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铸造铁的特点和分类


从铁碳合金相图知道,含碳量大于2.11% 的铁碳合金称为铸造铁(cast iron)。虽然铸铁的强度、塑性和韧性较差,不能进行锻造,但它却具有优良的铸造性、减摩性、切削加工性等一系列的性能特点,加上它的生产设备和工艺简单、价格低,因此广泛应用于机械制造、石油、化工、冶金、矿山、交通运输、国防工业等部门。据统计,按重量百分比计算,在农业机械中铸铁件约占(40~60)%;汽车、拖拉机中约占(50~70)%;机床中约占(60~90)%。特别是近年来由于稀土镁球墨铸铁的发展,更进一步打破了钢与铸铁的使用界限,不少过去使用碳钢和合金钢制造的重要零件,如曲轴、连杆、齿轮等,如今已可采用球墨铸铁来制造“以铁代钢”、“以铸代锻”。这不仅为国家节约了大量的优质钢材,而且还大大减少了机械加工的工时,降低了产品的成本。


翻砂铸造铁之所以具有这些特性,除了因为它具有接近共晶的成分,熔点低,流动性好,易于铸造外,还因为它的C、Si含量较高,使碳大部分不以化合(Fe3C)而是呈游离的石墨状态存在,石墨有润滑作用和吸油能力,因而铸铁有良好的减摩性和切削加工性。根据碳在铸铁组织中存在形式不同,可分为以下几类:


1.白口铸铁(white cast iron)


简称为白口铁,完全按照Fe-Fe3C 相图进行结晶而得到的铸铁。其中碳全部以渗碳体(Fe3C)形式存在,断口呈银白色。由于存在有大量硬而脆的Fe3C,硬度高,脆性大,很难切削加工。很少用来直接制造机器,主要用于炼钢原料或制造可锻铸铁的毛坯。


2.灰口铸铁(gray cast iron)


碳主要结晶成游离状态的石墨。其中碳大部分或全部以片状石墨形状存在,断口为暗灰色,常见的铸铁件多数是灰口铸铁。


3.可锻铸铁(malleable iron)


由一定成分的白口铸铁经石墨化退火处理而获得,其中碳大部分或全部以团状石墨形式存在,由于具有较灰口铸铁高得多的塑性和韧性,习惯上称为可锻铸铁,实际上不能锻。


4.球墨铸铁(nodular castiron)


铁水在浇注前经球化处理,其中碳大部分或全部以球状石墨形式存在,机械性能高,生产工艺比可锻铸铁简单,近年来日益得到广泛的应用。


5.蠕墨铸铁


碳以蠕虫状石墨形式存在,介于片状和球状石墨之间,是近十几年发展起来的新型铸铁。


此外,为了满足一些特殊要求,向铸铁中加入一些合金元素,如Cr、Cu、Al、B等,可得到耐蚀铸铁、耐热铸铁及耐磨铸铁等合金铸铁。
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