球化率

稀土硅铁镁合金，选用低硫焦炭，球化等级在三级以上

技术参数

抗压强度：500N/mm2

延伸率：7%

铁水温度：1456℃

断口：

断口晶粒细小，呈黑灰色。

化学含量

含碳量3.0～4.0%，含硅量1.8～3.2%，含锰、磷、硫总量不超过3.0%和适量的稀土、镁等球化元素。

性能

强度、塑性、韧性、耐磨性、耐严重的热和机械冲击、耐高温或低温、耐腐蚀以及尺寸稳定性等。

注意事项

（一）严格要求化学成分，对原铁液要求的碳硅含量比灰铸铁高，降低球墨铸铁中锰，磷，硫的含量。

（二）铁液出炉温度比灰铸铁更高，以补偿球化，孕育处理时铁液温度的损失。

（三）进行球化处理，即往铁液中添加球化剂。

（四）加入孕育剂进行孕育处理。

（五）球墨铸铁流动性较差，收缩较大，因此需要较高的浇注温度及较大的浇注系统尺寸，合理应用冒口，冷铁，采用顺序凝固原则。

（六）进行热处理。

①退火。得到铁素体基体，提高塑性、韧性，消除应力，改善切削性能。

②正火。得到珠光体基体，提高强度和耐磨性。

③调质。获得回火索氏体的基体组织，以及良好的综合力学性能，如主轴、曲轴、连杆等。

④等温淬火。使外形复杂且综合性能要求高的零件获得下贝氏体的基体组织，以及高强度、高硬度、高韧性等综合力学性能，避免热处理时产生开裂，如主轴、曲轴、齿轮等。

主要问题

形态

普通灰铸铁，石墨呈片状；球墨铸铁，石墨呈球状；可锻铸铁，石墨成团絮状；蠕墨铸铁，石墨呈蠕虫状。

化学成分

灰铸铁中的碳、硅含量一般控制在2%～ 4%C; 1.0%～2.0%Si; 0.5%～1.4%Mn。

性能

灰铸铁具有良好的铸造性能、良好的减振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性。

注意事项

一：热影响

1、灰铸铁的热处理后只能改变基体组织，不能改变石墨的形态，因而不可能明显提高灰铸铁件的力学性能。灰铸铁的热处理主要用于消除铸件内应力和白口组织，稳定尺寸，改善切削加工性能，提高表面硬度和耐磨性等。

2、消除内应力退火

用以消除铸件在凝固过程中因冷却不均匀而产生的铸造应力，防止铸件产生变形和裂纹。其工艺是将铸件加热到 500～600℃，保温一段时间后随炉缓冷至150～200℃以下出炉空冷，有时把铸件在自然环境下放置很长一段时间，使铸件内应力得到松弛，这种方法叫“自然时效”，大型灰铸铁件可以采用此法来消除铸造应力。

3、石墨化退火

以消除白口组织，降低硬度，改善切削加工性能。方法是将铸件加热到850～900℃，保温 2～5小时，然后随炉缓冷至400～500℃，再出炉空冷，使渗碳体在保温和缓冷过程中分解而形成石墨。

表面淬火

提高表面硬度和延长使用寿命。如对于机床导轨表面和内燃机汽缸套内壁等灰铸铁件的工作表面，需要有较高的硬度和耐磨损性能，可以采用表面淬火的方法。常用的方法有高（中）频感应加热表面淬火和接触电阻加热表面淬火。

二：化学影响：

生产中主要是控制碳和硅的质量分数。

碳、硅质 量分数过低，铸铁易出现白口组织，机械性能和铸造性能都很低; 碳、硅 质量分数过高时，石墨片过多且粗大，甚至在铁水中表面出现石墨的漂浮， 降低铸件的性能和质量。

因此，灰铸铁中的碳、硅含量一般控制在2%～ 4%C; 1.0%～2.0%Si; 0.5%～1.4%Mn。

三:冷却速度的影响：

在一定的铸造工艺条件下，铸件的冷却速度对石 墨化程度影响很大。

铸件的不同壁厚随着壁厚的增加，冷却速度减慢，碳 原子有充分扩散时间，则有利于石墨化过程充分进行，室温组织易形成灰 铁组织;

