铸铁
出处：按学科分类—工业技术 北京工业大学出版社《热加工手册》第258页（16654字）
4．3．1．1 铸铁的特点和种类
铸铁是碳的质量分数大于2．06%的铁碳合金．工业上常用的铸铁一般碳的质量分数在2．5%～4．0%的范围内，此外，还含有硅、锰、硫、磷等元素．
铸铁具有许多优良的性能，如良好的铸造性、减磨性、切削性及低的缺口敏感性等，而且生产简便，价格低廉．因此它是铸造生产中最重要的铸造合金．
铸铁根据其中碳的存在形态可分为以下几类：
(1)白口铸铁．在白口铸铁中的碳除少量溶入铁素体中外，其余的都以化合状态(Fe3C)存在，因其断口呈银白色，故称之为白口铸铁，如图4-4(a)所示．由于白口铸铁中存在大量硬而脆的Fe3C，故白口铸铁的性能非常硬和脆，不能切削加工．因此，工业上很少直接用它来制造机器零件，而主要用作炼钢的原料，或用于制造可锻铸铁的毛坯．但有些零件，如冷硬轧辊、犁铧等，为了得到较高的表面硬度和耐磨性，常采用激冷的方法使零件表面层获得白口铸铁组织，而心部则是灰口铸铁组织，这种铸铁称为“激冷铸铁”．
(2)灰口铸铁(简称为灰铸铁)．灰口铸铁中碳大部或全部以片状石墨形式存在，其断口呈灰色，故称之为灰口铸铁，如图4-4(b)所示．它有一定的力学性能和良好的工艺性能，是工业生产中使用最多的一种铸铁．
(3)可锻铸铁．可锻铸铁是由白口铸铁经长时间的高温退火而制成的．其中的碳大部或全部以絮状石墨的形式存在，如图4-4(c)所示．
(4)球墨铸件．球墨铸铁中碳大部或全部以球状石墨的形式存在，如图4-4(d)所示．
图4-4 碳在铸铁中存在的形态
(a)白口铸铁；(b)灰口铸铁；(c)可锻铸铁；(d)球墨铸铁
4．3．1．2 影响铸铁石墨化的因素
铸铁中的碳，可能以化合状态(Fe3C)或自由状态(石墨)两种形态存在．在生产中常会发现C、Si、Mn含量低，S含量高的铸铁容易造成白口的铸件；或者，在同一个铸件中往往在表层或薄壁部分容易出现白口，而厚壁铸件或铸件心部容易获得灰口组织．这表明铸铁的化学成分和铸件的冷却速度与铸铁的石墨化有着密切的关系．
1．化学成分的影响
碳和硅是铸铁中最基本的两个合金元素，对铸铁的组织和性能起着决定性的影响．碳和硅促进铸铁石墨化，而硅的作用比碳的作用更大．铸铁中碳和硅含量越高，越易获得灰口组织．在一定冷却速度条件下，碳和硅的含量与铸铁所获得的组织有如图4-5所示的关系．其中Ⅰ区属白口铸铁区，Ⅲ、Ⅳ、V区属灰口铸铁区，Ⅱ区称麻口铸铁区(具有白口与灰口的混合组织)，断面呈灰白相间麻点状，性能硬脆，很少应用．因此，为了得到灰口铸铁，它的碳、硅含量应比较高，一般碳的质量分数为2．8%～4．0%，硅的质量分数为1%～3%．
图4-5 碳、硅含量对铸件组织的影响(壁厚为50mm)
硫以硫化铁(FeS)形式溶解于铁水中，结晶时硫化铁和铁生成低熔点(985℃)共晶体，位于晶界上阻碍碳原子的扩散，强烈促进铸铁的白口化，所以硫的质量分数应控制得尽可能低些，一般在0．1%以下．
锰也是阻碍石墨化的元素，但它和硫有很大的亲和力．它可与硫结合生成硫化锰(MnS)，并浮集到熔渣中，所以它可以抵消各自单独存在时所表现的阻碍石墨化作用．为了消除硫的影响，所需的锰量约为硫量的1．7倍，通常取ω(Mn)=1．7ω(S)+0．3．
