钢和铸铁的分类
常用铸造合金材料
用途：用于受力复杂、负荷较大、要求耐磨的铸件.
（F + G）：制作汽车、拖拉机底盘零件，阀体、阀盖。 （F + P + G ）：塑韧性较好，可制作机油泵齿轮。 （P + G）：强度较高，可代替中碳钢制作柴油机或内燃 机的曲轴、连杆、轧辊、凸轮轴等。 M回 + G 或 B下+ G ：用于制作汽车、拖拉机的传动齿轮。 应用
第2章 铸造成形
2.3 常用铸造合金材料
1.铸铁 2.铸钢 3.非铁铸造合金
2.3 常用铸造合金材料
2.3.1 铸 铁
铸铁：是含碳量大于2.11%并含有较多硅、锰、硫、磷等
元素的多元铁基合金；铸铁生产工艺简单、成本低， 是使用最早、应用最广泛的材料之一。
铸铁的分类 铸铁的石墨化
铸铁的熔炼
2. 可锻铸铁—玛钢
指石墨呈团絮状的灰口铸铁，由亚共晶白口铸铁 经长时间石墨化退火（900～960℃）获得。
牌号：如 KTH300-06 ，表示抗拉强度≥300MPa ，
断后伸长率≥ 。
性能：抗拉强度比灰铸铁高，为碳钢的40~70%，
接近于铸钢；有一定塑性和韧性。但仍不可锻造。
断口 心部 呈黑 色 铁素体基体黑心可锻铸铁 珠光体基体可锻铸铁
5.灰铸铁可通过表面淬火，提高其表面硬度和耐磨性。
2.3.3 铸 钢
指在铸造工艺中使用的钢，碳的质量分数一般在0.15～0.60％。
主要内容：
1. 铸钢的分类 铸造碳钢 铸造合金钢：低合金铸钢
高合金铸钢
2. 铸钢件的生产
2.3.3
1. 铸钢分类
1）铸造碳钢：
铸
钢
铸钢与铸铁
2. 铸铁的组织特征和分类 石墨化程度不同，所得到的铸铁类型和组织也不同。 石墨化程度不同，所得到的铸铁类型和组织也不同。 铸铁经不同程度石墨化后所得的组织
名
称
石 墨 化 程 度 按 Fe-G 相图结晶、转变 Fe- 相图结晶、
显微组织 F+G F+P+G P+G Le' + P + G Le' + P + Fe3C
第七章 铸钢与铸铁
知识要点 熟悉常用铸钢的性能及应用 熟悉石墨化过程 熟悉常用的几种铸铁的组织和应用
1 铸钢 铸钢主要用于制造形状复杂，需要一定强度、塑性 铸钢主要用于制造形状复杂，需要一定强度、 和韧性的零件，例如机车车辆 船舶、 机车车辆、 和韧性的零件，例如机车车辆、船舶、重型机械的齿 轮、轴，以及轧辊、机座、缸体、外壳、阀体等。 以及轧辊 机座、缸体、外壳、阀体等 轧辊、
灰口铸铁
较高 中等
麻口铸铁 白口铸铁
较低 按 Fe-Fe3C 相图结晶、转变 Fe相图结晶、
常用各类铸铁的组织是两部分组成的，一部分是石墨，另 常用各类铸铁的组织是两部分组成的，一部分是石墨， 一部分是基体。 一部分是基体。 基体可以是铁素体、珠光体或铁素体加珠光体，相当于 基体可以是铁素体、珠光体或铁素体加珠光体， 铁或钢的组织。 铁或钢的组织。 所以，铸铁的组织可以看成是铁或钢的基体上分布着石 所以， 墨夹杂
二、铸钢的组织特征和热处理 由于铸钢的浇注温度很高，而且冷却较慢， 由于铸钢的浇注温度很高，而且冷却较慢，所以容 易得到粗大的奥氏体晶粒。在冷却过程中，铁素体首 易得到粗大的奥氏体晶粒。在冷却过程中， 先沿着奥氏体晶界呈网状析出，然后沿一定方向以片 先沿着奥氏体晶界呈网状析出， 状生长，形成“魏氏组织”。魏氏组织的特点是铁素 状生长，形成“魏氏组织” 体沿晶界分布并呈针状插入珠光体内，使钢的塑性和 体沿晶界分布并呈针状插入珠光体内， 韧性下降，不能直接使用。 韧性下降，不能直接使用。铸钢要经过退火或正火处 理，以细化晶粒，消除魏氏组织和铸造应力，改善机 以细化晶粒，消除魏氏组织和铸造应力， 械性能。退火或正火后的组织为晶粒比较细小的珠光 械性能。 体和铁素体。 体和铁素体。
非合金钢、碳钢、合金钢、铸铁、焊接工艺解析
非合金钢，碳钢，合金钢，铸铁，焊接工艺解析Fe-Fe3C相图第一章：非合金钢（碳钢）铁碳合金：是以铁和碳为基本组元组成的合金，是钢和铸铁的统称一、非合金钢:含碳量小于2.11%，并含有少量的锰、硅、磷、硫、等杂志元素的铁碳合金。
