铸钢与铸铁
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。
铸铁和铸钢的组织结构
铸铁和铸钢的组织结构教学目的及其要求通过本章学习，使学生掌握铸铁牌号和应用范围，了解常用铸铁组织结构和热处理工艺。
主要内容1．铸铁的石墨化2．常用铸铁和铸钢的牌号与性能3．铸铁的热处理学时安排讲课1学时。
教学重点1．铸铁的石墨化2．常用铸铁和铸钢的牌号和性能特点教学难点铸铁的石墨化。
教学过程一、铸铁概述同钢一样，铸铁也是Fe、C元素为主的铁基材料。
它是含碳量大于2.11％的铁碳合金。
铸铁是历史上使用得较早的材料，价格便宜，具有很多优点。
在汽车发动机中，铸铁约占80%。
铸铁成型制成零件毛坯只能用铸造方法，不能用锻造或轧制方法。
（一）铸铁的分类1．按碳在铸铁中存在形式分为两大类白口铸铁：碳以渗碳体的形式存在，断口呈现银白色，硬而脆；作为零件工业上很少用（农业上制作犁铧）；可作为冶炼钢铁的原料。
灰口铸铁：碳以游离态石墨存在，断口呈现黑灰色，灰口铸铁在机械制造业有广泛的应用，在我国，铸铁与钢用量比约为0.46:1。
2．以石墨形态分类（灰口铸铁的分类）：灰铸铁（普通灰口铸铁）：石墨为片状；可锻铸铁：石墨为团絮状；球墨铸铁：石墨为球状；蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状。
（二）灰口铸铁的成分和性能特点1．成分Wc ：2.5—5.0%；Si、Mn、S、P 等元素。
铸铁种Si的含量较多，一般在1.0～2.8%之间。
所以，铸铁可以看成是Fe－Si －C 三元铁基合金。
2．性能特点：抗拉强度、塑性、韧性比钢低；抗压强度高，耐蚀性好；良好的铸造性能和切削加工性能；良好的减震性和耐磨性；成本低。
生产灰口铸铁的关键是让碳以石墨的形式结晶，此过程称为石墨化。
（三）铸铁的石墨化石墨化：铸铁中石墨的形成过程称为石墨化。
1．石墨化过程Fe-- Fe3C / Fe—G 双重相图。
石墨化的三个阶段：（1）第一阶段（高温）石墨化从液相中直接结晶出石墨：L →G I(Wc >4.26%)通过共晶反应形成的石墨：在11540C，Lc’ → A E’+ G共晶（2）第二阶段（中间）石墨化11540C ～7380C冷却过程中从A相中析出的石墨:，A →G II（3）低温石墨化阶段在7380C通过共析反应形成的石墨，As’→Fp + G共析2．铸铁石墨化过程对室温组织的影响三个阶段石墨化都进行彻底 F + G ；第三阶段石墨化不彻底 F + P + G ；第三个阶段石墨化未进行P + G 。
为什么铸钢的流动性比铸铁差
为什么铸钢的流动性比铸铁差
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2013-07-06 7:32
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检举|2013-07-07 4:51
不同种类的合金具有不同的流动性，根据流动性试验测得的螺旋线长度，常用铸造合金中，灰铸铁的流动性较好，而铸钢的流动性较差。
同类合金中，化学成分不同，合金的结晶特点不同，其流动性也不一样。
一般合金的结晶是在一个温度区间内完成，结晶时先形成的初晶会阻碍金属液的流动；而共晶合金是在恒温下结晶，无初晶形成，对金属液的阻力较小，另外共晶合金的熔点低，在同样的浇注温度下，共晶合金结晶前有足够的时间充满铸型的型腔，所以共晶合金的铸造性能优良。
合金的成分越远离共晶点，结晶温度范围越宽，其流动性越差。
因此在满足使用性能的前提下，铸造合金应尽量选用共晶合金或接近共晶成分的合金。
随着碳含量增加，凝固温度降低，流动性和铸造性能变好。
铁水中含碳量达到3%左右，铸钢0-0.77，其凝固温度下降到1370度左右，钢水一般1510，因此，铁流动性好过铸钢。
