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

黑心可锻铸铁韧性非常高，综合性能较好。

可锻铸铁是通过对白口铸铁的可锻化退火处理得到的。

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。

、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。

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。

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。

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

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。

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）

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。

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。

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

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

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

白口可锻铸铁其大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。

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佳状态，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

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；

心部组织为珠光体+团絮状石墨的可锻铸铁。

珠光体可锻铸铁强度高，有一定的韧性和硬度，耐磨性好。

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。

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。

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

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。

往往是通过热处理制度的控制来保证应有的力学性能。

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

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。

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，好以回火作为终处理。

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。

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。

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]

(1)激冷铸铁

白口铸铁具有均匀的高硬度，耐磨性很高，但由于脆性较大，一般仅适用于制造犁铧等承受冲击载荷不大的耐磨铸铁件。因此，生产中常在灰口铸铁的基础上适当降低硅的含量、加入适量的镍、铬等元素，并采用“激冷”的法得到冷硬铸铁，即需要获得白口组织的表面采用金属型，其他部位采用砂型铸造。激冷处理后表面为白口组织，而心部为灰铸铁组织，铸件既有较高的耐磨性。又能承受一定的冲击载荷。激冷铸铁的牌号用“I，T”表示，如LTCrMoR等，主要用于轧辊、车轮等铸铁件的制造。

(2)抗磨白口铸铁

在白口铸铁的基础上加入较高含量的铬和一定量的钼、镍、铜等元素。热处理后，组织中除马氏体外，还有大量的残余奥氏体和等合金碳化物。这些合金碳化物硬度高、分布不连续，使铸铁在提高耐磨性的同时，韧性也得到改善。高铬抗磨自口铸铁的牌号用“KmTB”表示，如KmTBMn5M02Cu等，可用于球磨机衬板、砂浆泵、轧钢导板等铸件。

(3)中锰耐磨铸铁

在稀土镁球墨铸铁的基础上，将锰含量提高到=-5%～9.5%，硅含量提高到=4.0%～4.8%，经球化处理和孕育处理，并适当控制冷却速度，从而获得马氏体、大量的残余奥氏体、合金渗碳体和球状石墨的组织。使铸铁具有较高的耐磨性和抗冲击能向。中锰耐磨铸铁的牌号用“KmmQ”表示，如KmTQMn6等，适用于犁铧、粉碎机锤头、球磨机的衬板、磨球等铸件。 [3]

热处理

1、含硼耐磨铸铁淬火温度为850-910℃，回火温度以290℃为佳，淬火-回火后的组织为球状石墨，马氏体，硼碳化物及残余奥氏体。

2、高铬白口铸铁淬火过程中，加热速率一般在100℃/h 与200℃/h 之间，奥氏体化温度在850-1100℃，奥氏体化时间=2h+1/2h/模数（厘米），通过合理控制冷却速度可得到贝氏体、奥氏体和屈氏体等基体组织，但只有金属型铸造屈氏体高铬铸铁具有性能稳定、成本低廉的特点，具有较强的实用性。

3、镍硬白口铸铁根据含镍量的不同硬化处理的保温温度有很大的差异。

4、激冷铸铁的热处理工艺仅仅是低温退火，具体的规范为在热处理炉内以20-30℃/h 的升温速度升温将工件加热到500-550℃，保温2-3h，消除铸铁的内应力，获得稳定的组织，炉冷至300℃以下出炉空冷校直。

5、稀土变质铸铁经变质处理和950 ℃×2h 正火处理后性能优越。

热处理影响

热处理对和冲击韧性都有影响。

同一回火温度条件下，硬度随奥氏体化温度升高而降低， 冲击韧性随奥氏体化温度升高而增加。

同一淬火温度下，硬度随回火温度的增加而略有降低， 在210～ 290℃内，冲击韧性随回火温度升高而增加， 但在330℃回火时， 冲击韧在同一回火温度下， 随奥氏体化温度升高，碳化物分解速度加快， 碳化物数量减少， 淬火后碳化物形态也变为断网状和块状，组织中残余奥氏体量也增多。