碳钢的分类：1、按含碳量分类：2、1）、低碳钢（W c<0.25%）2）、中碳钢（W c =0.25~0.60%）3）、高碳钢（W c >0.60%）2、按质量分类1）普通质量碳钢（W s≥0.045%、W p≥0.045%）2）优质碳钢3）特殊质量碳钢（W s≤0.020%、W p≤0.020%）3、按用途分类1）碳素结构钢2）优质碳素结构钢3）碳素工具钢4）碳素碳钢按脱氧方式不同：●沸腾钢（F）脱氧不完全的钢●镇静钢（Z）完全脱氧的钢●半镇静钢（b）●特殊镇静钢（TZ）通常Z和TZ可省略，如：Q235-A·F表示≥235MPa，质量等级为A级。
脱氧方法为沸腾钢的碳素结构钢。
3普通碳素结构钢的牌号、主要成分、力学性能(摘自GB/T700-1988)●如45钢，表示其平均含碳量（万分数）为0.45%。
●优质碳素结构钢分为普通含锰量（W Mn≤0.7%）和较高含锰=0.7%~1.2%）两类。
含锰量较高的优质碳素结构钢量（WMn在两数字后面加Mn字，脱氧方法表示法同碳素结构钢。
碳素工具钢碳素工具钢含碳量比较高（W C =0.65%~1.35%）,硫、磷杂志含量较少，一般经淬火，低温回火后硬度比较高，耐磨性好，但塑性较低。
主要用于要求不很高的刃具，量具和模具。
碳素工具钢的牌号用<碳>的汉语拼音首字母<T>后加数字组成。
数字表示钢中的平均含碳量的千分数，如T9钢，表示钢种平均含碳量为0.9%的优质碳素工具钢，查表可知，随着钢号的增大，含碳量的增大，钢的硬度和耐磨性也增加，但韧性却降低。
碳素铸钢铸钢的含碳量一般在0.15%~0.6%范围。
常用的金属材料钢与铁
一、常用的金属材料——钢与铸铁金属材料包括纯金属及其合金（即在一种金属中加入其它元素所形成的金属材料）。
工业上又把金属材料分为两大类：一类为黑色金属，它包括铁、锰、铬及其合金，其中以铁基合金（即钢和铸铁）应用最广；另一类为有色金属，是指除黑色金属以外的所有金属及其合金。
在工业上使用的金属材料中，以钢和铸铁使用最多。
钢和铸铁（总称为钢铁材料）是以铁为主，加入碳等其它合金元素所组成的，故称为铁碳合金材料。
一般把含碳量小于2.06%的铁碳合金称为钢；大于2.06%的铁碳合金称为铸铁。
1.钢的分类、编号及性能特点：根据成分不同钢可分为碳素钢（简称碳钢）和合金钢两类。
（1）碳素钢碳素钢中以铁和碳为主要元素，但常含有Mn、Si、S、P等杂质元素，其中S、P对钢的性能危害很大。
因此根据硫、磷含量多少，把钢分为：普通质量钢（S≤0.055%,P≤0.045%）优质钢（S≤0.03%,P≤0.035%），高级优质钢（S≤0.02%,P≤0.003%）等。
碳钢的性能主要决定于含碳量的高低，随着含碳量的增多，碳钢的强度、硬度提高，塑性和韧性降低。
根据含碳量的多少，碳钢分为低碳钢（C≤0.25%）、中碳钢（C=0.3～0.6%）和高碳钢（C>0.6%）。
所以低碳钢的强度、硬度低，塑性韧性好，常用于受力较小的冲压件（如皮带轮罩壳、垫圈、自行车的挡泥板等）、焊接件等；高碳钢的强度高，塑性低，常用于制造受力较大的弹簧等零件；中碳钢既有一定强度，也有一定塑性，常用于制备受力较大、较复杂的轴工业上根据用途不同，将碳素钢分为碳素结构钢和碳素工具钢。
（a）碳素结构钢该类钢主要用于各种结构件。
根据钢的质量不同（即S、P含量）分为碳素结构钢和优质碳素结构钢。
碳素结构钢是属于普通质量钢，其牌号表示方法为Q+三位数字。
Q为“屈”字的汉语拼音子首，后面三位数为表示该钢的屈服点（MPa）数值，如常用的Q235，表示屈服点为235MPa的普通质量钢。
铸铁和钢的基础知识
04
铸铁和钢的应用领域
铸铁的应用领域
01
02
03
04
机械制造
铸铁是机械制造领域中常用的 材料之一，如机床底座、轴承
座等。
建筑行业
铸铁在建筑行业中用于制造门 窗、栏杆、楼梯等。
管道和阀门
铸铁管道和阀门广泛应用于水 、蒸汽等流体输送系统。
农业机械
铸铁在农业机械中用于制造犁 、锄头、拖拉机零件等。
蠕墨铸铁具有较好的热稳定性和耐疲劳性，适用于制造高温和重载条件下工作的零 件。
蠕墨铸铁在汽车、拖拉机、柴油机等领域得到广泛应用。
特殊铸铁
特殊铸铁是指在普通铸铁的基础上， 通过加入合金元素或采用特殊的处理 方法，获得具有特殊性能的铸铁。