磷对石墨化稍起作用，它能使共晶点左移，降低碳的饱和浓度，有利于石墨析出．
综上所述，碳、硅和锰是调整组织元素，硫是限制元素，而磷是控制使用元素．其他合金元素对铸铁的石墨化也有不同的影响．
2．冷却速度的影响
冷却速度对铸铁石墨化的影响很大．冷却速度越慢，越有利于石墨化的进行．但冷却速度主要由铸件壁厚所决定，因此，为了保证能获得所需要的灰口铸铁组织，生产上常利用调整铸铁中的碳和硅的含量来达到目的．图4-6表示了铸铁的成分(C与Si的总含量)、冷却速度(以铸件壁厚表示)对石墨化(铸铁组织)的影响．铸铁的石墨化除了直接由液体金属结晶过程来实现外，还可以通过已形成的白口铸铁组织中的Fe3C的分解来实现．这是因为在铸铁中Fe3C是个比较不稳定的组织，在一定温度下可以分解为A+石墨(沿PSK温度线)或F+石墨(低于PSK线)．
图4-6 铸件成分ω(C+Si)和冷却速度(铸件壁厚)对石墨化(铸件组织)的影响
4．3．1．3 灰口铸铁
灰口铸铁(简称灰铸铁)的化学成分大致为：碳的质量分数为2．8%～3．6%，硅的质量分数为1．0%～2．5%，锰的质量分数为0．6%～1．2%，硫的质量分数为≤0．15%，磷的质量分数为≤0．25%．
由于成分和冷却条件的不同，灰口铸铁可能出现三种不同的组织：F+石墨、F+P+石墨、P+石墨(F：铁素体，P：珠光体)．
灰口铸铁中碳主要以片状石墨的形态存在．与金属基体相比，石墨的强度、硬度和塑性都极低．片状石墨的存在相当于灰口铸铁中存在着空穴或裂缝，破坏了基体组织的连续性．当铸铁承受拉伸应力时，石墨会减小受力截面的有效尺寸，在尖角处还会引起应力集中，从而使抗拉强度和伸长率显着降低．但铸铁在承受压应力作用时，石墨对基体的割裂作用和应力集中的有害影响则较小．所以它的抗压强度较高，适合制造承受压力的零件．
石墨虽然对铸铁的力学性能有不利的影响，但也正是由于它的存在，赋予铸铁一些优良性能．铸铁中的石墨造成大量的内缺口，从而有低的缺口敏感性．在切削加工过程中，切屑易脆断成碎片，石墨本身又有润滑作用，所以灰口铸铁的切削加工性能好，刀具磨损小．石墨剥落后造成的孔洞又可以储存润滑油，因而灰口铸铁具有良好的减磨性，常用于制造汽缸套、活塞环之类的耐磨零件．
1．灰口铸铁的孕育处理
灰口铸铁的力学性能主要取决于基体组织和石墨存在的状态．为了进一步提高其力学性能，在生产上常采用孕育处理(也称为变质处理)．孕育处理就是在铁液进入铸件型腔前，把孕育剂附加到铁液中以改变铁液的冶金状态，从而改善铸铁的显微组织和性能．孕育处理的目的在于：促进石墨化，减少白口倾向；改善断面均匀性；控制石墨形态，减少共晶石墨和共生铁素体的形成；适当增加共晶团数和促进细片珠光体的形成；改善铸铁的力学性能(如抗拉强度)和其他性能(如切削性能)，表4-14列出了国产系列化孕育剂的性能及适用范围．
表4-14 国产系列化孕育剂的性能及适用范围
①FeSi是硅铁的标准写法，表中SiFe-1、SiFe-2是孕育剂的商品化名词．
2．灰口铸铁的牌号、性能和用途
