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生铁、铁合金、铸铁的区别

更新时间:2015-11-27来源:雅安长发
生铁、铁合金属于炉料,即治炼用原料。铸铁是用生铁(主要是铸造生铁)治炼后的产品。

    金属材料种类繁多,习惯分成两大类,即黑色金属材料和有色金属材料,黑色金属材料包括生铁、铁合金、铸铁和钢。

1.生铁

    生铁是含碳量大于2%(2.1%)的铁碳合金,工业生铁含碳量一般在2.5%--4%,并含Si、Mn、S、P 等元素,是用铁矿石经高炉冶炼的产品。

    炼钢生铁:炼钢生铁含硅量不大于1.7%,碳以Fe3c状存在。故硬而脆,断口呈白色。

    铸造用生铁:铸造生铁硅含量为1.25-3.6%。碳多以石墨状态存在。断口呈灰色。软、易切削加工。主要用来生产各种铸铁件原料如床身、箱体等。

    球量铸造用生铁:球墨铸造用生铁也是一种铸造生铁,只是低硫低磷。低硫使碳充分在铁中石墨化。低磷提高生铁的机械性能;主要用于生产性能(机械性能)较好的球墨铸铁件。

2.铁合金

    铁合金是指除碳(C)以外的非金属或金属元素与铁组成的合金;金属锰、金属铬两种黑色金属;锰硅(Mn、Si)Si、Cr)合金。铁合金的种类很多,用途也较广。铁合金是一种炉料,用于钢铁及共它金属冶炼和铸造等用。用作脱氧剂、变质剂。以及作为合金元素加入。

3.铸铁

    铸铁是含碳大于2.1%的铁碳合金,它是将铸造生铁(部分炼钢生铁)在炉中重新熔化,并加进铁合金、废钢、回炉铁调整成分而得到。与生铁区别是铸铁是二次 加工,大都加工成铸铁件。铸铁件具有优良的铸造性可制成复杂零件,一般有良好的切削加工性。另外具有耐磨性和消震性良好,价格低等特点。

    根据GB5612-85,各种铸铁代号,由表示该铸铁特征的汉语拼音字母的第一个大写正体字母组成。当两种铸铁名称的代号字母相同时,可在该大写正体字母后加小写正体字母来区别。同一名称铸铁,需要细分时,取其细分特点的汉语拼音第一个大写正体字母,排列在后面。

    牌号中代号后面的一组数字,表示抗拉强度值;有两组数字时,第一组表示抗拉强度值,第二组表示延伸率值。两组数字中间用“一”隔开。

    合金元素用国际元素符号表示,含量大于或等于1%时,用整数表示:小于1 %时一般不标注。常规元素(C、Si、Mn、S、p)一般不标注,有特殊作用时,才标注其元素符号及含量。

铸铁名称,代号及牌号表示方法
铸铁名称 代号 牌号表示方法实例
灰铸铁 HT HT100
蠕墨铸铁 RuT RuT400
球墨铸铁 QT QT400-17
黑心可锻铸铁 白心可锻铸铁珠光体可锻铸铁 KHT KBTKZT KHT300-06 KBT350-04KZT450-06
耐磨铸铁 MT MT Cu1PTi-150
抗磨白口铸铁 抗磨球墨铸铁 KmBT KmQT KmBTMn5Mo2Cu KmQTMn6
冷硬铸铁 LT LTCrMoR
耐蚀铸铁 耐蚀球墨铸铁 ST SQT STSi15R SQTAl15Si5
耐热铸铁 耐热球墨铸铁 RT RQT RTCr2 RQTA16
奥氏体铸铁 AT  

    白口铸铁:白口铸铁中的碳全部以渗透碳体(Fe3c)形式存在,因断口呈亮白色。故称白口铸铁,由于有大量硬而脆的Fe3c,白口铸铁硬度高、脆性大、很 难加工。因此,在工业应用方面很少直接使用,只用于少数要求耐磨而不受冲击的制件,如拔丝模、球磨机铁球等。大多用作炼钢和可锻铸铁的坯料。

    灰口铸铁:铸铁中的碳大部或全部以自由状态片状石墨存在。断口呈灰色。它具有良好铸造性能、切削加工性好,减磨性,耐磨性好、加上它熔化配料简单,成本低、广泛用于制造结构复杂铸件和耐磨件。

    灰口铸铁按基体组织不同,分为铁素体基灰口铸铁、珠光体--铁素体基灰口铸铁和珠光体基灰口铸铁三类。

    由于灰口铸铁内存在片状石墨,而石墨是一种密度小,强度低、硬度低、塑性和韧性趋于零的组分。它的存在如同在钢的基体上存在大量小缺口,即减少承载面积, 又增加裂纹源,所以灰口铸铁强度低、韧性差,不能进行压力加工。为改善其性能,在浇注前在铁水中加入一下量的硅铁,硅钙等孕育剂,使珠光体基体细化,石墨 变细小而均匀分布,经过这种孕育处理的铸铁。称为孕育铸铁。