特殊铸铁广泛应用于化工、电力、矿 山等领域的机械设备制造。
常见的特殊铸铁包括耐磨铸铁、耐热 铸铁、耐腐蚀铸铁等。
详细描述
不锈钢主要由铁、铬和镍等元素组成，其中铬的含量一般在10.5%以上，镍的含量在8%以上。不锈钢的表面形 成了一层致密的氧化膜，这层膜能够阻止氧化的进一步发生，从而提高了钢材的耐腐蚀性。不锈钢广泛应用于化 工、食品、医疗器械等领域。
不锈钢
总结词
不锈钢的优点是耐腐蚀性强、美观耐用，能够满足各种不同场合的需求。
浇注
将液态的铁水注入模具中， 冷却凝固后形成铸铁件。
热处理
铸铁件需要进行热处理以 提高其机械性能和耐腐蚀 性。
钢的生产工艺
炼钢
将铁矿石和废钢铁等原 料放入炼钢炉中炼制成
钢水。
连铸
将炼制好的钢水连续浇 注到连铸机中，形成各
种规格的钢坯。
轧制
将钢坯经过轧制加工， 形成各种形状和规格的
钢材。
钢铁分类和用途
钢铁分类和用途
钢铁通常根据其化学成分、热处理方法和用途进行分类。
以下是一些常见的钢铁分类和用途：
1. 碳素钢：碳含量在0.02%至
2.1%之间的钢铁，广泛用于建筑、桥梁、汽车、机械和船舶制造等领域。
2. 不锈钢：含有铬等合金元素，能够耐腐蚀和氧化，常见用于厨具、化工设备、医疗器械和建筑装饰等领域。
3. 合金钢：添加其他合金元素（如锰、钴、镍等）的钢铁，可以提供更好的强度、硬度和耐磨性，常用于刀具、汽车零件和航空领域。
4. 硬质合金：由钨钢和钴粉按一定比例混合冶炼而成，具有优异的硬度和耐磨性，广泛应用于切削工具、钻头和研磨工具等。
5. 铸铁：含有2%至6%的碳和其他合金元素的铁合金，具有
较高的强度和耐磨性，常见用于机械零件、管道和汽车零件等。
6. 低合金高强度钢：添加一些其他合金元素如铬、钼等的钢铁，以提供较高的强度和韧性，广泛用于船舶、桥梁和压力容器等领域。
7. 高速钢：具有优异的耐热性和硬度，适用于高速切削和加工，常用于刀具、钻头和切割工具等。
这只是钢铁分类的一部分，不同的分类和用途还有很多，取决于钢铁的具体需求和应用领域。
常用金属材料碳钢、铸铁
铸铁在汽车工业中应用 广泛，如发动机缸体、 气瓶、刹车盘等关键部 件，由于其优良的力学 性能和耐腐蚀性，能够 保证汽车的安全性和可 靠性。
铸铁管道和阀门具有良 好的耐压、耐腐蚀和密 封性能，广泛应用于石 油、化工、水处理等领 域。
03
碳钢与铸铁的性能比较
机械性能
碳钢
碳钢的强度和硬度较高，具有良好的 耐磨性和韧性，但易生锈。
睐。
管道系统
铸铁管道常用于输送水、暖气等流 体，其良好的耐压性能和耐腐蚀性 使其成为一种经济实用的材料。
建筑构件
铸铁在建筑中用于制造窗框、门框 等构件，其优美的外观和良好的耐 久性得到了广泛应用。
应用案例的比较
碳钢因其高强度和良好的塑性，通常 用于需要承受较大载荷和冲击的场合， 如建筑结构、机械制造等。
浇注
将液态铸铁浇注到铸型中， 冷却后得到铸件。
生产工艺的比较
碳钢的生产工艺相对简单，成本较低 ，适合大规模生产。而铸铁的生产工 艺相对复杂，成本较高，但适合生产 形状复杂的铸件。
碳钢的力学性能较好，适用于各种受 力结构件。而铸铁的耐磨性、耐腐蚀 性和耐热性较好，适用于制造受压件 、耐磨件和耐热件等。
详细描述
铸铁是通过在熔融状态下将铁矿石、碳和其他合金元素进行混合，然后倒入模具 中冷却凝固而制成的金属材料。铸铁的含碳量通常在2.0%~4.0%之间，碳以片状 或球状石墨的形式存在，使得铸铁具有较低的强度和韧性。
铸铁的分类
总结词
铸铁根据其化学成分和组织结构可分为灰口铸铁、球墨铸 铁和蠕墨铸铁等类型。
04
碳钢与铸铁的生产工艺
碳钢的生产工艺
01
02
03
炼铁
将铁矿石和焦炭在高炉中 加热还原，得到生铁。
机械工程材料 第五、六章 工业用钢和铸铁
相当于是在Q235的基础上多添加了0.6～0.8%的 Mn。 3应用 桥梁钢构、船用钢板、车用钢板等。
5-3
南京长江大桥中的钢结构
上海卢浦大桥
5-3
5-3
“利丰南海”—2005年温州地区造 船企业在本土建造的第一艘万吨级 （11000T）国际航线集装箱船