由于灰口铸铁的石墨化程度随化学成分和冷却速度而变化，所以灰口铸铁的牌号是根据测定的力学性能进行分级，如表4-15所示．灰口铸铁的力学性能与铸件壁厚有关．各种牌号灰口铸铁当壁厚不同时铸件预计能达到的力学性能参考值如表4-16所示．GB5612规定了铸铁牌号的表示方法．根据直径30mm单铸试棒的抗拉强度，将灰口铸铁分为HT100、HT150、HT200、HT250、HT300和HT350六个牌号．牌号中的“HT”是“灰铁”二字的汉语拼音字头，其后数字表示最低抗拉强度．例如HT100，表示材料为灰口铸铁，抗拉强度不小于100MPa．
表4-15 单铸试棒的力学性能(GB9439—88)
注：验收时，n牌号的灰铸铁，其抗拉强度应在n～n+100MPa的范围内
表4-16 预计的铸件力学性能
注：当一定牌号的铁水浇注壁厚均匀而形状简单的铸件时，壁厚变化所造成抗拉强度的变化，可从本表查出参考性数据．当铸件壁厚不均匀，或有型芯时，此表仅能近似地给出不同壁厚处的大致的抗拉强度值，铸件设计应根据关键部位的实测值进行．
3．灰口铸铁的热处理
灰口铸铁的热处理只能改变铸铁基本组织，不能改变石墨的形状．因此，通过热处理来提高灰口铸铁的力学性能效果不大．目前生产上采用的灰口铸铁热处理工艺有：减应力处理、石墨化退火和表面淬火热处理等．
(1)减应力处理．减应力处理指灰口铸铁的时效热处理，目的在于减小铸件的残留应力．其原理是把铸件重新加热到530～620℃，利用塑性变形降低残留应力，然后在炉内缓慢地冷却，得到残留应力比原来小的铸件．这是灰口铸铁用得最多的热处理方法．图4-7是其典型工艺曲线．
图4-7 典型时效热处理曲线
时效热处理温度越高，铸件残留应力消除越显着，铸件尺寸稳定性也越好．但随着时效温度的提高，时效后铸件的力学性能有所下降．铸件时效热处理的最高温度可按下式选择：
T=480+0．4σb
式中 σb——直径30mm标准试棒的抗拉强度，MPa．
保温时间的影响要比时效温度的影响校一般按每小时热透铸件25mm厚计算．
加热速度一般取50～100℃／h，复杂铸件应控制在20℃／h以下．随炉冷却速度应控制在30℃／h以下，在200℃后再空冷．
表4-17是各类铸件的时效热处理规范．应该指出，严格控制铁液成分、浇注工艺、铸型工艺、落砂工艺(开箱时间及冷却条件)，能减小铸造应力．对一般件(包括小汽车发动机缸体等)可不用时效热处理．
表4-17 各类铸件的时效热处理规范
(2)石墨化退火．消除铸件上的自由渗碳体，降低硬度，改善力学性能和切削性能的退火称为石墨化退火．石墨化退火规范为：低于200℃装炉，以70～100℃／h的温度升温至900～960℃，保温1～4h(取决于壁厚)，然后炉冷至临界温度下空冷．为了避免二次应力的产生，可以快速冷却到600℃，然后以50～100℃／h的速度冷却到300℃以下出炉空冷．
(3)表面淬火热处理．用快速加热的方法，对铸件表面加热、冷却的热处理工艺叫表面淬火热处理．淬火后的表面能获得马氏体+石墨的组织，珠光体基体淬火后表面硬度可达HRC50左右．表面淬火热处理主要用于机床导轨、衬套、平板和齿轮等零件．
表面淬火热处理根据加热方式不同，可分为火焰表面淬火、感应加热淬火和电接触加热淬火．
4．灰口铸铁的性能特点及应用
灰口铸铁的性能特点及应用如表4-18所示．
表4-18 灰口铸铁的性能特点及应用
