铸铁是碳的质量分数大于2.11%、小于6.69%(通常为2.8%~3.5%)的铁碳合金,此外还含有硅、锰等合金元素及硫、磷等杂质。铸铁的抗拉强度低,塑性和韧性差,但铸铁具有优良的耐磨性、减振性、铸造性能和切削加工性,而且生产方法简单,成本低廉,因此大量用于机器设备制造中,通常占机械设备总质量的30%~80%。
根据碳在铸铁中存在形式不同,铸铁可分为白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁。工业上普遍使用的铸铁是灰口铸铁。灰口铸铁中的碳是以石墨的形式存在,断口呈灰色,故称灰口铸铁。灰口铸铁按石墨的形态分为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁。
灰铸铁的组织是由片状石墨和钢的基体组成。其性能主要取决于基体组织以及石墨的形态、数量、大小和分布。因石墨的力学性能极低,片状石墨的尖端处易造成应力集中,使灰铸铁的抗拉强度、塑性、韧性比钢低很多。
灰铸铁的牌号由“HT+数字”组成,数字表示最低抗拉强度值(MPa)。例如,HT300,代表抗拉强度大于300MPa的灰铸铁。
常用的灰铸铁是HT150、HT200,前者主要用于机械制造业承受中等应力的一般铸件,如底座、刀架、阀体、水泵壳等;后者主要用于一般运输机械和机床中承受较大应力和较重要的零件,如气缸体、缸盖、机座、床身等。
由于球墨铸铁中的石墨呈球状,所以球墨铸铁的力学性能比灰铸铁高得多,强度与钢接近,屈强比几乎比钢提高一倍,塑性、韧性虽然大为改善,但仍比钢差。(www.xing528.com)
球墨铸铁的牌号由“QT+数字-数字”组成,数字分别表示其最低抗拉强度(MPa)和最低断后伸长率(%)。例如,QT600-3,代表最低抗拉强度≥600MPa,最低断后伸长率≥3%的球墨铸铁。球墨铸铁的力学性能好,又易于熔铸,经合金化和热处理后,可代替铸钢、锻钢制造受力复杂、性能要求高的重要零件,在机械制造中得到广泛应用。
由于可锻铸铁中的石墨呈团絮状分布,故减少了石墨对基体的割裂作用,因此与灰铸铁相比,可锻铸铁具有较高的力学性能,尤其是塑性与韧性有明显提高。
可锻铸铁的牌号由“KT+类别字母+数字-数字”组成,类别字母的H表示铁素体可锻铸铁;Z表示珠光体可锻铸铁。两组数字分别表示其最小的抗拉强度(MPa)和伸长率(%)。例如,KTH370-12,代表抗拉强度>370MPa,伸长率≥12%的铁素体可锻铸铁。
铁素体可锻铸铁强度不高,但具有良好的塑性与韧性,常用作汽车与拖拉机的后桥外壳、机床扳手、低压阀门、管接头等承受冲击、振动和扭转载荷的零件;珠光体可锻铸铁的塑性和韧性不及铁素体可锻铸铁,但其强度、硬度和耐磨性高,常用作曲轴、凸轮轴、连杆、齿轮、活塞环、轴套、万向接头、棘轮和传动链条等要求强度与耐磨性较好的零件。
由于蠕墨铸铁中的石墨呈蠕虫状分布,介于球状和片状之间,因此,蠕墨铸铁的力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间。与球墨铸铁相比,具有较好的铸造性和热导性、较低的热膨胀系数。蠕墨铸铁的牌号由“RuT+数字”组成,数字表示最低抗拉强度,例如,RuT300代表抗拉强度≥300MPa。
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