《汽车应用材料》-11-情境2汽车用钢铁材料-铸铁

09四月2026问题回顾1．低合金高强度钢:Q345---桥梁、轮船、车身、车架、管道、鸟巢2．合金渗碳钢：20Cr；20CrMnTi；18Cr2NiWA—轴、齿轮、销、曲轴3.合金调质钢：40Cr；35CrMo；38CrMoAlA—连杆、齿轮、轴、螺栓4.合金弹簧钢：65Mn；

60Si2Mn—汽车螺旋弹簧、汽车钢板弹簧5.滚动轴承钢：GCr15——用于中小型轴承、量具、丝锥合金结构钢钢种→牌号→成分→处理条件→性能→用途09四月20261．低合金刃具钢（9SiCr、CrWMn）——丝锥、板牙2．高速钢（W18Cr4V）——高速切削刀具3.模具钢（Cr12、5CrMnMo）——重载冷冲模、热锻模4.合金量具钢——（9SiCr、GCr15）——精密量具5.不锈钢（4Cr13、1Cr17、1Cr18Ni9）——医疗器具、餐具、刀具、建筑装饰、化工设备及管道耐磨钢（ZGMn13）——坦克、拖拉机履带耐热钢：15CrMo—锅炉汽车发动机进排气门涡轮增压器转子问题回顾合金工具钢09四月20261．

不锈钢（4Cr13、1Cr17、1Cr18Ni9）——医疗器具、餐具、刀具、建筑装饰、化工设备及管道2.耐磨钢（ZGMn13）——坦克、拖拉机履带3.耐热钢：15CrMo—锅炉汽车发动机进排气门涡轮增压器转子问题回顾特殊性能钢09四月2026案例引入改善钢的性能有哪些途径？

热处理、合金化、表面处理钢既可以铸造成型又可以压力加工成型，而铸铁只能铸造成型。为什么？钢的强化有哪些途径？形变、固溶、弥散、细晶09四月2026应用——汽车上铸铁用量占整车金属重量的50-70%。如：汽车发动机的汽缸体、汽缸盖、活塞环，

变速箱外壳、后桥壳等大部分由铸铁制造。

2.5

铸铁

铸铁——以Fe-C-Si为主的多元铁基合金。

WC=2.5-4.0%

。钢：WC=0.8-1.3%

09四月2026灰铸铁制造的变速器壳合金铸铁制造的汽缸体球墨铸铁制造的驱动桥壳合金铸铁制造的凸轮轴常见铸铁制造的汽车零件

2.5

铸铁09四月2026铸铁制造的其它零件

2.5

铸铁09四月20262.5铸铁

2.5.2灰铸铁

2.5.1铸铁的石墨化

2.5.4球墨铸铁

2.5.3

可锻铸铁1.铸铁中石墨的形成过程称为石墨化09四月2026

Fe3C：硬而脆（800HBW）C的两种存在形式石墨G：硬度低（3HBS）高温

Fe3C3Fe+G

长时间石墨的结构：层间距＞同层原子间距层与层间结合力较弱其结晶形态常发展成片状。2.影响石墨化的因素

C、Si促进石墨化化学成分：Fe-C-Si-Mn-S-P

Mn、S阻碍石墨化冷却速度：冷速慢有利石墨化

2.5.1

铸铁的石墨化——影响石墨化的因素石墨的晶体结构09四月2026化学成分和冷却速度对石墨化的影响

2.5.1

铸铁的石墨化09四月2026①白口铸铁：C主要以Fe3C形式存在，断口呈银白亮色。②灰口铸铁：C主要以G形式存在，断口呈暗灰色。灰铸铁——片状根据G的形态球墨铸铁——球状可锻铸铁——团絮状蠕墨铸铁——蠕虫状③麻口铸铁：C以Fe3C+G形式存在，断口灰白相间。耐磨铸铁④特殊性能铸铁：向铸铁中加入合金元素耐热铸铁耐蚀铸铁——铸铁的分类

