在Fe-C合金系中,含碳量為2.0?6.67%的鐵碳合金,稱為鑄鐵。然而,工業(yè)用鑄鐵是含有其它元素或稱為雜質(Si、Mn、P、S等)的多元Fe-C系合金。
碳在鋼中的存在形式一般有兩種。一種是以單個原子間隙往鐵原子的晶格中;另一種是與鐵原子形成化合物,如Fe-C。通常將這兩種形式的碳,稱為結合碳。但在鑄鐵中,碳除了以結合碳的形式存在外,更主要的是碳以石墨的形式存往,它以片狀、團絮狀或球狀的形態(tài)分布在鋼的基體組織t,稱為石墨碳或游離碳。
根據(jù)石墨碳在鑄鐵中分布形態(tài)的不同,鑄鐵通常可分為灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵等三大類。
1.灰口鑄鐵
在灰口鑄鐵的組織中,碳全部或大部以片狀石墨的形態(tài)存在,斷口呈灰色,故稱為灰口鑄鐵。
石墨的機械性能很低,可認為片狀石墨在鑄鐵中好似孔洞或裂縫一樣,極易造成應力集中,使鑄鐵的性能降低。如果在液態(tài)時向鑄鐵中加入硅或硅鈣合金,使鑄鐵中的片狀石墨變細,而且均勻分布在基體組織中(稱為孕育處理),從而改善了灰口鑄鐵的性能,這種鑄鐵稱為孕育鑄鐵,也叫變質鑄鐵。
2.可鍛鑄鐵
由一定成分的白口鐵,經(jīng)石墨化退火而制成。其中碳全部或大部以團絮狀石墨形態(tài)存在于基體組織中。
由于石墨呈團絮狀,對合金基體的破壞性減輕,因而使鑄鐵的韌性提高??慑戣T鐵實際上并不能承受鍛造工藝,只是它具有一定的韌性而已。
3.球墨鑄鐵
鐵水經(jīng)球化處理以后,鑄鐵中的石墨全部或大部呈球狀分布于基體組織中,稱為球墨鑄鐵,如圖6-3所示。
球狀石墨與片狀石墨相比,使石墨碳造成的應力集中大為減輕,其機械性能比灰口鑄鐵高得多。尤其是球墨鑄鐵經(jīng)熱處押以后,其性能的提高更為顯著。
鑄鐵是一種成本低廉,而且具有某些獨特性能的金屬材料。與鋼相比,其機械性能是低的,但它具有優(yōu)良的減震性和耐磨性;因而在機器制造業(yè)中獲得廣泛應用。如機床床身、內燃機氣缸、曲軸、活塞、連桿和泵體等,都釆用鑄鐵制造。