铸钢和铸铁的应用

铸钢和铸铁的应用

1130910113 梁玉鑫

铸钢和铸铁是铸造铁碳合金的两大种类，它们的区别在于合金中的含碳量高低。铸铁是指含碳量大于 2.14％或者组织中具有共晶组织的铁碳合金。而工业中使用的铸铁通常都不是简单的铁碳二元合金，而是以铁碳硅为主要元素的多元合金。而含碳量低于2.14％的铁碳合金则被称为铸钢，此外，硅，锰，磷，硫也是铸钢中的长存元素。

铸铁是近代工业生产中应用最广泛的一种铸造金属材料。一般在机械制造，冶金矿山，石油化工，交通运输和国防工业等各个部门中得到了广泛的应用。铸钢在许多重型的和承受动载荷的机械零件中得到了广泛的应用。

按照铸铁中石墨的存在形式，又可以将铸铁分为灰铸铁，白口铸铁，球墨铸铁，蠕墨铸铁等等，按照铸铁的特殊性能又可以分为减摩铸铁，冷硬铸铁，抗磨铸铁，耐热铸铁等。每种铸铁都因为其特殊的性能而得到了不同的应用。

灰铸铁（灰口铸铁）：碳主要以片状石墨形式出现的铸铁，断口呈灰色，基体形式为：铁素体、珠光体、珠光体加铁素体。由于灰铸铁具有一定的强度和良好的减震性、耐磨性，以及优良的切削加工性和铸造工艺性，并且生产简便、成本低，因此在工业生产和民用生活中得到最广泛的应用。

孕育铸铁：仍属灰铸铁范畴，是铁液经孕育处理后，获得的亚共晶灰铸铁。孕育铸铁的碳主要以细片状石墨形式出现，基体形式为珠光体、铁素体。经孕育处理后的孕育铸铁，Si常被调整到1.2%--1.8%，共晶团被显著地细化，石墨的尺寸及分布得到改善，从而提高了强度，因此孕育铸铁又常称为高强度灰铸铁。孕育铸铁的抗拉强度可达200--400Mpa，抗弯强度可达450--600Mpa，但延伸率和冲击韧性仍较低，故常用于动载荷较小，静力强度要求较高的重要铸件，如机床床身、发动机缸体等。

球墨铸铁：是铁液经过球化剂处理而不是经过热处理，使石墨大部或全部呈球状，有时少量为团絮状的铸铁。但球墨铸铁经过一定的热处理却可改变基体的形式，球墨铸铁的基体形式为：铁素体、珠光体、铁素体加珠光体、贝氏体、奥氏体加贝氏体。（奥贝）球墨铸铁是二十世纪40年代末发展起来的一种新型结构材料，除有类似于灰铸铁的良好减震性、耐磨性、切削加工性和铸造工艺性外，

还具有比普通灰铸铁高得多的强度、塑性和韧性，抗拉强度可达1200--1450Mpa，延伸率可达17%，冲击值可达60J/cm2，因此已用于生产受力复杂，强度、韧性、耐磨性等要求较高的零件，如汽车、拖拉机、内燃机等的曲轴、凸轮轴，还有通用机械的中压阀门等。

蠕墨铸铁：是铁液经过蠕化处理，大部分石墨为蠕虫状石墨的铸铁。蠕墨铸铁的基体形式为：铁素体、珠光体、铁素体加珠光体。蠕墨铸铁是二十世纪60年代开发的一种新型铸铁材料，抗拉强度可达500Mpa，比灰铸铁强度高，且比球墨铸铁铸造性能好，此外还有良好的导热性等，因此已用于生产柴油机缸盖、电动机外壳、驱动箱箱体、制动器鼓轮、液压件阀体、冶金钢锭模等。

耐热铸铁：是在高温下其氧化或变形符合使用要求的铸铁。可在铸铁中加入某些合金元素以提高铸铁在高温时的抗氧化性和抗生长性。通常，耐热铸铁按加入合金元素不同可分为三类：含硅耐热铸铁、含铝耐热铸铁、含铬耐热铸铁，主要用于烧结机台车、石油炼炉管板、电炉炉门、锅炉炉篦、烟道挡板、换热器等。

耐蚀铸铁：是有一定抗腐蚀能力的铸铁。如高硅耐酸铸铁、高硅钼抗氯铸铁、铝铸铁、高铬铸铁、镍铸铁、抗碱铸铁等，主要用于石油、化工、化肥等设备中的许多零件。

铸钢按照其合金含量可以分为铸造高合金钢，铸造低合金钢等等。铸造碳钢虽然应用广泛，但是在性能上有许多不足之处，例如淬透性差厚断面铸件不能采用淬火——回火处理进行强化；使用温度范围仅限于40-400℃；抗磨性及耐蚀性较差等，不能满足现代工程上的需要，因而制造合金钢得到了发展。

铸造低合金钢是在铸造碳钢的化学成分基础上加入分量不多的一种或几种合金元素所构成的钢种。其合金含量一般不超过5％。

铬系铸造低合金钢，铬使得钢具有比较良好的淬透性，同时可以提高合金的强度。但是其缺点是具有回火脆性，因而通常加入适量的钼来减轻回火脆性倾向，因为铸钢在进行热处理后能得到较高的硬度和强度，常用于铸造齿轮毛坯等重要铸件。

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。随着含碳量的增加，铸造碳钢的强度增大，硬度提高。铸造碳钢具有较高的强度、塑性和韧性，成本较低，在重型机械中用于制造承受大负荷的零件，如轧钢机机架、水压机底座等；在铁路车辆上用于制造受力大又承受冲击的零件如摇枕、侧架、车轮和车钩等。

铸造特种钢。为适应特殊需要而炼制的合金铸钢，品种繁多，通常含有一种或多种的高量合金元素，以获得某种特殊性能。例如，含锰11%～14%的高锰钢能耐冲击磨损，多用于矿山机械、工程机械的耐磨零件；以铬或铬镍为主要合金元素的各种不锈钢，用于在有腐蚀或650℃以上高温条件下工作的零件，如化工用阀体、泵、容器或大容量电站的汽轮机壳体等。

铸钢和铸铁因为其适宜的性能，相对低廉的价格，以及方便的制备方法，在现在以及未来的工业上产中都将得到广泛的应用，如何进一步提高铸铁铸钢的强度，减少铸铁铸钢中的缺陷，是我们应该努力研究的问题。