铸铁知识介绍
铸铁的基础知识
1、铸铁及其熔炼铸铁是指碳的质量分数大于2.14%或者组织中具有共晶组织的铁碳合金。
工业上所用的铸铁，实际上都不是简单的铁-碳二元合金，而是以铁、碳、硅为主要元素的多元合金。
铸铁的成分范围大致为ω（C）=2.4%～4.0%，ω（Si）=0.6%～3.0%，ω（Mn）=0. 2%～1.2%，ω（P）=0.04%～1.2%，ω（S）=0.04%～0.20%。
有时还可加入各种合金元素，以便获得能满足各种性能要求的合金铸铁。
铸铁是近代工业生产中应用最为广泛的一种铸造金属材料。
在机械制造、冶金矿山、石油化工、交通运输和国防工业等各部门中，铸铁件约占整个机器重量的45%～90%。
因此，掌握铸铁的基本理论和生产技术，对于发展铸造生产，充分发挥铸铁件在国民经济各部门中的作用，是很有意义的。
相图是分析合金金相组织的有力工具。
铸铁是以铁元素为基的含有碳、硅、锰、磷、硫等元素的多元铁合金，但其中对铸铁的金相组织起决定作用的主要是铁、碳和硅，因此铁-碳相图和铁-碳-硅三元合金相图是分析铸铁的成分与组织的关系以及组织形成过程的基础。
2、铸铁的基础知识——铁-碳相图——铁—碳相图分析由于铸铁中的碳可能以渗碳体（Fe3C）或石墨两种独立的形式存在，因而铁、碳相图存在着Fe-G（石墨）和Fe-Fe3C两套体系，即铁-石墨系和铁-渗碳体系。
从热力学观点看，石墨比渗碳体更稳定，因此，铁-石墨系也称为稳定系，而铁-渗碳体系称为亚稳定系。
图2. 1-1所示为铁碳合金双重相图，即Fe-G（石墨）稳定系相图和Fe-Fe3C亚稳定系相图，分别以虚线和实线表示。
表2.1-1为相图中临界点的温度及含碳量。
铁-碳相图中各临界点的温度及含碳量Fe-G（石墨）相图和Fe-Fe3C相图的主要不同处在于：1）稳定系的平衡共晶点C'的成分和温度与C点不同体（两相组成莱氏体）2）稳定平衡的共析点S，的成分和温度与S点不同在Fe-C相图中稳定系的共晶温度和共析温度都比亚稳定系的高一些。
铸铁知识考题(附答案)
一、解释下列名词1、什么是石墨化？答：铸铁中碳原子析出石墨的过程。
什么是石墨化退火（或称高温退火）？答：将温度加热到共析温度以上，使渗碳体分解成石墨的退火。
2、什么是灰口铸铁？答：碳大部分以游离状态的石墨析出，凝固后断口呈暗灰色。
什么是可锻铸铁？答：石墨形状为团絮状的灰口铸铁。
什么是球墨铸铁？答？石墨形状为球状的灰口铸铁。
什么是蠕墨铸铁？答：石墨形状为蠕虫状的灰口铸铁。
什么是变质铸铁（或称孕育铸铁）？答：变质（孕育）处理后的灰铸铁。
什么是白口铸铁？答：碳除少量溶于铁素体外，其余全部以化合态的渗碳体析出，凝固后断口呈白亮的颜色。
二、填空题1、铸铁与钢比较，其成分主要区别是含龙和足量较高，且杂质元素硫和磷含量较多。
2、化学成分和冷却速度是影响铸铁石墨化的主要因素。
3、白口铸铁中的碳主要以渗碳体形式存在,而灰口铸铁中的碳主要以石墨形式存在,两者比较，前者的硬度高而脆性大。
4、石墨的存在给灰口铸铁带来一系列的优越性能，如铸造性能.、切削加工性、减摩性、消震性能良好.、缺口敏感性较低。
5、含碳量为的铸铁，如果全部按Fe-G相图进行结晶，其石墨化过程可分为如下二个阶段：第一阶段：在∏54℃通过共晶反屈形成Go第二阶段：在1154°C~738°C冷却过程中自奥氏体中析出G以及在738℃通过共析反应形成G共析。
6、渗碳体是亚稳定相，高温长时间加热会分解为铁和石墨。
7、灰口铸铁、可锻铸铁及球墨铸铁的石墨形态分别呈心笈、团絮状及球状。
8、HT200是灰铸铁的牌号,其中的碳主要以石墨的形式存在,其形态呈上状，由于它具有良好消震性能性能,在机床业中常用来制造机床床身。
9、球墨铸铁是通过浇铸前向铁水中加入一定量的四位进行球化处理，并加入少量的孕育剂促使石墨化,在浇铸后直接获得球状石墨结晶的铸铁。
10、铸铁在凝固过程中，如果第一阶段充分地石墨化，第二阶段或充分石墨化、或部分石墨化、或完全不石墨化，则分别得至U F、F+P、P为基体的铸铁。
铸铁铸态组织基础知识
铸铁铸态组织基础知识铸铁是一种常见的金属材料，其具有良好的机械性能和耐热性能，广泛应用于工业制造领域。
