大量的铝、硅、铬等合金元素，会使铸件表面形成一层致密的氧化膜，以此提高铸铁耐热性。主要用于制造炉底、换热器、坩埚、热处理炉内的运输链条等。

（3）耐蚀铸铁 有一定抗酸蚀能力的铸铁。加高硅耐蚀铸铁是在铸铁中加入铝、硅、铬、镍、铜等合金元素，能在铸铁表面形成一层连续致密的保护膜，并提高基体组织的电位，可有效地提高铸铁的抗蚀能力。主要用于制造在腐蚀介质中工作的零件，如化工设备的管道、阀门、泵体等。