但薄壁零件在冷却过程中冷速过快，容易形成白口铁组织。

化学含量

C%=3.4%~3.6%；Si%=2.4%~3.0%；Mn%=0.4%~0.6%；S%<0.06%；P%<0.07%。

性能

1、蠕铁的碳当量高，加稀土合金后又使铁水得到净化，因而使它具有较好的流动性。在碳当量相同的情况下，蠕铁和灰铸铁的流动性相似。

2、蠕铁的收缩也介于灰铸铁和球铁之间，浇注系统可按灰铸铁进行设计。但对致密性要求较高，壁厚相差较大的复杂铸件，要采用球铁的浇注和补缩系统。

3、蠕铁兼有灰铸铁和球铁的良好性能，抗拉强度和屈服强度高于灰铸铁，相当于铁素体球铁。导热性接近于灰铸铁，因而铸造工艺方便、简单、成品率高。

4、蠕铁有较好的抗生长和抗氧化性能，蠕铁的耐磨性为中国标准HT300的2.2倍以上，比高磷铸铁高1倍，而与磷铜钛铸铁相近。

介绍

1、黑心可锻铸铁韧性非常高，综合性能较好。

2、可锻铸铁是通过对白口铸铁的可锻化退火处理得到的。

3、可锻化退火的时间较长，通过加入一定量的合金，来缩短可锻化退火时间。

4、、将白口铸铁毛坯件在密封的退火炉中进行热处理，在中性炉气条件下退火时，得到的铸铁组织中有呈团絮状的石墨存在。

5、石墨虽不很圆整和紧密，基体的割裂作用则比灰铸铁中的片状石墨要小得多，因此它能使铸铁得到较高的强度及良好的韧性。

6、铸铁的基体可以通过热处理来加以控制，使之成为铁素体或珠光体。

7、通过用中频感应电炉制备黑心可锻铸铁坯料白口铸铁，制备单独加入Bi和同时加入B-Bi合金来与未加入任何合金的试样，石墨化退火后得到可锻铸铁，对白口铸铁和可锻铸铁进行组织观察，并对铸态和退火态试样进行了拉伸性能测试。

退火工艺

即在400℃保温2h，然后升温到930℃，保温7-9h，炉冷到730℃，保温6-7h，再炉冷到650℃后出炉空冷。

黑心可锻铸铁金相组织

1、黑心可锻铸铁的铸态宏观断口为白色，石墨化退火后为灰黑色。

2、在铸态下得到白色网状渗碳体+黑色部分珠光体组织（莱氏体+珠光体）

3、单加铬的组织比不加合金元素的渗碳体要细小，加铬和硼的渗碳体组织成细小网状均匀分布。石墨化退火组织为均匀的铁素体+絮状石墨。

4、单加铬的组织比不加合金元素的絮状石墨要细小，加铬和硼的组织为均匀细小絮状石墨。

5、铬的作用：加入量0.01-0.012%，其效果是：

a)铬在铁液凝固时强烈阻碍石墨化，可保证厚壁铸件获得白口组织。

b)处理后8-10min内须浇完，氧化而失效。

硼-铬的作用：加入量0.0015-0.0025% ，Bi0.005%-0.008%，其效果是：

a)硼促进石墨化，尤其第二阶段石墨化；增加石墨核心的作用超过铝，故退火时可快速升温，不必低温预处理。硼过量，石墨松散。

b)适用于硅量较高的铁液.石墨呈球团状且紧密，力学性能好

拉伸性能

1、拉伸选用微机控制电液伺服试验机进行实验，试样温度为室温（20℃），直径为10mm，且均经过石墨化退火热处理。

2、黑心可锻铸铁试样分三组（A、B、C），A组为不加入任何合金的试样，B组为加入0. 007% Bi的试样，C组为加入0.007% Bi和0.002%的B的试样。

3、可见经硼铬联合处理的可锻铸铁，抗拉强度提高到348. 7MPa，伸长率也满足要求。

4、主要是硼铬加入后细化了可锻铸铁中铁素体的晶粒和促进了絮状石墨细小化

介绍

1、白心可锻铸铁管路连接件具有良好的力学性能和焊接性能，因而市场需求较大。

2、从经济效益方面看，白心可锻铸铁管路连接件比黑心可锻铸铁管路连接件每吨价格高6200元。

3、国内采用先进技术（气相脱碳）生产白心可锻铸铁管件者极少，原因是技术掌握和生产管理上的障碍较大。

4、而外国（如英、法、德、意大利等国）拥有生产白心可锻铸铁管件的先进设备和工艺

化学含量

碳含量

白心可锻铸铁管件中的碳是要被脱去的，从脱碳角度而言，碳含量低些利于脱碳，但从铸造角度来看，希望碳含量高以使铁水流动性好，特别是利于浇注薄壁铸件。综合上述两方面，我们将碳量选定在2. 8-3. 2%范围。

