铸铁是近代工业生产中应用最为广泛的一种金属材料。在一般的机械制造、冶金矿山、石油化工、交通运输和国防工业等各行业中,铸铁件约占整个机器质量的45%~90%。一般而言,铸铁与钢相比,虽然力学性能较低,但生产工艺和熔化设备简单,生产成本低廉,且具有许多优良的性能,如良好的减振性、耐磨性、铸造性和切削加工性,因此在工业生产中获得广泛的应用。
铸铁是指碳含量大于2.14%(质量分数)或者组织中具有共晶组织的铁碳合金。工业上所用的铸铁是以Fe-C-Si为基础的复杂的铁基合金,此外还有锰、磷、硫等元素。为了改善和强化铸铁的某些性能,常加入铜、镍、钼、铬、钒等元素,以便获得具有各种性能的合金铸铁。
铸铁的金相组织是由化学成分、冷却速度等因素决定。化学成分的影响,主要是元素对铸铁石墨化过程的影响。按照各元素石墨化作用的强弱,可排列如下:(www.xing528.com)
铌(Nb)对石墨化过程的作用呈中性,铌的左边为石墨化元素,铌的右边为反石墨化(白口化)元素,离铌越远,作用越强。铸铁是多元合金,几种元素共同发生作用时,情况就较为复杂。例如,碳、硅都是强烈石墨化元素,但高碳低硅铸铁却易于出现共晶渗碳体。再如,锰和硫都是反石墨化元素,但锰和硫能形成MnS;可锻铸铁中的w(S)有时高达0.2%~0.3%,故常用锰中和硫的有害作用,由此缩短石墨化时间。又如,在高铬铸铁中,提高石墨化元素碳的含量,碳化物数量会随之增加。
按共晶碳含量,可将铸铁分成三类:Sc=1,CE=4.26%为共晶铸铁:Sc<1,CE=4.26%为过共晶铸铁,在实际生产中此值可取4.3%。Sc和CE不仅能判断某一具体成分的铸铁偏离共晶点的程度,还能判断其石墨化能力的大小和主体性能的好坏。
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