什么是 CI 铸造？

合金的成分会在开裂时影响其颜色：白口铸铁含有碳化物杂质，这些杂质会为合金开裂和流过创造途径。灰口铸铁可能含有模拟裂纹的石墨薄片。这会在材料断裂时引发无数新的裂纹，而球墨铸铁是抑制进一步断裂发展的球形石墨“结核”。

碳 (C) 的含量为 1.8 至 4 wt.%。和硅 (Si) 1-3 wt.% 这些是铸铁的主要合金成分。只有特定的铁合金和最少量的碳被定义为钢。铸铁易碎，可锻铸铁除外。由于熔点相对较低，这与良好的流动性有关。这与优异的切削加工性、抗变形性和耐磨性有关。

铸铁已成为一种具有广泛应用的工程材料，用于管道、机械和汽车零件。典型应用是气缸盖、发动机缸体和变速箱。它还具有抗氧化损伤的能力，因此增加了它的实用性。

CI 铸造的历史

最早的铸铁制品可以追溯到公元前 5 世纪，由考古学家在现在的中国江苏发现。研究人员认为铸铁的使用早在中国大陆早期就开始了。他们认为它被用来制造用于农场、家庭和战斗的产品。

15世纪，在宗教改革期间，铸铁在勃艮第、法国和英国被用于制造大炮。用于枪支的铸铁数量需要大规模生产。

第一座铸铁桥由亚伯拉罕·达比三世于 1770 年建造，被称为英格兰什罗普郡的铁桥。铸铁也被用于建造许多建筑物。它在建筑环境中的广泛使用开始变得非常普遍。

在行业大规模生产中使用 CI

铸铁主要由熔融生铁或重熔生铁制成。这通常也涉及大量的铁、钢、石灰石、碳（焦炭），并采取各种步骤去除不希望的污染物。在考虑应用时，将碳和硅含量调整到所需的水平，可以分别在 2-3.5% 和 1-3% 之间。

铸铁是由生铁制成的，生铁是高炉熔化铁矿石的副产品。

磷和硫可以通过从铁水中烧掉来满足，但这也消除了必须更换的碳。如果需要，则在通过铸造生产最终形式之前，将其他元素提供给熔体。铸铁有时会在一种独特类型的高炉中熔化，它被称为冲天炉。

然而，在现代应用中，它更经常在电感应炉或电弧炉中熔化。熔化完毕后，将熔融铸铁倒入保温炉或钢包中。

铸铁的特性

通过添加各种合金元素或合金来改变铸铁的性能。除了碳，硅是最重要的合金，因为它可以从溶液中置换碳。低比例的硅使碳保留在溶液中，形成碳化铁并生产白口铸铁。

高百分比的硅从溶液中置换碳，产生石墨并生产灰口铸铁。其他合金元素，锰、铬、钼、钛和钒，可以抵消硅并促进碳保留和这些碳化物的形成。镍和铜提高了强度和切削加工性，但不改变石墨的产生量。

石墨形式的碳使铁更软，减少收缩，降低强度并降低密度。硫如果主要以杂质形式存在，则会形成硫化铁，从而阻止石墨的形成并增加硬度。

硫磺的问题在于它会使熔融铸铁变得粘稠，从而导致缺陷。为了抵消硫的影响，添加锰，因为两者都形成硫化锰而不是硫化铁。硫化锰比熔体轻，容易从熔体流入熔渣中。

硫中和所需的锰量为 1.7 x 硫含量 + 0.3%。如果添加的锰比这多，则会形成碳化锰，从而提高硬度和冷却性能，但灰铸铁除外，其中锰含量高达 1% 可提高强度和密度。

铸造精炼材料

镍是最常见的合金元素之一，因为它可以细化珍珠岩和石墨的结构，提高延展性并平衡截面厚度之间的硬度差异。

少量添加铬以减少游离石墨，使其冷却，并且因为它是一种强碳化物稳定剂；镍经常一起添加。可添加微量成分代替0.5%的铬。

在钢包或炉内加入0.5-2.5%的铜，以减少冷量，细化石墨，增加流动性。

添加0.3～1%的钼，增加冷却度，改善石墨和珠光体结构；常与镍、铜、铬配合添加，生产高强度铁。

钛作为脱气剂和脱氧剂引入时，但它也增加了流动性。在铸铁中添加 0.15-0.5% 的钒以稳定渗碳体、增加硬度、增加耐磨性和耐热性。 0.1-0.3% 的锆有助于形成石墨、脱氧和增加流动性。

在可锻铸铁熔体中，铋的添加量为 0.002-0.01%，以增加添加的硅量。在白口铸铁中加入硼有助于生产可锻铸铁；也减少了铋的粗化作用。

最常见的类型是灰口铸铁

灰口铸铁的特点是石墨微结构，导致材料中的裂纹呈灰色。按重量计，它是使用最广泛的铸铁和使用最多的铸造材料。大多数铸铁的化学成分为碳 2.5-4.0%，硅 1-3%，其余为铁。

灰口铸铁的抗拉强度和抗冲击性低于钢，但其抗压强度与中低碳钢相当。这些机械性能受微观结构中存在的石墨薄片的尺寸和形状控制，可以根据 ASTM 给出的指南进行表征。

所以总的来说，CI 铸造实际上只是铸铁。这种铸铁只是铁和碳合金专业组的一部分。只有超过 2% 的碳含量才需要注意。请记住，这意味着它的熔点非常低。

合金的成分在开裂时会改变颜色：白口铸铁含有碳化物杂质，可以让裂纹直接穿过。灰口铸铁有石墨片，这使得它只是反映裂纹，并在材料断裂时产生许多新的裂纹，而球墨铸铁是抑制进一步断裂发展的球形石墨“球瘤”。这都是关于 CI 铸造的！