铸铁的组织结构对其性能有着重要影响，铸态组织是指铸铁在铸造过程中形成的组织结构。
本文将介绍铸铁铸态组织的基础知识。
铸铁是由铁、碳和其他合金元素组成的合金材料。
在铸造过程中，铸铁首先以液态形式注入铸型中，然后在冷却过程中逐渐凝固形成固态材料。
铸态组织是指铸铁在凝固过程中形成的组织结构。
铸铁的铸态组织通常由铁素体、珠光体和石墨组织组成。
铁素体是铸铁的基体组织，主要由铁和碳组成。
珠光体是一种由铁和碳组成的固溶体，具有球状或类似珍珠的形态，是铸铁中的主要强度组织。
石墨组织是由石墨片或石墨球组成的结构，具有良好的润滑性能和抗磨损性能。
铁素体的形成取决于铸铁的化学成分和冷却速率。
高碳铸铁中的碳含量较高，有利于铁素体的形成。
快速冷却会抑制铁素体的形成，使珠光体比例增加。
因此，铸铁的化学成分和冷却速率对铸态组织有重要影响。
铸态组织对铸铁的性能有着重要影响。
铁素体具有较高的强度和硬度，但脆性较大。
珠光体具有较高的塑性和韧性，但强度和硬度较低。
石墨组织能够降低摩擦系数，提高耐磨性能。
因此，铸铁的性能可以通过调整铸态组织的比例来实现。
铸态组织的控制主要通过铸造工艺和热处理工艺来实现。
在铸造工艺中，可以通过调整铸型温度、浇注速度和冷却方式等参数来控制铸态组织。
在热处理工艺中，可以通过加热和冷却的方式来改变铸态组织的形貌和比例。
铸态组织的评价主要通过金相显微镜观察和显微硬度测试来实现。
金相显微镜可以观察铸态组织的形貌和比例，显微硬度测试可以评估铸态组织的硬度和强度。
总结起来，铸铁铸态组织是指铸铁在铸造过程中形成的组织结构，主要由铁素体、珠光体和石墨组织组成。
铸态组织对铸铁的性能有着重要影响，可以通过调整铸态组织的比例来改变铸铁的性能。
控制铸态组织的方法主要包括铸造工艺和热处理工艺。
铸态组织的评价主要通过金相显微镜观察和显微硬度测试来实现。
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。
铸铁 密度
铸铁密度
铸铁，又称为铸铁材料，是一种常见的金属材料，具有良好的机
械性能和热性能等特点。
密度是铸铁的一个重要参数，直接关系到材
料的重量和造型。
下面将详细介绍铸铁的密度及其相关知识点。
首先，我们先来了解一下铸铁的密度是什么。
铸铁的密度一般在6.9-7.8g/cm³之间，具体数值取决于材料组成和生产工艺等因素。
同时，铸铁的密度还受到温度和压力的影响。
通常情况下，铸铁的密度
随着温度的升高而降低，但在一定温度范围内，其密度变化很小。
其次，我们来了解一下铸铁密度的影响因素。
铸铁密度的主要影
响因素有铁素体含量、合金元素含量和生产工艺等。
其中，铁素体含
量是影响铸铁密度的关键因素。
铁素体含量越高，铸铁的密度就越大。
此外，合金元素含量也会影响铸铁的密度，不同的合金元素对铸铁密
度的影响不同。
生产工艺也是影响铸铁密度的重要因素，合理的生产
工艺可以提高铸铁的密度。
最后，我们来看一下铸铁密度的应用。
铸铁密度是评价材料质量
的一个重要指标，对铸件的重量和形状有着重要的影响。
在工业生产中，铸铁的密度被广泛应用于铸铁件的设计和加工过程中。
了解和掌
握铸铁密度的相关知识，对于提高铸铁件的质量和生产效率具有重要
的意义。
综上所述，铸铁密度是铸铁的一个重要参数，与材料的重量和造
型密切相关。
了解铸铁密度的影响因素和应用，有助于提高铸件质量
和生产效率，促进工业生产的发展。
铸铁知识
第一节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2.5%-3.5%）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；按化学成分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、特殊钢和专业用钢；按化学成分可将钢分为碳素钢和合金钢。
铸铁铸铁（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。
用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。