铸铁和铸钢的区别
铸铁和铸钢的区别
一、本质的区别：铸铁和铸钢所含碳、硅、锰、磷、硫等化学元素的百分比不同。
二、内部结构的区别：在铸造过程中，结晶后具有不同的组织结构，因而机械性能和工艺性能产生不同。
三、物理性能的区别：在铸造状态下，铸铁的延伸率、断面收缩率、冲击韧性都比铸钢低；但是铸铁的抗压强度和消震性能比铸钢好；
四、适用范围的区别：铸铁更适于铸造结构复杂的薄壁铸件；
五、力学性能区别：在弯曲试验时，铸铁为脆性断裂，铸钢为弯曲变形。
1铸铁与铸钢
概 述
• 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。
• 铸铁具有许多优良的性能及生
产简便、成本低廉等优点，因
而是应用最广泛的材料之一。
• 例如，机床床身、内燃
机的汽缸体、缸套、活塞
环及轴瓦、曲轴等都可
内 燃 机 汽 缸
用铸铁制造。
铸铁曲轴
1 2 3 4 5 6 7
灰铸铁 蠕墨铸铁 球墨铸铁
球 墨 铸 铁
灰 铸 铁
蠕 墨 铸 铁
灰铸铁
蠕墨铸铁
球墨铸铁
蠕墨铸铁以“RuT”表示，其后的数字表示最低抗拉强度。 RuT300、RuT420 蠕墨铸铁已成功地用于高层建筑中高压热交换器、内燃 机汽缸和缸盖、汽缸套、钢锭模、液压阀等铸件。
（4） 可锻铸铁
可锻铸铁是由白口铸铁通过退火处理得到的一种高强铸铁。 它有较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代替碳钢。 组织：基体(F、P)＋团絮状G
第二阶段 充分进行
第三阶段 充分进行
部分进行 未进行
铸铁的显微组织
铸铁类型
F+G
F+P+G P+G 灰口铸铁
充分进行
充分进行 充分进行
部分进行 未进行
部分进行 未进行
未进行 未进行
Le’+P+G Le’ +P+Fe3C
麻口铸铁 白口铸铁
影响石墨化的因素
⑴ 化学成分的影响
• 碳和硅是强烈促进石墨化的元素。
球墨铸铁的牌号是由球铁汉语拼音字首“QT”及其后的两组
数字组成。这两组数字分别表示该材料的最低抗拉强度（单 位为MPa）和最低伸长率。例如QT600-3表示Rm≥600MPa， A≥3%的球墨铸铁。
铸铁闸门厂家平常生产的铸铁阀门和铸钢阀门有什么区别？
铸铁闸门厂家平常生产的铸铁阀门和铸钢阀门有什么区别？铸铁阀门和铸钢阀门都是阀门中的一种，它们都有开启和关闭管道的功能。
但是，在使用的时候，由于材料不同，性能存在差异。
铸铁闸门厂家在生产铸铁和铸钢阀门时，也需注意两者的区别，下面将对两者的区别进行详细介绍。
材料铸铁阀门主要使用材料是铸铁，铸铁又可分为普通灰铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。
普通灰铸铁具有较好的铸造性能，对其渗透性和韧性等性能有要求时，一般会通过球化处理来提高机械性能。
球墨铸铁（或许你还听过“球墨铸铁”，它与铸铁相比含有更多的球状碳化物，从而带来了较好的韧性、抗压强度以及延展性等）含有球状碳化物，是目前应用比较广泛的铸铁种类之一。
而蠕墨铸铁则在球墨铸铁的基础上，通过增加稀土和钙等元素来改善材料的性能，具有较高的强度和韧性，并且耐蚀性较好。
铸钢阀门则主要使用材料是不锈钢、低合金钢和高合金钢等。
性能铸铁阀门的性能比较稳定，且耐腐蚀性能较好。
一般适用于在中低压下运行，并且使用温度不超过200℃的场合。
铸钢阀门因为钢材本身的强度和韧性较高，所以可以适用于更高压力和温度条件下的使用。
同时，铸钢阀门的密封性也更好，耐腐蚀性能更可靠。
因此，铸铁阀门和铸钢阀门的适用范围不同，需要根据实际使用的情况来选择合适的材料。
造型铸铁阀门和铸钢阀门在外观和造型上也存在一定差异。
铸铁闸门厂家比较注重对铸铁阀门的外部造型及颜色美化处理；而铸钢阀门的外形注重表面光滑和润滑性。
