含碳量大于2.06%的铁碳合金称为铸铁。而真正有工业应用价值的铸铁其含碳量一般为2.5%～6.67%。铸铁的主要成分除铁之外,含碳和硅量也比较高。由于铸铁中的含碳量较高,使得其中的大部分碳元素已不再以Fe3C化合物存在,而是以游离的石墨存在,故铸铁的性能特点是可焊性、塑性、韧性和强度均比较差,一般不能锻造,但它却具有优良的铸造性、减摩性、切削加工性能,价格便宜,因此常用作泵机座、低压阀体等材料。根据铸铁中石墨的形状不同可将铸铁分为灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁三类。
石墨以片状形式存在于组织中的铸铁称之为灰铸铁。灰铸铁是价格便宜、应用最广的铸铁材料,但灰铸铁各项机械性能均较差,工程上很少用。《灰铸铁件》(GB/T9439—2010)共分为8个牌号,分别是HT100、HT150、HT200、HT225、HT250、HT275、HT300和HT350。其中HT是“灰铁”两字的汉语拼音第一个字母,数字为最小抗拉强度数值(MPa)。
经过长时间石墨化退火或氧化脱碳热处理后,使石墨以团絮状存在于铸铁组织中,此类铸铁称之为可锻铸铁。在可锻铸铁中,由于团絮状石墨对金属基体的割裂和引起应力集中的作用比片状石墨小,故可锻铸铁的强度、塑性、韧性均优于灰铸铁,其延伸率可达12%,但可锻铸铁制造工艺复杂,价格比灰铸铁高。可锻铸铁具有一定的塑性,故“可锻”的名称也由此而得。可锻铸铁在工程上常用作阀门手轮及阀门阀体等。根据断面颜色或组织的不同,可锻铸铁又分为黑心可锻铸铁(KTH)、白心可锻铸铁(KTB)和珠光体可锻铸铁(KTZ)三种。《可锻铸铁件》GB/T9440—2010规定了三种可锻铸铁的牌号,见表4-1。(www.xing528.com)
表4-1 可锻铸铁牌号
石墨组织呈球状的铸铁即为球墨铸铁(《球墨铸铁件》GB/T1348—2009),是在一定化学成分的铁水中加入少量的球化剂(镁、稀土或稀土硅等)进行球化处理,并加入少量的孕育剂(硅铁、硅钙等)促进石墨化,浇注后可直接获得具有球状石墨结晶的铸铁。由于球状石墨比团絮状石墨对金属基体的割裂和引起应力集中的作用更小,故球墨铸铁的各项机械性能指标均优于可锻铸铁,故可代替可锻铸铁用在较苛刻的条件下。球墨铸铁比可锻铸铁价格便宜,故它的应用更广泛。球墨铸铁牌号的表示方法为QTXXX-XX,后面的数字意义为伸长率,QT为“球铁”两字的汉语拼音第一个字母。常用的球墨铸铁有QT400-15、QT450-10等牌号。
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