热处理与磨耗量也有密切的关系，随奥氏体化温度升高，磨损量增多， 即耐磨性下降。

随奥氏体化温度升高，碳化物数量减少， 硬度下降，这也正是耐磨性下降的主要原因。

介绍

《抗磨白口铸铁件(GB/T 8263-2010)》增加了抗磨白口铸铁件定义；牌号表示方法不同；采用除Ⅰ级C型Ni－Cr－GB牌号外的全部牌号，增加了BTMCr2、BTMCr8和BTMCr12－DT三个牌号；增加了对铸件外观质量的规定；增加了取样检验规则；增加了标志、贮存、包装、运输要求。

介绍

冷硬铸铁亦称为“激冷铸铁”。

制作铸型时，在铸件表面要求耐磨的部 位做成冷却速度较快的金属型，其余部位做成砂型。

适当调整铸铁的化学成分(如降低含硅量) ， 就可使铸件在耐磨表面得到白口铁组织，在其余部分得到灰口铁和麻口铁组织，使铸件既具有较高的硬度和耐磨性，又具有较好的韧性。

这种铸铁即称为冷硬铸铁。

功能

采用激冷方法使某些部分的碳保持化合碳的形式而形成白口或麻口的特种铸铁。被激冷的工件表面要求高硬度、高耐磨性。

它常采用金属型铸造，使其冷却较快，得到一定深度的白口层。其余部分用砂型铸造，冷却较慢(包括用金属型铸造的内层)，得到麻口层和灰口组织

冷却速度、化学成分、工艺因素等对于白口层和麻口层的深度和硬度以及铸铁件质量和耐磨性有很大影响。

冷却速度

冷却速度对铸铁组织有直接的影响，同一成分的铁水，当快速冷却时可以得到白口组织;当缓慢冷却时却能得到灰口组织;；

当冷却速度介于二者之间时，则形成既有渗碳体又有游离石墨的麻口组织，冷硬铸铁就是根据这一基本原理制得的。

表示冷却速度对冷硬铸铁组织形成的影响。

白口区的大小决定铸件的耐磨性，白口区越大，耐磨性越高。

而白口区深度与白口区加上麻口区的总深度之比，称为相对深度。

相对深度一般为0.25～0.45。相对深度的大小影响冷硬铸铁的强度。

在同样的白口深度条件下，相对深度越大，则麻口区越小，与其相应冷硬铸铁的强度也越高，故要求麻口区越小越好。

通常采用激冷铸型来改变传热条件而影响铸件的冷却速度。

铸型传热越快，白口深度就越大。而铸型的传热条件与铸型厚度、铸件接触时间和涂料层厚度有关。

在一定范围内，铸型壁厚越大，白口深度也越大;但超过一定范围之后，增加型壁厚度，由于铸型积蓄的热量使铸件产生“自行退火”，反而使白口深度减少。

某厂经验认为，轧辊金属型壁厚S可按下列式子求得，S=(0.15R+100)mm。式中R为轧辊直径(mm)。

铸件与铸型接触时间越长，则白口深度越大。如果铸件与铸型中间形成空隙，降低散热速度，白口层就会减少。

所以铸件下部、水平部分要比垂直、上部水平部分的激冷效果好，白口层深度就大。

光滑的铸型激冷比粗糙铸型的激冷效果好。

铸型上涂料和预热也有一定的影响，涂料越厚，预热温度越高，则白口深度越小。

一般涂料厚度为0.15～0.35mm，铸型的预热温度为70～120℃。

化学成分

合金元素对铸铁白口层深度的影响主要取决于它们对石墨化的影响。

凡是促进石墨化的元素，都减少白口深度。

凡是阻碍石墨化的元素，都增大白口深度。

各元素对麻口层厚度的影响也不同：

碲、碳、硫、磷减少麻口层厚度，铬、铝、锰、钼、钒增大麻口厚度。

各元素对白口层硬度的影响如下：

各元素对白口层硬度的提高是由于不同的原因，如碳是靠碳化物数量的增加;磷是靠形成磷共晶;镍、锰、铬等是由于组织细化，提高白口铁中珠光体的弥散度，以及形成高硬度的马氏体-碳化物组织;钒靠形成特殊的碳化物;硅、铝是由于强化了基体。