此外，根据不同的生产需求，铸铁阀门和铸钢阀门的结构形式也存在差异。
维修铸铁阀门由于材料的特点，使用中易出现变形和磨损，并且更容易被腐蚀。
如果出现漏水或者密封性不好等问题，需要提前进行检修或者更换。
铸钢阀门的使用寿命比铸铁阀门更长。
如果使用过程中发现问题，可以采取维修方法进行处理而不是直接更换。
总结铸铁阀门和铸钢阀门的区别主要在于材料、性能、造型和维修方面。
对于用户而言，实际使用场合和需求可能会不同，需要选择最合适的阀门材料和类型。
第八章铸钢和铸铁的金相检验
二、灰铸铁
1．灰口铸铁的石墨类型 灰 口铸铁中石墨的大小、数量和分 布对机械性能有很大的影响。为 了便于比较，对铸铁中石墨进行 了分类评级，我国按石墨的形成 原因和分布特征，将其分为A、B、 C、D、E和F六种类型
A型石墨：
石墨片的尺寸和分布都比较均匀， 且无方向性。这种石墨是碳当量为 共晶成份或接近共晶成分的铁水在 共晶温度范围内从铁水中和奥氏体 同时析出的，其生成条件是具有较 小的过冷度，这样才能造成均匀生 核和长大，使各处的结晶和生长速 度相差不大，最后得到大小和分布 均匀的A型石墨。
0.2 MPa
5
ak
% kJ/m2
HB
QT400-17 F 400 250 17 600 179
QT420-10 F 420 270 10 300 207
QT500-5 F+P 500 350 5
－ 147-241
QT600-2
P 600 420 2
－ 229-302
QT700-2
P 700 490 2
由于石墨的存在，使铸铁具备下列特殊性能： ①优良的切削加工性； ②铸造性能好； ③减磨性及耐磨性很高； ④优异的消振性； ⑤低的缺口敏感性。
二、常用的铸铁
1、灰口铸铁（80%）
（1）牌号 “HT”—“灰铁”，数字—最低抗拉强度。
HT100、HT200、HT300（表3-22） 性能：强度较低，韧性较差 应用：承压件，如床身，机架，箱体，缸体，壳体 等 Ｆ、Ｐ和Ｆ+Ｐ三种基体
2、铸钢的组织特征和热处理
◆粗大的奥氏体晶粒
形成 “魏氏组织”：冷却时，铁 素体沿奥氏体晶界网状析出，沿一定 方向以片状生长，呈针状插入珠光体 内，塑性和韧性下降，不能直接使用。
第8章铸钢和铸铁2011.05
5. 淬火回火组织 铸钢件一般使用状态都是870℃淬火+420 ℃
中温回火，由于淬火温度下奥氏体不易均匀化， 故需要采用较高的淬火温度和较长的保温时间。
正常淬火组织为细针状马氏体+部分板条马 氏体。经回火后的组织为回火托氏体。
5. 由于存在这种成分和结构，所以精铸件较 脆，强韧性较差。精铸胚料内应力较高，基体 硬度偏低，容易变形，切削加工差。
其 四 几乎所有的常用钢种均可以铸钢来生产；与 钢一样也可进行热处理。
2. 铸钢材料的特点
a. 碳含量≤0.6%，绝大部分铸钢件是低、中碳钢 或合金钢。 铸钢件因没有经压力加工，故金相组
织分不出纵向和横向，具有晶粒粗大、树枝晶组织 发达和较多魏氏组织的铸态组织特征。 b. 明显的成分偏析和组织不均匀。零件中铸造缺 陷多，严重影响使用性能。在零件实际使用中，如 有疏松和孔穴等工艺缺陷，允许补焊。 C.在枪械制造中，通常以感应电炉熔炼，采用熔模 铸造工艺，制造部分受轻载荷的零件。大部分枪械 铸件都在淬火+中温回火状态下使用。铸钢件脆性 较大，用于替代锻件时，回火温度应尽量采用上限。
炉中正火缺陷例
几何形状尺寸、外观（氧化皮等）检验、热酸试
验；和脱碳层检验。每批试样1-3件。随批提供外径
为∮18mm的拉、冲力学性能试料 （通常不看断口
形态）。毛胚硬度要求 179-220mm。
热处理工艺 网带炉 860 ~880 ℃保持75-80min，
入油；然后380 ~440 ℃回火80-100min，空冷。
3.铸钢的金相检测方法
