鑄鐵

　　鑄鐵主要由鐵、碳和硅組成的合金的總稱。在這些合金中，含碳量超過在共晶溫度時(shí)能保留在奧氏體固溶體中的量。
　　含碳量在2%以上的鐵碳合金。工業(yè)用鑄鐵一般含碳量為2%～4%。碳在鑄鐵中多以石墨形態(tài)存在，有時(shí)也以滲碳體形態(tài)存在。除碳外，鑄鐵中還含有1%～3%的硅，以及錳、磷、硫等元素。合金鑄鐵還含有鎳、鉻、鉬、鋁、銅、硼、釩等元素。碳、硅是影響鑄鐵顯微組織和性能的主要元素。鑄鐵可分為：
　　①灰口鑄鐵。含碳量較高（2.7%～4.0%），碳主要以片狀石墨形態(tài)存在，斷口呈灰色，簡稱灰鐵。熔點(diǎn)低（1145～1250℃），凝固時(shí)收縮量小，抗壓強(qiáng)度和硬度接近碳素鋼，減震性好。用于制造機(jī)床床身、汽缸、箱體等結(jié)構(gòu)件。
　　②白口鑄鐵。碳、硅含量較低，碳主要以滲碳體形態(tài)存在，斷口呈銀白色。凝固時(shí)收縮大，易產(chǎn)生縮孔、裂紋。硬度高，脆性大，不能承受沖擊載荷。多用作可鍛鑄鐵的坯件和制作耐磨損的零部件。
　　③可鍛鑄鐵。由白口鑄鐵退火處理后獲得，石墨呈團(tuán)絮狀分布，簡稱韌鐵。其組織性能均勻，耐磨損，有良好的塑性和韌性。用于制造形狀復(fù)雜、能承受強(qiáng)動(dòng)載荷的零件。
　　④球墨鑄鐵。將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)球化處理后獲得，析出的石墨呈球狀，簡稱球鐵。比普通灰口鑄鐵有較高強(qiáng)度、較好韌性和塑性。用于制造內(nèi)燃機(jī)、汽車零部件及農(nóng)機(jī)具等。
　　⑤蠕墨鑄鐵。將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)蠕化處理后獲得，析出的石墨呈蠕蟲狀。力學(xué)性能與球墨鑄鐵相近，鑄造性能介于灰口鑄鐵與球墨鑄鐵之間。用于制造汽車的零部件。
　　⑥合金鑄鐵。普通鑄鐵加入適量合金元素（如硅、錳、磷、鎳、鉻、鉬、銅、鋁、硼、釩、錫等）獲得。合金元素使鑄鐵的基體組織發(fā)生變化，從而具有相應(yīng)的耐熱、耐磨、耐蝕、耐低溫或無磁等特性。用于制造礦山、化工機(jī)械和儀器、儀表等的零部件。
　　鑄鐵的種類及性能
　　一、鑄鐵焊接的應(yīng)用
　　1、 鑄造缺陷的焊接修復(fù)
　　中國各種鑄鐵的年產(chǎn)量現(xiàn)約為800萬噸，有各種鑄造缺陷的鑄件約占鑄鐵年產(chǎn)量的10%~15%，即通常所說的廢品率為10%~15%，若這些鑄件工報(bào)廢，以1997年鑄鐵平均價(jià)格計(jì)算 ，其損失每年高達(dá)10億元以上。采用焊接方法修復(fù)這些有缺陷的鑄鐵件，由于焊接成本低，不僅可獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且有利于及時(shí)完成生產(chǎn)任務(wù)。
　　2、 已損壞的鑄鐵成品件的焊接修復(fù)。
　　由于各種原因，鑄鐵成品件在使用過程中會(huì)受到損壞，出現(xiàn)裂紋等缺陷，使其報(bào)廢。若要更換新的，用鑄鐵成品件都經(jīng)過各種機(jī)械加工，價(jià)格往往較貴。特別是一些重型鑄鐵成品件，如鍛造設(shè)備的鑄鐵機(jī)座一旦使用不當(dāng)而出現(xiàn)裂紋，就得停止生產(chǎn)，若要更換新的鍛造設(shè)備，不僅價(jià)格昂貴，且從訂貨、運(yùn)貨到安裝調(diào)試往往需要很長時(shí)間，所要很長時(shí)間處于停產(chǎn)狀態(tài)。這方面的損失是巨大的。若能用焊接方法及時(shí)修復(fù)出現(xiàn)的裂紋。
