如何识别铸铁的牌号？

【情境导入】

铸铁(图3-8)与钢相比，具有优良的铸造性能和切削加工性能，生产成本低廉，且耐压、耐磨和减振等性能俱佳，在生产中广泛应用于机械制造、冶金、石油化工、交通、建筑和国防工业各部门。虽然铸铁有很多优点，但因铸铁的强度、塑性和韧性较差，不能通过锻造、轧制、拉丝等方法加工成形。了解铸铁的分类在实际应用中至关重要，铸铁可以分为哪几类?每个种类的牌号怎么表示呢?

图3-8　铸铁件

【讲一讲】

一、铸铁的定义

铸铁是指含碳量大于2.11%的铁碳合金。工业上使用的铸铁，含碳量一般为2.5%～4.0%，此外含有一定量的硅、锰、硫、磷等元素。

二、铸铁的分类

铸铁中的碳主要是以渗碳体和石墨两种形式存在。

1.根据铸铁中碳的存在形式分类

按铸铁中碳的存在形式不同，可将铸铁分为以下3种。

·白口铸铁：几乎全部以渗碳体(Fe3C)的形式存在，并具有莱氏体组织，其断口呈银白色，所以称为白口铸铁。白口铸铁既硬又脆，很难进行切削加工，所以很少直接用它来制作机械零件，主要用于炼钢原料(又称为炼钢生铁)。

·灰铸铁：碳大部分或全部以石墨(G)的形式存在，其断口呈暗灰色，故称为灰铸铁，是目前工业生产中应用最广泛的一种铸铁。

·麻口铸铁：大部分以渗碳体(Fe3C)的形式存在，少量以石墨(G)的形式存在，含有不同程度的莱氏体，断口呈灰白相间的麻点状。麻口铸铁具有较大的硬脆性，工业上很少应用。

2.根据铸铁中石墨的形态分类

按铸铁中石墨(G)的形态不同，又可将铸铁分为以下4种。

·普通灰铸铁：石墨(G)呈片状，简称灰铸铁。这类铸铁具有一定的强度，耐磨、耐压和减震性能良好。

·可锻铸铁：石墨(G)呈团絮状，由一定成分的白口铸铁经石墨化退火获得。可锻铸铁强度较高，具有韧性和一定的塑性。应该注意，这类铸铁虽称为可锻铸铁，但实际上是不能锻造的。

·球墨铸铁：石墨(G)大部分或全部呈球状，浇注前经球化处理获得。这类铸铁强度高，韧性好，力学性能比普通灰铸铁高很多，在生产中的应用日益广泛，简称球铁。

·蠕墨铸铁：石墨(G)大部分呈蠕虫状，浇注前经蠕墨化处理获得，简称蠕铁。这类铸铁的抗拉强度、耐热冲击性能、耐压性能均比普通灰铸铁有明显改善，其力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间。

三、铸铁的牌号

1.灰铸铁

(1)牌号表示

灰铸铁(图3-9)的牌号由“灰铁”两字的汉语拼音首个字母“HT+一组数字”表示，其中一组数字表示灰铸铁的最低抗拉强度值(MPa)。

图3-9　灰铸铁件

(2)牌号的识读

(3)灰铸铁的性能

铸铁是在钢的基体上分布着一些片状石墨。由于石墨的强度和塑性几乎为零，因此，石墨的存在就像在基体上分布着许多细小的裂缝和空洞，破坏了金属基体的连续性，减小了有效面积，并且在石墨尖角处容易产生应力集中，所以灰铸铁的强度、塑性和韧性远不如钢。

石墨虽然降低了铸铁的力学性能，但由于石墨的存在，也使灰铸铁获得一些优异性能，如良好的铸造性能和切削加工性能，较高的耐磨性、减震性和低的缺口敏感性。各类灰铸铁的牌号、力学性能及用途详见表3-9。

图3-10　可锻铸铁件

2.可锻铸铁

(1)牌号的表示

可锻铸铁(图3-10)的牌号由3个字母加两组数字组成，前两个字母“KT”是“可铁”两字的汉语拼音首个字母，第三个字母代表可锻铸铁的类别，“H”代表黑心可锻铸铁，“Z”代表珠光体可锻铸铁，“B”代表白心可锻铸铁。两组数字则分别代表最低抗拉强度(MPa)和伸长率(%)。

