《金属工艺学(第2版)》教学讲义 第8章 铸铁

课题：铸铁

授课时数：2

教学目的、要求：

了解铸铁种类、石墨形态；掌握灰铸铁、球墨铸铁性能与牌号；了

解合金铸铁的种类。

教学重点、难点：

灰铸铁、球墨铸铁性能与牌号

教学过程：

(-)复习提问

1、常用机械结构用合金钢种类、用途及牌号；

2、常用工具钢的种类、用途及牌号

3、不锈钢的种类

(二)导入新课、授新

第8章铸铁

8.1概论

铸铁是碳的质量分数大于2.11%的合金总称。

由于铸铁具有较低的熔点和优良的铸造性能，良好的耐磨性，吸振性、切削加

工性及低的缺口敏感性，熔炼简便，成本低廉，故在机械制造、交通造船、冶金、

国防等工业部门中有着广泛的应用。

一、铸铁的种类

铸铁中的碳以游离碳化铁(渗碳体)或以石婚(G)的形式存在。根据碳的存在形

式，铸铁可以分为以下几种：

1、白口铸铁碳除少量的微溶于铁素体外，主要以渗碳体的形式存在于铸铁

中，断口呈银白色，故称白口铸铁。白口铸铁硬、脆，难机械加工，工业上很少用

于制造零件，主要用仅用于不受冲击和耐磨件。

2、灰铸铁碳主要以片状石墨形式存在于铸铁中，断口呈暗灰色，故称为灰

铸铁。它是目前工业生产中应用最广泛的一种铸铁。

3、可锻铸铁碳大部分或全部以团絮状石墨形式存在于铸铁中，具有较高的

韧性，称为可锻铸铁。

4、球墨铸铁碳大部分或全部以球状石墨形式存在于铸铁中，有少量为团絮

状，称为球墨铸铁。

5、蠕墨铸铁铸铁中大部分碳以蠕虫状石墨形式存在，故称蠕墨铸铁。

6、麻口铸铁碳部分以游离碳化铁形式析出，部分以石墨形式析出的铸铁，

断口呈灰、白色相间，故称麻口铸铁。

二、铸铁的石券化

在铁碳合金中，碳有两种存在形式：一种是化合态渗碳体（FesC）,另一种是

游离态石墨（G）。石墨是碳的一种结晶形式，石墨中g为100%,具有特殊的简单

六方晶格。其强度、硬度和韧性都很低。

铸铁中的碳以石墨形态析出的过程称为铸铁的石墨化。当缓慢冷却时，石墨可

从液体和奥氏体中直接析出，在高温下进行长时间加热时，渗碳体分解为铁和石墨

（Fe3c-*3Fc4~G）＜,

8.2灰铸铁

一、灰铸铁的组织和性能

1.灰铸铁的成分和组织

由于成分和冷却条件的不同，灰口铸铁有三种基体不同的组织：铁素体灰口铸

铁（铁素体加石墨）；铁素体一珠光体灰铸铁（铁索体加珠光体加石墨）；珠光体灰

口铸铁（珠光体加石墨）。

2.灰铸铁的性能

灰铸铁的性能主要取决于基体的性能和石墨的数量、形状大小和分布状况C灰

铸铁中的片状石墨相当于与灰铸铁相同基体的钢中存在小缝隙，灰铸铁组织中的粗

大片状石墨严重地割裂了钢的基体，破坏了基体的连续性。石墨片的尖角处还会导

致应力集中。因此灰铸铁石墨片越多，越粗大，分布越不均匀，铸铁的强度与塑性

就越差。但石墨片对灰铸铁的抗压强度影响不大，故灰口铸铁广泛用作承受压力载

荷的零件，如机座、床身、轴承座等。

由于石墨的存在，灰铸铁具有以下以下几方面的性能：

⑴优良好的铸造性灰铸铁的成分接近共晶成分，熔点较低、流动性较好，

且铸铁在凝固过程中比容体积较大的石墨，收缩性小，明显地降低了铸件的收缩程

度。

（2）良好的切削加工性石墨的存在破坏了基体的连续性，起着断屑的作用。

同时石墨具有润滑的作用，刀具磨损小。

⑶较低的缺口敏感性灰铸铁由于石墨的存在相当于存在很多小的缺口和孔

洞，大大减少了对外来缺口的敏感性。

⑷良好的减振性铸铁中石墨割裂了基体组织，阻止了能量的传递，石墨的

减振缓冲作用使灰铸铁具有良好的减振性。

（5）好的减摩性石墨不但本身具有润滑作用，而且石墨脱落后留下孔洞的储

油作用，使灰铸铁具有良好的减摩性。

二、灰铸铁的牌号及用途

灰铸铁的牌号用“HT”及数字组成。其中“HT”是“灰铁”两字汉语拼音字

首，数字表示最低抗拉强度值。如HT200表示灰铸铁，最低抗拉强度值为200MPao

三、灰铸铁的热处理

