第二章金属材料 第四节铸铁

气缸盖罩
气缸盖
安装火花塞
气缸垫
薄钢板 冲压 汽车应用材料 第二章
常用铸铁
三、球墨铸铁
球墨铸铁是石墨呈球状的灰铸铁，简称球铁。球墨
铸铁是将经球化和孕育处理的铁液石墨化后得到的 ，具有比普通灰铸铁高得多的强度、塑性和韧性， 同时保留普通灰铸铁耐磨、消振、易切削、铸造性 能好、缺口不敏感等一系列优点。球墨铸铁也比可 锻铸铁具有更高的力学性能。球墨铸铁是重要的铸 造金属材料，产量仅次于普通灰铸铁。
表面淬火 —— 提高导轨表面、汽缸体内壁等的耐磨性。 应用 —— 如，机床床身、导轨，汽缸体。
水泵 叶轮
发动机飞轮
汽车应用材料 第二章
如：HT200适用于汽车的气缸体、气缸盖、刹车轮等。 HT300、HT350等适用于大型发动机的气缸体、气缸盖、气缸套、油缸、泵 体、阀体等。
汽车应用材料 第二章
衬垫
。
（３）蠕墨铸铁 —— 在铁水浇注前加蠕化剂而得 牌号 —— 如 RuT420 ，表示 b≥420 。 组织 —— 钢基体+ 蠕虫状G 性能 —— 强度、塑韧性优于灰铸铁。 应用 —— 高压热交换器、汽缸盖、液压阀等。
b MPa 不 RuT420 RuT380 420 380 0.2 MPa 小 335 300 % 于 0.75 0.75 硬度 HB 200~280 193~274
常 用 汽 车 材 料
塑性差 , 但铸造性能优良、耐磨、切削加工 性能良好。 随着技术进步 , 某些传统上用铸铁制造的汽 车零件,已逐步由轻金属替代。
铸铁
白口铸铁
常 用 汽 车 材 料
白口铸铁断口呈白色,性能硬而脆,很难进行切削 加工,主要用来炼钢
灰口铸铁
灰口铸铁断口呈灰色,由于生产工艺较简单,成本 低,熔点低、收缩率小、具有良好的铸造性能,在 汽车零件上应用较多
牌号
基体
进气管
P P
RuT340
RuT300 RuT260
340
300 260
270
240 195
1.0
1.5 3
170~249
140~217 121~197
P+F
F+P F
排气管
汽车应用材料 第二章
特殊性能铸铁
一、耐磨铸铁
耐磨铸铁分为减摩铸铁和抗磨铸铁。前者在有润滑、受粘着磨损条件下工作；后
பைடு நூலகம்铁
3、合金铸铁:具体包括：
常 用 汽 车 材 料
在灰口铸铁或球墨铸铁中加入一定量的合金元 素,获得特殊性能的铸铁称为合金铸铁。
(二)常用铸铁
灰铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁
可锻铸铁
合金铸铁
汽车应用材料 第二章
常用铸铁
一、灰铸铁
（一）灰铸铁的牌号、成分及组织
灰铸铁价格便宜、应用广泛，其产量约占铸铁总产量的 80％以
上。
灰铸铁牌号由“灰铁”二字拼音字首“HT”和其后的数字组成
，数字表示最低抗拉强度σb，例如HT200。
灰铸铁的组织是由铁液缓慢冷却时通过石墨化过程形成的，由
片状石墨和基体组织组成。
常用铸铁
普通灰铸铁
热处理:
去应力退火 高温退火
——
500~550℃，防止机加工、使用时变形或开裂。
——
850~900℃, 表面、薄壁等白口处Cm→G, 硬度↓, 切削加工性↑
（2）灰铸铁 碳大部分或全部以游离的石墨形式存在，断裂 时断口呈暗灰色。 根据石墨的形态，灰铸铁可分为：①普通灰铸铁，石墨呈 片状；②球墨铸铁，石墨呈球状；③可锻铸铁，石墨呈团絮状； ④蠕墨铸铁，石墨呈蠕虫状。 （3）麻口铸铁 式存在。 碳既以渗碳体形式存在，又以游离态石墨形
铸铁
性能特点：与钢相比 ,其强度低 ,特别是韧性、
QT700-2
P
P
600
700
420
490
2
2
－
－
229-302
229-302
QT800-2
QT1200-1
P
下B
800
1200
560
840
2
1
－
300
241-321
38HRC
汽车应用材料 第二章
活塞——铝铸件
汽车活塞环——铸铁铸造
连杆——碳素调质钢和合金调质钢 铸造 曲轴——碳素结构钢或球墨铸铁锻造制成
乐
都职业技术学校
祝增美
教学目的
了解并掌握铸铁的石墨化过程及影响因素； 熟悉并掌握常用铸铁的牌号及应用。
本章重点
（1）铸铁的成分、性能、分类、组织、用途 （2）铸铁石墨化过程及影响因素 （3）常用铸铁牌号和性能特点
待解决的问题
1、什么是铸铁？ 2、铸铁的性能如何？ 3、铸铁的用途？ 4、铸铁的分类？ 5、铸铁的组织结构？ 6、铸铁的石墨化及影响因素？ 7、常用铸铁有哪些？
（２）球墨铸铁 —— 在铁水浇注前加球化剂（稀土Mg）使G球化