3.1 一般工程用铸造碳钢件按GB5613规定分五种牌 号，如ZG200- 400, “ZG”表示铸钢； “200”表示 屈服强度（N）； “400” 表示抗拉强度。 3.2 铸钢按碳含量（ 0.2-0.6%C ）分类：根据性能要 求，≤ 0.3%C两种铸钢不需调质; ≥0.4%C两种铸钢应 调质。
铸钢铸铁件基本性能数据
铸钢铸铁件基本性能数据铸钢件冲击机构的工作压力是影响冲击能与冲击频率的决定性因素。
试验确认，铸钢件冲击工作压力的建立，应当以一定的工作流量为保证，流量不足以建立起某一工作压力时，增加流量可以提高工作压力，从而提高冲击能与冲击频率；当流量能满足冲击机构建立起某一工作压力时，增加流量不会提高冲击性能。
产品结构确定后，冲击活塞行程一定，冲击活塞的运动速度越高，冲击频率越高，因而冲击频率高低可直接反映铸钢件冲击能的高低，用铸钢件冲击机构的工作压力—冲击频率—工作流量的对应关系可以判断产品冲击性能是否符合要求。
1、铸钢件回转性能参数铸钢件的回转性能是重要性能，铸钢件与传统的气动机械配件相比，铸铁件提高的幅度大大超过了冲击能提高的幅度。
适于钻凿孔径φ30~60mm的铸钢件中，冲击能多在100~250j，比气动的独立回转式机械配件提高不多，但转矩达200~300n.m，提高1倍以上。
经试验研究，铸钢件凿岩效率高于气动机械配件，除因冲击功率增加外，铸铁件的提高起了明显的作用。
北京科技大学的研究人员提出了液压凿岩“冲击—扭切综合破岩作用”的观点；我们在大量凿岩试验研究中也发现，在冲击性能参数不变的情况下，调整铸钢件回转性能参数，凿孔速度往往可以提高20%~30%。
根据试验，钻凿φ55mm以下岩孔时，平均转矩为100~150n.m，但峰值常达150~250n.m，成为凿岩过程中的回转“超载”阻力，这是由岩石性质的规律性变化、岩层裂隙以及钻进推进系统的不平稳等因素造成的。
如采用性能良好的伺服推进系统，及时调整推进力大小，使铸钢件回转阻力及时下调，则回转机构的转矩可稍低一些。
在铸钢件回转性能中，转速是另一重要参数，它影响冲击破碎每次破岩量的大小，又影响“回转扭切”破岩量的大小，从而使凿速发生变化。
铸铁件的回转机构几乎都独立于冲击机构，它的性能参数对凿孔速度的影响，主要是因为可以使推进力变化。
我们总结的试验规律是：（1）冲击性能参数、回转转速一定时，推进力增大，回转转矩加大，在一定范围内，凿孔速度提高，但最佳推进力上升至某一最高点以后，推进力再增加会使凿孔速度下降。
第二篇金属材料常识第五节铸铁和铸钢
学习 内容
一 铸铁
二 铸钢
一、 铸铁
铸铁是碳的质量分数 ≥2%的铁碳合金,具有良好的
铸造性、耐磨性、减震性 和切削加工性等性能,价格
低,应用广泛.
白口铸铁中,碳以 渗碳体（或Fe3C） 形式 存在,无实用价值,常作为 炼铁用原料。
灰铸铁中,碳以 片状 石墨形式存在 可锻铸铁中,碳以 团絮状 石墨存在 球墨铸铁中,碳以 球状 石墨形式存在
6.常用来制造滑动轴承轴瓦的材料是（ A ）。
A.ZSnSb8Cu4 B.HSi80-3C.45D.ZL301H
习 题 强 化
三、 滑动轴承合金钢
——滑动轴承合金是用于制造滑动轴承内衬或轴瓦的铸造合金，一般用于制造 高速、重载及冲击不大、负载稳定的重要轴承。
ZSnSb8Cu4 滑动轴承轴瓦
轴承合金
3.以下属于黄铜的是（ B ）。
A.ZL401 TB.HSi80-3C.20-0D.QS3-1TH
4.以下属于青铜的是（ C ）。
A.H70ATB.ZSnSb4Cu4 C.QBe2D.HT200 TA
5.常用来制造蜗轮的材料是（ B ）。A.HAI77-2B.QSi3-1C.ZL201
D.ZSnSb4Cu4
2
非合金钢
1
金属材料的 力学性能
第二篇
目录
金属材料常识
3
钢的热 处理
4
低合金钢 和合金钢
5
铸铁和 铸钢
6
非铁金 属简介
I am Baymax, your personal
healthcare companion.
