3.3 铸钢与铸铁 3.3.1　铸钢 3.3.2　铸铁

3.3.1 铸钢 钢号 —— 如 ZG25 钢， w(C)=0.25 % 。 性能 —— 强度和塑性、韧性高于铸铁 ，但铸造流动性能差，收缩率大。 钢号 化学成分, % 机械性能 C Mn Si s MPa b 5 %  ak kJ/m2 ZG15 0.12-0.22 0.35-0.65 0.20-0.45 200 400 25 40 600 ZG25 0.22-0.32 0.50-0.80 240 450 20 32 ZG35 0.32-0.42 280 500 16 350 ZG45 0.42-0.52 320 580 12 300 ZG55 0.52-0.62 650 10 18

热处理—— 退火或正火，细化晶粒，消除魏氏组织及铸造应力。 组织 —— P＋F 用途 —— 形状复杂，需一定强度、塑韧性的零件，如轧辊、 机座、外壳。

3.3.2　铸铁 1．铸铁的特点 2．常用铸铁

1．铸铁的特点 成分 —— w(C) = 2.5~4.0 % ， w(Si) = 1.0~3.0 % . （１）铸铁的石墨化 C 的同素异构体： 　石墨G（简单六方晶格） 　金刚石 Fe - Fe3C／G 相图 　Fe3C —— 亚稳定相 　G　——　稳定相

石墨化过程 —— 按Fe-G 相图结晶、转变 G结晶：过共晶成分 L → L + GI 　　　　共晶转变 L4.26 →A2.08+G（共晶） (1154℃) G析出： A→A+GII (1154～738 ℃) 　　　　共析转变 A0.68→F + G（共析）( 738℃) 影响石墨化的因素 化学成分 　C、Si 促进石墨化 冷却速度 　冷速慢有利石墨化

（２）铸铁的组织和分类 灰口铸铁的组织 —— 钢基体 + G 名 称 石 墨 化 程 度 显微组织 灰口铸铁 按 Fe-G 相图结晶、转变 名 称 石 墨 化 程 度 显微组织 灰口铸铁 按 Fe-G 相图结晶、转变 F + G 较高 F + P + G 中等 P + G 麻口铸铁 较低 Le' + P + G 白口铸铁 按 Fe-Fe3C 相图结晶、转变 Le' + P + Fe3C 灰口铸铁的组织 —— 钢基体 + G

（３）铸铁的性能 力学性能 　　强度、塑韧性比钢低。 G的强度、韧性极低，减小钢基体的有效截面，并引起应力集中。 　　耐磨性好 —— 石墨有利于润滑、储油。 三种石墨形态

其它性能 　　缺口敏感性低 —— 表面粗糙对疲劳极限的影响不明显 　　消震性好（是钢的十倍）—— G 组织松软 　　铸造性好 —— 接近共晶成分、熔点低、流动性好、凝固收缩小。 　　切削加工性好 —— G 使切屑易断，还可润滑刀具。 应用 —— 如，机床床身、发动机缸体、齿轮、曲轴。

2．常用铸铁 （１）灰铸铁 （２）球墨铸铁 （３）蠕墨铸铁 （４）可锻铸铁 （５）合金铸铁

牌号 —— 如HT100，表示 b≥100MPa（直径＝30mm）。 组织 —— 钢基体（F 、F + P 、P） + 片状G （１）灰铸铁 牌号 —— 如HT100，表示 b≥100MPa（直径＝30mm）。 组织 —— 钢基体（F 、F + P 、P） + 片状G F+P基体+ 片状G ×500 F基体+ 片状G P基体+ 片状G 性能 —— 与其它铸铁相比，力学性能差，其它性能好。 孕育铸铁 —— 浇注前在铁水中加 Si-Fe，Si-Ca等孕育剂， 　　　　　使P细化、G细而均匀，强度、塑韧性明显提高。 分类 牌号 显微组织 基体 粗片 普通灰铸铁 HT100 F +少量P HT150 F + P 较粗片 HT200 P 中等片 孕育铸铁 HT250 细 P 较细片 HT300 S 或 T 细片 HT350 HT400