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。
多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件。
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。
用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件。
铸铁属于什么材料
铸铁属于什么材料
铸铁是一种铁碳合金材料，主要包括灰铸铁、球墨铸铁和白口铸铁。
它具有良
好的铸造性能、机械性能和耐磨性，被广泛应用于工业制造领域。
铸铁的分类和性能让人们对它的材料特性产生了疑问，那么铸铁属于什么材料呢？
首先，我们来了解一下铸铁的基本成分。
铸铁是以铁和碳为主要合金元素，同
时还含有一定量的硅、锰、磷等元素。
根据碳的形态和含量不同，可以将铸铁分为灰铸铁、球墨铸铁和白口铸铁。
灰铸铁中碳以石墨形式存在，球墨铸铁中碳以球状石墨形式存在，而白口铸铁中碳以铁素体形式存在。
这些不同形式的碳对铸铁的性能产生了显著影响。
其次，铸铁的性能特点也能够说明它属于什么材料。
铸铁具有较高的铸造性能，能够流动性好，填充性能强，适合于各种复杂形状和薄壁厚的铸件制造。
同时，铸铁的机械性能也较好，具有一定的强度和韧性，在静载和冲击载荷下表现出良好的性能。
此外，铸铁还具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，能够满足不同工况下的使用要求。
最后，铸铁作为一种特殊的铁碳合金材料，其材料特性决定了它在工程领域的
重要地位。
在汽车制造、机械制造、建筑工程等领域，铸铁都有着广泛的应用。
它能够满足复杂零部件的铸造要求，同时在成本和性能上都具有一定的优势，因此备受青睐。
综上所述，铸铁属于一种铁碳合金材料，具有良好的铸造性能、机械性能和耐
磨性，被广泛应用于工业制造领域。
通过了解铸铁的基本成分和性能特点，我们可以更好地理解铸铁属于什么材料这个问题。
铸铁的独特性能使其在工程领域发挥着重要作用，也为工程师提供了更多的设计选择。
铸铁铸态组织基础知识
铸铁铸态组织基础知识铸铁是一种常见的铸态材料，具有良好的机械性能和耐热性能。
铸铁的基本组织特征是由铁素体和石墨组成的复合组织。
在这篇文章中，我们将介绍铸铁的基本组织知识。
铸铁的基本组织由两部分组成：铁素体和石墨。
铁素体是铸铁中的主要组织相，它由铁和碳组成。
铁素体的组织形式有很多种类，常见的有珠光体、鳞片体和网状体。
珠光体是一种球状的组织，由铁素体晶粒组成，具有良好的韧性和强度。
鳞片体是一种片状的组织，由铁素体晶粒沿平行面排列而成，具有较高的硬度和耐磨性。
网状体是一种网状的组织，由铁素体晶粒交叉排列而成，具有良好的韧性和强度。
除了铁素体，铸铁中还存在着大量的石墨。
石墨是一种由碳组成的物质，它具有良好的润滑性和导电性。
石墨的形态有片状、球状和螺旋状等。
片状石墨是指石墨以片状分布在铸铁中，具有较好的润滑性和抗冲击性能。
球状石墨是指石墨以球状分布在铸铁中，具有较好的韧性和抗疲劳性能。
螺旋状石墨是指石墨以螺旋状分布在铸铁中，具有较好的导热性能。
铸铁的组织形态对其性能有着重要的影响。
珠光体组织具有良好的韧性和强度，适用于制作需要承受较大力度和冲击的零件。
鳞片体组织具有较高的硬度和耐磨性，适用于制作需要抵抗磨损和磨削的零件。
网状体组织具有良好的韧性和强度，适用于制作需要同时满足韧性和强度要求的零件。
石墨的存在对铸铁的性能也有重要影响。
石墨的润滑性能可以降低铸铁零件的摩擦系数，提高其耐磨性能。
石墨的导电性能可以提高铸铁零件的导电性能，适用于制作需要导电性能的零件。
铸铁的组织形态还受到铁素体和石墨的含量、冷却速度等因素的影响。
铸铁的含碳量越高，石墨的含量越多，铸铁的硬度和脆性越大。
铸铁的冷却速度越快，铁素体的晶粒越细小，铸铁的强度和韧性越高。
铸铁的铸态组织是由铁素体和石墨组成的复合组织。
铸铁的组织形态对其性能有着重要的影响，不同的组织形态适用于制作不同性能要求的零件。