5节 铸铁和铸钢
学习目标
1.了解灰铸铁、 球墨铸铁、可锻 铸铁牌号的含义
ASTM标准中铸铁、铸钢和锻钢表示方法
ASTM标准中铸铁、铸钢和锻钢表示方法(二)ASTM标准中铸铁、铸钢和锻钢表示方法见下表。
材料名称牌号组成说明铸铁1.一般灰口铸铁一位和二位数组，例：26、40、50第一位数为序号，第二位数表示最低抗拉强度值（1000Psi），有时在数字后加字母表示尺寸种类2.阀们管配件灰口铸铁用A、B、C字母表示3.球墨铸铁六位三组数，例80-5506第一组数：最低抗拉强度值（1000PSi）第二组数：最低屈服强度值（1000PSi）第三组数：最小伸长率（％）4.可锻铸铁五位数组，例：32510、50055.奥氏体铸铁D-数字序号＋字母类号，例：D-3B6.机动车用灰口铸铁G＋四位数字组四位数组：缩小10倍的最低抗拉强度值（PSi）7.汽车用可锻铸铁M＋四位数字组前两位数：最小屈服强度（1000PSi），后两位数：最小伸长率（％）8.耐磨铸铁百分数＋元素符号＋HC（或LC）例：20%-Cr-Mo-LC百分数代表第一位元素含量。
HC：高含碳量，LC：低含碳量铸钢1.碳素钢和合金钢1.数字序号＋字母代号，例1Q、4QA、15N2.最低抗拉强度值A-退火，Q-淬火加回火，N-正火加回火，QA-淬火加回火后强度较高状态单位：1000PSi2.高强度铸钢最低抗拉强度值—屈服强度值例：90-60表示单位均为：1000PSi3.奥氏体铸钢字母（B或C）—数字序号4.高温受压合金铸钢C＋数字序号5.好问或耐蚀用高合金铸钢字母组＋平均含碳量＋元素符号，例：CF8M、HK40、CD41MCu6.低温受压用铸钢LC＋字母（A、B、C）或数字数字表示含镍量。
A、B、C表示碳素钢或含锰碳素钢一般用压铸钢锻件A＋大写字母＋类号A、B、C—按材料强度大小分类(三)ASTM、SAE和AISI标准中碳素钢和合金钢牌号表示方法在ASTM、SAE、AISI标准中，碳素钢和合金钢牌号的表示方法基本相同。
大都采用四位阿拉伯数字表示，间或在中间或末尾加入字母。
第八章 铸钢和铸铁的金相检验
孕育处理前
孕育处理后
（4）灰铸铁的热处理及应用
消除铸件内应力、改善切削加工性能和提高表面耐磨性。
a．去应力退火（人工时效） 500 ℃～550 ℃，防止变形和开裂 b．消除铸件白口、降低硬度的退火（高温退火） 在共析温度以上进行，使渗碳体分解成石墨； c．表面淬火 高频、火焰、激光，50HRC~55HRC
E型石墨
100×
F型石墨：
其特点是星状（或蜘蛛状）与 短片状石墨混合均匀布 ，F型石 墨是过共晶铁水在较大过冷度的 条件下形成的。大块的为初生石 墨，片状石墨在其上生长。
F型石墨
100×
灰口铸铁的基体组织
实际生产中应用的灰口铸铁主要是 以珠光体为基体的，随着基体中珠光 体含量的增加和细化，铸铁的强度、 硬度和耐磨性提高。珠光体的细化程 度与奥氏体的成分、晶粒度、分解温 度有关，灰口铸铁中珠光体类型组织 的形成过程与钢相似，不再重述。灰 口铸铁的基体组织为铁素体、铁素体 ＋珠光体、珠光体组织。
一、铸铁的的石墨化过程和特点
1、碳的三种存在形式：
①溶于α-Fe或γ-Fe中形成F 或A ；
②形成渗碳体(Fe3C)； ③游离态石墨(G)。 石墨强度、硬度和塑性都很差。 石墨为稳定相。
渗碳体为亚稳相， Fe3C→3Fe+C
石墨的晶体结构——简单六方晶格
亚稳定平衡的Fe-Fe3C相图和稳定平衡的Fe-G相图，
显微组织
F+G F+P+G P+G Le’+P+G
麻口铸铁
白口铸铁
不进行ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
不进行
不进行
Le’+P+Fe3C
铸铁组织：石墨和基体（F、P、F+P）
铸铁和铸钢中的碳
铸铁和铸钢中的碳李传拭(中国铸造协会，北京100044)摘要：介绍了碳的一些物理特性，以及与铸造有关的碳质材料一石墨和无定形碳的基础知识。
叙述了铸钢中碳化物的特点及铸钢中珠光体、马氏体、贝氏体的定义；并介绍了碳在灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁、白L J抗磨铸铁中的形态、性质和作用。