注：人工时效是将冷却后的铸件放在100～200℃的炉中，随炉升温至500～600℃，经较长时间保温后，缓慢地冷却下来．
4．3．1．4 可锻铸铁
可锻铸铁是由具有一定化学成分的铁液浇注成白口坯件，再通过石墨化或氧化脱碳可锻化处理而获得具有较高韧性的铸铁．可锻铸铁又称马铁、马钢．与灰铸铁相比，可锻铸铁有较好的强度和塑性，特别是低温冲击性能较好；耐磨性和减振性优于普通碳素钢；铸造性能不如灰铸铁；切削性能优于钢和球墨铸铁而与灰铸铁接近．可锻铸铁广泛应用于管类零件、汽车、拖拉机、农机具等大批量生产的薄壁中小件．
1．可锻铸铁的分类及特征
可锻铸铁的分类及特征见表4-19．
表4-19 可锻铸铁的分类及特征
注：我国GB9440—88标准确认：经石墨化退火的铁素体基体的可锻铸铁为黑心可锻铸铁．
2．可锻铸铁的石墨化及一般热处理规范
可锻铸铁的主要生产工艺过程是对白口铁进行退火处理，使其碳化物(Fe3C)分解而产生团絮状石墨(称石墨化)，从而获得所需的可锻铸铁组织．
白心可锻铸铁的氧化退火法如图4-8所示，将铸件放入填有矿石、氧化铁皮等氧化性物质的密封箱内，一般以40～50℃／h的加热速度加热至940～980℃，保温35～60h后再以85～100℃／h的冷却速度随炉降温．在长时间的高温作用下，使其产生第一次石墨化过程，即渗碳体(Fe3C)分解为奥氏体和团絮状石墨；以后冷却至共析温度(723℃)时，产生第二次石墨化过程，即奥氏体转变为珠光体．由此得到白心可锻铸铁的组织．在退火过程中，铸件中的部分碳被氧化掉．
图4-8 白心可锻铸铁的氧化退火法
黑心可锻铸铁的中性退火法如图4-9所示，将铸件装入密封的箱内，一般可参照图4-9所示的规范进行退火处理．第一次保温(850～950℃)促成第一次石墨化过程，使共晶渗碳体分解为奥氏体和团絮状石墨的组织．第二次保温(670～730℃)为第二次石墨化过程，使共析转变产物中的渗碳体以及可能预先析出的二次渗碳体全部分解为铁素体和团絮状石墨的组织，获得黑心可锻铸铁．
图4-9 黑心可锻铸铁的中性退火法
3．可锻铸铁的化学成分、牌号及力学性能
可锻铸铁的化学成分如表4-20所示．可锻铸铁的牌号和力学性能如表4-21和表4-22所示．牌号中的“KT”为“可锻”二字的汉语拼音字头，“KTZ”表示珠光体可锻铸铁．后面的两组数字分别代表最低抗拉强度和最低伸长率．
表4-20 可锻铸铁的化学成分
表4-21 黑心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁的牌号及力学性能(GB9440—88)
注：1．对珠光体可锻铸铁的试样两种直径尺寸，如需方没有规定，供方可任选其中一种．
2．牌号KTH300-06适用于气密性零件
3．牌号B系列为过渡牌号．
表4-22 白心可锻铸铁的牌号及力学性能(GB9440—88)
注：1．白心可锻铸铁试样直径，由需方和供方按铸件壁厚尺寸双方协议．
2．如果采用正确的工艺，所有牌号的白心可锻铸铁均可焊接
3．KTB380-12适用于强度有特殊要求和焊接后不需进行热处理的零件．
4．可锻铸铁的性能特点及应用
可锻铸铁因石墨呈团絮状，具有较高的强度，优良的塑性和韧性，适用于动负荷工作的中小型零件，可代替部分碳钢、合金钢和有色金属铸件，其性能特点及应用如表4-43所示．