硅含量

白心可锻铸铁管件与黑心可锻铸铁管件在成分上的主要差别是在硅含量上。硅在黑心可锻铸铁中是促使石墨化元素，尤其在固态石墨化条件下，硅大大促使渗碳体分解，提高碳的扩散速度，故在黑心可锻铸铁管件生产中为加速渗碳体分解、使高温石墨化和低温石墨化阶段缩短，一般将硅含量控制在1. 5-1. 9%；而在白心可锻铸铁管件生产中，退火过程是个脱碳过程。

硅含量高就会有利于这个反应(石墨析出)的进行，所以生产白心可锻铸铁件时，硅含量相对低些，一般选定在0. 4-0. 8%范围内。

锰含量

在黑心可锻铸铁管件中，锰是阻碍石墨化元素，同时锰可抵消部分硫的有害作用，此时锰量控制在2. 5-3. 5%。但在白心可锻铸铁管件中，则不再考虑石墨化而是考虑脱碳速度，硫的有害作用不象黑心可锻铸铁那么严重，一般锰量选在0. 5 -1. 2%范围内。

硫

硫在白心可锻铸铁中，硫影响碳的扩散速度降低铁水流动性，产生热裂、热脆性，但在白心可锻铸铁管件中的硫含量可以比黑心可锻铸铁放宽些，一般令S<0. 3%。

磷

磷在可锻铸铁中影响脆性，尤其对韧脆性转变温度的影响较大。在冲天炉熔炼条件下，磷含量一般变化不大。白心可锻铸铁管路连接件中的磷宜控制在0. 1%以下。

其它微量元素

凡碳化物形成元素(如铬、钛、钒、铌、钨)均能降低白心可锻铸铁件的脱碳速度，故在原料选用中要避免这些元素进入炉料 [2]  。

熔炼

1.配料为保证铁水含硅量低，炉料中提高废钢比例，并采用低硅生铁或回炉铁。在炉料选配中，采用了70-80%废钢、20-30%回炉料或低硅生铁。

2.熔化为获得足够高的铁水温度，冲天炉熔化中，必须保证足够高的底焦高度、合适的焦比、适宜的供风量，并严格操作工艺。

组织特点

1、白口可锻铸铁其的组织特点是不均匀性，厚度6mm以下的薄壁铸件外层为全铁素体（因此具有焊接性），心部则有珠光体，没有退火态石墨。

2、壁厚6～15mm的铸件外层为铁素体，心部有珠光体并有团絮状石墨，甚至有残留的自由渗碳体。

热处理工艺

1.固体（氧化铁、矿石）脱碳法。脱碳剂选用赤铁矿、轧钢或锻钢的氧化铁皮（铁鳞）。要求Fe2O3含量高，杂质少，S<0.2%，粒度一般为3～9mm，厚壁件可用9～12mm。铸件分层埋入有脱碳剂的退火箱（罐）中并加密封。脱碳时间主要取决于退火温度，铸件厚度和含碳量。由于工艺周期长，已少采用。

