什么是铸铁？- 定义、特性和用途
什么是铸铁？
铸铁是一组碳含量超过 2% 至 4% 的铁碳合金。此外，硅和锰的含量从 1% 到 3% 不等，还有微量杂质，如硫和磷。铸铁是在高炉中还原铁矿石制成的。
将液态铁浇注或铸造并硬化成生锭，然后在冲天炉中将生铁与废料和合金元素一起重熔，然后再铸成模具，从而生产出各种产品。
合金成分在断裂时会影响其颜色：白口铸铁含有碳化物杂质，使裂纹容易通过，灰口铸铁含有石墨片，可在材料断裂时偏转通过的裂纹并引发无数新裂纹，球墨铸铁含有球状石墨阻止裂缝的“结节”阻碍了进一步的进展。
除可锻铸铁外，铸铁往往很脆。铸铁以其较低的熔点、良好的流动性、可铸性、优良的切削加工性、抗变形性和耐磨性，成为一种应用广泛的工程材料。
铸铁用于管道、机械和汽车零件，例如气缸盖、气缸体和变速箱。抗氧化损伤但不易焊接。
铸铁是由什么制成的？
铸铁由生铁制成，生铁是在高炉中熔化铁矿石的产物。铸铁可以直接由熔融生铁制成，也可以通过重熔生铁制成，通常与大量的铁、钢、石灰石、碳（焦炭）一起使用，并采取各种步骤去除不需要的污染物。
磷和硫可能会从铁水中烧掉，但这也会烧掉必须更换的碳。根据应用，将碳和硅含量调整到所需水平，可能分别为 2-3.5% 和 1-3%。
如果需要，在通过铸造生产最终形式之前，可以将其他元素添加到熔体中。
铸铁有时在称为冲天炉的特殊类型的高炉中熔化，但在现代应用中，它更经常在电感应炉或电弧炉中熔化。熔化完成后，将熔化的铸铁倒入保温炉或钢包中。
铸铁和钢有什么区别？
这两种元素之间的主要区别在于，钢是由铁矿石和废金属制成的，被称为铁合金，具有受控的碳。而铁中大约 4% 的碳是铸铁，而只有不到 2% 的碳是钢。
铸铁比大多数钢便宜。此外，铸铁的熔化温度低于钢，但具有高抗压强度、高硬度和高耐磨性。因此，钢与铸铁的重要区别在于钢具有延展性和延展性，而铸铁是硬化的，具有较高的抗压强度。
作为钢和铸铁之间的另一个重要区别，我们可以说钢中的碳以碳化铁的形式存在，而铸铁的碳以石墨或碳化铁或两者的形式存在。此外，铸铁具有优良的流动性，不含钢。
铸铁的特性
铸铁的一些常见机械性能包括：
- 硬度。 铸铁很硬，可以通过加热和突然冷却来硬化。这使它非常耐用。低碳钢可以通过相关工艺进行淬火和回火。
- 韧性。 材料吸收能量的能力
- 延展性。 材料变形而不断裂的能力
- 弹性。 材料变形后恢复其原始尺寸的能力
- 延展性。 材料在压缩下变形而不破裂的能力
- 抗拉强度。 材料在不撕裂的情况下可以承受的最大纵向应力
- 疲劳强度。 材料在给定的循环次数内可以承受的最高应力而不断裂
- 熔点。 与 13000C 到 14000C 范围内的低碳钢相比，铸铁的熔点 (12000C) 较低。
- 可塑性。 在用材料铸造形状时，铸铁更容易使用。由于铸铁中存在额外的碳，它的熔融形式更具流动性，这使得将材料铸造成复杂形状更容易。
- 可加工性。 铸铁在达到极限抗拉强度时几乎具有弹性，并且会产生不连续的切屑，这些切屑很容易从样品上脱落。这有助于提高切割能力。因此，在加工性和强度方面，铸铁是首选材料。
铸铁的成分
铸铁，一种铁合金，含有 2% 到 4% 的碳，以及不同数量的硅和锰，以及微量的硫和磷等杂质。它是在高炉中还原铁矿石制成的。
铸铁还含有少量的杂质，如硅、硫、锰和磷、铜、镍、铬，它们或多或少地影响其性能。这些属性的作用如下。
- 硅： 在铸铁中，硅颗粒的含量高达 4%。它促进石墨的形成，使其柔软且易于加工，并提高淬透性和电阻率。
- 硫磺： 它的含量高达 0.1%。它使铸铁变得又硬又脆。
- 锰： 它促进了铸铁的碳化物形成，使其变得优质、坚硬并增加了耐磨性和耐磨性。它的含量高达 0.75%。