关键词：铸铁；铸钢；碳文献标识码：A中图分类号：T G2文章编号：1003—8345(2009)04—0061—07C ar bon i n C ast I r on and Cast St ee lL I C huan-s hi(C hi na Foundr y A ssoci at i on，B ei j i ng100044，C hi na)A bs t r a c t：A n i nt r odu ct i on w a s m ade t o t he phys i cal char act er i s t i cs of t he ca r bo n el em en t，as w el l as t he bas i c know l edge of t he f o und r y-r el a t ed car bon m at er i al，gr aphi t e a nd a m or p ho us ca r bon．The char act er i s t i cs of car bi de i n c a st s te e ls W a s desc r i bed，and t he def ini t i ons of t he pear l it e，m ar t ens i t e a nd bai ni t e i n cast s te e ls w er e expl ai ned．The m or pho l ogi es，pr o per t y a nd f unct i on of t he car bon i n gr ay i r on，nodul ar i r on，m al l eab l e c a st i r o n a nd w hi t e w ear-r es i st ant c as t i r ons w er e i n t r odu ced．K ey w o r ds：c ast i ron；cast s t eel；car bon碳是自然界中蕴藏很丰富的元素，在常压下的熔点为3550oC，沸点为4194oC，3500℃开始升华，是熔点最高的元素。
铸钢和球墨铸铁
铸钢和球墨铸铁铸钢和球墨铸铁是常见的金属材料，广泛应用于工业领域。
本文将分别介绍铸钢和球墨铸铁的特点、工艺和应用领域。
一、铸钢铸钢是一种以铁和碳为基础，经过熔炼、浇注和冷却等工艺制成的金属材料。
与普通钢相比，铸钢具有更高的韧性和强度，能够适应更复杂的工作环境和载荷。
铸钢的制造工艺主要包括熔炼、浇注、冷却和热处理等步骤。
首先，将合适比例的生铁、废钢和合金料放入炉中进行熔炼，通过调节炉温和熔炼时间，使得材料充分熔化并达到所需成分。
接下来，将熔融的钢液浇注到模具中，经过冷却过程，形成所需的铸钢件。
最后，对铸钢件进行热处理，消除内部应力、改善组织结构，提高材料的强度和韧性。
铸钢具有许多优点，如高强度、高韧性、耐磨损、耐腐蚀等。
它广泛应用于船舶、汽车、机械、建筑等领域，常见的铸钢制品有船舶零部件、汽车发动机缸体、大型机械设备等。
二、球墨铸铁球墨铸铁，又称球墨铸铁，是一种以铁、碳和球化剂为基础，通过球化处理制成的金属材料。
与灰铸铁相比，球墨铸铁具有更好的韧性和抗拉强度，能够满足更高的使用要求。
球墨铸铁的制造工艺主要包括材料配比、熔炼、球化处理和冷却等步骤。
首先，根据所需成分比例将生铁、废铁、废钢和添加剂等材料进行配比。
然后，将配料放入炉中进行熔炼，通过精确控制炉温和保持时间，使得材料充分熔化并达到所需成分。
接下来，将熔融的铁液进行球化处理，通过添加球化剂和冷却剂，使得铁液中的石墨形成球状结构，提高材料的韧性。
最后，将球墨铸铁浇注到模具中，经过冷却和固化，形成所需的铸件。
球墨铸铁具有许多优良性能，如高强度、高韧性、耐磨损、耐腐蚀等。
它广泛应用于汽车、机械、铁路、建筑等领域，常见的球墨铸铁制品有车底盘件、机械零部件、管道配件等。
铸钢和球墨铸铁是两种常见的金属材料，它们在工艺和应用领域上有一定的差异。
铸钢具有高强度和高韧性，适用于复杂的工作环境；而球墨铸铁具有更好的韧性和抗拉强度，能够满足更高的使用要求。
通过了解铸钢和球墨铸铁的特点和应用，我们可以更好地选择适合的材料，并在实际工程中发挥其优势。
铸铁转型铸钢文章
铸铁转型铸钢文章铸铁转型铸钢是一项重要的冶金工艺，旨在将铸铁材料转变为铸钢材料，以改善其性能和用途范围。
