墨化过程分为三个阶段：
第一阶段：
液相至共晶阶段。包括从 过共晶成分的液相中直接 结晶出一次石墨和共晶石 墨。
第二阶段：
共晶至共析转变的阶段。 此时从奥氏体中直接析出 二次石墨。
第三阶段：
共析转变阶段。 包括共析转变时 奥氏体转变为铁 素体 + 石墨。
铸铁的石墨化程度与其组织之间的关系 （以共晶铸铁为例）
第八章 铸铁
姜波
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。
铸铁具有许多优良的性能及生产简便、成本低廉 等优点，因而是应用最广泛的材料之一。
例如机床床身、内燃机的
汽缸体、缸套、活塞环及 轴瓦、曲轴等都是由铸铁 制造的。
铸铁曲轴
第一节 铸铁概述
碳在铸铁中，除少量溶于基体外，绝大部分是 以石墨或碳化物的形式存在于铸铁中，根据碳 的存在形式及石墨的形态不同，可将铸铁分为
球化剂为镁、稀土和稀土镁。
硅铁
为避免白口，并使石墨细小均匀，
在球化处理同时还进行孕育处理。
硅
钙
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
常用孕育剂为硅铁和硅钙合金。
球墨铸铁的显微组织
铁
素 体 球 墨 铸 铁
珠 光 体 球 墨 铸
铁
铁
素
体
球
加
墨
珠
铸
光
铁
体
中
球
的
墨
石
铸
墨
铁
球
2、性能与热处理
强度是碳钢的70~90%。球墨铸铁的突出特点是屈强比 (0.2 /b)高, 约为0.7~0.8, 而钢一般只有0.3~0.5。
重型机床床身(HT-250)
大型船用柴油机汽缸体(HT-300)
二、可锻铸铁
石墨呈团絮状的灰口铸铁，是由白口铸铁 经石墨 化退火获得的。
1、组织：
基体（F、P）＋团絮状G 铁素体基体可锻铸铁又称黑心可锻铸铁。
2、性能：
强度为碳钢的４0~７0%，接近于铸钢。 名为可锻，实不可锻
可锻铸铁石墨化退火工艺曲线
一般情况下铸铁中的石墨片都比较粗大，故其力学 性能较差，通常称之为普通灰铸铁。
3. 可锻铸铁（KT）
碳全部或大部分以团絮状石墨存在。它是由一定成分的白 口铸铁经长时间高温石墨化退火而形成的。
可锻铸铁的力学性能较灰铸铁好，尤其塑性、韧性更为明 显，故又称其为韧性铸铁或马铁。
4. 球墨铸铁（QT）
碳全部或大部分以球状石墨形式存在。它是在浇注前向 铁水中加入孕育剂和球化剂形成的。
1、组织
由液态铁水缓慢冷却时通过石墨化过程形成的，其基体组 织有铁素体、珠光体和铁素体加珠光体三种。
铁
灰铸铁的显微组织
素 体
灰
铸
铁
铁
素
珠 光 体 灰 铸 铁
体 加 珠 光 体 灰 铸
铁
常对灰铸铁进行孕育处理，以细化片状石墨。
常用的孕育剂有硅铁和硅钙合金。
硅铁
硅钙
经孕育处理的灰铸铁称为孕育铸铁。
孕育处理前
孕育处理后
2、热处理
热处理只改变基体组织，不改变石墨形态。 灰铸铁强度只有碳钢的30~50%，热处理强
化效果不大。 灰铸铁常用的热处理有：
♫① 消除内应力退火(又称人工时效) ♫② 消除白口组织退火 ♫③ 表面淬火
立式加工中心
3、用途
变
制造承受压力和震动的零件，如机床床身、
速 箱
体
各种箱体、壳体、泵体、缸体。
可锻铸铁的显微组织