在生产中，控制白口深度主要靠硅和碲来调整，控制白口层硬度靠碳和合金化。

20世纪70年代以来对轧辊的力学性能要求越来越高，除了要有表面硬度外，还要有足够的心部强度和韧性。

中国大量采用了冷硬球墨铸铁轧辊，国际上采用镍硬铸铁和高铬铸铁轧辊，使冷硬铸铁件的生产有了新的发展。

工艺因素

主要包括铁水温度、过热时间、浇注温度、孕育处理和炉料状况等。

提高铁水过热度和增加过热时间，会减少结晶核心，因而增加白口深孕育处理会增加石墨核心，减少白口深度。

降低浇注温度会减少白口深度。

炉料中增加白口铁的回炉料或增加废钢，白口深度将要增大。

为了得到合格的白口深度，首先要控制铁水的碳当量，碳当量为4.25%～4.35%时，可得到白口深度为5～9mm。铁水出炉温度在1370～1390℃较合适

有时铁水碳当量合适，但铁水温度过高或过低，也会造成铸件白口深度过大或偏小。

为了有效地控制白口深度和增加灰口部分的强度，可进行炉前孕育处理。

介绍

耐蚀铸铁(corrosion-resistant cast iron)是指能够防止或延缓某种腐蚀介质腐蚀的特殊铸铁。

耐蚀铸铁可根据金相组织、合金成分和适用的介质进行分类。

在常见的腐蚀介质内，铸铁的化学成分比其金相组织对耐蚀性的影响更显著。

通常多按铸铁的化学成分分类。

特点

普通高硅铸铁一般碳量可偏上限，以降低高硅铸铁的硬度、改善铸造工艺性能。

锰不宜偏高，因对耐蚀性和力学性能均有不良影响。

当含硅量小于15.2%时，其组织为少量片状石墨分布在富硅铁素体上；当其含硅量大于15.2%时，铁素体基体中析出η脆性相，随含硅量续增η相相应增多，铸铁变得更脆，而耐酸性则相应地增强。

高硅铸铁对各种浓度、温度的硫酸、硝酸，室温的盐酸以及所有浓度、温度的氧化性混合酸、有机酸均有良好的耐蚀性.

合金高硅铸铁

稀土中硅铸铁(STSi11Cu2CrRE)。将高硅铸铁(STsi-15)中的硅含量降到10%～12%，加入0.10%～0.25%的稀土。其化学成分(%)为：C1.0～1.2，Si 10～12，Mn0.35～0.60，Cu1.8～2.2，Cr0.4～0.8，P<0.045，S<0.018，RE残0.04～0.10。其性能与普通高硅铸铁相比，硬度略有下降，脆性及切削加工性能有所改善，可以车削等。稀土中硅铸铁的耐蚀性接近于高硅铸铁STSi-15。

含铜高硅铸铁，在普通高硅铸铁中加入6.5%～8.5%或8%～10%的铜。铜能改善高硅铸铁的力学性能，提高强度及韧性，降低硬度。含铜高硅铸铁具有可车削性等。含6.5%～8.5%Cu高硅铸铁在常用介质中除对45%浓度的硝酸耐蚀性稍差外，对其他酸均有较好的耐蚀性。含8%～10%cu的高硅铸铁在80℃的各种浓度的硫酸中都有高的耐蚀性，腐蚀率均少于0.3mm/a，它可用来制造接触各种浓度的热硫酸的化工机械零件。

含钼高硅铸铁(STSi15M03RE)。加钼可以改善高硅铸铁的耐盐酸腐蚀性能，一般加钼量为3%～3.5%。含14.3%Si的高硅铸铁，随加入钼量增多，腐蚀速度下降。含钼3%时在中低浓度的盐酸中是很耐蚀的，但在热浓盐酸中仍然不耐蚀。

高硅铬铸铁(STSi15Cr4RE)。高硅铬铸铁的化学成分为(%)：C<1.40，Si14.25～15.75，Mn<0.5，P<0.10，S<0.10，Cr4.0～5.0，RE残<0.10。其主要力学性能是：抗弯强度150～240MPa，挠度0.70～0.90mm，布氏硬度HBS350～450。具有高的耐蚀性能，适用于制造阴极保护用的阳极铸件，如接触海水、淡水等介质的设备零件