温州船舶建造企业制造—2.3万吨散货 船瑞盛10号，2007年12月25日上午在乐清市 七里港顺利下水
5-1
合金工具钢
用“数字＋元素符号＋数字”表示
例：
9 Mn 2
表示该钢含有钒元素，平均wV小于 1.5% 表示该钢含有锰元素，平均wMn为2%
V
表示wC的千分之几
滚动轴承钢
用“G＋数字”表示
例： G
Cr 1 5
表示该钢含有铬元素，平均wCr为1.5%
“滚动轴承钢”的汉语拼音字头
5-1
不锈钢
第五章 工业用钢
钢的分类、编号、杂质元素 结构钢、工具钢、特殊性能钢
5-1
钢 ：以铁为主要元素，碳一般在2.11%以下并含有其他元素的材料
工业用钢中的元素： 主要元素：碳； 常存元素：锰、硅、硫、磷； 偶存元素：铜、钛、钒、稀土元素； 隐存元素：氧、氢； 合金元素：铬、镍、钨、钼、钒、钛、锰、硅、铜、磷 等。 （Si、Mn、Cr、Ni、W、Mo、V、Ti、Al、Cu、Co、 N、B、RE；）
wMn对区的影响
wCr对区的影响
5-2
3、合金元素对钢的热处理的影响
①对奥氏体化的影响 除Ni、Co外，大多数合金元素都延缓钢的奥氏体化过程。 它们阻碍C、Fe的扩散，因此合金钢的A化温度较高、时间较长。 ②对奥氏体晶粒度的影响 除Mn外，几乎所有合金元素都细化晶粒。 以碳化物的细化晶粒效果最显著，阻碍晶界的迁移，从而阻止晶粒长大。 ③对钢的淬透性的影响 除Co外，大多数合金元素，都提高淬透性。 ④对钢的回火稳定性的影响
铸钢和铸铁的区别以及区分方法
铸钢和铸铁的区别以及区分方法详细本质的区别在于化学成分不同，在工程上，一般认为含碳量高于2%为铁，低于此值为钢。
由于成分不同，所以组织性能也不一样，一般来说，钢的塑性和韧性较好，表现为延伸率、断面收缩率和冲击韧性好，铁的力学性能表现为硬而脆。
有的铸铁还有一些特殊的性能，具体分析如下：铸铁(cast iron )含碳量在2％以上的铁碳合金。
工业用铸铁一般含碳量为2％～4％。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
铸钢(cast steel )用以浇注铸件的钢。
铸造合金的一种。
铸钢分为铸造碳钢、铸造低合金钢和铸造特种钢3类。
①铸造碳钢。
以碳为主要合金元素并含有少量其他元素的铸钢。
含碳小于0.2％的为铸造低碳钢，含碳0.2％～0.5％的为铸造中碳钢，含碳大于0.5％的为铸造高碳钢。
铸铁和铸钢
重型机械齿轮
外壳 轧辊
牌号表示法： 铸钢代号用“铸” 和“钢”二字汉语拼音的字首 “ZG” 表示。牌号有两种表示方法:以强度表示时,在 “ZG”后面有两组数字，第一组数字表示该牌号屈服 点的最低值，第二组数字表示其抗拉强度的最低值， 两组数字间用“－”隔开。如 ZG200－400。 以化学成分表示铸钢牌号时，在“ZG”后面的数 字表示铸钢平均碳含量的万分数。在含碳量后面排列 各主要合金元素符号,每个元素符号后面用整数标出含 量的百分数，如ZG35Cr2MoV。
铸铁的分类
• 根据碳的存在形式，将铸铁分为白口铸铁、 灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁。
问题1
• 为什么叫灰铸铁？灰铸铁有怎样的结构？
F+片状G
灰铸铁的显微组织
P+片状G
1、 灰铸铁
特点及用途：优良的铸造性能，良好的切削加工性， 良好的减磨擦性和减振性。因而被广泛地用来制作 各种承受压力和要求消振性的零件。
思考题
• 1.在灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁中碳分别 以什么形式存在？并比较这三种铸铁的性 能。
• 2.说出下列牌号表示的含义： HT150 KTH350-10 QT400-18 ZG200-400 ZG40Cr
液压件
阀门
叶轮
发动机飞轮
灰铸铁的牌号
灰铸铁的牌号以“HT加数字组成”表示，其 中“HT”是“灰”和“铁”的汉语拼音字首表 示灰口铸造，数字表示其最低的抗拉强度。 例如：HT150
HT250
常用灰铸铁的性能和用途如下表所示：
问题2
• 什么是可锻铸铁？与灰铸铁相比有怎样的 特性？