铸铁与铸钢在成分和结构上存在差异，铸铁中含有较高的碳含量，而铸钢中的碳含量相对较低。
通过转型，铸铁材料的碳含量可以减少，从而使其具备更好的强度、韧性和耐腐蚀性。
铸铁转型铸钢的过程可以分为几个关键步骤。
首先，铸铁材料需要经过加热处理，以提高其塑性和可变性。
然后，在高温下，通过控制加热时间和温度，使铸铁中的碳和其他杂质在一定程度上被氧化和还原。
这个过程被称为脱碳，其目的是降低铸铁中的碳含量。
在脱碳过程中，一些碳和杂质会被氧化成气体，从而逐渐减少铸铁的碳含量。
然后，通过冷却和淬火处理，铸铁中的碳会重新结晶并形成钢的晶粒。
通过这一系列的处理，铸铁材料就成功地转变为铸钢材料。
铸铁转型铸钢的优势不仅体现在性能上，还体现在用途范围的扩大上。
铸钢材料具有更高的强度和韧性，因此在工程领域中得到广泛应用。
它可以用于制造各种机械零件、工具和设备，以及建筑结构和汽车零部件等。
然而，铸铁转型铸钢过程中也存在一些挑战和难点。
首先，加热和冷却过程需要严格控制温度和时间，以确保材料的性能和结构得到最佳改善。
其次，脱碳过程中可能会产生大量的气体，需要采取相应的防护措施，以确保生产环境的安全和健康。
铸铁转型铸钢是一项复杂而重要的冶金工艺，通过控制加热、冷却和脱碳等过程，可以将铸铁材料转变为铸钢材料，以提高其性能和用途范围。
这项工艺在工程领域中应用广泛，为各种机械和结构的制造提供了可靠的材料基础。
随着技术的进步和工艺的改进，铸铁转型铸钢将继续发展，为人类的工业和生活带来更多的便利和发展机遇。
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铸铁的性能取决于铸铁的组织和成分。因此，铸铁的机械性能 主要取决于铸铁基体组织以及石墨的数量、形状、大小及分布 特点。石墨机械性能很低，硬度仅为HB3～5，抗拉强度为20Mpa， 延伸率接近零
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石墨
珠光体
铁素体
抗拉强度MPa
20
800～1000
350～400
孕育处理——在铸铁液中加入孕育剂，然后进行浇注生产的铸铁。
其目的是细化组织和石墨，提高其强度，均匀组织，防止出现白口。
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2、灰铸铁的牌号
灰铸铁的牌号用“灰铁”汉语拼音的第一个大写字母“HT”和一组数字来表示 ，HT100表示抗拉强度为100MPa的灰铸铁。
其工艺：加热到500～550℃，保温2～3h，然后随炉冷却至 250℃～ 400 ℃ 出炉空冷。
③ 正火 目的是增加铸铁基体的珠光体组织，提高铸件的强度、硬度 和耐磨性，并可作为表面热处理的预先热处理，改善基体组织。
加热到850～900℃保温 1～3小时采用空冷、风冷或喷雾冷却。冷却速度 越快，基体组织中珠光体量越多，组织越弥散，强度、硬度越高，耐磨性越好。
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二、铸铁概述 碳质量分数大于2.11%的铁碳合金。 （一）、铸铁的特点 1、成分与组织的特点
铸铁与碳钢相比，除了有较高的碳、硅含量外，还有较高的杂质元素硫和磷。
铸铁中的碳主要有如下三种分布形式：
① 溶于铁晶格的间隙中，形成间隙固溶体，如铁素体、奥氏体； ② 与Fe生成化合物，如Fe3C碳化物； ③ 以游离的石墨形式析出。
决于石墨的形状、大小、数量及分布。
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因此，灰口铸铁按石墨的形状和大小又可分为：
灰铸铁 －石墨为片状；(常被称为灰口铸铁) 球墨铸铁－石墨为球状； 可锻铸铁－石墨为团絮状； 蠕墨铸铁－石墨为蠕虫状。
铸铁中石墨的形成过程称为石墨化过程,
铸铁的化学成分和结晶时的冷却速度是影响石墨化和铸铁组织的主要因素。 1、化学成分的影响
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3.3 铸钢与铸铁
一、铸钢
主要用于制造形状复杂，需要一定强度，塑性和韧性的零件。 如重型机械齿轮钢轮，轧辊，机座，缸体，阀体 等。