表4-23 可锻铸铁性能特点及应用
4．3．1．5 球墨铸铁
1．球墨铸铁的化学成分
铁水经过球化处理，使石墨大部分或全部呈球状，有时少量为团絮状的铸铁，称为球墨铸铁．为了保证更好地球化，对原铁水尽量采用“高碳、硅，低磷、硫”的原则．磷使球铁的塑性、韧性和强度急剧降低，且易冷裂，因此，磷的质量分数应小于0．1%．硫易与球化剂化合成硫化物，使球化剂损耗增大，故硫的质量分数应限制在0．03%以下．球墨铸铁与灰铸铁的化学成分对比如表4-24所示．由于化学成分和冷却速度的不同，将获得不同的石墨基体组织球墨铸铁按基体组织特点分为铁素体球墨铸铁和珠光体球墨铸铁．
表4-24 球墨铸铁与灰铸铁化学成分对比表
2．球化剂的选用
球化处理是在原铁水中加入球化剂，使铁水在凝固过程中促使石墨成为球状的过程．常用球化剂类别及适用范围列于表4-25．其中我国使用最多的球化剂是稀土硅铁镁合金，其牌号和化学成分列于表4-26．纯镁也是使用较多的球化剂，其成分列于表4-27．用纯镁进行球化处理时常附加稀土硅铁合金或混合稀土以抵消干扰元素的不良影响．稀土硅铁合金成分列于表4-28．
表4-25 国内外常用球化剂类别及适用范围
表4-26 稀土硅铁镁合金
注：1．需方对化学成分有特殊要求时，由供需双方另行协商．
2．合金应呈块状变货，块度范围为3～<25mm、25～<50mm、50～100mm，合金不得有粉化．
表4-27 镁锭成分
表4-28 稀土硅铁合金(GB4137—84)
注：1．需方对化学成分有特殊要求时，由供需双方另行协商
2．产品呈银灰色块状，其块度范围分为3～<50mm、50～100mm，合金不得有粉化．
表4-29 我国几种生铁的干扰元素含量
选用球化剂时应考虑以下几个因素：
(1)金属炉料中干扰元素含量．我国若干主要生铁中干扰元素的含量列于表4-29中．我国生铁中含有较多的钛，因此应选用含有适量稀土的球化剂，如稀土硅铁镁合金或纯镁与稀土硅铁联合使用．当炉料中干扰元素含量较高时，应选用稀土含量较高的球化剂．如采用高纯生铁，即主要干扰元素总的质量分数∑T=ω(Ti)+ω(Cr)+ω(Sn)+ω(V)+ω(Sb)+ω(Pb)+ω(Zn)<0．1%时，可用纯镁球化剂或镁硅铁合金．
表4-29所列几种生铁中钛是主要的干扰元素中含量最高者，占主要干扰元素总量的71%～87%．球化剂中的稀土含量应能保证球化处理后的有效残余稀土量满足下列关系：
ω(RE)≥0．4ω(Ti)—0．024%，其中ω(Ti)≤0．15%
如果原铁液含硫量高，球化处理后残留硫量也较高，说明有一部分残留稀土与硫结合存在于铸铁中，另一部分残余稀土用于抵消干扰元素，此时，残余稀土量应高于上式的有效残余稀土量．用钒钛生铁生产球墨铸铁时应选用高稀土球化剂，如FeSiMg8RE18等．残余Ce量过高，大断面铸件中易生成灰斑，即碎块状石墨．
(2)原铁液温度和硫含量．高温低硫铁液应选用低稀土低镁的稀土硅铁镁合金．例如目前多数冲天炉铁液温度为1400～1450℃，ω(S)=0．05%～0．1%，可选用FeSiMg8RE7、FeSiMg8RE5合金．电炉铁液温度为1460～1520℃，ω(S)=0．02%～0．04%，可选用FeSiMg6RE4、FeSiMg8RE3合金．铁液温度为1460～1520℃，经脱硫处理ω(S)≤0．02%时可选用FeSiMg5RE1、FeSiMg6RE2合金．