铸铁的组织形态还受到多种因素的影响，包括铁素体和石墨的含量、冷却速度等。
铸造知识
片状 菊花状 块片状 枝晶点状 枝晶片状 星状
2、石墨的长度分类
级别 1 2 3 4 名称 石长100 石长75 石长38 石长18 石墨长度×100(mm) 级别 ＞100 ＞50～100 ＞25～50 ＞12～25 5 6 7 8 名称 石长9 石长4.5 石长2.5 石长1.5 石墨长度×100(mm) ＞6～12 ＞3～6 ＞1.5～3 ＜1.5
金相组织（磷共晶）
金相组织（渗碳体）
硬度计介绍
硬 度
目镜
布氏（HB） 洛氏（HRB）
标准块
维氏（HV）
里氏（HL）
试验过程
试验样品
布氏硬度计介绍
布氏硬度(HB)一般用于材料较软的时候，如有色金属、热处理之前或 退火后的钢铁。 布式硬度(HB)是以一定大小的试验载荷，将一定直径的淬硬钢球或硬 质合金球压入被测金属表面，保持规定时间，然后卸荷，测量被测表 面压痕直径。布氏式硬度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商。一 般为：以一定的载荷(一般3000kg、750Kg)把2类 3类 4类 5类 6类
中国牌号 HT100 HT150 HT200 HT250 HT300 HT350
日本牌号 FC100 FC150 FC200 FC250 FC300 FC350
抗拉强度（MPa） ≥ 100 150 200 250 300 350
测试抗拉强度的仪器
10mm、5mm)的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负
荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。
硬度计介绍
洛氏硬度计 洛式硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬
度值指标。以0.002毫米作为一个硬度单
位。 当HB>450或者试样过小时，不能采用布 氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用
铸铁基础知识
挠度：变形量
硅
硅是铸铁中常存五元素之一，能减少碳在液态和固态中的溶解 度，促进石墨的析出，因此是促进石墨化的元素，其作用是碳的1/3 左右，故增加硅量会增加石墨的数量，也会使石墨粗大。 在灰铸铁中硅的质量分数控制在1.1~2.7%的范围内，一般碳硅量 低可获得较高的机械强度和硬度，但流动性稍差；当薄壁铸件出现白 口时可提高碳硅含量使之变灰；当壁厚铸件出现粗大石墨时，应适当 降低碳硅含量，达到提高机械强度和硬度的目的。 在球墨铸铁中，球化前硅的质量分数控制在1.0~2.0%的范围内， 这主要考虑在球化时球化孕育剂还要带入一部分硅量。通常球化后硅 的质量分数最终控制在1.8~3.3%，在此范围内，随着硅量的提高，铁 素体量增加并能细化石墨，提高球状石墨的圆整度。
铸铁的石墨
A型石墨
• A型石墨是在石墨的 成核能力较强，冷却速度 较慢，共晶转化在很小的 过冷度下进行时形成的。 由于晶核的数目较多，又 在很小的过冷度下结晶， 线生长速度低，所以石墨 分枝不很发达，故形成较 为均匀分布的片状石墨， 这是灰铸铁中最经常出现 的一种石墨分布状态。
一厂生产铸件石墨
B型石墨
一厂生产铸件石墨
F型石墨
• F型石墨是我国标准中所特有的，其特点是 在大块石墨（有的单位叫星型石墨）上分布着许 多小的石墨片（这些小石墨片呈A型分布），F型 石墨实质上亦是过共晶石墨，是高碳铁水在较大 过冷条件下生长的。大块石墨可以认为是相当于 C型中的初生石墨，小片状石墨在其上生长。 • 这种石墨在生产活塞环时经常出现，为了防止活 塞环组织出现白口，常采用高碳（如C＞3.8%） 铁水，由于壁薄，必须加强孕育过程，因此促进 了了F型石墨的生长。
铸铁基础知识讲义
铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金,除 碳外,铸铁还含有较多的Si、Mn和其它一些 杂质元素。与钢相比，铸铁熔炼简便、成 本低廉。虽然强度、塑性和韧性较低，但 具有优良的铸造性能，很高的耐磨性，良 好的消震性和切削加工性。