2.5.1

铸铁的石墨化09四月2026

（a

（b

（c

（d）蠕墨锻铸铁（状石墨）

灰铸铁中石墨的形态（a）灰铸铁（片状石墨）（c）球墨铸铁（球状石墨）（d）蠕虫状石墨（b）可锻铸铁（团絮状石墨）

2.5.1

铸铁的石墨化钢基体上分布不同形状的石墨09四月2026①铸造性良好：熔点低、流动性好、凝固收缩小。适于形状复杂的工件（发动机的缸体、壳体)②减磨性好:石墨有利于润滑、储油。适于做摩擦件（汽车曲轴与轴瓦）③减震性好:

（是钢的十倍——G组织松软）适于做承受震动的件（底座、支架——HT200）④切削加工性:

G使切屑易断，还可润滑刀具，减轻刀具磨损⑤低的缺口敏感性

:对缺口(油孔、刀痕、键槽)几乎不敏感。——铸铁的特殊性能

2.5.1

铸铁的石墨化09四月2026灰口铸铁的组织：钢基体（F、F+P、P）和G组成

G——松软而脆弱，G就象金属基体中的孔洞和裂纹，而铸铁可看作是含有孔洞和裂纹的钢。片状、团絮状、球状G对基体的削弱作用和引起应力集中的程度依次减小，所以：①当基体相同时，力学性能：球墨铸铁＞可锻铸铁＞灰铸铁②当G形状一定时，F基体塑性最好；P基体强度、硬度最高。铸铁的抗拉强度、塑韧性比钢低，抗压强度与同基体钢相近——铸铁的力学性能

2.5.1

铸铁的石墨化09四月2026

牌号：HT×××灰铸铁最低抗拉强度Rm铁素体+片状石墨铁素体+珠光体+片状石墨珠光体+片状石墨石墨呈片状分布如：HT100

，表示Rm≥100MPa常见牌号：HT100、HT150、HT200、

HT250、HT300、HT350

2.5.2

灰铸铁：09四月2026F基体+片状GF+P基体+片状GP基体+片状G

2.5.2

灰铸铁

组织——钢基体（F、F+P、P）+片状G

性能——力学性能最低，但铸造性能最好，价格便宜。09四月2026

灰铸铁的应用——制造承受力不大，而形状复杂的零件。如：机床床身，各种箱体，壳体、泵体、缸体，手轮、飞轮等机床的床身灰铸铁齿轮箱水泵叶轮

发动机飞轮

2.5.2

灰铸铁09四月2026牌号铸铁类别Rmmin（MPa）适用范围及用途举例HT100铁素体灰铸铁100手轮、支架、外罩、重锤等低载荷、不重要的零件。

HT150F-P灰铸铁150汽车变速器壳体、床身、支柱、齿轮箱、工作台、水泵叶轮等中等载荷的零件。HT200珠光体灰铸铁200汽车汽缸体、汽缸盖、轴承座、连轴器等较大载荷的重要零件。