黑心可锻铸铁
珠光体可锻铸铁
3、用途
用于制造形状复杂且承受振动载荷的薄壁小型件，如汽 车、拖拉机的前后轮壳、管接头、低压阀门等
可锻铸铁管件
三、球墨铸铁
石墨呈球形的灰口铸铁。由液态铁水经石墨化得到。
1、组织：
基体（F、F+P、P）+ 球状G
球状石墨是液态铁水经球化处理得到的。 稀土镁
石墨化进行程度 第一二阶 第三阶段 段石墨化 石墨化
完全进行 完全进行 部分进行
未进行 部分进行 未进行
未进行 未进行
铸铁的显微组织
F+G F+P+G P+G Lｄ’+P+G Lｄ’
铸铁类型
灰口铸铁 麻口铸铁 白口铸铁
三、影响石墨化的因素 1. 化学成分的影响
碳和硅是强烈促进石墨化的元素。
♫ 碳、硅含量过低，易出现白口组织，力学性能和铸造 性能变差。
♫ 碳、硅含量过高，会使石墨数量多且粗大，基体内铁 素体量增多，降低铸件的性能。
♫ 碳、硅量控制范围：2.5~4.0%C，1.0~3.0%Si。
Al、Cu、Ni、Co等元素对石墨化有促进作用。 S、Mn、Cr、W、Mo、V等元素阻碍石墨化。 磷虽然可促进石墨化，但其含量高时易在晶界上
形成硬而脆的磷共晶，降低铸铁的强度，只有耐磨 铸铁中磷含量偏高（达0.3%以上）。
1、铸铁的组织特点
钢的基体+G（石墨） 基体组织有三种，即
铁素体、 珠光体和 铁素体加珠光体 。
2、铸铁的性能特点
⑴ 力学性能低。
♫ 由于石墨相当于钢基体中的裂纹或空洞，破坏了基体的连 续性，且易导致应力集中。
⑵ 耐磨性能好。
♫ 石墨本身有润滑作用。
⑶ 消振性能好。
♫ 由于石墨可以吸收振动能量。
⑷ 铸造性能好。
白口铸铁、 灰铸铁、 可锻铸铁、 球墨铸铁和 蠕墨铸铁。
一、铸铁的分类
1. 白口铸铁（BT）
碳全部或大部分以渗碳体形式存在，断口呈银白色。 这种铸铁组织中含有大量渗碳体和共晶莱氏体，故
硬而脆，很少用作结构材料。 一般只作为炼钢或生产铸铁的原料。
2. 灰铸铁（HT）
碳全部或大部分以片状石墨存在，断口呈暗灰色。
♫ 由于铸铁硅含量高，成分接近于共晶。
⑸ 切削性能好。
♫ 由于石墨使车屑容易脆断，不粘刀。
二、铸铁的石墨化过程
铸铁中的碳原子析出形成 石墨的过程称为石墨化。
铸铁中的石墨可以在结晶 过程中直接析出，也可以 由渗碳体加热时分解得到。
台车式石墨化退火炉
按照Fe—C（石墨）相图
分析铁水由高温到室温的
冷却过程，可以将铸铁石
铸铁中的磷共晶
2. 冷却速度的影响
铸件冷却缓慢，有利于碳原子的充分扩散，结晶将按 Fe - G相图进行，因而促进石墨化。而快冷时由于过 冷度大，结晶将按Fe-Fe3C相图进行，不利于石墨化。
WC + Wsi (%)
铸件壁厚和碳硅含量对铸铁组织的影响
第二节 常用铸铁
一、灰铸铁
是指石墨呈片状分布的灰口铸铁。其产量约占铸铁总产量 的80%以上。
这种铸铁不仅力学性能高，而且生产工艺比可锻铸铁简 单，所以得到了广泛的应用。
球 墨 铸 铁 中 的 石 墨 球
5. 蠕墨铸铁（RuT）
碳大部分以蠕虫状石墨存在。 它具有比灰铸铁强度高，比球墨铸铁铸造性能、耐热性
能、疲劳性能好的优点。因而目前发展迅速，应用广泛。
二、铸铁的性能
铸铁的性能取决于铸铁的组织和成分