铸铁知识点
铸铁知识点
【知识要点】
一、铸铁的定义
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。
二、铸铁性能
石墨和渗碳体是碳的两种存在形式，铸铁中的碳多以石墨形式存在。
铸铁的缺点是力学性能不如钢好，不易变形加工；因为石墨的存在，故其优点体现为良好的铸造性、耐磨性、减振性、切削加工性和低缺口敏感性。
白口铸铁硬而脆（碳的存在形式是渗碳体）。
三、铸铁的种类
1.根据铸铁中碳的存在形式，铸铁可分白口铸铁、灰口铸铁和麻口铸铁。
2.根据铸铁中石墨的存在形式，铸铁可分灰铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、球墨铸铁。
3.种类内涵
4.牌号释疑：HT300最低抗拉强度为300MPa为灰铸铁。
KTH（Z）350-10:最低抗拉强度为350 MPa，最低伸长率为10％的黑心（珠光体）可锻铸铁
QT400-15: 最低抗拉强度为400 MPa，最低伸长率为15％的球墨铸铁。
RUT420：最低抗拉强度为420MPa为蠕墨铸铁。
【例题精讲】
【例一】填空题：按石墨存在的形态可将铸铁分为、、
、。
【解析】此题属于记忆题，旨在考查学生对铸铁分类的掌握情况。
【答案】灰铸铁可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁
【例二】选择题：发动机曲轴可选用制造。
A. RuT300
B.KTH350-10
C.QT900-2
D. HT250
【解析】此题属于材料分析题，旨在考查学生是否掌握铸铁的选用方法。
【答案】C。
铸铁知识-金相
形成过冷石墨组织，石墨全体细微化。这种情
况下，抗拉强度比较的高，由于基地容易铁素
D
体化，所以耐磨耗性差。
E型: 由于小片状石墨沿着树枝状晶分布，排
列有方向性，所以抗拉强度比D型高，比A型
E
低。
灰铁的基地组织在没有特别的 热处理或添加合金的情况下,形 成珠光体或铁素体或此两者的 混合组织。
珠光体（Pearlite）：如图2.8所示,组织 呈白和黑的条纹状。是因为以铁素体 和渗碳体的板状结晶相交成层状的截 面作为观看的形状的。为此，有着极 其强韧的性质，在硅量的低范围里布 氏硬度约为230，抗拉强度约为 880N/mm2。
表2.7所示的是为制造JIS G 5501的 灰铁品的各种类标准的C及Si量。
灰铁的抗拉强度受所占截面石墨部 面积的影响。因此，认为抗拉强度与表 示石墨量的碳素饱和度（Sc）和碳素当 量（CE）值之间有关联。左图所示的 是碳素饱和度及碳素当量和抗拉强度的 关系。
压缩强度和抗拉强度
图2.13所示的是灰铁的抗拉强度和压
是同样石墨组织的情况下，因 比较硬度：由铸铁的抗拉强度推 基地组织，强度变化显著。灰 定的标准的布氏硬度和实际的硬 铁的基地如果从珠光体变化为 度公式如下。 铁素体的话抗拉强度和硬度也
比较硬度 RH=HB/HB'=HB/(100+4.3σB)
会显著降低，如果成为贝氏体
的话这些值就会显著上升。
JIS G 5501-1989｢灰铁品｣上根据机 械性能可分为FC100、150、200、250、 300及350这6种。
燐を含む三元共晶組織 （αFe-Fe3C-Fe3P)；硬くて脆 い溶融温度が低い
含磷的三元共晶组织 （αFe-Fe3C-Fe3P)；既硬 又脆，熔融温度低
材料知识_铸铁
2.3.3缺陷 2.3.3缺陷
与灰铸铁的缺陷规定相类似，请参照。
牌号对照
3等温淬火球墨铸铁
等淬球铁： 等淬球铁： 一种以铁、碳为基，碳主要以球状石墨存在， 并通过等温淬火热处理得到以奥铁体为主要基体的 强韧性兼备的铸造合金材料。等淬球铁也称为奥铁 体球铁（以前曾称为奥贝球铁或贝氏体球铁等）。 球墨铸铁的等温淬火热处理： 球墨铸铁的等温淬火热处理： 将球铁加热到Ac1（奥氏体开始形成温度）以上 保持充分时间，然后以避免产生珠光体的方式快速 冷却至一定温度（马氏体开始转变温度以上）并保 温充分时间，使球铁得到由针状铁素体和富碳奥氏 体组成的奥铁体基体的一种热处理工艺。
