铸铁全解析:七大类别、关键性能参数、生产工艺与典型应用
本文系统阐述铸铁定义(Fe-C合金,2-4%C+Si/Mn+微量S/P)、碳存在形态(渗碱体/白口铸铁、游离石墨/灰口铸铁、斑状铁)、七大常用类别(灰/白/可锻/球墨/冷硬/合金/梅汉纳特铸铁)性能参数与应用、生产工艺流程,为材料选型提供全景参考。
碳的存在形态与基础分类
- 白口铸铁:碳全为渗碱体(Fe₃C)。高Mn/低Si/快冷得之。硬400-600BHN、脆、断口银白、难加工、工程应用受限,主作熟铁原料/可锻铸铁中间坯。不易锈蚀。
- 灰口铸铁:缓冷析出石墨片。含C高、Si/P/S/Mn较低。灰晶粒状结构、强光反射闪烁、锉磨黑手。脆、抗压>抗拉(σb 120-300MPa, σc 600-750MPa, τ 150-225MPa)、硬度150-240BHN。优势:廉价/低熟点(1150-1200℃)/流动性好/易加工/石墨润滑利滑动面。复杂薄壁件首选。
- 斑状铸铁(MCI):白口与灰口共存,末端轧辊用,兼具耐磨/导热/高模量。
七大常用铸铁详解
- 灰铸铁:见上。最通用。
- 白铸铁:见上。难加工限用。
- 可锻铸铁:白口坯经高温长时石墨化(白心/黑心法)获团絮状石墨。韧性优于灰铁,用于薄壁/受震动小件。名为“可锻”实不及钢。
- 球墨铸铁(球铁/延性铁):Mg/Ce/Ca/Bi/Zn/Cd/Ti/B球化剂使石墨球化,FeSi孕育。流动性高、强韧兼备(σb≈330MPa)。液压缸/阀/管/缸盖/轧辊/离心铸件。
- 冷硬铸铁:表面急冷(金属型/铁型)形成白口硬层(1-2mm深),心部灰铁韧。局部需耐磨部位选用。
- 合金铸铁:Ni/Cr/Mo/Ti/Si/Cu等合金化改善固有缺陷。1-2%Ni显著提性能/均匀性/加工性;~25%Ni耐磨损;1%Ni全面受益耐碱蚀(烧碱锅/管);Ni+Cr耐磨蚀泵;10-30%Cr+1-3%C耐热强;10%Ni+6%Mn无磁铸铁“Nomag”。
- 梅汉纳特铸铁:CaSi球化/孕育获细石墨。严控熔炼/造型全过程。20+牌号五大类:通用/耐热/耐磨/耐蚀/球墨S型。高强韧/塑/易切、填补铸铁-钢空白。500-6000kg铸件,HB200-210。可热处理/表硬/整体硬化、可调质作机床铸件。
铸铁生产工艺
高炉生铁→杯ola/电感应/电弧炉熔炼→调整C(2-3.5%)/Si(1-3%)、脱P脱S(脱C补C)→加合金元素→保温炉/包浇注。现代多用电炉。
工业技术