铁素体基体+团絮状石墨
型钢的种类
型钢的种类1铸铁类铸铁类型钢属于碳素钢，是通过熔融直接铸造而成的铸铁材料，其中含碳量较高，可以达到2.1%以上。
常用的铸铁材料有灰口铸铁和球墨铸铁，它们有着相似的组织结构，主要由碳化碳构成，但在感温显微组织上有着明显的不同，灰口铸铁有着密实充填碳化碳相和较小的磷灰石相，而球墨铸铁中则包含着较大的球墨形碳化碳相和少量的磷灰石相。
2低合金钢低合金钢是指含碳量在不高于0.20％，而其他合金成分综合含量不高于2.50％的一种低碳合金钢。
这类钢的特点是强度较高，硬度较高，断口均匀，耐蚀性强，易焊接和机械加工性能良好，常用于制造重要的机械和汽车零部件，如大中型汽车、农机、起重机，压力容器，风力发电机等。
3高强度低合金钢高强度低合金钢是以铁作为主要原料，添加非金属元素作为改良剂而制成的钢。
这种钢主要由碳、硅、锰、铬、钒、钴、铝、锌等组成，其特点是强度高、延性好、无缺陷，屈服强度达800MPa以上，为航空航天等高科技行业中重要的制造材料。
4构件用钢构件用钢是指用于设备结构构件制作的金属材料，这类材料要求有较高的强度、韧性、韧度、硬度等性能；另外，由于构件用钢用于制作抗冲击力强、抗拉伸力强、密封性能好的金属结构构件，因此材料表面质量要求较高，一般由具有较高韧性和塑性的钢材，如马氏体碳素钢、低碳合金结构钢、低碳超高强度钢等材料组成。
5不锈钢不锈钢是指具有防锈功能的钢，其内部含有较大量的不锈元素，如铬、铁、钛等，这些元素在使其具有耐蚀性和耐热性的同时也会增加材料的硬度，所以不锈钢在船舶、建筑、食品加工及石油化工行业中都得到广泛使用。
常用的不锈钢有磷低铬马氏体钢、磷高铬马氏体钢、磷铬加强马氏体钢和不锈钢等。
以上是常用类型钢的种类，每种类型钢性能及用途各有不同，但都具有其特殊的应用领域。
因此，需要按照钢材特性选择合适的钢材类型，以更好的利用钢材的性能，保证生产效率和质量指标的高达性。
球墨铸铁、铸铁和铸钢的区别
球墨铸铁、铸铁、铸钢的区别？与铸铁相比，球墨铸铁在强度方面具有绝对的优势。
球墨铸铁的抗拉强度是60k，而铸铁的抗拉强度只有31k。
球墨铸铁的屈服强度时40k，而铸铁并没有显示出屈服强度，并且最终出现断裂。
球墨铸铁的强度成本远远优于铸铁。
球墨铸铁的强度和铸钢的强度是可比的。
球墨铸铁具有更高的屈服强度，其屈服强度最低为40k，而铸钢的屈服强度只有36k。
在大部分市政应用领域，如：水、淡水、蒸汽等，球墨铸铁的耐腐蚀性和抗氧化性都超过铸钢。
由于球墨铸铁的球状石墨微观结构，在减弱震动能力方面，球墨铸铁优于铸钢，因此更加有利于降低应力。
选择球墨铸铁的一个重要原因在于球墨铸铁比铸钢成本低。
球墨铸铁的低成本使得这种材料更加受欢迎，铸造效率更高，也减少了球墨铸铁的机加工成本。
作为钢的替代品，1949年人类开发了球墨铸铁。
铸钢含碳量少于0.3%，而铸铁和球墨铸铁含碳量则至少为3%。
铸钢中的低含碳量使得作为游离石墨存在的碳不会形成结构薄片。
铸铁内的碳天然形式是游离石墨薄片形式。
在球墨铸铁内，这种石墨薄片通过特殊的处理方法变化成微小的球体。
这种改进后的球体使得球墨铸铁比铸铁和钢具有更加优异的物理性能。
正是这种碳的球状微观结构，使得球墨铸铁具有更加良好的延展性和抗冲击性能，而铸铁内部的薄片形式导致铸铁没有延展性。
通过铁素体基本可获得最佳的延展性。
因此，球墨铸铁的压力负载部件都经过铁素体化退火周期的工艺处理后，球墨铸铁内部的球状结构也能够消除铸铁内部的薄片石墨容易产生的裂缝现象。
在球墨铸铁的微观照片中，可以看见裂缝游行到石墨球后终止。
在球墨铸铁行业内，这些石墨球称为“裂缝终结者”，因为他们具有阻止断裂的能力。
钢铁材料的分类
钢铁材料的分类
钢铁是钢和生铁的统称。
钢和铁都是以铁和碳为主要元素组成的合金。
钢铁材料是工业中应用最广、用量最大的金属材料。
钢铁材料分为生铁、铸铁和钢三类。
一、生铁的分类
碳的质量分数大于2%的铁碳合金称为生铁。
按用途可将生铁分为炼钢生铁和铸造生铁；按化学成分可将生铁分为普通生铁和特种生铁（包括天然合金生铁和铁合金）。
二、铸铁的分类
碳的质量分数超过2%（一般为%%）的铁碳合金称为铸铁。
