可有P、S回、B下、M回 等，满足不同使用性能要求。
用途：用于受力复杂、负荷较大、要求耐磨的铸件.
（F + G）：制作汽车、拖拉机底盘零件，阀体、阀盖。 （F + P + G ）：塑韧性较好，可制作机油泵齿轮。 （P + G）：强度较高，可代替中碳钢制作柴油机或内燃 机的曲轴、连杆、轧辊、凸轮轴等。 M回 + G 或 B下+ G ：用于制作汽车、拖拉机的传动齿轮。 应用
第2章 铸造成形
2.3 常用铸造合金材料
1.铸铁 2.铸钢 3.非铁铸造合金
2.3 常用铸造合金材料
2.3.1 铸 铁
铸铁：是含碳量大于2.11%并含有较多硅、锰、硫、磷等
元素的多元铁基合金；铸铁生产工艺简单、成本低， 是使用最早、应用最广泛的材料之一。
铸铁的分类 铸铁的石墨化
铸铁的熔炼
2. 可锻铸铁—玛钢
指石墨呈团絮状的灰口铸铁，由亚共晶白口铸铁 经长时间石墨化退火（900～960℃）获得。
牌号：如 KTH300-06 ，表示抗拉强度≥300MPa ，
断后伸长率≥ 。
性能：抗拉强度比灰铸铁高，为碳钢的40~70%，
接近于铸钢；有一定塑性和韧性。但仍不可锻造。
断口 心部 呈黑 色 铁素体基体黑心可锻铸铁 珠光体基体可锻铸铁
5.灰铸铁可通过表面淬火，提高其表面硬度和耐磨性。
2.3.3 铸 钢
指在铸造工艺中使用的钢，碳的质量分数一般在0.15～0.60％。
主要内容：
1. 铸钢的分类 铸造碳钢 铸造合金钢：低合金铸钢
高合金铸钢
2. 铸钢件的生产
2.3.3
1. 铸钢分类
1）铸造碳钢：
铸
钢
牌号： ZG + 数字 — 数字
F基体＋球状G
P基体＋球状G
(P ＋F )基体＋球状G
3. 球墨铸铁

性能特点：
与其它灰口铸铁比较，石墨球对基体的割裂作用减小到最低程度，
可充分发挥基体的性能。球墨铸铁中基体强度利用率可达70～90%， 灰铸铁只有30～50% 。
抗拉强度、弯曲疲劳强度、塑性、韧性都比灰铸铁
有很大提高。
其突出特点是屈强比高，可达0.7～0.8， 而钢一般只
促进石墨化元素：C、Si、Al、Cu、Ni、Co等
阻碍石墨化元素：Mn、 Cr、W、Mo、V、S等 原因：WC↑、 WSi ↑，有利于石墨的形核和析出。
冷却速度
铸件冷却缓慢，有利于碳原子的充分扩散和聚集，
有利于石墨化。 高温慢冷 C → G； 冷速较快时铁液 L → Fe3C
冷却速度越慢，越有利于石墨化过程。
合金铸 铁应用
课堂练习
一、填空
灰口铸铁中碳主要以
灰铸铁中石墨的形态为 可锻铸铁中石墨的形态为
形式存在，硬度低，塑性差。
，可制造 ，可制造 。 。
球墨铸铁中石墨的形态为
蠕墨铸铁中石墨的形态为 影响石墨化的主要因素是 HT200牌号中“HT”表示 QT600-03牌号中“QT”表示
，可制造
变 速 箱 体
大型船用柴油机汽缸体(HT-300)
重型机床床身(HT-250)
灰铸铁的热处理
热处理只改变铸铁的基体组织，不改变石墨形态。 灰铸铁中，石墨为片状，对基体的割裂作用最强， 抗拉强度只有碳钢的30～50%，热处理强化效果不大。
常用热处理工艺：
① 去应力退火：500~550℃ 目的：防止机加工、使用时变形或开裂。 ②高温退火：850~890℃ 目的：使铸件表面、薄壁等白口处的Fe3C →G， 消除白口组织，硬度↓切削加工性↑ ③ 表面淬火：提高导轨表面、汽缸体内壁等的耐磨性。
，可制造 和
。
。 。
球墨铸铁的强度、塑韧性均较灰铸铁高，是因为
， “200”表示 ， “600”表示
。
。 ，
“03”表示
。
课堂练习
二、判断
1.灰口铸铁可以经过热处理改变基体组织和石墨形态。
2.可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。
3.可以通过球化退火使灰铸铁变成球墨铸铁。
4.可通过调质处理或等温淬火提高球墨铸铁的力学性能。
脆性大，少用
按化学 成分
按石墨的形 态(灰口铸 铁分类)
普通铸铁 合金铸铁（特殊性能铸铁） 灰 铸 铁：石墨呈粗片状
可锻铸铁：石墨呈团絮状
球墨铸铁：石墨呈球状 蠕墨铸铁：石墨蠕虫状 白口 灰口
2. 铸铁的石墨化
少量固溶在F、A中 铸铁中碳的存在形式 化合态的渗碳体(Fe3C) 游离态石墨（G）
Ld′
1）铸钢的铸造性能 2）铸钢的熔炼 3）铸钢件的热处理
1）铸钢的铸造性能
铸钢的铸造性能差。原因：与铸铁相比，
熔点高，钢液易氧化和吸气，流动性差；
收缩率较大； 易产生浇不足、气孔、缩孔、热裂纹、粘砂等缺陷。
生产铸钢件的工艺措施