牌号：“ ZG”加平均碳质量分数的万分数表示，如：ZG25，
ZG25，机座，箱体 ZG35，飞轮，机架 ZG45，联轴器，气缸，齿轮，齿轮圈。 ZG55，起重运输机中的齿轮，联轴器等
①碳和硅的影响: 硅和碳都是强烈促进石墨化的元素。 ②锰的影响：锰是一个阻碍石墨化的元素。
③硫的影响： 硫阻碍碳原子的扩散，是一个促进白口铸铁的元素， 而且降低铁水的流动性，恶化铸造性能，
④磷的影响：磷是一个促进石墨化不十分强烈的元素。 2. 冷却速度对铸件石墨化的影响
铸件冷却速度越缓慢，即过冷度较小时，越有利于石墨化过程的充分进行。
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(二)、铸铁的分类
铸铁是碳含量大于2.11％的铁碳合金，其中的碳有以化合态 的渗碳体Fe3C析出,也有以游离态的石墨析出。根据铸铁 中的碳在结晶过程中的析出状态以及凝固后断口颜色的不同， 状态可分为三大类：白口铸铁；麻口铸铁；灰口铸铁
白口铸铁－碳除少量溶于铁素体外，其余全部以化合物状态的
石墨与基体相比，其强度和塑性都要小得多，石墨减
小
铸铁件的有效承载截面积，同时石墨尖端易使铸件
在承载时产生应力集中，形成脆性断裂。
因此，铸铁的抗拉强度、塑性和韧性要比碳钢低，
一般说来，石墨的数量越少，分布越分散，形状越接近球形，
则铸铁的强度、塑性和韧性越高。
虽然铸铁的机械性能不如钢，但由于石墨的存在， 却赋予铸铁许多为钢所不及的性能。如良好的耐磨性、 高的消振性、低的缺口敏感性以及优良的切削加工性。 此外，铸铁的碳含量高，其成分接近共晶成分，因此， 铸铁的熔点低，约为1200℃左右，铁水流动性好； 石墨结晶时体积膨胀，所以铸造收缩率小，其铸造性能优于钢。
分类
普通 灰铸铁
普通 灰铸铁
孕育 铸铁
孕育 铸铁
牌号
铸件
σb
σbb
尺寸 (MPa) (MPa)
HT100 任意 100 260
HT200 15～30 200 400
HT300 15～30 300 540
HT400 15～30 400 680
基体 铁素体 珠光体 珠光体 索氏体
石墨 应用
粗片 机床座
中等 较细 细小
渗碳体析出,凝固后断口呈白亮的颜色，故称白口铸铁。
麻口铸铁－碳既以化合状态的渗碳体析出，又以游离状态的石墨析出.
凝固后断口夹杂着白亮的渗碳体和暗灰色的石墨，故称为麻口铸铁。
灰口铸铁－碳全部或大部分以游离状态的石墨析出， 凝固后断口呈灰色，故称为灰口铸铁。
白口铸铁的性质硬而脆，所以，工业上应用较少。 灰口铸铁的性能除了与成分及基体组织有关外，还取
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2、 铸铁组织
铸铁的金属基体有珠光体、铁素体、铁素体＋珠光体， 经热处理后有马氏体、贝氏体等组织，它们相当于钢的组织。
铸铁中石墨的形态可分为六种:
3、铸铁的性能特点
Ⅰ型为片状石墨; Ⅱ型为蟹状石墨;
Ⅲ型为蠕虫状石墨;
Ⅳ型为聚集状(团絮状)石墨; Ⅴ型为不规则或开裂状石墨; Ⅵ型为球状石墨。
汽缸、飞 轮
重荷机床 床身
齿轮、高 压泵壳
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3. 灰铸铁的热处理
①消除内应力退火
是将铸件以60～100℃/h的速度缓慢加热到500～550℃，保温，然后 以20～40℃/h的冷却速度缓冷至200℃左右出炉空冷。
②石墨化退火
石墨化退火的目的： 是为了消除白口、降低硬度，改善加工性能。
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三、常用铸铁 （一）灰口铸铁
是石墨呈片状分布的铸铁，它是应用最广的一类铸铁。在各类铸铁 的总产量中，灰铸铁所占的比重最大，约占80％以上。
1、灰铸铁的组织 是由片状石墨和金属基体组织所组成的。
金属基体组织分为铁素体，铁素体＋珠光体和珠光体三种。
灰铸铁件的机械性能不仅与石墨片的分布类型有关， 而且还与石墨片的 大小有关。灰铸铁片状石墨的大小分为8级，以1级为最粗，8级为最细。 石墨片越粗，其机械性能越差。为了获得细片状的石墨，通常采用孕育 处理。经过孕育处理（变质处理）的灰铸铁, 称为孕育铸铁。