- 铬： 它还促进碳化物的形成，从而提高淬透性、耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性。
- 镍： 提高抗拉强度。
- 钨： 它增加了热硬度和热强度。
- 钼： 提高淬透性。
- 钒： 提高淬透性和热硬度。
- 铝： 在钢铁中用作脱氧剂。
- 钛： 在钢铁中用作脱氧剂。
- 铌： 它会降低淬透性并增加延展性，从而提高冲击强度。
- 钴： 它会降低淬透性并在高温下抵抗软化。
铸铁的种类
铸铁的四种基本类型——白口铸铁、灰口铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁。
- 白铁。
- 灰铁。
- 球墨铸铁。
- 可锻铸铁。
1。灰口铸铁
最常见的灰口铸铁具有由许多小裂缝组成的石墨微观结构。它被称为“灰铁”，因为这些小裂缝的存在造成了灰色的外观。
在灰口铸铁的生产过程中，裂缝会打开并露出表面下方的灰色石墨。灰口铁的强度不如钢，也不能吸收与钢相同的冲击力。灰口铸铁的抗压强度与钢相似。因此，在抗压强度很重要的应用中，它已成为一种流行的金属选择。
以显微结构中的石墨为特征，给出：
- 良好的机械加工性
- 良好的耐磨性和耐磨性
2。白口铸铁
白铁虽然不像灰铁那么常见，但也是另一种值得一提的类型。它因其灰白色而得名，这是被称为渗碳体的铁化合物的结果。白口铸铁和灰口铸铁一样有很多小裂纹。
不同之处在于白口铸铁在其表面下方具有渗碳体，而灰口铸铁在其表面下方具有石墨。石墨产生灰色外观，而渗碳体产生白色外观。白口铸铁坚硬，耐磨性极佳。
以碳化物的普遍存在为特征，影响：
- 抗压强度高
- 硬度
- 良好的耐磨性
3。球墨铸铁
球墨铸铁，也称为球墨铸铁，是一种柔软的、有韧性的高碳铁合金。它通常由微量其他化合物制成，包括镁和铈。
当添加这些微量化合物时，它们会抑制石墨的生长速度，从而使金属保持柔软和延展性。球墨铸铁发明于1940年代初至中期。
含有少量镁和铯的灰口铸铁使石墨球化，从而产生
- 高强度
- 高延展性
4。可锻铸铁
最后，一种易于“加工”的可锻铸铁。它通常通过白口铸铁的热处理工艺制成。白口铸铁加热最多两天，然后冷却。完成后，可锻铸铁可以弯曲和操作，以获得独特的形状和尺寸。
白口铸铁热处理改善
- 更高的延展性
5。斑驳铸铁
铸铁具有等量的游离碳和碳化物，称为斑驳铸铁。具有灰口铸铁和白口铸铁的中间性能和颜色。
6。冷硬铸铁
如果白口铸铁从熔融阶段迅速冷却，所生产的铁称为冷硬铸铁。
7。合金铸铁
合金铸铁是在铸铁中加入一些合金元素如镍、铬、铜等制成的，根据合金元素的不同而增加了性能。生产这种铸铁以获得铸铁所需的性能。
铸铁的使用
铸铁可用于多种材料和制作不同的工具等。
- 灰口铸铁： 发动机缸体、飞轮、变速箱壳体、机床底座。
- 白口铸铁： 承载面。
- 球墨铸铁： 齿轮、凸轮轴、曲轴、活塞环。
- 许多类型的卫浴配件，如下水道管、人孔、水管、蓄水池，都是使用铸铁制造的。
- 柱底和金属柱可以用铸铁制成
- 用于制作灯柱、金属楼梯、大门等的铸模。
- 马车轮和扶手椅由铸铁制成。
- 可以用它制作各种类型的农业设备和农具。
- 各种机械零件都可以用铸铁制成
- 用于制造汽车零件
- 用于制作锅碗瓢盆和器皿
- 用于制作船锚
铸铁的优点
- 具有良好的铸造性能
- 具有良好的感性
- 具有极佳的耐磨性
- 具有良好的机械加工性。
- 它的陷波灵敏度非常低
- 它具有低应力集中度
- 成本低
- 它具有耐用性
- 具有抗变形性
- 它的抗压强度是钢的三到五倍。
- 它具有出色的抗振（或阻尼）性能，因此用于制造机器框架。
- 它在 20 到 350 °C 之间具有恒定的机械性能。
