生铁、铁合金、铸铁

HEATS

生铁、铁合金属于炉料，即治炼用原料。铸铁是用生铁（主要是铸造生铁）治炼后的产品。

金属材料种类繁多，习惯分成两大类，即黑色金属材料和有色金属材料，黑色金属材料包括生铁、铁合金、铸铁和钢。

1.生铁

生铁是含碳量大于2%（2.1%）的铁碳合金，工业生铁含碳量一般在2.5%--4%，并含Si、Mn、S、P 等元素,是用铁矿石经高炉冶炼的产品。

1. 炼钢生铁：炼钢生铁含硅量不大于1.7%，碳以Fe3c状存在。故硬而脆，断口呈白色。
   
2. 铸造用生铁：铸造生铁硅含量为1.25-3.6%。碳多以石墨状态存在。断口呈灰色。软、易切削加工。主要用来生产各种铸铁件原料如床身、箱体等。
   
3. 球量铸造用生铁：球墨铸造用生铁也是一种铸造生铁，只是低硫低磷。低硫使碳充分在铁中石墨化。低磷提高生铁的机械性能；主要用于生产性能（机械性能）较好的球墨铸铁件。
   

, R. E( m% P0 |% k' n, m) F

铁合金

3 y3 U1 T, C- C! c' L5 h. h3 N

铁合金是指除碳（C）以外的非金属或金属元素与铁组成的合金；金属锰、金属铬两种黑色金属；锰硅（Mn、Si）Si、Cr）合金。铁合金的种类很多，用途也较广。铁合金是一种炉料，用于钢铁及共它金属冶炼和铸造等用。用作脱氧剂、变质剂。以及作为合金元素加入。
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5 {$ c A" ]. f6 B+ W5 D b
0 D6 U; F1 C( {% y* g+ T4 g0 T8 A9 X. _1 w2 z) T1 G- \) y, k ?5 L. v5 W- T& \2 `" z2 Y& r% u1 y r! a! L7 V: ?" l( v

铸铁名称，代号及牌号表示方法

铸铁名称	代号 * K' {1 h3 ^+ D$ c	牌号表示方法实例
灰铸铁 3 \' Q$ R6 X \# Z& M: x& p	HT	HT100 ! D& X5 D6 W9 S9 p" B/ I1 ?
蠕墨铸铁 1 z+ _- ?" y9 G! u, m7 A! U	RuT	RuT400 * V2 c p1 T: j% {( A5 r2 F- ^
球墨铸铁	QT	QT400-17
黑心可锻铸铁 白心可锻铸铁 珠光体可锻铸铁	KHT KBT KZT ) e5 M5 I7 d# F' Y' E9 q0 y	KHT300-06 KBT350-04 KZT450-06
耐磨铸铁 8 j9 w4 E ]% C. K5 T, A	MT	MT Cu1PTi-150 " X# f& A. p6 E S2 [9 i1 {
抗磨白口铸铁 抗磨球墨铸铁 ' T. p2 h e; F# b$ n. ]	KmBT KmQT % {, O8 j* G& L' _	KmBTMn5Mo2Cu KmQTMn6 1 E, I0 m" }1 d8 b. e1 m
冷硬铸铁	LT ; \- Z- L% i2 C	LTCrMoR 9 \. M5 O8 X( h0 x* Q% @% B
耐蚀铸铁 耐蚀球墨铸铁 ! a( q+ M7 J. E* h: y	ST SQT	STSi15R SQTAl15Si5 ( s5 }% p( v' G1 B
耐热铸铁 耐热球墨铸铁	RT RQT x* Y5 F# }' c- ]* G6 @	RTCr2 RQTA16
奥氏体铸铁	AT

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铸铁

- c: O9 A. D. e* K6 }1 M

铸铁是含碳大于2.1%的铁碳合金，它是将铸造生铁（部分炼钢生铁）在炉中重新熔化，并加进铁合金、废钢、回炉铁调整成分而得到。与生铁区别是铸铁是二次加工，大都加工成铸铁件。铸铁件具有优良的铸造性可制成复杂零件，一般有良好的切削加工性。另外具有耐磨性和消震性良好，价格低等特点。
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根据GB5612-85，各种铸铁代号，由表示该铸铁特征的汉语拼音字母的第一个大写正体字母组成。当两种铸铁名称的代号字母相同时，可在该大写正体字母后加小写正体字母来区别。同一名称铸铁，需要细分时，取其细分特点的汉语拼音第一个大写正体字母，排列在后面。
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牌号中代号后面的一组数字，表示抗拉强度值；有两组数字时，第一组表示抗拉强度值，第二组表示延伸率值。两组数字中间用“一”隔开。

合金元素用国际元素符号表示，含量大于或等于1%时，用整数表示：小于1 %时一般不标注。常规元素（C、Si、Mn、S、p）一般不标注，有特殊作用时，才标注其元素符号及含量。 9 t! U5 H3 k, Z+ g* f4 n8 A