(3)生产工艺和铸件要求．铸态铁素体球墨铸铁选用低稀土球化剂，铸态珠光体球墨铸铁可选用含铜或镍的球化剂；金属型铸造、离心铸管可选用低稀土球化剂或纯镁；大型厚断面铸件可选用钇基重稀土镁硅铁；含微量Sb或含Cu的复合球化剂可用大型珠光体球墨铸铁件．
3．孕育剂的选用
表4-30列出了球墨铸铁常用孕育剂．球墨铸铁原铁液中添加球化剂后过冷倾向增大，在添加孕育剂后减小过冷，抑制渗碳体析出，促进析出大量细小圆整的石墨球孕育是保证凝固结晶过程中析出正常球状石墨的重要条件之一，对于铸态球墨铸铁尤为重要．不进行孕育者需高温石墨化退火．
4．球化处理工艺
各种球化处理工艺的特点及适用范围列于表4-31中
常用的球化处理工艺——冲入法介绍如下：
原铁液温度≥1400℃，ω(S)<0．10%，铁液无严重氧化．处理铁液量不限．球化剂的选用如前所述，但用稀土镁硅铁时，其含镁量与处理铁液温度的关系列于表4-32中，其稀土含量一般应低于镁含量．例如冲天炉铁液温度为1400～1430℃，ω(S)=0．06%～0．10%，可选用ω(Mg)=10%、ω(RE)=7%的合金．合金应断口致密，色泽均匀，无夹渣氧化物．
表4-30 球墨铸铁常用孕育剂
①例如ω(N1)=14%、ω(Cu)=6%、ω(Cr)=2%、ω(Si)=15%的耐蚀球墨铸法．
表4-31 各种球化工艺的特点及适用范围
表4-32 铁液温度与稀土镁硅铁含镁量的关系
①球化处理包
深度H与内径D之比H／D=1．5～1．8．常用堤坝式包底，也可用凹坑式或洞穴式包底．堤坝或凹坑内面积占包底的2／5～1／2，堤高或坑深应可容纳添加的球化剂和覆盖剂即可．也可用平底包，但其球化剂吸收率较低．冲入法球化处理包如图4-10所示．
图4-10 冲入法球化处理包
(a)堤坝式；(b)凹坑式；(c)洞穴式；(d)平底式
②球化剂装载
处理0．5～3t、1400～1430℃铁液时，球化剂粒度为15～30mm，粉状物不大于10%，温度低时不可用粉状物．先将处理包预热至大于600～800℃(暗红或红色)，清除包底残渣铁块．向堤坝或凹坑内装入球化剂，平底包可放入一侧．上面覆盖硅铁，其粒度等于或小于球化剂．然后再覆盖无锈铁屑或草灰、苏打、珍珠岩集渣剂等．铁液温度过高时可盖铁(钢)板．铁液温度较高时要注意舂紧和覆盖操作．
③冲入铁液
铁液冲向未放置球化剂的一侧．冲入2／3～1／2铁液，其深度不小于200～250mm。冲入后反应沸腾约1min以上．如反应太迟，可用钢钎捅破覆盖层，沸腾将要结束时，再冲入其余铁液．处理量较少时也可一次冲满．补加铁液时可随流添加孕育剂．处理完毕，加集渣剂，如草灰、珍珠岩，搅拌后彻底扒渣，再覆盖保温剂，如草灰、珍珠岩等．处理后0．5～3t包铁液降温50～100℃，大包降温较少．
④球化情况判断
铁液冲入一定高度(>200～250mm)后开始起爆，均匀持续沸腾足够时间(>1min)，表示反应正常．反应过猛喷出铁液表示烧损过大，反应时间过短、过长属不正常现象．补加铁液时液面逸出镁光及白黄火焰表示正常．处理后铁液表面易形成氧化膜表示正常．将铁液搅拌后深入液面下取样浇三角试样或圆棒检查球化情况．
