铸钢与铸铁的区别

关于铸钢与铸铁的铸造问题
铸钢与铸铁的铸造都是铸造铁合金——铸造铁与碳组成的铁碳合金，属黑色金属铸造。

一、铸钢与铸铁化学成分的区别
钢铁均是含有少量合金元素和杂质的铁碳合金，按含碳量不同可分为：
熟铁――含C小于0.05％
钢――含C为0.05～2.0％
铸铁是含碳量在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。

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。

用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等。

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。

用于制造汽车的零部件。

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。

用于制造矿山、化工机械和仪器、仪表等的零部件。

铸钢
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。

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。

②铸造低合金钢。

含有锰、铬、铜等合金元素的铸钢。

合金元素总量一般小于5％，具有较大的冲击韧性，并能通过热处理获得更好的机械性能。

铸造低合金钢比碳钢具有较优的使用性能，能减小零件质量，提高使用寿命。

③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。

ASTM标准D-5S奥氏体球铁的C含量要求小于2.0
二、铸钢与铸铁性能与铸造特性的区别
铸钢的机械性能比铸铁高，但其铸造性能却比铸铁差。

因为铸钢的熔点较高，钢液易氧化、钢水的流动性差、收缩大，其体收缩率为10～14%，线收缩为1.8～2.5%。

为防止铸钢件产生浇不足、冷隔、缩孔和缩松、裂纹及粘砂等缺陷，必须采取比铸铁复杂的工艺措施：
1、由于钢液的流动性差，为防止铸钢件产生冷隔和浇不足，铸钢件的壁厚不能小于8mm；浇注系统的结构力求简单、且截面尺寸比铸铁的大；采用干铸型或热铸型；适当提高浇注温度，一般为1520°～1600℃，因为浇注温度高，钢水的过热度大、保持液态的时间长，流动性可得到改善。

但是浇温过高，会引起晶粒粗大、热裂、气孔和粘砂等缺陷。

因此一般小型、薄壁及形状复杂的铸件，其浇注温度约为钢的熔点温度+150℃；大型、厚壁铸件的浇注温度比其熔点高出100℃左右。

2、由于铸钢的收缩大大超过铸铁，为防止铸件出现缩孔、缩松缺陷，在铸造工艺上大都采用冒口和、冷铁和补贴等措施，以实现顺序凝固。

此外，为防止铸钢件产生缩孔、缩松、气孔和裂纹缺陷，应使其壁厚均匀、避免尖角和直角结构、在铸型用型砂中加锯末、在型芯中加焦炭、以及采用空心型芯和油砂芯等来改善砂型或型芯的退让性和透气性。

3、铸钢的熔点高，相应的其浇注温度也高。

高温下钢水与铸型材料相互作用，极易产生粘砂缺陷。

因此，应采用耐火度较高的人造石英砂做铸型，并在铸型表面刷由石英粉或锆砂粉制得的涂料。

为减少气体来源、提高钢水流动性及铸型强度，大多铸钢件用干型或快干型来铸造，如采用CO2硬化的水玻璃砂型。

铸铁以铁为主，并含有一定的杂质元素，而对于钢材，其不同种类的钢材在不同的标准上都有化学成分的严格限制，并含有一定的合金成分如、铬、镍、铜、钼、钛、铌、锰，及一些非合金元素等，故铸铁的结晶温度要比钢稳定的多，这
从纯铁的相图上就可以反应出来，而对于钢，无论二元合金、三元合金，乃至实际使用最多的多元合金，其相图非常复杂，合金元素的存在使得成分偏析比较严重，这主要由不同元素间的化学势、浓度不同引起，同时其不同元素及元素间化合物的过冷度亦不一致，即流动性不如铸铁，另外，合金元素及其化合物的存在同样使得材料的膨胀系数、热导率等优于铸铁，即冷却收缩后较大的变形。

三、铸钢与铸铁的铸造生产方法
1、熔炼方法的异同
A、设备相同
中频电炉既可用于熔炼铸钢也可用来熔炼铸铁；
B、炉衬不同
由于钢水温度比铁水温度至少要高150℃，铸钢熔炼炉的炉衬材料的耐火度比铸铁要求高。

C、原材料的处理
一般铸钢要减少钢水中的碳含量，使其保证在0.5%以下，而铸铁则要增碳，使其保证在2.5%以上；
2、造型方法的异同
A、由于钢水温度比铁水温度至少要高150℃，铸钢的造型材料耐火度要比铸铁要求高；
B、由于钢水收缩率比铁水大，所以，铸钢件的冒口比铸铁件要求大，铸件要补缩，钢水利用率低，工艺出品率低，同样质量的水得到的铸件少；
C、设备可以相同
铁模覆砂工艺及设备可以同时用于生产铸钢和铸铁，但是两者所用的覆膜砂不一样，铸钢必须要耐高温的覆膜砂——其原砂SiO2含量要高；
结论：
1、铸钢不能与铸铁在同一个区域生产，相互存在干扰，即使所用设备一样其使用的材料也不一样；
2、在两个相互独立的空间用同样型号的设备生产没有问题。