灰口铸铁的牌号、性能、组织及用途
铸铁类别 牌号 铸体主要壁厚

mm

试体直径mm 抗拉强度 抗弯强度 挠度支距 抗压强度 硬度HB 显微组织 用途举例
不小于 基体 石墨
铁素体灰口铸铁 HT100-260 所有尺寸 30 100 260 2 500 143-229 F+P(少量) 粗片 低负荷和不重要的零件,如盖、外罩、手轮、支架、和重锤等
铁素体--珠光体灰口铸铁 HT150-330 4-8

>8-15

>15-30

>30-50

>50

13

20

30

45

60

280

200

150

120

100

470

390

330

250

210

1.5

2

2.5

3

4

650 170-241

170-241

163-229

163-229

143-229

F+P 较片粗 中等应力的零件,如支柱、底座、齿轮箱、工作台、刀架、端盖、阀体、管路、附件等
珠光体灰口铸铁 HT200-400 6-8

>8-15

>15-30

>30-50

>50

13

20

30

45

60

320

250

200

180

160

530

450

400

340

310

1.8

2.5

2.5

3

4.5

750 187-255

170-241

170-241

170-241

163-229

P 中等片状 承受较大应力、用作重要的零件,如汽缸、齿轮、机座、飞轮、床身、刹车轮、联轴器、齿轮箱和轴承座等
HT250-470 >8-15

>15-30

>30-50

>50

20

30

45

60

290

250

220

200

500

470

420

390

2.8

3

4

4.5

1000 187-255

170-241

170-241

163-229

细P 较细片状
孕育铸铁 HT300-540 15-30

>30-50

>50

30

45

60

300

270

260

540

500

480

3

4

4.5

1100 187-255

170-241

170-241

S或T 细小片状 用作承受高弯曲应力及高抗压强度的重要零件,如齿轮、凸轮、车床卡盘、剪床及压力机机身和润滑阀壳体等
HT350-610 15-30

>30-50

>50

30

45

60

350

320

310

610

560

540

3.5

4

4.5

1200 197-269

187-255

170-241

HT400-680 20-30

>30-50

>50

30

45

60

400

380

370

680

650

630

3.5

4

4.5

207-269

187-269

    可锻铸铁:可锻铸铁是用碳、硅含量较低的铁碳合金铸成白口铸铁坯件,再经过长时间高温退火处理,使渗碳体分解出团絮状石墨而成,即可锻铁是一种经过石墨化处理的白口铸铁。

    可锻铸铁按热处理后显微组织不同分两类;一类是黑心可锻铸铁和珠光可锻铸铁。黑心可锻铸铁组织主要是铁素体(F)基本+团絮状石墨;珠光体可锻铸铁组织主 要是珠光体(P)基体+团絮状石墨。另一类是白心可锻铸铁,白心可锻铸铁组织决定于断面尺寸,小断面的以铁素体为基体,大断面的表面区域为铁素体、心部为 珠光体和退火碳。

    球墨铸铁:在铁水(球墨生铁)浇注前加一定量的球化剂(常用的有硅铁、镁等)使铸铁中石墨球化。由于碳(石墨)以球状存在于铸铁基体中,改善其对基体的割 裂作用,球墨铸铁的抗拉强度、屈服强度、塑性、冲击韧性大大提高。并具有耐磨、减震、工艺性能好、成本低等优点,现已广泛替代可锻铸铁及部分铸钢、锻钢 件、如曲轴、连杆、轧辊、汽车后桥等。

    根据GB1348-88球墨铸铁牌号分为单铸和附铸试块两类;单铸试块的机构性能分八个牌号见表。


球墨铸铁单铸试块的机械性能
牌号 抗拉强度sb

N/mm²(kgf/mm²)

屈服硬度s0.2

N/mm²(kgf/mm²)

延伸率d% 供参考
最小值 布氏硬度HB 主要金相组织
QT400--18 400(40.80) 250(25.50) 18 130--180 铁素体
QT400--15 400(40.80) 250(25.50) 12 130--180 铁素体
QT450--10 450(45.90) 310(31.60) 10 160—210 铁素体
QT500--7 500(51.00) 320(32.65) 7 170—230 铁素体+珠光体
QT600--3 600(61.20) 370(37.75) 3 190--270 珠光体+铁素体
QT700--2 700(71.40) 420(42.85) 2 225—305 珠光体
QT800--2 800(81.60) 480(48.98) 2 245--335 珠光体或回火组织
QT900--2 900(91.80) 600(61.20) 2 280--360 贝氏体或回火马氏体
    除上述介绍几种常用铸铁外,还有抗磨白口铸铁、冷硬铸铁,耐热铸铁等。