• 白口铸铁：白口铸铁中的碳全部以渗透碳体（Fe3c）形式存在，因断口呈亮白色。故称白口铸铁，由于有大量硬而脆的Fe3c，白口铸铁硬度高、脆性大、很难加工。因此，在工业应用方面很少直接使用，只用于少数要求耐磨而不受冲击的制件，如拔丝模、球磨机铁球等。大多用作炼钢和可锻铸铁的坯料。
  
• 灰口铸铁：铸铁中的碳大部或全部以自由状态片状石墨存在。断口呈灰色。它具有良好铸造性能、切削加工性好，减磨性，耐磨性好、加上它熔化配料简单，成本低、广泛用于制造结构复杂铸件和耐磨件。
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  灰口铸铁按基体组织不同，分为铁素体基灰口铸铁、珠光体--铁素体基灰口铸铁和珠光体基灰口铸铁三类。
  
  由于灰口铸铁内存在片状石墨，而石墨是一种密度小，强度低、硬度低、塑性和韧性趋于零的组分。它的存在如同在钢的基体上存在大量小缺口，即减少承载面积，又增加裂纹源，所以灰口铸铁强度低、韧性差，不能进行压力加工。为改善其性能，在浇注前在铁水中加入一下量的硅铁，硅钙等孕育剂，使珠光体基体细化，石墨变细小而均匀分布，经过这种孕育处理的铸铁。称为孕育铸铁。
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  灰口铸铁的牌号、性能、组织及用途

  铸铁类别 + f9 [* K0 o7 \0 @$ }* h" q	牌号	铸体主要壁厚 mm % c) q3 F3 F8 q; x	试体直径mm	抗拉强度 3 P6 K E9 I2 W3 |	抗弯强度 8 P6 h6 M( a) @- Z* q. O& {	挠度支距 ) e4 M/ {. z; v8 [	抗压强度	硬度HB	显微组织		用途举例 ' m3 x6 Z2 a8 ?# S9 y; a& W
  				不小于 9 L' W' X. m) I4 ^7 @( `					基体 . Z( S7 C6 z6 J* K7 T) P" M2 @% T	石墨
  铁素体灰口铸铁 - Q. L- j7 e) ]* [9 a8 n; P1 e$ Q	HT100-260	所有尺寸 1 H6 D$ w6 L. G8 J% a8 C+ p/ \	30	100 . u' G( y1 ^. G; n" h2 c. l	260 4 a9 p, X1 ~( s% g0 k, e	2	500	143-229 1 s/ ?" g4 ?9 d' c3 ]! M+ M# B* y5 y	F+P(少量) 6 Z& O4 x2 v: w2 v	粗片	低负荷和不重要的零件，如盖、外罩、手轮、支架、和重锤等 8 ]1 Q2 i: q& Q, J1 e! E( U
  铁素体--珠光体灰口铸铁	HT150-330	4-8 >8-15 >15-30 >30-50 >50	13 20 30 45 60 Y# Z; u7 |- Y( x; T	280 200 150 120 100 5 Y# j1 a1 k' m& t7 R0 H1 ~ r) X	470 390 330 250 210	1.5 2 2.5 3 4	650 1 ~ {+ s; D5 n% V1 R9 L) w	170-241 170-241 163-229 163-229 143-229 5 J* v% B& Z( m( j	F+P ( _! K6 Q8 L" F5 X: Z" P8 @	较片粗 % e. }1 n4 \6 M9 t9 {: [3 g5 Q	中等应力的零件，如支柱、底座、齿轮箱、工作台、刀架、端盖、阀体、管路、附件等
  珠光体灰口铸铁 9 A7 v% g! H* X3 X D5 U- r4 T: N	HT200-400 4 b0 z+ q1 n! k! V	6-8 >8-15 >15-30 >30-50 >50 , N! Q6 L" N% _4 t. m	13 20 30 45 60	320 250 200 180 160	530 450 400 340 310	1.8 2.5 2.5 3 4.5	750	187-255 170-241 170-241 170-241 163-229	P ' y6 z3 n4 g* g2 Q2 _	中等片状	承受较大应力、用作重要的零件，如汽缸、齿轮、机座、飞轮、床身、刹车轮、联轴器、齿轮箱和轴承座等 : V; |/ L1 |8 h& { D. }
  	HT250-470 h+ _* ~& s/ {3 [0 q0 N	>8-15 >15-30 >30-50 >50	20 30 45 60	290 250 220 200	500 470 420 390 % e/ j- S K9 Z% i	2.8 3 4 4.5	1000 3 F" U: c& l( R4 c' D	187-255 170-241 170-241 163-229	细P	较细片状 5 @0 P. t& E4 f! p
  孕育铸铁	HT300-540	15-30 >30-50 >50	30 45 60	300 270 260 : r1 Y) q* {- a O: ~	540 500 480 ; n* U# }& o# k$ l9 I" h	3 4 4.5 ' E( D" `" N" Z6 v5 \6 d' k	1100	187-255 170-241 170-241	S或T	细小片状 4 U4 |; B8 W# W' x: p- g. \	用作承受高弯曲应力及高抗压强度的重要零件，如齿轮、凸轮、车床卡盘、剪床及压力机机身和润滑阀壳体等 9 E" _* o. I( u! B* H+ T
  	HT350-610 $ n6 K9 p7 m. D3 ~& p7 F' C. C	15-30 >30-50 >50	30 45 60 5 ^5 D6 E/ @, |! t( X0 l9 Q	350 320 310 ! E" x3 z9 Q: J+ x5 S	610 560 540	3.5 4 4.5 % E# q! p8 ]" V$ A$ H4 j	1200	197-269 187-255 170-241 3 r9 w3 v# D9 n4 F s
  	HT400-680	20-30 >30-50 >50 9 z4 J& K E. @$ d+ Y	30 45 60 + s. y( n; t+ {! J& \5 R, |2 D	400 380 370	680 650 630 , F. k) G1 ?, I T4 B7 r9 Y	3.5 4 4.5 * [( s' N5 Q5 D. P- y% C		207-269 187-269