牌号 —— 如 QT700-2 ，表示 b≥700， ≥2％ 。
组织 —— 钢基体（F 、F + P 、P、 回火S、下B ) + 球状G 性能 —— 强度、塑韧性明显优于灰铸铁。（ 球状G 对基体的割裂作用小） F基体 ×100
F+P基体 ×500
应用 ——汽车气缸套筒、排气门座圈、活塞环 等零件。
汽车应用材料 第二章
气环 油环
活 塞 连 杆 组
活塞销 活塞 连杆 连杆螺栓
连杆轴瓦
连杆盖
汽车应用材料 第二章
(6)耐热铸铁 ：
在铸铁中加入硅、铝、铬等元素，使铸铁表层形成一层 致密的保护膜（如Al2O3、SiO2、Cr2O3），具高温抗氧 化性。 应用 ——汽车发动机排气门。
应用
替代部分铸钢、锻钢件，如曲轴、连杆、轧辊、汽车后桥等。
连杆
管道接口
汽车应用材料 第二章
桑塔纳轿车发动机曲轴飞轮组
汽车应用材料 第二章
常用铸铁
四、蠕墨铸铁
蠕墨铸铁是近年来得到迅速发展的一种新型铸铁材料。它兼备灰铸铁和球
墨铸铁的某些优点。 蠕墨铸铁的化学成分要求与球墨铸铁相似。蠕墨铸铁的生产是在铁液中加 入一定量蠕化剂进行炉前处理得到的。
汽车应用材料 第二章
（２）球墨铸铁
机械性能 牌号
QT400-17
ak kJ/m2 600 300 －
HB
基体 F
F
b MPa 400 420 500
0.2 MPa 250 270 350
5 % 17 10 5
179 207 147-241
QT420-10 QT500-5
F+P
QT600-2
者在干摩擦的磨料磨损条件下工作。
（一）减摩铸铁
减摩铸铁的组织是在软基体上牢固地嵌有坚硬的强化相。控制铸铁的化学成分和
冷却速度获得细片状珠光体基体能满足这种要求，铁素体是软基体，在磨损后形 成沟槽能贮油，有利于润滑，可以降低磨损；石墨也起贮油和润滑作用；而渗碳 体很硬，可承受摩擦。 减摩铸铁希望得到细片状珠光体基体。托氏体和马氏体基体铸铁耐 磨性更好。 球墨铸铁的耐磨性比片状石墨铸铁的好，但球墨铸铁吸振性能差， 铸造性能又不及灰铸铁。所以，减摩铸铁一般多采用灰铸铁。
（４）可锻铸铁
分类 牌 号 壁厚 mm b MPa % 硬度 HB
KT300-6
F基体 KT330-8 KT350-10 KT370-12 KT450-5 P基体 KTZ500-4 KTZ600-3
>12
>12 >12 >12
300
330 350 370 450 500 600
6
8 10 12 5 4 3
概述
铸铁：含碳量大于2.11%的铁碳合金，还含有Si、Mn和其他一
些杂质元素。 同钢相比，铸铁熔炼简便、成本低廉，虽然强度、 塑性和韧性较低，但是具有优良的铸造性能、很高的 减摩和耐磨性、良好的消振性和切削加工性以及缺口
敏感性低等一系列优点。因此得到了广泛应用。
概述
（1）白口铸铁 碳全部或大部分以渗碳体形式存在，断裂时 断口呈白亮颜色。
120~163
120~163 120~163 120~163 152~219 179~241 201~269
KTZ700-2
700
2
240~270
* 试棒直径16mm
汽车应用材料 第二章
应用 —— 管接头、低压阀门、汽车、拖拉机薄 壳零件等。
汽车应用材料 第二章
（５）合金铸铁
耐磨铸铁:
在铸铁中加入P、Cu、Ti、Mn、Mo等合金元素，可大大提 高铸铁的耐磨性。 减摩铸铁 —— P灰铸铁（F 为软基体，Cm为硬质点，G润 滑、储油） 抗磨铸铁 —— 白口铸铁表层＋灰口铸铁心部（强度好） 加入合金元素，以提高强度、韧性、耐磨性。
样可进行热处理。通过合金化和各种热处理后,可用来代替铸钢和锻 钢制造一些受力复杂、性能要求较高的零件,如代替45号钢和 35CrMo钢制造大马力柴油机的曲轴、凸轮轴、齿轮和连杆等 球墨铸铁的牌号由"QT"及两组数字组成。其中第1组数字表示最低 抗拉强度,第2组数字表示最低延伸率。例如QT400-18,表示最低抗拉 强度为400N/mm2、最低延伸率为18%的球墨铸铁
常用铸铁
二、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得
到的一种高强度铸铁。
可锻铸铁比灰铸铁具有较高的强度、塑性和冲击韧
性，但并不能锻造。
常用铸铁
可锻铸铁牌号中“KT”为“可铁”汉语拼音字首，其后面的H
表示黑心可锻铸铁；Z表示珠光体可锻铸铁；B表示白心可锻铸 铁。符号后面的两组数字分别表示最低抗拉强度和最低伸长率 值。例如KTH350－10。