热处理 　去应力退火 —— 500~550℃，防止机加工、使用时变形或开裂。 　高温退火 —— 850~900℃, 表面、薄壁等白口处Cm→G, 硬度↓, 切削加工性↑ 　表面淬火 —— 提高导轨表面、汽缸体内壁等的耐磨性。 应用 —— 如，机床床身、导轨，汽缸体。

（２）球墨铸铁 —— 在铁水浇注前加球化剂（稀土Mg）使G球化 牌号 —— 如 QT700-2 ，表示 b≥700， ≥2％ 。 组织 —— 钢基体（F 、F + P 、P、 回火S、下B ) + 球状G 性能 —— 强度、塑韧性明显优于灰铸铁。（ 球状G 对基体的割裂作用小） 牌号 基体 机械性能　  b MPa 0.2 5 % ak kJ/m2 HB QT400-17 F 400 250 17 600 179 QT420-10 420 270 10 300 207 QT500-5 F+P 500 350 5 － 147-241 QT600-2 P 2 229-302 QT700-2 700 490 QT800-2 800 560 241-321 QT1200-1 下B 1200 840 1 38HRC F+P基体    ×500 F基体   ×100

热处理 　退火 —— 去应力退火，500 ～600℃。 　　　　　低温退火，720~760℃， P→G + F ，塑韧性、切削加工性↑ 　　　　　高温退火，900~950℃， P, Cm→G + F ，塑韧性、切削加工性↑ 　正火 —— P% ↑ ，细化组织，强度、耐磨性↑ 　　　　　低温正火，840~860℃， → P + F + G ，塑韧性较好。 　　　　　高温正火，880~920℃， → P + G + 少量F ，强度较高。 　调质 —— 850~900℃油淬 + 550~600℃回火→回火S + G 　等温淬火 —— 840~900℃ + 300℃等温→下B+G 　　　调质、等温淬火后综合机械性能好，但仅适于小尺寸零件。 不完全A化正火 完全A化正火

应用 　　替代部分铸钢、锻钢件，如曲轴、连杆、轧辊、汽车后桥等。

（３）蠕墨铸铁 —— 在铁水浇注前加蠕化剂而得 （３）蠕墨铸铁　——　在铁水浇注前加蠕化剂而得 牌号 —— 如 RuT420 ，表示 b≥420 。 组织 —— 钢基体+ 蠕虫状G 性能 —— 强度、塑韧性优于灰铸铁。 应用 —— 高压热交换器、汽缸盖、液压阀等。 牌号 b MPa 0.2  % 硬度 HB 基体 不 小 于 RuT420 420 335 0.75 200~280 P RuT380 380 300 193~274 RuT340 340 270 1.0 170~249 P+F RuT300 240 1.5 140~217 F+P RuT260 260 195 3 121~197 F

（４）可锻铸铁 —— 白口铸铁 经长时间石墨化退火（900－960℃）而得 （４）可锻铸铁 —— 白口铸铁 经长时间石墨化退火（900－960℃）而得 牌号 —— 如 KT300-6 ，表示 b≥300 ， ≥6％ 。 组织 —— 钢基体 + 团絮状G F+P基 ×500 F基 ×100 性能 —— 强度、塑韧性优于HT，低于QT。 分类 牌 号 壁厚 mm b MPa  % 硬度 HB F基体 KT300-6 >12 300 6 120~163 KT330-8 330 8 KT350-10 350 10 KT370-12 370 12 P基体 KT450-5 450 5 152~219 KTZ500-4 500 4 179~241 KTZ600-3 600 3 201~269 KTZ700-2 700 2 240~270 * 试棒直径16mm

应用 —— 管接头、低压阀门等。

（５）合金铸铁 耐磨铸铁 　减摩铸铁 —— P灰铸铁（F 为软基体，Cm为硬质点，G润滑、储油） 　抗磨铸铁 —— 白口铸铁表层＋灰口铸铁心部（强度好） 　　　加入合金元素，以提高强度、韧性、耐磨性。 耐热铸铁 和 耐蚀铸铁