铸铁一般用铸造生铁经冲天炉等设备重熔，用于浇注机器零件。
按断口颜色可将铸铁分为灰铸铁、白口铸铁和麻口铸铁；按化学成份可将铸铁分为普通铸铁和合金铸铁；按生产工艺和组织性能可将铸铁分为普通灰铸铁、孕育铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和特殊性能铸铁。
三、钢的分类
碳的质量分数不超过2%的铁碳合金称为钢。
按用途可将钢分为结构钢、工具钢、特殊钢和专业钢；按化学成分可将钢分为碳素钢和合金钢，具体分类方
法见表1-1-1。
按GB/T13304—1991《钢分类》的规定，将钢分为非合金钢、低合金钢和合金钢。
非合金钢、低合金钢和合金钢的合金元素规定的质量分数界限值见表1-1-2；非合金钢、低合金钢和合金钢按主要质量品级和特性分类及举例见表1-1-3。
钢铁的分类
钢铁的分类钢铁是一种常见的金属材料，广泛应用于各个领域。
根据其化学成分和特性的不同，钢铁可以分为多种分类。
下面将对几种常见的钢铁分类进行介绍。
1. 碳钢碳钢是指含有碳元素的钢铁。
根据碳含量的不同，碳钢可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
低碳钢具有良好的可塑性和焊接性，适用于制造结构件和机械零件；中碳钢硬度较高，适用于制造车轮、轴承等零部件；高碳钢硬度更高，但韧性较差，适用于制造刀具和弹簧等。
2. 合金钢合金钢是在碳钢中添加其他合金元素的钢铁，如铬、镍、钼等。
合金钢可以根据添加的合金元素不同分为不锈钢、耐磨钢、耐热钢等。
不锈钢具有抗腐蚀性能，广泛用于制造厨具、建筑装饰等；耐磨钢硬度高，耐磨性好，适用于制造矿山机械等；耐热钢具有良好的耐高温性能，适用于制造锅炉、炉具等。
3. 高速钢高速钢是一种特殊的合金钢，具有高硬度、高耐磨性和高耐热性能。
高速钢适用于制造刀具、冲头等高速切削工具，能够在高速切削时保持较好的切削性能。
4. 铸铁铸铁是一种含有大量碳和硅的铁合金，具有较高的熔点和流动性。
铸铁通常分为灰口铸铁、球墨铸铁和白口铸铁。
灰口铸铁具有较高的硬度和耐磨性，适用于制造机床床身、汽车零部件等；球墨铸铁具有较高的韧性和抗冲击性，适用于制造汽车曲轴、机床导轨等；白口铸铁硬度更高，适用于制造摩擦片、齿轮等。
5. 钢管钢管是一种中空的钢制品，广泛应用于建筑、石油、化工等领域。
根据生产工艺和用途不同，钢管可以分为焊接钢管、冷拔钢管、无缝钢管等。
焊接钢管生产工艺简单，适用于一般流体输送；冷拔钢管表面光滑，尺寸精密，适用于精密机械零件；无缝钢管具有无焊缝的优点，适用于高压管道、石油管线等。
总的来说，钢铁作为一种重要的金属材料，具有多种分类，每种分类都有其特定的用途和特性。
不同种类的钢铁在不同领域发挥着重要作用，推动着各行各业的发展。
在未来，随着科技的不断进步，钢铁的分类也将不断完善和更新，为人类社会的发展贡献更大的力量。
常见钢材和铸铁的特点及表示方法
常用钢和铸铁的特点及表示方法一、普通碳素结构钢特点：对碳含量、性能范围及磷、硫等残余元素含量限制较宽，多以热轧状态供应，直接使用。
表示方法：按屈服点字母Q、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D）、脱氧方法符号(F—沸腾钢、B—半镇静钢、Z—镇静钢、TZ—特殊镇静钢，Z、TZ一般省略不写)组成。
例如Q235—A·F是屈服点为235MPa的A级沸腾钢。
二、优质碳素结构钢（分为普通锰含量和较高锰含量两种情况）2.1普通锰含量钢特点：同时保证力学性能和化学成分，且硫、磷等杂质含量较普通碳素钢少。
表示方法：用钢中平均碳含量的万分数表示，例如“45”号钢其平均含碳量为0.45%。
2.2较高锰含量钢特点：除锰含量较高（0.7%～1.2%）外，其他成分与同上。
表示方法：对含锰量较高的优质碳素钢，在碳含量数字后加注符号“Mn”，例如：“50Mn”其平均含碳量为0.5%，含锰量为0.70%～1.00%。
三、碳素工具钢特点：平均碳含量较高，约0.7%～1.3%，耐磨性好、价格便宜，用途广泛。
但淬透性差，红硬度低，一般限在200℃以下使用。
