鑄鐵是含碳量大於2.11%的鐵碳合金。在實際應用中,一般含磯量都在2.5% -4%之間,並含有矽、錳、磷、硫等元素。
與碳素鋼相比,鑄鐵熔煉簡便,成本低廉,有優良的鑄造性和耐磨耐壓性,良好的鹼振性和切削加工性以及缺口敏感性低等優點。但難以承受軋鍛變形加工,其強度、塑性和韌性均不如碳素鋼。
鑄鐵主要用來製造曲軸、連杆、凸輪軸、閥門等重要零件,廣泛應用於內燃機、汽車、工具機、礦山機械和石油化工設備等。
一、鑄鐵的分類
鑄鐵中的碳主要是以滲碳體和石墨兩種形式存在。
1.按碳在鑄鐵中的存在形式分類
(1) 白口鑄鐵碳主要以慘碳體形式存在,因斷口星銀白色,故稱白口鑄鐵。這類鑄鐵硬而脆,難以切削加工,很少直接用於製造機器零件。
(2) 灰鑄鐵碳大部分或全部以遊 離的石形式存在,因斷口呈暗灰色,故稱灰鑄鐵。它是目前工業生產中應用最廣泛的一種鑄鐵。
(3) 麻口鑄鐵碳大部分 以滲碳體形式存在,少部分以游離態石墨形式存在,斷口呈灰白色。這種鑄鐵很脆,工業上很少使用。
2.按鑄鐵中的石墨形態分類
(1)灰鑄鐵石墨以片狀存在。
(2)可鍛鑄鐵石墨以團絮狀存在。
(3)球墨鑄鐵石墨以球狀存在。
(4)蠕墨鑄鐵石墨以蠕蟲狀存在。
二、鑄鐵的石墨化
石墨化就是鑄鐵中的碳以石墨形態析出的過程,影響石墨化的主要因素是鑄鐵的化學成分和冷卻速度。
1.化學成分的影響
鑄鐵中的各種元素,按照對石墨化的影響,分為兩大類。一類是促 進石墨化的元素,主要包括碳、矽、鋁和鋁等,其中碳和矽強烈地促進石墨化,若鑄鐵中碳和矽的含量多,則析出的石墨量多,石墨片的尺寸也大。為了避免產生白口或麻口,在鑄鐵中加入一定量的碳和矽以促進石墨化。另一類是阻礙石墨化的元素,包括錳、鎢、鉬和釩等,它們均阻礙滲碳體的分解,阻礙石墨化。
2.冷卻速度的影響
對於同一-成分的鐵碳合金,在熔煉條件等完全相同的情況下,石墨化過程主要取決於冷卻條件。鑄鐵結晶時,緩慢冷卻有利於擴散、石墨化可充分進行,結晶出的石墨又多又大;快速冷卻則阻礙石墨化,促進自口化。而鑄鐵的冷卻速度又與鑄件的壁厚和鑄型材料有關,鑄件越厚,冷卻速度越小,鑄鐵的石墨化程度越充分,砂型比金屬型冷卻慢。