单铸试棒的力学性能
铸件的力学性能
铸件的力学性能
1.3.3金相组织 1.3.3金相组织
石墨:灰铸铁的石墨形态分为A、B、C、D、E五种（国际标 准规定，国家标准中有F型石墨的规定），本标准规范的汽 车零部件中的石墨形态应该以A型石墨为主。 在非过共晶成分条件下，灰铸铁基体组织中不会存在C型石 墨；经常在显微镜下看到的团、块状石墨并不是C形石墨， 而是片状石墨的不同剖面角度所致。 基体组织：主要为珠光体基体，允许有少量铁素体，碳化 物和磷共晶总量不大于2%。 灰铸铁件金相组织的检测方法和检测项目应符合GB/T 7216。 若需方对金相组织各检测项目的数量、分布、级别及取样 位置有明确规定时，应按需方图纸、技术要求执行。
铸铁铸态组织基础知识
铸铁铸态组织基础知识铸铁是一种常见的金属材料，具有优异的机械性能和耐磨性。
铸铁的组织结构对其性能具有重要影响，铸态组织是铸铁最基本的组织形态之一。
本文将介绍铸铁铸态组织的基础知识。
铸态组织是指铸铁在凝固过程中形成的组织结构。
铸态组织主要由铁素体、珠光体和渗碳体组成。
铁素体是铸铁中最主要的组织相，具有良好的塑性和韧性。
珠光体是铸铁中的第二相，呈球状或胞状分布在铁素体中，能够提高铸铁的硬度和强度。
渗碳体是铸铁中的第三相，主要由碳化物组成，能够提高铸铁的耐磨性和硬度。
铁素体的形成是铸态组织形成的基础。
在铸铁凝固过程中，当温度降低到铁素体形核温度以下时，铁素体开始形成。
铁素体的晶粒生长速度较快，且晶粒较大，因此铸铁的铸态组织中常常存在较粗的铁素体晶粒。
珠光体的形成是在铁素体晶粒内部或晶界上形成的。
在铸铁凝固过程中，当温度进一步降低到珠光体形核温度以下时，珠光体开始形成。
珠光体的形成需要一定的过冷度，因此铸铁的铸态组织中常常存在过冷铁素体。
过冷铁素体是指在晶界或晶内形成的较细小的铁素体晶粒，其形成是由于凝固过程中的过冷现象导致的。
渗碳体的形成是在铁素体中形成的。
在铸铁凝固过程中，当温度进一步降低到渗碳体形核温度以下时，渗碳体开始形成。
渗碳体主要由碳化物组成，其中常见的有Fe3C碳化物。
渗碳体的形成能够提高铸铁的硬度和耐磨性。
铸态组织的性能与组织形态有密切关系。
铸态组织中的铁素体能够提高铸铁的塑性和韧性，而珠光体和渗碳体则能够提高铸铁的硬度和强度。
不同的铸态组织形态对铸铁的性能有不同的影响。
例如，过多的渗碳体会导致铸铁脆性增加，而过多的珠光体会导致铸铁的塑性降低。
为了得到理想的铸态组织，可以通过控制铸铁的凝固速度和凝固方式来调控铸态组织的形成。
凝固速度的增加可以促进珠光体和渗碳体的形成，从而提高铸铁的硬度和强度；凝固方式的改变可以改变铸态组织的形貌，如通过定向凝固可以得到具有纤维状铸态组织的铸铁。
铸态组织是铸铁最基本的组织形态之一，其由铁素体、珠光体和渗碳体组成。
铸铁熔炼及浇注培训知识
控制噪音污染
合理设计设备布局，采用 消音设备等措施，降低噪 音对周围环境的影响。
废弃物分类处理
对产生的废弃物进行分类 处理，可回收利用的进行 回收，不可回收的按照相 关规定进行处理。
05
实际操作与案例分析
铸铁熔炼及浇注操作流程演示
铸铁熔炼
熔炼设备选择与安装、原材料准 备与预处理、熔炼温度控制、化
02
铸铁浇注工艺知识
浇注前的准备
熔炼设备检查
确保熔炼设备处于良好 状态，包括炉体、炉衬、
电极、变压器等。
原材料准备
准备好所需的生铁、废 钢、焦炭等原材料，并 确保其质量符合要求。
工具和模具准备
准备好浇注所需的工具， 如浇包、流槽、模具等， 并对其进行预热处理。
环境卫生
保持工作区域整洁，避 免杂物和灰尘影响浇注
学成分调整等。
浇注操作
模具准备、浇注系统设计、浇注温 度与速度控制、浇注后处理等。
安全注意事项
防护措施、操作规范、应急处理等。
实际生产中的案例分析
案例一
某铸件生产过程中出现的质量问题及原因分析。
案例二
优化铸铁熔炼及浇注工艺，提高铸件质量的方法 与效果。
案例三
降低铸铁熔炼及浇注成本的成功实践。
经验分享与交流
保符合要求。
防锈与包装
采取适当的防锈措施，对铸件 进行包装保护，防止其在储存
和运输过程中受到损坏。
03
铸铁熔炼及浇注中的问题 与解决方案
熔炼过程中的常见问题及处理
