铸钢铸铁：如何选择高强度铸件材料？

任务导引

观察这些零件，分析它们是由什么材料制成的？有什么共同特征？

图6.3.1　各种零件

任务要求

了解铸铁、铸钢的分类、牌号、性能和用途。

任务实施

一、铸钢

冶炼后直接铸造成毛坯或零件的碳素钢，适用于形状复杂且韧性、强度要求较高的零件，也常用于韧性、强度要求较高的大型零件。当铸件的强度要求较高、采用铸铁不能满足要求时应采用铸钢。

性能特点：抗拉强度、塑性、韧性较高。

表6.3.1　铸钢的分类

二、铸铁

1.分类与性能

铸铁是含碳大于2.11%的铁碳合金。工业和生活用铸铁含碳量常在2.5%～4.0%。铸铁的组分主要是铁，此外还含有少量的碳、硅、锰、磷、硫，也可根据需要含有其他合金元素。

铸铁与铸钢、钢相比，其价格便宜，并具有一系列的优良性能，故而广泛用于现代工业中，如普通车床的床身、底座、床头箱，发动机的缸体等。

根据碳在铸铁中存在形式的不同，铸铁可分为如下几类：

（1）白口铸铁。碳分主要以游离碳化铁形式出现的铸铁，断口呈银白色，故得名为白口铸铁。白口铸铁中存有大量的渗碳体，性硬而脆，难于进行切削加工，故很少用它来制造机器零件。通常白口铸铁用来制造一些要求高耐磨件，如轧钢机的轧辊、球磨机的磨球，以及农村用的犁铧等。目前，白口铸铁主要用来作为炼钢生铁和生产可锻铸铁的毛坯。

（2）灰口铸铁。又简称灰铸铁或者灰铁。碳全部或大部分以自由态——石墨（G）的形式存在于铸铁中，其断口呈暗灰色，故称灰口铸铁。根据石墨的形态不同，灰口铸铁亦可分为如下几类：

①普通灰口铸铁：亦称灰铸铁，碳分主要以片状石墨形式出现的铸铁，断口呈灰色，此类铸铁的机械性能不高，但生产工艺简单，价格低廉，工业上应用最广，在各类铸铁的产量中其可占80%以上。

②球墨铸铁：铁液经过球化处理而不是在凝固后经过热处理，使石墨大部分或全部呈球状，有时少量为团絮状的石墨。此类铸铁的机械性能较好，且可通过热处理进一步提高性能，其应用日趋广泛。

③可锻铸铁：白口铸铁通过石墨化或氧化脱碳可锻化处理，改变其金相组织或成分而获得的有较高韧性的铸铁。可锻铸铁中的石墨以团絮状形式存在，它具有一定的塑性和韧性。

④蠕墨铸铁：大部分石墨为蠕虫状石墨的铸铁。这种铸铁是七十年代发展起来的一种新型铸铁，它廉有灰铸铁的良好铸造性能和机械性能，又有较高的强度，它的应用越来越受到人们的重视。

图6.3.2　四种铸铁示意图(www.xing528.com)

（3）麻口铸铁。碳分部分以游离碳化铁形式出现，部分以石墨形式出现的铸铁，断口灰白色相间，犹如麻点，故称麻口铸铁。此类铸铁有较大的硬脆性，工业上也很少使用。

2.牌号及应用

（1）灰铸铁。灰口铸铁的牌号及用途如表6.3.2所示。牌号中“HT”表示“灰铁”二字汉语拼音的首字母，在“HT”后的数字表示最低抗拉强度值。如：HT150表示最低抗拉强度为150MPa的灰铸铁。

表6.3.2　灰铸铁的牌号

（2）球墨铸铁。球墨铸铁的牌号及用途如表6.3.3所示。牌号中的“QT”表示“球铁”二字汉语拼音的首字母，在“QT”后的数字分别表示低抗拉强度和最低伸长率。如：QT400—15表示最低抗拉强度为400MPa、最低伸长率为15%的球墨铸铁。

表6.3.3　球墨铸铁的牌号

（3）可锻铸铁。可锻铸铁的牌号、机械性能及用途见表6.3.4。牌号中的“KT”表示“可铁”二字汉语拼音的首字母，“H”表示“黑”，“Z”表示珠光体基体。牌号后面的两组数字分别表示低抗拉强度和最低伸长率。如：KTH330—08表示最低抗拉强度为330MPa，最低断后伸长率为8%的黑心可锻铸铁；KTZ350—04表示最低抗拉强度为700MPa，最低断后伸长率为4%的珠光体可锻铸铁。

表6.3.4　可锻铸钢的牌号

（4）蠕墨铸铁。蠕墨铸铁的牌号、机械性能及用途如表6.3.5所示。牌号中“RuT”表示“蠕铁”二字汉语拼音的首字母，其后数字表示低抗拉强度。如：RuT340表示最低抗拉强度为340MPa的蠕墨铸铁。

表6.3.5　蠕墨铸铁的牌号

任务拓展与反思

1.何为铸铁？

2.铸钢和铸铁有什么区别？

3.可锻铸铁与球墨铸铁那种适宜制造薄壁铸件？

4.解释下列牌号的含义。

HT100、QT600-02、KTZ500-04、ZG200-400、KTH350-10。

5.下列铸件宜选用何种铸铁？

车床床身、汽车发动机曲轴、自来水三通管、电机外壳。

6.灰铸铁的性能有何特点？

7.灰铸铁最适宜制造那种铸件？