HT250250HT300孕育铸铁300重型机床的床身、机座、齿轮、凸轮等高载荷的零件。

HT350350表2-23常用灰铸铁的牌号与用途阀门手轮阀门手轮

2.5.2

灰铸铁09四月2026孕育处理前孕育处理后硅铁硅钙

浇注前在铁水中加Si-Fe，Si-Ca等孕育剂

G细小而均匀

P细小而均匀，强度、塑性、韧性明显提高

灰铸铁的孕育处理

2.5.2

灰铸铁09四月2026

2.5.2

灰铸铁——在汽车上的应用变速器壳体、气缸体、气缸盖灰铸铁制造的变速器壳灰铸铁制造的汽缸体——表2-2409四月2026气缸盖罩气缸盖衬垫安装火花塞气缸垫

2.5.2

灰铸铁HT20009四月2026

去应力退火

(低温退火、又称人工时效)：

500~550℃，防止机加工、使用时变形或开裂高温退火（消除白口组织退火）：

850~900℃,使表面、薄壁等处Fe3C→G,

硬度↓,切削加工性↑表面淬火：提高导轨表面、汽缸体内壁等的耐磨性只改变基体组织，不能改变石墨的形态

灰铸铁的热处理

2.5.2

灰铸铁09四月2026

组织——碳钢基体+团絮状G

性能——

较高的强度、塑性和韧性。因此得名可锻铸铁，但可锻铸铁并不能锻造！铁素体可锻铸铁珠光体可锻铸铁——石墨成团絮状

生产过程——由白口铸铁经长时间石墨化退火而得。

2.5.3

可锻铸铁（玛钢、马铁）09四月2026

牌号：

KT（H）×××-×分类牌

号壁厚mmRmMPaA%硬度HBF基体KTH300-6>123006120~163KTH330-8>123308120~163KTH350-10>1235010120~163KTH370-12>1237012120~163P基体KTZ450-64506152~219KTZ500-45004179~241KTZ650-26002201~269KTZ700-27002240~270铁素体可锻铸铁珠光体可锻铸铁可锻铸铁最低Rm最低A黑心

2.5.3

可锻铸铁（玛钢、马铁）09四月2026种类牌号力学性能（不小于）适用范围及用途举例Rm(Mpa)A(%)黑心可锻铸铁KTH300-063006适用于在较小冲击载荷和静载荷下工作的零件，如管道配件，中低压阀门等KTH330-083308适用承受中等冲击载荷和静载荷的零件，如机床扳手、车轮壳、钢丝绳轧头等KTH350-1035010适用于较高冲击、振动及扭转负荷下工作的零件，如汽车的后桥壳、差速器壳、前后轮毂、转向节壳、管道接头等KTH370-1237012珠光体可锻铸铁KTZ450-064506适用于承受较高载荷、耐磨损，并有韧性的重要零件，如曲轴、凸轮轴、连杆、车轮、摇臂、活塞环、万向节叉、棘轮、扳手等KTZ550-045504KTZ650-026502KTZ700-027002表2-25常用可锻铸铁的牌号、力学性能及用途举例09四月2026

应用——形状复杂、受冲击、振动的薄壁件。扳手

2.5.3

可锻铸铁（玛钢、马铁）09四月2026制动踏板发动机摇臂汽车后桥外壳——汽车上钢板弹簧吊架

2.5.3

可锻铸铁差速器壳09四月2026铁素体球墨铸铁珠光体+铁素体球墨铸铁珠光体球墨铸铁牌号：

QT×××-×球墨铸铁最低Rm最低A

生产过程——球化处理

在铁水浇注前同时加入：

球化剂（Mg或稀土Mg）

孕育剂（硅铁和硅钙合金）使G球化如：QT700-2

，表示Rm≥700，A≥2％

石墨呈球状

2.5.4

球墨铸铁09四月2026牌号基体力学性能

RmMPaR0.2MPaA5%akkJ/m2HBS

QT400-18F40025018600

179QT450-10F45027010300

207QT500-7F+P5003507－147-241QT600-3P6004203－229-302QT700-2P7004902－229-302QT800-2P8005602－241-321QT1200-1B下12008401300

38HRC

2.5.4

球墨铸铁09四月2026

组织——碳钢基体+球状G

下B+G球墨铸铁中的石墨球（经深腐蚀）铁素体-珠光体基体珠光体基体

2.5.4

球墨铸铁09四月2026性能——A.球墨铸铁＞可锻铸铁＞灰铸铁与同基体的钢相近（但塑韧性较差）其耐磨性甚至优于表面淬火的钢。

B.不同基体球铁的性能不同：

F基体——塑韧性较好，强硬度、耐磨性较差；

P基体——塑韧性较差，强硬度、耐磨性较高；

C.球铁易产生白口、缩孔、缩松等缺陷。

所以铸造、熔炼工艺及生产成本比灰铸铁都高。

2.5.4

球墨铸铁09四月2026应用——制造受力复杂、力学性能要求较高的件。P球铁——汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、活塞、缸套等F球铁——汽车、拖拉机的轮毂、驱动桥壳、汽车后桥壳、拔叉等受冲击和震动的件