铁水温度不足
在熔炼过程中，如果铁水温度不足，会导 致铸件质量下降。为解决这一问题，应适 当提高铁水温度，确保达到所需的熔点。
铁水成分不均匀
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铸造知识介绍
铸造：是一种金属材料的成形方法。
将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型腔，凝固后成为具有一定形状和性能的铸件。
铸造方法有砂型铸造和特种铸造，既可用手工单件小批量生产，也可用机械化、自动化生造型方法大量成批生产。
铸造流程：制模——造型——烘干——熔炼——孕育处理——炉前分析——浇注——落砂清理——去浇冒口——铸件检验及缺陷分析——
铸铁及熔炼
白口铸铁：白口铸铁中的碳全部以渗透碳体（Fe 3c ）形式存在，因断口呈亮白色。
故称白口铸铁，由于有大量硬而脆的Fe 3c ，白口铸铁硬度高、脆性大、很难加工。
因此，在工业应用方面很少直接使用，只用于少数要求耐磨而不受冲击的制件，如拔丝模、球磨机铁球等。
大多用作炼钢和可锻铸铁的坯料。
灰口铸铁；铸铁中的碳大部或全部以自由状态片状石墨存在。
断口呈灰色。
它具有良好铸造性能、切削加工性好，减磨性，耐磨性好、加上它熔化配料简单，成本低、广泛用于制造结构复杂铸件和耐磨件。
灰口铸铁按基体组织不同，分为铁素体基灰口铸铁、珠光体+铁素体基灰口铸铁和珠光体基灰口铸铁三类。
由于灰口铸铁内存在片状石墨，而石墨是一种密度小，强度低、硬度低、塑性和韧性趋于零的组分。
它的存在如同在钢的基体上存在大量小缺口，即减少承载面积，又增加裂纹源，所以灰口铸铁强度低、韧性差，不能进行压力加工。
为改善其性能，在浇注前在铁水中加入一定量的硅铁，硅钙等孕育剂，使珠光体基体细化，石墨变细小而均匀分布，经过这种孕育处理的铸铁。
称为孕育铸铁。
灰口铸铁的牌号、性能组织及用途见下表，国家标准根据直径30mm 单铸试棒的抗拉强度，将灰铸铁分为六个牌号。
牌号中的“HT ”是“灰铁”的汉语拼音的第一个大写字母，其后面的数字表示该牌号灰铸铁的最小抗拉强度。
灰铸铁的牌号及力学性能指标（GB5675-85）
铸铁的化学成份对灰铸铁的组织有很大影响，各种牌号的灰铸铁的化学成份与铸件壁厚有关，下表数据供参考。
碳和硅是灰铸铁中最主要的化学成份，它们都是强烈促进石墨化的元素，对铸铁的组织和性能起着决定性影响。
生产中经常通过调整碳及硅的含量来控制灰铸铁的组织和性能。
灰铸铁化学成份
－、我国铸铁的生产水平及差距
1. 铸造工艺材料及辅料
我国铸造工艺材料如原砂、粘土、煤粉、粘结剂和涂料在品种、性能、质量等方面与工业先进国家之间的差距极大，以致我国的铸件尺寸精度和表面粗糙度比国外差一到两个等级，铸件表面缺陷造成的废品率比国外高几倍。
铸造用工艺原料的标准化、系列化和商品化仍是一个有待解决的问题。
2．铸造工艺过程及铸件质量的检测与控制
我国在铸造工艺过程和铸件质量的检测与控制方面与工业先进国家还存在比较大的差距，主要反映在以下方面：①铸造工艺过程的检测。
②铸造工艺过程的优化和控制。
③铸件质量的检测。
而上述检测和控制手段的完善是提升我国铸铁铸造生产水平的一个主要内容。
二、铸铁熔炼技术
1．冲天炉技术
冲天炉居铸铁熔炼设备之首，至今仍担负着80％以上铸铁件的熔炼任务。
70年代以后，符合我国特点的炉型和熔炼技术已逐渐完善和成熟，形成了独具特色的多排小风口和两排大间距冲天炉系列。
在操作技术上，从一度追求低焦耗到重视铁液质量，进而讲求提高技术、经济、劳动卫个和环境保护的综合指标，逐步开发应用了从炉料处理、修炉、烘炉到配加料、鼓风。
炉况控制、铁液检验等全过程的操作技术。
在较短的历程中，我们在冲天炉理论研究、炉子结构、修炉材料、送风系统、热能利用、强化底作燃烧、炉内气氛调整控制、铁液炉前
检验、消烟除尘、非焦炭化铁、配料及熔炼过程计算机优化控制等诸多方自都取得了可喜的成绩。
冲火炉的发展是围绕着提高性能和生产率，降低消耗，改善操作，减少污染进行的。
冲天炉性能主要体现在炭的燃烧、炉料的加热和冶金过程三方面。
随着铸铁生产批量的扩大和对铸造生产率及铸件质量要求的提高，冲天炉容量也不断增大。