⑤炉前试样检验法
(1)取样，球化孕育处理搅拌扒渣后，从表面下取铁液浇入图4-11所示试样的砂型中，待中心全部凝固后取出，表面呈暗红色．底面向下淬入水中冷却，打断观察断口．也可采用Φ15～30mm圆棒试样．
图4-11 炉前试样
推荐尺寸：b=25mm，h=50mm，l=150mm
(2)判断方法如表．4-33所示．注意，试样淬水过早可能会造成误判．铸件(尤其后期浇注者)的球化等级可低于炉前试样．此法可结合球化处理过程中的现象辅助判断，为控制球化工艺质量的手段，不作为检验产品质量的依据．
表4-33 炉前三角试样球化判断法
⑥安用防护
操作者戴手套、口罩，穿工作服，防止含稀土合金粉末侵入人体．防止起爆时飞溅烫伤．观察球化反应时戴防护眼镜．
5．球墨铸铁的主要缺陷和防止方法
球墨铸铁的主要缺陷和防止方法如表3-34所示．
表4-34 球墨铸铁的缺陷和防止方法表
6．球墨铸铁的力学性能
球墨铸铁因石墨呈球状，其削弱基体和造成应力集中的作用大大减校因而能充分发挥基体的作用．它的强度和塑性均已超过一般灰铸铁和可锻铸铁，接近铸钢．通常球墨铸铁抗拉强度为400～600MPa，与钢大体相同，它的拉伸屈服极限为300～400MPa，拉伸屈强比(σs／σb)为0．7～0．8．球墨铸铁的牌号和力学性能如表4-35所示．牌号中的“QT”为“球铁”二字的汉语拼音字头；后面的两组数字，第一组代表抗拉强度的最低值，第二组代表伸长率的最低值．球墨铸铁与其他金属材料性能对比如表4-36所示．
表4-35 单铸试块球墨铸铁力学性能(GB1348—88)
表4-36 球墨铸铁与其他金属材料性能对比表
7．球墨铸铁的性能特点及应用
球墨铸铁具有良好的力学性能和加工工艺性能，因此应用范围逐渐扩大．球墨铸铁性能特点及应用如表4-37所示．
表4-37 球墨铸铁性能特点及应用
8．合金球墨铸铁
合金球墨铸铁是指在一般球墨铸铁内，另添加一定的铜、钼、镍、铬和钒等合金元素熔炼获得的球墨铸铁，如表4-38所示．
表4-38 合金球墨铸铁的种类及性能
4．3．1．6 蠕墨铸铁
蠕墨铸铁的石墨形态是蠕虫状和球状石墨共存的混合形态，蠕虫状石墨是介于片状石墨和球状石墨之间的中间石墨形态．蠕墨铸铁的强度介于球墨铸铁和灰口铸铁之间，热疲劳性能好，具有接近灰口铸铁的优良的铸造性能．根据单铸试块的抗拉强度并按GB5612—85《铸铁牌号表示方法》的规定，蠕墨铸铁分为五种牌号，见表4-39．牌号中“RuT”为“蠕铁”汉语拼音的缩写，“RuT”后面的数字表示本牌号蠕墨铸铁抗拉强度的最小值，选用蠕墨铸铁时，对于要求强度、硬度和耐磨性较高的零件，宜选用珠光体基体蠕墨铸铁；对于要求塑韧性、热导率和耐热疲劳性能较高的铸件，宜用铁素体基体蠕墨铸铁；介于二者之间的则用混合基体．各种牌号蠕墨铸铁的性能特点和应用举例见表4-40．
表4-39 蠕墨铸铁的牌号
表4-40 各种牌号蠕墨铸铁的性能特点与应用举例
4．3．1．7 合金铸铁