热处理只能改变灰铸铁的基体组织，不能改变石墨的形状和分布，故对提高力

学性能的作用不大，因此灰铸铁的热处理一般用于消除铸件的内应力及其改善切削

加工性。灰铸铁的热处理方法有以下几种：

1、去应力退火将铸件加热到500〜600C,保温一段时间，然后随炉缓冷

至150~200℃以下出炉空冷，目的是消除内应力，防止铸件产生变形和裂纹,

2、降低硬度，改善切削性能退火将铸件加热到850-950℃,保温一定时

间，然后随炉冷却至400〜500℃，出炉空冷。目的降低硬度，改善切削加工性能。

3、表面淬火目的是提高铸件表面硬度和耐磨性。常用的方法有火焰加热表

面淬火、高（中）频表面淬火和接触电阻加淬火等。如对机床导轨进行接触电阻加

热淬火，能显著提高机床导轨的硬度和耐磨性，使用寿命约提高1.5倍。

8.3可锻铸铁

可锻铸铁是将一定成分的白口铸铁经过长时间的石墨化退火或氧化脱碳处理，

使渗碳体分解而获得团絮状石墨的铸铁，也称马铁，具有较高的韧性。

一、可锻铸铁的组织和性能

由于可锻铸铁中的石墨呈团絮状，对基体的割裂作用不大，故可锻铸铁的强

度、塑性和韧性比灰铸铁高，但不能锻造。可锻铸铁主要用于制造形状复杂、要求

塑性和韧性较好、承受冲击和振动的零件。

二、可锻铸铁的牌号及用途

可锻铸铁的牌号由三个字母及两组数字组成。其中前两个字母“KT”是“可

铁”两字汉语拼音的首字母，第三个字母代表类别。其后的两组数字分别表示最低

抗拉强度和断后伸长率的最小值。可锻铸铁的牌号、力学性能及用途见表8-2。

8.4球墨铸铁

球组铸铁是铁液在浇注前，向其中加入球化剂（如镁、稀土镁合金）进行球化

处理，使石墨呈球状析出。

一、球墨铸铁的组织和性能

按基体组织的不同，球墨铸铁的组织可分为四种：铁素体+球状石墨，铁素体

一珠光体+球状石墨，珠光体+球状石墨，下贝氏体）+球状石墨。

二、球铝铸铁的牌号及用途

球墨铸铁的牌号用符号“QT”及其后面两组数字表示。“QT”是“球铁”两

字汉语拼音首字母，两组数字分别代表其最低抗拉强度和最低伸长率。表8-3为部

分球墨铸铁的牌号、力学性能及用途。

三、球墨铸铁的热处理

球墨铸铁的热处理工艺性能较好，凡是钢可以进行的热处理工艺，一般都适用

于球墨铸铁。经退火可以得到铁素体基体，提高其塑性和韧性，切削加工性能，消

除内应力。经正火可以得到珠光体基体，提高其强度和耐磨性。经调质可以得到回

火索氏体基体，从而获得高的综合力学性能。经等温淬火可以得到下贝氏体基体,

从而获得高强度、高硬度和高韧性的综合力学性能。

8.5蠕墨铸铁

一、蠕瞿铸铁的组织和性能

蠕墨铸铁中的石墨呈短小的蠕虫状，其形状介于片状石墨和球状石墨之间。

蠕墨铸铁的显微组织有三种类型：铁素体+蠕虫状石墨；珠光体一铁素体+蠕

虫状石墨；珠光体+蠕虫状石墨。

蠕虫状石墨对基体产生的应力集中与割裂现象明显减小，因此，蠕墨铸铁的力

学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间，而蠕怨铸铁在铸造性、导热性、减振性等方面

与灰铸铁相似，都要比球墨铸铁好。切削加工性与球墨铸铁相似，比灰铸铁稍差。

二、蠕墨铸铁的牌号及用途

蠕墨铸铁的牌号用“RuT”符号及其后面数字表示。“RuT”是蠕铁两字汉语

拼音的首字母，其后数字表示最低抗拉强度。

8.6合金铸铁

合金铸铁是指常规元素高于规定含量或含有其它合金元素，具有较高力学性能

或明显具有某种特殊性能的铸铁。

一、耐磨铸铁

耐磨铸铁是指不易磨损的铸铁，主要通过加入某些合金元素在铸铁中形成一定

数量的硬化相来提高其耐磨性。

二、耐热铸铁

耐热铸铁是指可以在高温下使用，其抗氧化或抗生长性能符合使用要求的铸

铁。为提高耐热性，可向铸铁中加入铝、硅、倍等元素，使铸件表面形成一层致密

的SiCh、AI2O3、CnO3等氧化膜，以保证铸铁内部不被氧化性气体的渗入的而继

续氧化，提高抗氧化能力。

三、耐蚀铸铁