- 它可以大量供应，因此是大规模生产的。铸造过程所需的工具相对便宜且便宜。这导致其产品的成本较低。
- 它可以被赋予任何复杂的形状和尺寸，而无需使用昂贵的机加工操作
铸铁的缺点
- 容易生锈
- 抗拉强度差
- 重量强度比高
- 具有高脆性
- 抗冲击性差
- 与钢相比，它的可加工性较差
- 它的部分是部分敏感的；这是由于厚部分冷却缓慢。
- 其部件的故障是突然的，总体上不反映屈服点。
- 不可加工（白口铸铁）。
常见问题解答。
什么是铸铁？
铸铁是一组碳含量超过 2% 至 4% 的铁碳合金。此外，硅和锰的含量从 1% 到 3% 不等，还有微量的杂质，如硫和磷。铸铁是在高炉中还原铁矿石制成的。
铸铁的成分是什么？
铸铁是一组碳含量超过 2% 至 4% 的铁碳合金。此外，硅和锰的含量从 1% 到 3% 不等，还有微量的硫和磷等杂质。
铸铁的种类有哪些？
铸铁有四种基本类型——白口铸铁、灰口铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁
- 白铁。
- 灰铁。
- 球墨铸铁。
- 可锻铸铁。
铸铁有什么用途？
由于其良好的抗拉强度和延展性，可锻铸铁用于电气配件和设备、手动工具、管件、垫圈、支架、农用设备、采矿硬件和机器零件。可锻铸铁的常见分类是 ASTM A47。
用铸铁做饭健康吗？
铸铁不仅仅是油炸。诚然，铸铁煎锅是油炸的绝佳工具。但佛蒙特州注册营养师和营养教练 Kerri-Ann Jennings 表示，它的保温能力也有助于健康烹饪。
铸铁有什么好处？
铸铁保持热量。不锈钢炊具可以均匀、快速地加热，但铸铁可以在整个锅中长时间保持这种热量。这使得肉类和牛排等食物的效果更加均匀和理想。
铸铁的缺点是什么？
铸铁的缺点：
- 容易生锈。
- 抗拉强度差。
- 其部件对截面敏感，这是由于厚截面冷却缓慢所致。
- 其部分的失败是突然而全面的；它没有屈服点。
- 抗冲击性较差。
- 与钢相比，它的可加工性较差。
铸铁比钢好吗？
铸铁通常比钢具有更好的抗机械磨损能力，尤其是在摩擦磨损的情况下。
铸铁和铸铁哪个好？
铸铁比锻铁更硬、更脆、延展性更差。它不能弯曲、拉伸或锤打成形，因为它的抗拉强度很弱，这意味着它在弯曲或变形之前就会断裂。但是，它确实具有良好的抗压强度。
铸铁强吗？
铸铁又像砖石一样，具有很强的抗压性。锻铁与大多数其他种类的铁一样，实际上也与大多数金属一样，具有很强的张力，而且坚韧 - 耐压裂。
铸铁便宜吗？
零售商将始终对任何给定产品收取最高金额。铸铁平底锅制造起来很便宜，而且它们没有像 La Creuset 这样的品牌优势。制作精美的搪瓷铸铁炊具。铸铁烹饪在某种程度上是一个利基市场，可以代代相传。
铸铁为什么不生锈？
铸铁是一种含碳量高的合金（至少为1.7%，通常为3.0-3.7%），因此相对耐腐蚀。
黑铁和铸铁一样吗？
尽管它的名字，黑铁管实际上是由低等级的“低碳钢”化合物制成的。这使它比传统的铸铁管道具有更好的耐腐蚀性。
谁发明了铸铁？
英国人亚伯拉罕·达比（Abraham Darby）因革新铸铁炊具而备受赞誉。 1707 年，他为一种将铁铸成相对较薄的锅和水壶的方法申请了专利，这一工艺降低了它们的生产成本。
为什么铸铁这么重？
铸铁比铜具有更高的热容量，因此将一磅铸铁加热到给定温度比一磅铜需要更多的能量。每磅铸铁中储存了更多的能量。 Â 铝的热容量比铁高（每磅可储存更多热量），但密度却远低于铁。
铸铁比铝强吗？
铸铁和铸铝的外观和感觉相同，但铸铝更轻、更坚固。由于铁的质量较重，它的保温时间更长，但变热需要更长的时间。铸铁的寿命更长，价格也更高。
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