在一般铸铁中添加一些合金元素，使铸铁中石墨的形态、碳化物和基体发生变化，因而改善其力学性能和理化性能，来达到各种不同的使用要求．这些铸造合金称为合金铸铁．合金铸铁按合金化的程度，一般可分为三类：
低合金铸铁：合金元素的质量分数<3%；
中合金铸铁：合金元素的质量分数=3%～10%；
高合金铸铁：合金元素的质量分数>10%．
1．耐磨铸铁
在润滑或半润滑条件下工作的部件(如机床导轨、缸套和活塞环等)，不仅需要工作时磨损校还要有较小的摩擦系数和较好的导热性及良好的机加工性，这类铸铁称为耐磨铸铁．耐磨铸铁的组织为：在较软的基体上分布着适宜的硬化相，在摩擦副相互作用下，较软的基体凹下，保持着油膜，可降低磨损．硬化对耐磨性有明显的影响，其硬度较高，分布越均匀，耐磨性越好．各种用途的耐磨铸铁实例如表4-41至表4-43所示．
表4-41 机床用耐磨铸铁
表4-42 活塞环用耐磨铸铁
表4-43 气缸套用耐磨铸铁
2．抗磨铸铁
具有良好抗磨料磨损性能的各类铸铁称为抗磨铸铁．抗磨铸铁在干摩擦且有外来硬颗粒或磨料条件下工作，要求铸铁的硬度高，组织均匀，通常用莱氏体、马氏体、贝氏体或奥氏体组织．生产中常采用白口铸铁为抗磨铸铁，这种铸铁中碳化物分布于金属基体中，没有石墨，硬度很高．如果进一步提高其耐磨性，可采用低合金白口铸铁或高合金白口铸铁．几种常用抗磨白口铸铁的化学成分和组织特点如表4-44所示．
表4-44 常用抗磨白口铸铁的化学成分和组织特点
3．耐热铸铁
在高温时具有抗氧化、抗生长的能力，并保持一定强度及抗蠕变性能的铸铁称为耐热铸铁．
提高铸铁耐热性可以采用下列措施：加入能形成稳定、致密、牢固和连续的氧化膜元素，如铝、硅和铬等，防止氧化性气体侵入；减少石墨含量或改变石墨形状，以减少氧化性气体侵入；在使用温度下不发生相变或尽量使组织为单相；加入改善高温力学性能的元素．耐热铸铁的等级如表445所示．各类耐热铸铁的化学成分以及常温力学性能如表4-46所示(允许用热处理方法达到表中所规定的性能)．
表4-45 铸铁耐热性等级
表4-46 耐热铸铁牌号、成分、性能(GB9437—88)
耐热铸铁的工作温度一般是按其抗氧化、抗生长指标来选择的，这个指标通常是指氧化平均速度不大于0．5g／(m2·h)，生长率不大于0．2%．各种耐热铸铁的工作温度、适用条件及用途见表4-47．
表4-47 耐热铸铁的使用条件与应用
①最高使用温度范围对应于合金元素上下限
4．耐蚀铸铁
能耐酸类介质腐蚀的铸铁，称为耐蚀铸铁．铸铁与周围介质能发生化学腐蚀和电化学腐蚀．化学腐蚀是指铸铁和干燥气体及非电解质直接发生化学作用而引起的腐蚀，主要在表层进行．电化学腐蚀是因为铸铁是一种多相组织，各相的电极电位不同，电极电位高的构成阴极，电极电位低的构成阳极．构成阳极的材料不断被消耗掉．这种腐蚀逐层深入铸件内部，危害最大．
提高铸铁耐蚀性能的措施有：加入硅、铝和铬等合金元素，在铸件表层形成一层致密、牢固的保护层；加入铬、铝、铜和镍等合金元素，改变铸铁内各相的电位，以降低原电池的电动势；减少石墨和碳化物的数量，改善铸铁的组织，减少原电池的数目．
铸铁的耐蚀程度等级如表4-48所示，常用耐蚀铸铁的牌号、化学成分及应用见表4-49．
表4-48 铸铁的耐蚀性等级
表4-49 耐蚀铸铁的化学成分、性能及应用
①支距为600mm