(2)牌号的识读

(3)可锻铸铁的性能

可锻铸铁的机体组织不同，其性能也不同，黑心可锻铸铁具有一定的强度和一定的塑性与韧性，而珠光体可锻铸铁则具有较高的强度、硬度和耐磨性，塑性与韧性则较低。各类灰铸铁的牌号、力学性能及用途详见表3-10。

3.球墨铸铁

(1)牌号的表示

球墨铸铁(图3-11)的牌号由“球铁”两字的汉语拼音首个字母“QT”及后面的两组数字组成，两组数字分别表示球墨铸铁的最低抗拉强度(MPa)和伸长率(%)。

(www.xing528.com)

图3-11　球墨铸铁件

(2)牌号的识读

(3)球墨铸铁的性能

由于球墨铸铁具有比灰铸铁和可锻铸铁优良的力学性能和工艺性能，并能通过热处理使其性能在较大范围内变化，因此可以代替碳素铸钢、合金铸钢和可锻铸铁，用来制作一些受力复杂，强硬度、塑韧性和耐磨性要求较高的零件，如内燃机曲轴、凸轮轴、连杆、减速箱齿轮及轧钢机的轧辐等。各类球墨铸铁的牌号、力学性能及用途详见表3-11。

图3-12　蠕墨铸铁显微组织

4.蠕墨铸铁

蠕墨铸铁是近年来迅速发展起来的一种新型结构材料，它是在高碳、低硫、低磷的铁液中加入蠕化剂，经蠕化处理后使石墨呈短蠕虫状的高强度铸铁(图3.12)。蠕墨铸铁的强度比灰铸铁高，兼具灰铸铁和球墨铸铁的某些优点，可用于代替高强度灰铸铁、合金铸铁、黑心可锻铸铁及铁素体球墨铸铁使用，日益引起人们的重视。

(1)牌号的表示

蠕墨铸铁的牌号用“蠕铁”两字的汉语拼音“RuT”及后面的数字组成，数字表示蠕墨铸铁的最低抗拉强度(MPa)。

(2)牌号的识读

(3)蠕墨铸铁的性能

蠕墨铸铁的性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间，工艺简单，而且具有耐热冲击性好和抗热生长能力强等优点，必要时还可以通过热处理来改善组织和提高性能，在工业上广泛应用于承受循环载荷、组织要求细密、强度要求较高、形状复杂的大型零件和气密性零件，如气缸盖、飞轮、钢锭模、进排气管和液压阀体等零件。各类蠕墨铸铁的牌号、力学性能及用途详见表3-12。

【议一议】

活动一：记一记铸铁的常见种类。

活动二：记一记铸铁阻碍石墨化进程的元素按其作用由强至弱的顺序。

活动三：分组讨论并对比分析5种以上铸铁化学成分、显微组织与性能。

【做一做】

简答题

1.什么是铸铁?与钢相比，铸铁在成分、性能和组织等方面有什么不同?

2.铸铁是如何分类的?

3.什么是铸铁的石墨化?影响石墨化的主要因素有哪些?

4.铸铁中常见的石墨形态有哪些?

5.试举例说明灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁的牌号表示方法。

【评一评】

试用量化方式(评星)评价本节学习情况，并提出意见与建议。

学生自评：______________________________

小组互评：______________________________

老师点评：______________________________

【拓展阅读】

铸铁与钢相比，虽然力学性能较低，但是它具有优良的铸造性能和切削加工性能，生产成本低，并且具有耐压和减震等性能，因而得到了广泛的应用。各类铸铁的常用牌号、力学性能及用途见表3-9—表3-12。

表3-9　灰铸铁的牌号、力学性能及用途

注：灰铸铁是根据强度分级的，一般采用φ30mm铸造试棒，切削加工后进行测定。

表3-10　黑心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁的牌号、力学性能及用途

注：B为过渡性牌号。

表3-11　球墨铸铁的牌号、力学性能及用途

注：①表中均为单注试块的力学性能数据。
②QT900-2经等温、淬火得到的金属基体组织为下贝氏。

表3-12　蠕墨铸铁的牌号、力学性能及用途