表示方法：用碳或T后附以碳含量的千分数表示，由T7～T13。
高级优质碳素工具钢须在牌号后加注“A”，例如“T10A”为平均碳含量1.0%的高级优质碳素工具钢。
四、普通低合金钢特点：普通碳素钢中加入少量合金元素（总量＜3%）。
其力学性能较碳素钢高，焊接性、耐腐蚀性、耐磨性较碳素钢好，但经济指标与碳钢相近。
表示方法：开始两位数字表示钢中平均碳含量的万分数，随后以化学符号表示钢中所含各主要合金元素，再后为表示合金元素含量的数字。
合金元素平均含量小于1.5%仅标注元素，一般不标明含量；合金元素平均含量大于1.5%，2.5%，3.5%……23.5%……时，相应地标成2、3、4……24……。
对高质量的钢，钢号后加注“A”。
例如：40SiMn2，其主要化学成分：C为0.37%～0.44%；Si为0.60%～1.00%；Mn为1.40%～1.80%。
铸铁和铸钢的区别
铸铁和铸钢的区别铸铁和铸钢本质的区别在于化学成分不同，在工程上，一般认为含碳量高于2%为铁，低于此值为钢。
由于成分不同，所以组织性能也不一样，一般来说，铸钢的塑性和韧性较好，表现为延伸率、断面收缩率和冲击韧性好，铸铁的力学性能表现为硬而脆。
铸铁可分为：灰铸铁该铸铁中的碳大部分或全部以自由状态的片状石墨形式存在，其断口呈暗灰色，有一定的力学性能和良好的被切削性能。
白口铸铁白口铸铁是组织中完全没有或几乎完全没有石墨的一种铁碳合金，其断口呈白亮色，硬而脆，不能进行切削加工，很少在工业上直接用来制作机械零件。
由于其具有很高的表面硬度和耐磨性，又称激冷铸铁或冷硬铸铁。
麻口铸铁麻口铸铁是介于白口铸铁和灰铸铁之间的一种铸铁，其断口呈灰白相间的麻点状，性能不好，极少应用。
普通铸铁是指不含任何合金元素的铸铁，如灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁等。
合金铸铁是在普通铸铁内加入一些合金元素，用以提高某些特殊性能而配制的一种高级铸铁。
如各种耐蚀、耐热、耐磨的特殊性能铸铁。
普通灰铸铁这种铸铁中的碳大部分或全部以自由状态的片状石墨形式存在，其断口呈暗灰色，有一定的力学性能和良好的被切削性能，普遍应用于工业中。
孕育铸铁这是在灰铸铁基础上，采用“变质处理”而成，又称变质铸铁。
其强度、塑性和韧性均比一般灰铸铁好得多，组织也较均匀。
主要用于制造力学性能要求较高，而截面尺寸变化较大的大型铸件。
可锻铸铁可锻铸铁是由一定成分的白口铸铁经石墨化退火而成，比灰铸铁具有较高的韧性，又称韧性铸铁。
它并不可以锻造，常用来制造承受冲击载荷的铸件。
球墨铸铁简称球铁。
它是通过在浇铸前往铁液中加入一定量的球化剂和墨化剂，以促进呈球状石墨结晶而获得的。
它和钢相比，除塑性、韧性稍低外，其他性能均接近，是兼有钢和铸铁优点的优良材料，在机械工程上应用广泛。
特殊性能铸铁这是一种有某些特性的铸铁，根据用途的不同，可分为耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等。
大都属于合金铸铁，在机械制造上应用较广泛。
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钢的分类
1、按品质分类
(1) 普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%）
(2) 优质钢（P、S均≤0.035%）
(3) 高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%）
2.、按化学成份分类
(1) 碳素钢：a.低碳钢（C≤0.25%）；b.中碳钢（C≤0.25~0.60%）；c.高碳钢（C≤0.60%）。
(2) 合金钢：a.低合金钢（合金元素总含量≤5%）；b.中合金钢（合金元素总含量＞5~10%）；
c.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。
3、按成形方法分类：
(1) 锻钢；(2) 铸钢；(3) 热轧钢；(4) 冷拉钢。
4、按金相组织分类:
