一、鑄鐵段的分類(lèi)

鑄鐵是含碳量大于2.11%的鐵碳合金。工業(yè)用鑄鐵是以鐵、碳、硅為主要組成元素并含有錳、磷、硫等雜質(zhì)的多元合金。普通鑄鐵的成分大致為2.0~4.0%C、0.6~3.0%Si、0.2~1.2%Mn\0.1~1.2%P、0.08~0.15%S。有時(shí)為了進(jìn)一步提高鑄鐵的性能或得到某種特殊性能，還加入Cr、Mo、V、Al等合金元素或提高Si、Mn、Р等元素含量，這種鑄鐵稱(chēng)作合金鑄鐵。

碳在鑄鐵中，除少量溶于基體外，絕大部分是以石墨或碳化物的形式存在于鑄鐵中。根據(jù)碳的存在形式不同，可將鑄鐵區(qū)分為白口鑄鐵和灰口鑄鐵兩大類(lèi)。

1.白口鑄鐵碳全部以滲碳體形式存在的鑄鐵稱(chēng)白口鑄鐵，斷口呈銀白色。這種鑄鐵組織中含有大量滲碳體和萊氏體共晶，因而其性能既硬又脆，所以不宜用作結(jié)構(gòu)材料，一般都用作煉鋼原料。

2.灰口鑄鐵碳全部或大部分以石墨形式存在的鑄鐵，稱(chēng)作灰口鑄鐵，其斷口呈灰暗色。生產(chǎn)中多用來(lái)鑄造各種機(jī)械零件。

按石墨的形態(tài)不同,灰口鑄鐵又可分為普通灰口鑄鐵,可鍛鑄鐵及球墨鑄鐵。(1)普通灰口鑄鐵其中碳大部分或全部以片狀形式的石墨存在于鑄鐵中它也常簡(jiǎn)稱(chēng)為灰鑄鐵。一般情況下，其石墨片都比較粗大。但若在鐵水澆注前，向鐵水中加入一些能起形核作用的所謂孕育劑（通常是加入硅鐵)，將增加并加快石墨的形核，從而使石墨細(xì)化并且分布均勻。這種處理稱(chēng)作孕育處理，經(jīng)過(guò)這種處理的灰口鑄鐵即稱(chēng)孕育鑄鐵。

(2）可鍛鑄鐵它是由一定成分的白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火后形成。其中的碳全部或大部以團(tuán)絮狀石墨形式存在于鑄鐵中。它又稱(chēng)韌性鑄鐵或馬鐵?？慑戣T鐵實(shí)際上并不可鍛，只不過(guò)具有一定塑而已。

(3)球墨鑄鐵簡(jiǎn)稱(chēng)球鐵，其中的碳全部或大部分以球狀石墨形式存在于鑄鐵中。它是灰口鑄鐵中機(jī)械性能蕞好的一種。

二、灰口鑄鐵的組織及性能特點(diǎn)

1.鑄鐵的石墨化過(guò)程在鑄鐵的冷凝過(guò)程中，原則上碳既可以滲碳體的形式析出，形成白口鑄鐵;也可以石墨的形式析出，形成灰口鑄鐵。析出石墨碳的過(guò)程，即稱(chēng)為石墨化。

至于碳究竟以哪種形式析出，主要取決于鑄鐵的化學(xué)成分及冷卻速度。鋁、碳及硅是蕞強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素，而鉻、硫及錳等是阻礙石墨化的元素。鑄鐵冷凝時(shí)，冷卻速度愈慢，則愈易石墨化，反之愈易形成滲碳體。

一般的鐵碳合金結(jié)晶時(shí),照例是不易析出石墨的,但當(dāng)含有足量的碳及硅時(shí)，在合金結(jié)晶時(shí)，就可能從液相中直接析出石墨碳（稱(chēng)為初生石墨)。合金在共晶線與共析線之間冷卻時(shí)，既可以從奧氏體中直接析出石墨附著在初生石墨上，使之長(zhǎng)大;也可能先析出滲碳體，而這滲碳體在緩慢的冷卻過(guò)程中或恒溫保溫下，分解成鐵素體和石墨。在這溫度范圍內(nèi)的石墨化，常稱(chēng)作弟一階段石墨化。同理，在共析線以下冷卻時(shí)，既可以由奧氏體直接共析分解為石墨和鐵素體，也可以先形成珠光體，然后珠光體中的滲碳體再在保溫過(guò)程中分解為石墨和鐵素體，這稱(chēng)之為第二階段石墨化。

石墨化過(guò)程有賴(lài)于碳原子的擴(kuò)散，所以弟一階段石墨化由于溫度較高，擴(kuò)散條件較好，容易進(jìn)行得比較完全。而第二階段石墨化則由于溫度角度，擴(kuò)散條件較差，往往不能充分進(jìn)行。在冷速較大時(shí)，只能部分石墨化或根本不能進(jìn)行。

2.灰口鑄鐵的組織特點(diǎn)灰口鑄鐵的組織，簡(jiǎn)言之，可以看做由鋼的基體和石墨夾雜物所共同組成。由于石墨的強(qiáng)度和塑性與鋼相比，幾近于零。因此可將鑄鐵看作是布滿裂縫及孔洞的鋼。石墨的存在起著割裂基體的作用，減少了基體承受載荷的有效面積，特別當(dāng)石墨呈片狀時(shí)，將石墨片的間端引起應(yīng)力集中。因而使得鑄鐵的強(qiáng)度和塑性大大低于具有同樣基體的鋼，其降低的程度取決于石墨的數(shù)量、形態(tài)、大小及分布。

顯然，石墨的數(shù)量愈多，尺寸愈大，愈接近片狀，分布愈不均勻，則對(duì)基體的破壞作用必然愈大，因而強(qiáng)度及塑性即愈低，這就是普通灰口鑄鐵機(jī)械性能較差的根本原因。孕育鑄鐵由于其石墨片比較細(xì)小，分布比較均勻，故強(qiáng)度有所提高。在可鍛鑄鐵及球鐵中，石墨分別呈團(tuán)絮狀及球狀，對(duì)基體的破壞作用較小，因而不僅強(qiáng)度得以進(jìn)一步提高，而且還具有一定的塑性。

3.灰口鑄鐵的性能特點(diǎn)―灰口鑄鐵的機(jī)械性能取決于鑄鐵中石墨的形狀、大小、數(shù)量和分布以及其基體組織。一般說(shuō)來(lái)，由于石墨的存在使得鑄鐵強(qiáng)度低并且脆性大。但是隨著石墨形態(tài)、大小及分布的改善，其機(jī)械性能也可相應(yīng)改善。下表列舉了各種灰口鑄鐵及鑄鋼的某些機(jī)械性能指示，可資比較。

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