　　3、 零部件的生產(chǎn)
　　這是指用焊接的方法將鑄鐵（主要是球墨鑄鐵）件與鑄鐵件、各種鋼件或有色金屬焊接起來而生產(chǎn)出零件。中國目前在這方面比較落后，處于剛起步階段。如中國山東某廠已用高效離心鑄造的大直徑球墨鑄鐵管與一般鑄造方法生產(chǎn)的變直徑球墨鑄鐵法蘭用焊接方法連接而制成產(chǎn)品。制造中鑄鐵焊接已成為中國下一步發(fā)展鑄鐵焊接技術(shù)的方向。它往往具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
　　二、鑄鐵分類
　　按碳在鑄鐵中存在的狀態(tài)及形式的不同，可將鑄鐵分為：
　　白口鑄鐵：碳絕大部分以在滲碳體狀態(tài)存在，斷口亮白色，滲碳體硬而脆，機(jī)械中較少應(yīng)用。
　　灰鑄鐵：石墨片狀存在
　　可鍛鑄鐵：團(tuán)絮狀
　　球墨鑄鐵：圓球狀
　　蠕墨鑄鐵：蠕蟲狀
　　在相同基體組織情況下，其中以球墨鑄鐵的力學(xué)性能（強(qiáng)度、塑性、韌性）為最高，可鍛鑄鐵次之，蠕墨鑄鐵又次之，灰鑄鐵最差。但由于灰鑄鐵成本低廉，并具有鑄造性、可加工性、耐磨性及減震性均優(yōu)良的特點(diǎn)，是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種鑄鐵。
　　常見灰鑄鐵化學(xué)成分：
　　灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度及硬度的變化是由于機(jī)體組織及石墨大小、數(shù)量不同的結(jié)果。
　　純鐵素體為基體的灰鑄鐵：強(qiáng)度、硬度最低
　　純珠光體為基體的灰鑄鐵：強(qiáng)度、硬度較高
　　改變基體中鐵素體及珠光體相對(duì)含量，可得不同的抗拉強(qiáng)度及硬度的HT，石墨呈粗片狀的灰鑄鐵，抗拉強(qiáng)度較低，石墨呈細(xì)片狀的灰鑄鐵其抗拉強(qiáng)度較高。
　　灰鑄鐵中碳的存在狀態(tài)及其基體組織決定于鑄件冷卻速度
　　①鐵水以很快速度冷卻時(shí)，第一階段石墨化過程（共析溫度以上）及第二階段石墨化過程（共析溫度下）完全被抑止將得到共晶滲碳體+二次滲碳體+珠光體組織，即白口鑄鐵組織。[鐵碳相圖：鐵水當(dāng)溫度冷卻到液相時(shí)，開始從液相析出（γ）。1147共析溫度。L→γ+Fe3C（共晶滲碳體） 溫度下降，A的飽和固溶碳量隨溫度下降而降低，因而析出二次滲碳體，此反應(yīng)持續(xù)到共析溫度。在共析反應(yīng)中，A轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。冷卻到室溫后，組織由共晶滲碳體+二次滲碳體+珠光體組成]。
　　②鐵水以很慢的速度冷卻時(shí)由于滲C體是不穩(wěn)定相，而石墨是穩(wěn)定相。第一階段和第二階段石墨化過程都進(jìn)行得很充分，最后得純鐵素體的灰鑄鐵組織。
　　③若石墨化的第一階段進(jìn)行很完全，第二階段石墨化過程進(jìn)行得不完全，則得珠光體+鐵素體、灰鑄鐵。
　　不同元素對(duì)鑄鐵石墨化及白口化的影響。