镍奥氏体铸铁

含镍量为13.5%～36%的铸铁。

改变含镍量，并附加少量其他合金元素，形成不同牌号、类型，以适应不同腐蚀介质和使用条件的需要。

如加铬、铜、钼改善耐蚀性，加铌改善焊接性等。

各类型奥氏体铸铁又可按石墨形态归纳为奥氏体灰铸铁和奥氏体球墨铸铁。

镍奥氏体铸铁的金相组织由单一的奥氏体基体与分布其上的片状石墨、球墨和少量碳化物组成。

石墨形态对耐蚀性并无明显影响，但石墨球化后将明显提高奥氏体铸铁的抗磨蚀性。

在烧碱、盐卤、海水、海洋大气，还原性无机酸、脂肪酸等介质中奥氏体铸铁具有高的耐蚀性。

在碱性介质中镍奥氏体铸铁的耐蚀性极为优越。

含铝铸铁

1/含铝3.5%～6%的铸铁用于制造输送联碱氨母液、氯化铵溶液、碳酸氢铵母液等腐蚀介质的泵阀零件。

在不含结晶物的氨母液中，铝铸铁的腐蚀率为0.1～1.0mm/a。

在含结晶物的联碱溶液中，为提高铝铸铁的抗磨损腐蚀性能，可在铝铸铁中加入4%～6%Si和0.5%～1.0%Cr，制得铝硅铸铁

低合金耐蚀铸铁

含铜铸铁。含铜0.40%可使铸铁在大气中的腐蚀减少25%以上，在含有浓硫酸烟气的大气中效果更佳。用含0.4%～0.5%Cu的铸铁输送硫酸的离心泵，其使用寿命比普通铸铁泵的寿命延长30%。在含硫高的冷或热的重油中，加入铜能减少铸铁的腐蚀，所以石油工业中可以采用含铜铸铁。含铜铸铁中再加入少量锡或锑又能进一步提高其耐蚀性。

低铬铸铁。铸铁中加入0.5%～2.3%Cr，可减弱铸铁在流动海水中的腐蚀，使腐蚀速率约减少50%。

低镍铸铁。铸铁中加入2%～4%的镍，可提高铸铁在碱、盐溶液及海水中的耐蚀性。

腐蚀

铸铁的腐蚀是指它与其周围介质发生化学、电化学反应或被熔融的金属熔蚀而导致其损伤或破坏的过程。

铸铁的腐蚀介质一般多是导电的电解质，所以铸铁的腐蚀以电化学腐蚀居多。

铸铁表面的成分、组织(不同的相、晶界、晶格缺陷)、表面状态(应力、应变)等的不均一性具有着不同电极电位，电位较正的为阴极，电位较负的为阳极。

电极电位的正、负只能衡量电化学腐蚀倾向的大小，而不能估计铸铁耐蚀性的高低。

耐蚀能力的好坏取决于腐蚀反应速度。

提高耐蚀性

提高铸铁的耐蚀性的主要途径是加入合金元素以得到有利的组织和形成良好的保护膜。铸铁的基体组织好是致密的、均匀的单相组织，中等大小而又不相互连贯的石墨对提高耐蚀性有利。