  
  
• 可锻铸铁：可锻铸铁是用碳、硅含量较低的铁碳合金铸成白口铸铁坯件，再经过长时间高温退火处理，使渗碳体分解出团絮状石墨而成，即可锻铁是一种经过石墨化处理的白口铸铁。
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  可锻铸铁按热处理后显微组织不同分两类；一类是黑心可锻铸铁和珠光可锻铸铁。黑心可锻铸铁组织主要是铁素体（F）基本+团絮状石墨；珠光体可锻铸铁组织主要是珠光体（P）基体+团絮状石墨。另一类是白心可锻铸铁，白心可锻铸铁组织决定于断面尺寸，小断面的以铁素体为基体，大断面的表面区域为铁素体、心部为珠光体和退火碳。
  
• 球墨铸铁：在铁水（球墨生铁）浇注前加一定量的球化剂（常用的有硅铁、镁等）使铸铁中石墨球化。由于碳（石墨）以球状存在于铸铁基体中，改善其对基体的割裂作用，球墨铸铁的抗拉强度、屈服强度、塑性、冲击韧性大大提高。并具有耐磨、减震、工艺性能好、成本低等优点，现已广泛替代可锻铸铁及部分铸钢、锻钢件、如曲轴、连杆、轧辊、汽车后桥等。
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  根据GB1348-88球墨铸铁牌号分为单铸和附铸试块两类；单铸试块的机构性能分八个牌号见表。
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  球墨铸铁单铸试块的机械性能

  牌号 ( `* S( L/ k7 y& p R	抗拉强度sb N/mm²(kgf/mm²)	屈服硬度s0.2 N/mm²(kgf/mm²) ( I1 Y C' M7 V' @; P! O. D	延伸率d%	供参考 6 e! Y1 T) f' ^6 r: G5 A
  	最小值 * a. b3 Y( V$ K. s7 z& [3 a3 I			布氏硬度HB & Q8 O3 x7 W. h+ ~6 q9 Y" V	主要金相组织 % `7 j0 a9 c# `( `- Z$ m; G& Q7 t5 M
  QT400--18	400(40.80) : q4 E3 H8 q& Q7 `	250(25.50)	18	130--180 , h) ? K$ _4 w- R+ U	铁素体 & v( C; u1 x# v5 N) N. G
  QT400--15 ; t- c4 M1 h; n+ A5 Y+ `, a$ e4 Z8 t	400(40.80) 4 ]% I& z% q6 X	250(25.50) 1 t7 A. m+ J5 O6 n( P& b	12 ! d' G0 u( T$ l3 E/ h7 D' Y	130--180 # J( n) L6 d6 l7 ]+ k2 s	铁素体
  QT450--10	450(45.90)	310(31.60)	10 4 E/ D4 R5 j) y	160—210	铁素体 % I6 Y! n# t$ R. @! r! A
  QT500--7	500(51.00) & _% _# Z0 Y% a	320(32.65)	7 2 r" V5 i- a. t9 s" \	170—230 : ]4 t# g, {" V5 E5 T! L; h* y4 J% {	铁素体+珠光体
  QT600--3	600(61.20)	370(37.75)	3 ( W( w- j, [* Q- P	190--270	珠光体+铁素体 # G$ j/ X/ G' D
  QT700--2 7 F7 H8 Q, Z; ]; j1 _	700(71.40)	420(42.85) - `' J" ^* k/ l0 \2 s$ W	2	225—305	珠光体 $ ]+ n8 r$ |7 v I& S( O& \- D
  QT800--2	800(81.60)	480(48.98)	2	245--335 0 B& N( w% I# ?0 y# B- x5 l" ?	珠光体或回火组织 ' f$ i! c; W" C" S2 O$ h0 m$ t3 p' J
  QT900--2	900(91.80)	600(61.20)	2 4 j* Q# H U- U' l( U" p	280--360	贝氏体或回火马氏体

  
  
• 除上述介绍几种常用铸铁外，还有抗磨白口铸铁、冷硬铸铁，耐热铸铁等。