铸铁(CI)铸造解析：成分、断口颜色与裂纹防控
合金成分影响断口颜色：白铁含碳化物杂质，为裂纹贯穿提供路径；灰铁含石墨片，模拟裂纹，断裂时引发无数新裂纹；球墨铁含球状石墨“核”，抑制裂纹扩展。
碳(C) 1.8-4 wt.%，硅(Si) 1-3 wt.%为铸铁主要合金元素。仅特定铁合金含极少碳定义为钢。铸铁脆性大（延性铸铁除因）。因熔点较低，流动性好，具优异切削加工性、抗变形性、耐磨性。
铸铁已成应用广泛的工程材料，用于管道、机械、汽车零件。典型应用：汽缸盖、缸体、齿轮箱。亦耐氧化损伤，增强实用性。
CI铸造历史
最早铸铁文物追溯公元前5世纪，考古学家在今江苏发现。研究者认为中国大陆早期即使用铸铁制造农具、家具、兵器。
15世纪，勃艮第、法国、英格兰宗教改革时期用铸铁造炮，需大规模生产。
1770年Abraham Darby III建成首座铸铁桥——英国什鲁斯伯里铁桥。铸铁也用于众多建筑构筑，建筑应用普及。
工业批量生产中的铸铁应用
铸铁主要由熔融生铁或重熔生铁制取，常伴大量铁、钢、石灰石、碳(焦炭)，经多步骤去除杂质。按应用调整碳硅含量至目标水平（碳2-3.5%，硅1-3%）。
铸铁源于生铁——高炉熔炼铁矿石的副产物。
磷、硫可随熔融铁氧化去除，但也会损失碳，需补偿。如有需要，终铸前添加其他元素。铸铁有时在特种高炉——杯ola炉熔炼。现代多用电感应炉或电弧炉。熔炼完毕，熔融铸铁注入保温炉或铁包。
铸铁性能
添加各类合金元素/合金改变铸铁性能。除碳外，硅最重要——置换碳析出。低硅让碳留在溶液中形成碳化铁，生成白铁。高硅置换碳析出石墨，生成灰铁。锰、铬、钼、钛、钒抗衡硅、促碳化物形成。镍、铜增强强度与切削加工性，不改变石墨量。
石墨形态碳使铁软化、减缩、降强度、降密度。硫主要以杂质形式存在生成硫化铁，阻碍石墨形成、增硬。但硫使熔融铸铁粘稠致缺陷。为抵消硫害，加锰——两者生成硫化锰而非硫化铁。硫化锰比熔液轻，趋入渣相。锰含量≥1.7×硫含量+0.3%可中和硫。过量锰生成碳化锰增硬增寒，除灰铁中≤1%锰增强度密度外。
铸造精炼元素
镍为常见合金元素，细化珠光体与石墨，改善延性、均衡截面硬度差。铬微量添加减游离石墨、促寒、强碳化物稳定剂；常配镍。微量成分可替代0.5%铬。铜在铁包/炉中加0.5-2.5%减寒、细化石墨、增流动性。钼加0.3-1%增寒、改善石墨珠光体组织；常配镍/铜/铬产出高强铁。钛作脱气脱氧剂亦增流动性。0.15-0.5%钒稳定渗碳体、增硬、增耐磨耐热。0.1-0.3%锆促石墨化、脱氧、增流动性。
可锻铁熔液加铋0.002-0.01%增硅量。硼加白铁助产可锻铸铁，亦减铋粗化效应。
最常见：灰铸铁
灰铸铁以石墨微观结构致断口呈灰色。按重量计，是应用最广铸铁、最常用铸造材料。多数铸铁化学成分：碳2.5-4.0%、硅1-3%、余铁。
灰铁抗拉强度与冲击韧性低于钢，但抗压强度可比低/中碳钢。这些力学性能由微观石墨片尺寸形状控制，可按ASTM准则表征。
综上，CI铸造即铸铁铸造——铁碳合金专用群的一部分。只需关注碳含量超2%即可，意味极低熔点。
合金成分决定断口颜色：白铁碳化物杂质让裂纹直通；灰铁石墨片反射裂纹、断裂时引发无数新裂纹；球墨铁球状石墨“核”抑制裂纹扩展。这就是CI铸造的全部！
制造工艺