大容量的冲天炉熔炼状况更稳定，无论技术上还是经济上比小炉子更具优势。
因此，在单一品种大批量生产中，用一台大容量炉子取代多台小炉子是合理的、在国际上，冲天炉的最新发展主要为等离子体冲大炉、无焦冲天炉、新型回转熔炼炉。
薄壁铸件生产技术涉及铸铁性能、充型过程。
精密造型、机加工、模样、工艺设计和市场等方面。
许多研究和实践表明，开发薄壁铸铁件的首要任务是开发高碳当量。
高强度灰铸铁及其强化工艺。
铸造出高强度、薄壁及复杂内腔铸件，必须从材质、工艺和装备等整体上采取综合措施加以解决。
国外在柴油机、发动机缸体缸盖的铸造和薄壁高强度灰铸铁的孕育处理方面达到较高水平。
我国高强度灰铸铁研究的重点是：①提高铁液温度，改善铸铁冶金质量，采用合成铸铁熔炼工艺。
②加强孕育处理技术。
尤其是强化孕育铸件的研究和推广。
③研究和推广低合金化孕育铸铁。
④调整化学成分、控制铸铁的Si／C比，以获得高强度低应力铸铁。
实践证明，合使St／C比值在0 .5～0.9，再加以适当的孕育和合金化，可获得综合力学性能良好的高强度灰铸铁。
另外，调整Mn、Si含量，使锰含量比硅含量高0.2％～1.3％，可以得到高强度低应力铸铁。
目前，我国的工厂大多无炉前快速测定C、Si含量的仪器，因而不能及时掌握碳、硅的波动及变化情况，致使铸件质量难以稳定，这是今后应急需解决的一个问题。
（2）发展球墨铸铁新品种，采用新工艺
①加强薄壁大断面铸态球墨铸铁技术的开发和应用。
要保证铸件的强度和切削加工等性能不致因壁厚减小而降低，其基本途径就是使球墨铸铁的力学性能得到改良。
最重要的有两个方面：一是白口化倾向的减低和抑制，二是石墨组织的改善。
球化剂的合理选用和稀土（RE）元素的加入是实现高强度薄壁球墨铸铁铸造的关键。
该技术的核心是在铸造（熔炼）工艺中要保证RE／Sk=2～2.5。
球化剂要选用Fe-Si-Mg-RE-Ca系材料，其中稀土元素（Ce、La、Pr）的加入并使之与硫保持一定比例是球化技术的关键。
试验证实，当RE／S＜2时，出现球化不良；RE／S＞2.5、Mg /S＞5时，易出现白口，同时严格控wp＜0.04%、wBi=0.003%～0.007％。
②继续开发和应用奥-贝球墨铸铁，奥-贝球墨铸铁是近几十年来铸铁冶金研究的重大成就之一，它是迄今为止具有最好综合性能的一种球墨铸铁，尤其是高的弯曲疲劳性能和良好的耐磨性，因而获得广泛的注目和开发应用。
③发展奥氏体球墨铸铁。
这种球墨铸铁在石油、化工、海洋与船舶、仪器仪表以及核工程等许多领域都具有广阔的应用前景，因而成为近年来球墨铸铁领域中一个新的研究重点。
④采用新的球墨铸铁生产工艺。
在熔炼方面，最好采用感应电炉或冲天炉一—电炉双联熔炼，特别是冲天炉一—炉外脱硫一—电炉保温的工艺流程能提供优质的高温低硫原铁液。
在球化处理方面，现在国内外已有的方法达8种以上，国外广泛采用GF转包法和包盖法，我国也正在推广使用。
此外，近年来发展的铁液过滤净化技术也已得到广泛应用，成为提高球墨铸铁质量的一种很好的措施。
（3）发展孕育技术孕育技术推动了高强度灰铸铁的发展，并使球墨铸铁、蠕墨铸铁的生产更趋完美。
凡是经过孕育处理的铸铁，都具有石墨细化、组织均匀和壁厚敏感性小的特点。
过去；对孕育技术的发展往往寄希望于开发新的孕育剂，这无疑是必要的。
但近年来，孕育方法的改进，特别是迟后孕育，受到了人们的重视。
因此，今后在发展孕育剂的同时，可能对孕育技术的研究将转向发展新的孕育方法。
我国高强度灰铸铁研究的重点是：①提高铁液温度，改善铸铁冶金质量，采用合成铸铁熔炼工艺。
②加强孕育处理技术。
尤其是强化孕育铸件的研究和推广。
③研究和推广低合金化孕育铸铁。
④调整化学成分、控制铸铁的Si／C比，以获得高强度低应力铸铁。
实践证明，合使Si／C比值在0 .5～0.9，再加以适当的孕育和合金化，可获得综合力学性能良好的高强度灰铸铁。
另外，调整Mn、Si含量，使锰含量比硅含量高0.2％～1.3％，可以得到高强度低应力铸铁。
目前，我国的工厂大多无炉前快速测定C、Si含量的仪器，因而不能及时掌握碳、硅的波动及变化情况，致使铸件质量难以稳定，这是今后应急需解决的一个问题。