（1）提高对型砂性能的要求。 （2）合理使用耐火涂料。铸型表面涂以耐火度高的涂料，防止粘砂。 （3）采取合理的铸造工艺。
冲天炉（图示） 或感应电炉
炼铁
原料：
焦炭、生铁、废钢、 硅铁、 锰铁等
过程：
经底焦的燃烧，金属料预热、熔 化和过热、冶金反应等过程获得所 需铁液。 铸铁的组织和性能通过调整硅量实现。
冲天炉的构造
2.3.2 常用铸铁的特点及应用
常用铸铁的种类：
灰铸铁
灰口铸铁 合金铸铁
可锻铸铁
球墨铸铁
蠕墨铸铁
齿轮、水压机工作缸、水轮机转子等；ZG40Cr常用于制造高强度 齿轮、轴等重要受力零件。
高合金铸钢：合金元素的质量分数超过10%以上，属特殊性
能钢。例如，ZGMn13耐磨钢主要用于制造挖掘机的斗齿、拖拉
机和坦克的履带板、火车轮等；不锈钢主要用于化工、石油及医
药设备的阀、泵及容器等。
2. 铸钢件的生产
影响铸件冷却速度的因素
铸型材料 主要有两个 铸件壁厚
（1）铸型材料
金属铸型导热快，铸件的冷却速度快，
不利于石墨化，易产生白口组织（Fe3C ）。
砂型导热慢，铸件易获得灰口组织（G）。
这也是砂型铸造仍然被广泛应用的重要原因。
（2）铸件壁厚（图示）
同一铸件，厚壁处冷却慢，有利于石墨化，易获得灰口组织；
4. 蠕墨铸铁
指大部分石墨呈蠕虫状分布的灰口铸铁。 牌号：RuT××× 成分：高C、Si，低Mn、P、S 性能：力学性能介于基体相同的灰铸铁和球墨铸铁之间；
气密性、耐磨性比灰铸铁好；减震性比球铁好，但不如灰铸铁；
铸造工艺性与灰铸铁相近，切削加工性与球铁相近。
组织：钢基体+蠕虫状G
生产：蠕化处理→孕育处理
铸钢代号 屈服强度值
例：ZG270-500
抗拉强度值
性能特点：
强度和塑性、韧性高于铸铁 ，但铸造工艺性差。 （原因：熔点高，钢液易氧化，流动性差，收缩率大。）
热处理：铸钢件必须经过退火或正火处理，改善组织和性能，
消除铸造应力，才能使用，但不宜淬火处理。
使用态组织：P＋F
（主要牌号及应用见教材58页）
铸造碳钢的应用
对于形状复杂、难以用锻造成形、用铸铁又不能满足 其性能要求的零件，可采用铸钢件。
例如：水压机横梁、轧钢机机架、重载大齿轮等。
5000吨水压机横梁
双进双出磨煤机大齿轮
2）铸造合金钢
铸造碳钢 + 合金元素（如Mn、Si、Cr、Mo、V等） 编号方法：在一般合金钢牌号前加“ZG”表示铸钢 主要牌号及用途 低合金铸钢：ZG40Mn、ZG30MnSi、ZG30CrMnSi，制造
性能：抗压不抗拉，塑性差，铸造性能和切削加工性能好；
耐磨减摩、减震性好，压力加工和焊接性能差。 用途：常利用灰铸铁的减震和抗压性能，制作机床底座、床身、
工作台、导轨、箱体等。
F基体 +片状G
P 基体+片状G
(F + P)基体+片状G
灰铸铁的孕育处理
目的：改善灰铸铁的组织，提高其力学性能。
共晶白口铸铁
石墨：碳的单质之一，强度、硬度很低，
塑性几乎为零。
石墨化： 指铸铁中碳原子析出并形成
石墨的过程。可以在结晶过程中直接析
出，也可以由渗碳体加热时分解得到。
F
Fe3C：亚稳态，在高温下可分解：
Fe3C→3Fe+C（石墨G）
G
铁素体基体球墨铸铁
影响铸铁的石墨化因素
化学成分
2. 可锻铸铁—玛钢
1生产
2应用
应用 ：
形状复杂、承受冲击和振动载荷的小型薄壁零件， 如汽车的后桥外壳、管接头、低压阀门、扳手等。
3. 球墨铸铁
是石墨呈球状分布的灰口铸铁，简称球铁。
牌号：QT × × ×- × ×
组织 ：钢基体+ 球状G
（如QT600-03）
基体组织有F、P、（P+F）3种类型
常用铸铁的特点及应用
1. 铸铁的分类
白口铸铁：以Fe3C形式存在，无石墨，断口呈银白色；
硬而脆，少用；但可制作耐磨件或作为冶炼钢铁的原料
按碳的 存在形式
灰口铸铁：主要以游离石墨的形式存在，断口暗灰色；
应用广泛，在我国铸铁与钢应用比例为0.46：1
麻口铸铁：以Fe3C＋石墨形式存在，断口呈灰白色；
用途：制造汽车的汽缸盖、活塞环和
制动盘，电机壳，重型机床和
大型柴油机的机体。
5. 合金铸铁
高强度合金铸铁：加入Cr、Ni、Cu、Mo等，增加基体中珠光体数量
并细化组织，从而显著提高铸铁强度；制造曲轴、连杆等 。
耐热合金铸铁：加入Si、Al、Cr 等，使铸件表面形成致密的SiO2、 Al2O3、CrO3等氧化膜，制造加热炉的炉底板、烟道挡板等。 耐蚀合金铸铁：加入Si、Al、 Cr、Cu、Ni等，在铸铁表面 形成致密的保护膜，减少各相 间的电位差；制造化工管道、 阀门等。 耐磨合金铸铁：加入Cr、V、 Mo、Ti、Re等；制造大型球 磨机衬板等。 其它：激冷铸铁、高磷铸铁、 高铬耐磨铸铁等。