(1) 退火状态的：a.亚共析钢（铁素体+珠光体）；b.共析钢（珠光体）；c.过共析钢（珠光体+渗碳体）；d.莱氏体钢（珠光体+渗碳体）。
(2) 正火状态的：a.珠光体钢；b.贝氏体钢；c.马氏体钢；d.奥氏体钢。
(3) 无相变或部分发生相变的
5、按用途分类
(1) 建筑及工程用钢：a.普通碳素结构钢；b.低合金结构钢；c.钢筋钢。
(2) 结构钢
a.机械制造用钢：(a)调质结构钢；(b)表面硬化结构钢：包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢；
(c)易切结构钢；(d)冷塑性成形用钢：包括冷冲压用钢、冷镦用钢。
b.弹簧钢
c.轴承钢
(3) 工具钢：a.碳素工具钢；b.合金工具钢；c.高速工具钢。
(4) 特殊性能钢：a.不锈耐酸钢；b.耐热钢：包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢；c.电热合金钢；
d.耐磨钢；
e.低温用钢；
f.电工用钢。
(5) 专业用钢:如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。
6、综合分类
(1)普通钢
a.碳素结构钢：(a) Q195；(b) Q215(A、B)；(c) Q235(A、B、C)；(d) Q255(A、B)；(e) Q275。
b.低合金结构钢
c.特定用途的普通结构钢
(2)优质钢（包括高级优质钢）
a.结构钢：(a)优质碳素结构钢；(b)合金结构钢；(c)弹簧钢；(d)易切钢；(e)轴承钢；(f)特定用途优质结构钢。
b.工具钢：(a)碳素工具钢；(b)合金工具钢；(c)高速工具钢。
c.特殊性能钢：(a)不锈耐酸钢；(b)耐热钢；(c)电热合金钢；(d)电工用钢；(e)高锰耐磨钢。
7、按冶炼方法分类
(1) 按炉种分:
a.平炉钢：(a)酸性平炉钢；(b)碱性平炉钢。
b.转炉钢：(a)酸性转炉钢；(b)碱性转炉钢。
或(a)底吹转炉钢；(b)侧吹转炉钢；(c)顶吹转炉钢。
c. 电炉钢:(a)电弧炉钢；(b)电渣炉钢；(c)感应炉钢；(d)真空自耗炉钢；(e)电子束炉钢。
(2)按脱氧程度和浇注制度分: a.沸腾钢；b.半镇静钢；c.镇静钢；d.特殊镇静钢。
铸铁类
按断口颜色分：
1、白口铸铁：含碳量约2.5%，硅在1%以下。
因断截面呈现白色而得名。
白口铁中大部分的碳与铁化合以碳化三铁Fe3C存在。
其碳和硅的含量较常见的灰口铁少。
白口铁的质地很硬，不容易切削，不易进行机械加工
2、灰铸铁：灰铸铁是指具有片状石墨的铸铁，因断裂时断口呈暗灰色，故称为灰铸铁。
主要成分是铁、碳、硅、锰、硫、磷，是应用最广的铸铁，其产量占铸铁总产量80%以上。
3、麻口铸铁：这是介于白口铸铁和灰铸铁之间的一种铸铁，它的组织由珠光体+渗碳体+石墨组成，断口呈灰白相间的麻点状，故称麻口铸铁，这种铸铁性能不好，极少应用。
按化学成分分
1、普通铸铁：普通铸铁是指不含任何合金元素的铸铁。
2、合金铸铁：指在普通铸铁中加入合金元素而具有特殊性能的铸铁。
通常加入的合金元素有硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、钛、锑、锡等。
常用的合金铸铁分为：耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等。
按生产方法和组织性能分
1、普通灰铸铁
2、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。
用于制造汽车后桥、弹簧支架、低压阀门、管接头、工具扳手、造动力机械和农业机械的耐磨零件、汽车后桥桥壳、转向机构、低压阀、管接头等受冲击和震动的零件
3、蠕墨铸铁：铸造以前加蠕化剂（镁或稀土）随后凝固而制得的；在钢锭模、汽车发动机、排气管、玻璃模具、柴油机缸盖、制动零件等方面的应用均取得了良好的效果。
4、球墨铸铁：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。