铸铁入门：成分、用途、优缺点全解析
本文介绍铸铁的定义、应用、特性、成分与类型，以及优缺点。
什么是铸铁？
铸铁 是含碳 2–4% 的碳合金族，含不同量硅、锰，及磷、硫等杂质。由高炉还原铁矿石生产，主要原料为炉冶炼的生铁。直接由熔融生铁制得，或重熔生铁并加入大量铁、石灰石、钢屑或焦炭。
可在名为焦炉的特种高炉熔化，但更常用电感应炉或电弧炉。
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铸铁由生铁、石灰石、焦炭在焦炉重熔制得。焦炉形似高炉，圆筒形，直径约 1m、高约 5m。原料自顶部加入加热，生铁杂质经氧化部分去除形成熔融铁，炉渣定期从熔铁表面除去，熔铁浇铸成型。
铸铁应用
铸铁在机械工程、建筑、木工等工程领域应用普遍：
- 装饰性铸件：大门、路灯柱、托架、小跨度铁柱
- 受压构件
- 水箱、水管、煤气管、下水道、卫生配件、井盖
- 铁路链条、车轮等
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各类铸铁典型应用：
- 灰铁 耐磨，用于发动机缸体、缸盖、歧管、燃气燃烧器齿轮毛坯、外壳、箱体
- 白铁 淬火工艺导致脆性大，用于喷丸嘴、磨机衬板、铁路闸瓦、轧机辊、浆液泵壳、破碎机等耐磨耐磨场合
- 球墨铸铁 牌号多、易加工、疲劳与屈服强度好、耐磨，用于转向节、曲轴、重载齿轮、汽车悬挂、液压元件、车门铰链
- 可锻铸铁 多牌号、能保持润滑剂、多孔表面捕集磨料，用于重载轴承面、链条、链轮、连杆、传动轴车桥部件、铁路车辆
铸铁力学性能
- 硬度 — 抗磨损与压痕能力
- 韧性 — 吸收能量能力
- 延展性 — 无断裂变形能力
- 弹性 — 变形后恢复原尺寸能力
- 可锻性 — 压缩变形不破裂能力
- 抗拉强度 — 材料不撕裂所承受最大纵向应力
- 疲劳强度 — 指定循环数下不破坏的最大应力
其他合金元素作用：
- 锰：提高耐磨耐磨
- 铬：提高淬透性、耐磨、耐腐蚀抗氧化
- 镍：提高抗拉强度
- 钨：提高红硬性与高温强度
- 钼：提高淬透性
- 钒：提高淬透性与红硬性
- 硅：提高淬透性与电阻率
- 铝：钢中脱氧剂
- 钛：钢中脱氧剂
- 铌：降低淬透性、提高延展性从而增强冲击韧性
- 钴：降低淬透性、抗高温软化
铸铁类型
灰铁：
石墨微观结构呈灰色断口。抗拉强度和韧性低于钢，抗压强度相当于低中碳钢。基于显微组织中石墨片尺寸形状分级。
白铁：
断口白色，含铁碳化物“渗碳体”。低硅快冷导致碳以亚稳相渗碳体 (Fe3C) 析出而非石墨。渗碳体以大颗粒析出，抽离碳使原熔体趋向共晶，剩余相为低碳奥氏体（冷却可能转马氏体）。
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可锻铸铁：
白口铸件 950°C 加热 1–2 天，铁碳化物中碳转为石墨+铁素体+碳（奥氏体）。缓慢过程使表面张力将石墨形成球状而非片状。
球墨铸铁：
又称球墨铁或球墨铸铁。1948 年开发。石墨呈微小球团，同心层状。消除了石墨片应力集中效应。加入 0.02–0.1% 镁、0.02–0.4% 铈减缓石墨析出生长。
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铸铁优缺点
优点：
- 良好铸造性能
- 大量供应
- 材料成本低
- 灰铁切削加工性好
- 良好敏感性
- 优异耐磨性
- 20–350°C 力学性能恒定
- 高耐久性
- 抗变形
缺点：
- 抗拉强度差
- 易生锈
- 截面敏感性（厚截面冷却慢）
- 高脆性
- 白铁不可机加工
- 无屈服点
本文涵盖铸铁定义、应用、特性、成分、类型及优缺点。希望收获满满，欢迎分享。谢谢阅读，下期再见！
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