2.5.4

球墨铸铁09四月2026QT900-2QT450-10

2.5.4

球墨铸铁09四月2026桑塔纳轿车发动机曲轴飞轮组

2.5.4

球墨铸铁09四月2026热处理特点退火

——去应力退火，500~600℃。

低温退火，720~760℃，P→G+F，塑韧性、切削加工性↑

高温退火，900~950℃，P,Fe3C→G+F，塑韧性、切削加工性↑

正火

——P%↑

，细化组织，强度、耐磨性↑

低温正火，840~860℃，→P+F+G，塑韧性较好。

高温正火，880~920℃，→P+G+少量F，强度较高。调质

——850~900℃油淬+550~600℃回火→回火S+G等温淬火——840~900℃+300℃等温→下B+G

2.5.4

球墨铸铁09四月2026牌号：

RuT×××蠕墨铸铁最低Rm珠光体基体铁素体基体生产过程——在铁水浇注前加蠕化剂（稀土镁合金、硅铁或硅钙合金）如：RuT420，表示Rm≥420MPa组织——钢基体+蠕虫状G圆滑的石墨边缘——石墨成蠕虫状

2.5.5

蠕墨铸铁09四月2026第4章钢铁材料牌号基体类型力学性能

≥应用举例Rm/MPaA(%)RuT260铁素体2603.0活塞环、缸套、制动盘、制动鼓、玻璃模具、钢珠研磨盘、吸淤泵体等RuT300铁素体+珠光体3001.5带导轨面的重型机床件、大型齿轮箱体、大型龙门铣横梁、盖、座、制动鼓等RuT3403401.0排气管、变速器壳、缸盖等RuT380珠光体3801.0汽车、拖拉机某些底盘零件RuT4204201.0表2-29蠕墨铸铁的牌号、力学性能及用途

2.5.5

蠕墨铸铁09四月2026性能特点：力学性能介于灰铸铁与球墨铸铁之间灰铸铁灰铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁灰铸铁蠕墨铸铁球墨铸铁

2.5.5

蠕墨铸铁09四月2026进气管排气管应用：制造结构复杂、强度要求较高的铸件（进气管、排气管、制动鼓，大型电动机外壳、阀体等）

2.5.5

蠕墨铸铁电动机阀体制动鼓09四月2026蠕墨铸铁汽缸体汽车制动盘制动毂

2.5.5

蠕墨铸铁09四月2026耐热合金铸铁：加入Si、Al、Cr等，使铸件表面形成一层致密的

SiO2、Al2O3、CrO3等氧化膜耐蚀合金铸铁：加入Si、Al、Cr、Cu、Ni等，在铸铁表面形成致密的保护膜，减少各相间的电位差耐磨合金铸铁：白口铸铁表层＋灰口铸铁心部（强度好）激冷铸铁、高磷铸铁、高铬耐磨铸铁等

2.5.6

特殊性能铸铁09四月2026（1）耐热铸铁——加入硅、铝、铬等元素，可使铸件表面在高温下形成致密的氧化膜，提高了其耐热性和抗氧化性。

RQTSi5——耐热温度为850℃，用于炉条、烟道挡板等。

RQTAI5Si5——耐热温度1050℃，用于加热炉底板、焙烧机构件汽车上用于高温下工作的发动机进、排气门座、排气管密封环等。

2.5.6

特殊性能铸铁09四月2026（2）耐磨铸铁——加入铬、钼、铜、钛、磷等元素，提高其耐磨。用于高温下强烈摩擦的零件：汽车的汽缸套、活塞环、排气门座圈等。（3）耐蚀铸铁——加入硅、铝、铬、镍、铜等元素，来提高其耐蚀能力。用于化工机械：容器、管道、阀门、泵等。

2.5.6

特殊性能铸铁09四月2026气环油环活塞销活塞连杆连杆螺栓连杆轴瓦连杆盖09四月2026常用铸铁分类G形态改变G形态性

能牌号用途灰铸铁片①G对基体割裂严重

②强度、塑韧性最低③铸造性能最好，价廉HT200形状复杂、受力不大的汽车的汽缸体、汽缸盖、制动轮；机床床身、轴承座可锻铸铁团絮白口铸铁经可锻化处理

①浇注成白口铸铁

②高温长时间退火①G对基体割裂减轻

②强度、塑韧性较高③成本最高KTZ350-10汽车后桥壳、差速器壳、前后轮毂；受冲击的薄壁件：弯管、三通球墨铸铁球①球墨化处理（球化剂）

②孕育处理（孕育剂）①G对基体割最小

②力学性能最好

③易产生白口、缩孔、缩松④成本较高QT600-3受力大且受力复杂的件

汽车曲轴、连