2.气体（空气、水蒸气）脱碳法。将饱和水蒸气送入退火炉内，通过调控炉内气氛达到状态，使铸件脱碳。不需退火箱和退火剂，可保质量，节约能源，是发展方向 。

介绍

1、珠光体可锻铸铁(pearlitic malleable cast iron)断面外缘有脱碳的表皮层，呈灰白色；

2、心部组织为珠光体+团絮状石墨的可锻铸铁。

3、珠光体可锻铸铁强度高，有一定的韧性和硬度，耐磨性好。

4、经淬火热处理后其硬度可达HRC50，耐磨性可达某些低合金钢的水平。

5、这种铸铁适用于要求强度和耐磨性较高的零件，如农机具、汽车、拖拉机零件等。

6、牌号及力学性能 中国国家标准GB9440一88与国际标准ISO5922—1981基本一致。

化学成分

1、薄壁件可取较高的碳硅量，厚壁件则应取较低的碳硅量，另外还可根据孕育与否或孕育剂的作用来决定碳、硅量。

2、往往是通过热处理制度的控制来保证应有的力学性能。

3、为了稳定珠光体，亦可在铁液中加入少量铜、锡、钼、钒、钛、铬等元素。4、可增加珠光体数量，二可细化珠光体，对提高铸件的强度性能及硬度均有好处。

制取方法

1、首先得到白口铸铁，然后进行石墨化退火。

(1)将成分调整到片状珠光体可锻铸铁。减少碳硅含量，提高含锰量，必要时加入锡、铝、钒等合金元素。由白口铸铁直接退火。

(2)调整工艺制取片状珠光体可锻铸铁。使用成分适于铁素体可锻铸铁的铁液浇成白口坯件，再采用不同于铁素体可锻铸铁的热处理工艺，以获得不同结果。

2、所采用的热处理工艺有：

珠光体可锻铸铁退火曲线

珠光体可锻铸铁退火曲线

(1)随炉加热至910℃，经8～12h缓慢升温至950℃，强制冷却(鼓风或喷雾)，冷却速度应大于30℃/min。可得细片状珠光体+团絮状石墨。如图《珠光体可锻铸铁退火曲线》所示：

(2)随炉加热至610℃，经12～15h缓慢升温至620.℃，强制冷却(鼓风或喷雾)，冷却速度应大于30℃/min。可得珠光体+铁素体混合体+团絮状石墨。

(3)先按铁素体可锻铸铁退火工艺进行石墨化退火后，再加热至820～850℃进行正火处理。可得珠光体+碎块状铁素体混合基体+团絮状石墨。

(4)制取粒状珠光体可锻铸铁：进行阶段石墨化之后，再进行油淬及高温回火。可得粒状珠光体+团絮状石墨，具有较好的综合力学性能和切削性能。

退火工艺选择

1、珠光体可锻铸铁按珠光体中渗碳体形态的不同，可分为片状珠光体和粒状珠光体两种。

2、由于珠光体转变需较快的冷却速度，故而在冷却过程中会产生很大的内应力。为消除内应力，以回火作为终处理。

3、无论是空冷后再670---700℃回火，还是油淬后再高温回火，得到的粒状珠光体或细粒状回火索氏体可锻铸铁，都具有较好的综合力学性能和切削加工性能。

4、对于淬火后的铸件，采用不同的回火温度，可得到从回火马氏体到回火索氏体之间的各种基体。

5、可在宽广的范围内改变可锻铸铁的力学性能和耐磨性。

介绍

耐磨铸铁是指高硬度、在一定的磨损条件下具有高耐磨性的铸铁。其组织具有均匀的高硬度和耐磨性。

分类

根据工作条件的不同，耐磨铸铁分为减磨铸铁和抗磨铸铁。

1．减磨铸铁

减磨铸铁是在有润滑、受粘着磨损的条件下工作的耐磨铸铁，其组织为软基体上嵌有硬的强化相。软基体在磨损后形成的沟槽能贮仔润滑油，工作时可形成油膜，而硬的强化相可承受摩擦。一般，珠光体灰铸铁即可满足这一要求，铁素体为软基体，渗碳体为强化相，片状石墨具有润滑作用，脱落后凹坑也可贮油。为进一步提高珠光体灰铸铁的耐磨性，通常将磷的含量提高到0.4%～0.6%，得到高磷铸铁，可与珠光体或铁素体形成高硬度的共晶组织，能显著提高铸铁的耐磨性。由于普通高磷铸铁的强度和韧性较差，故向其中加入Cr、Mo、W、Cu、Ti、V等合金元素，形成分金高磷铸铁，如磷铜钛铸铁、磷钒钛铸铁、铬钼铜铸铁、稀土磷铸铁等，这类铸铁具有良好的润滑性及抗咬合、抗擦伤的能力，可广泛用于制造要求具有高耐磨性的机床导轨、活塞环、汽缸套、滑动轴承和凸轮轴等材料。

2．抗磨铸铁

抗磨铸铁是在无润滑的干摩擦，及磨粒磨损条件下工作的耐磨铸铁。这类铸铁不仅受到严重的磨损，而且承受较大负荷，如何获得高而均匀的硬度址是提高其耐磨性的关键。白口铸铁就属于这类耐磨铸铁，但白口铸铁脆性较大，不能承受冲击载荷，因此，向白口铸铁中加入Cr、B、Mo、Cu、V等合金元素，形成合金白口铸铁；加Cr、Ni、B提高淬透性，形成马氏体合金白口铸铁；将铁液注入金属模，形成激冷铸铁，获得组织为马氏体、碳化物和球状石墨的中锰合金球畏铸铁，具有良好的抗磨性和一点的冲击韧性。 [2]