至于石墨的形状则以球状或团絮状为好。 

提高铸铁的耐蚀性主要是通过加入Si、Al、Cr、Ni、Cu、Mo等合金元素

合金元素Cr、Mo、Cu、Ni、Si等的加入可以提高铸铁基体的电极电位

Si、Al、Cr等的加入能使铸铁表面形成一层致密完整而牢固的保护膜；

此外，加入的合金元素还可改善铸铁组织中石墨的形状、大小和分布，以减小原电池的数量和降低电动势的大小而提高铸铁的耐蚀性。

介绍

可以在高温下使用，其抗氧化或抗生长性能符合使用要求的铸铁。

耐热铸铁是一种在高温下使用的铸铁，因其具有良好的抗氧化、抗生长、抗热疲劳性能而受到普遍重视。

Cr、Si、Al是保持其耐热性能的主要元素，尤其是当使用温度在1200K左右时，Al似乎是必不可少的。

铝耐热铸铁因脆性大，抗热疲劳性能差而使其应用受到限制。

关于稀土元素对普通铸铁的组织及力学性能的影响曾有报道，但Ce对中铝耐热铸铁的组织及力学性能的影响至今仍很少研究。

“生长”是指由于氧化性气体沿石墨片边界和裂纹渗入铸铁内部造成的氧化，以及因分解而发生的石墨化引起铸件体积膨胀。

向铸铁中加入铝、硅、铬等元素，使铸件表面形成一层致密的二氧化硅、三氧化二铝等氧化膜，能明显提高高温下的抗氧化能力，同时能够使铸铁的基体变为单相铁素体。

此外，硅、铝可提高相变点，使其在工作温度下不发生固态相变，可减少由此而产生的体积变化和显微裂纹。

铬可形成稳定的碳化物，提高铸铁的热稳定性。

选择

耐热铸铁的特征参数很多：抗生长、抗氧化、抗热冲击、抗高温设计者选择时往往不知所措。

正确的方法是，首先按耐热温度选择，然后再考虑室温和高温承载能力，后才是制造方便、铸造性能好、成本低、资源丰富。

耐热铸铁的实际工况很恶劣，而且各工况又不尽相同，所以实际上耐热铸铁的耐热温度根据工况不同而有分散性，选择时要选温差范围小的。

概况

1、硅系耐热铸铁

此种材料是历史悠久的一种片状石墨中硅铸铁，随含硅量的增加室温机械性能下降，含Si>6.5%时急剧下降。但碳、硅总量是个恒值，如果Si高，则C就会排出，这一点要特别注意。

2、铬系耐热铸铁

铬系耐热铸铁，提高含碳量有利于在抗磨条件下的耐热性；提高含硅量会增加抗氧化能力，但却降低了高温强度，降低了热稳定性，所以含Si量一般不超过4%。

3、铝系耐热铸铁

铝系耐热铸铁，随含Al量的增加，耐热性也不断增加，但使用范围不大，这是因为没有满意的加工性能，具有低的机械性能和很大的脆性。

4、镍系耐热铸铁

高镍奥氏体铸铁，由于良好的抗热冲击，高温强度和抗蠕变强度，以及良好的耐热性等，愈来愈引起国内的重视。又由于它有室温及高温下良好的冲击韧性，能防止脆断，用它来代替硅系、硅铝系和铬系耐热铸铁是大有可为的。

改进趋势

1、提高耐热铸铁的冲击韧性

随着我国工业的发展，工业锅炉向大容量发展，特别是要求集中供热后，安装和运行中炉排片大量的脆断报废，在运行中必须停炉撤换，造成极大损失，为此用户宁肯使用高价的耐热钢炉排或进口炉排，也不使用国产的耐热铸铁炉排。所以， 提高其冲击韧性是耐热铸铁的当务之急。

2、引进和研制镍系耐热铸铁

镍系奥氏体铸铁，具有很好的耐热性能、冲击韧性高、抗热冲击、膨胀小的优点，而且硬度低，容易加工。工业发达国家都订有奥氏体铸铁标准，我国至少还没有这一标准，有必要马上引进和研制这些铸铁。

过去一直认为我国镍资源缺乏，所以很少有人试制这种铸铁。近表明，我国镍矿资源丰富， 随着Ni的开发，试制此种铸铁意义重大。

3、扩大铬系耐热铸铁应用范围

高铬铸铁的抗氧化好，耐热温度分散范围小，热稳定性高，是它的优点，应增加对它的研究。我国把它当作抗磨材料研究的较多，希望再把它作耐热材料来研究。

铝系耐热铸铁

传统溶制

传统的熔制工艺是：分别熔化铁和铝，然后将铁液倒人铝液中，充分搅拌静置后浇注。传统的熔制工艺不仅能耗大（铝单独熔化，增加了能耗），而且生产上操作不便，不适宜于大批连续生产和实现机械化。 [1]

溶制新工艺

优点

熔制新工艺具有如下优点：

1）铝无需单独熔化，节省大量能耗。

2）铝的烧损率接近或与传统熔制工艺相等。

3）没有偏析缺陷。

4）操作方便。

5）易于大批连续牛产和实现机械化。