灰口、可锻、球墨铸铁在化学成分、组织性能上的主要区别是什么?该问题来自工程材料

Question

灰口、可锻、球墨铸铁在化学成分、组织性能上的主要区别是什么?
该问题来自工程材料

Answer 1

铸铁是含碳量大于2.11或者组织中具有共晶组织的铁碳合金.工业上所用的铸铁,实际上都不是简单的铁一碳二元合金,而是以铁、碳、硅为主要元素的多元合金.铸铁的成分范围大致为：C2.4-4.0%,Si0.6-3.0%,Mn0.2-1.2%,P 0.1-1.2%,S 0.08-0.15%.有时还加入各种合金元素,以便获得具有各种性能的合金铸铁.
　　根据碳在铸铁中存在的形态不同,通常可将铸铁分为白口铸铁、灰口铸铁及麻口铸铁.而灰铸铁中又可根据石墨的形态不同而分为普通灰铸铁,蠕虫状石黑铸铁,球黑铸铁以及可锻铸铁.
　　1灰铸铁
　　灰铸铁通常是指具有片状石墨的灰口铸铁,这中铸铁具有一定的机械性能、良好的铸造性能以及其它多方面的优良性能,因而在机械制造中业获得最广泛的应用.
　　2球墨铸铁及蠕墨铸铁
　　球墨铸铁和蠕墨铸铁一般是用稀土镁合金对铁液进行处理,以改善石墨形态,从而得到比灰铸铁有更高机械性能的铸铁.
　　球墨铸铁依照其基体和性能特点而分为六种：即铁素体（高韧性）球墨铸铁,珠光体（高强度）球墨铸铁,贝氏体（耐磨）球墨铸铁,奥氏体一贝氏体（耐磨）球墨铸铁,马氏体一奥氏体（抗磨）球墨铸铁及奥氏体（耐热、耐蚀）球墨铸铁.
　　蠕墨铸铁具有不同比例的珠光体—铁素体基体组织.铸铁性能与其石墨的蠕化程度（蠕化率）及基体有关.在石墨蠕化良好条件下,珠光体蠕墨铸铁的强度和硬度较高,耐磨性强.适于制造耐磨零件,如汽车的刹车鼓等.而铁素体蠕墨铸铁的导热性较好,在高温作用下,不存在珠光体分解问题,组织较稳定,适用于制造在高温下工作、需要有良好的抗热疲劳能力、导热性的零件,如内燃机汽缸盖、进排气岐管等.
　　3可锻铸铁
　　可锻铸铁是将白口铸铁通过固态石墨化热处理（包括有或无脱碳过程）得到的具有团絮状石墨的铁碳合金.采用不同的热处理方法,可以得到具有不同组织和性能的可锻铸铁,即黑心可锻铸铁、珠光体可锻铸铁和白心可锻铸铁.
　　当将白口铸铁毛坯件在密封的退火炉中进行热处理,即在中性炉气条件下退火时,得到的铸铁组织中有呈团絮状的石墨（退火碳）存在.这种石墨虽不很圆整和紧密,但它对基体的割裂作用则比灰铸铁中的片状石墨要小得多,因此它能使铸铁得到较高的强度及良好的韧性.铸铁的基体可以通过热处理来加以控制.使之成为铁素体或珠光体.用这种方法得到的铁素体基体可锻铸铁因组织中有石墨存在,因而铸铁的断面呈暗灰色,而在表层经常有薄的脱碳层呈浅灰色,故通称为黑心可锻铸铁.而珠光体可锻铸铁则是以其基体命名的.
　　当将白口铸铁毛坯件在氧化性质的炉气条件下进行退火时,铸件断面上从外层到心部,发生强烈的氧化和脱碳.在完全脱碳层中无石墨存在,铸铁的组织为铸素体.实际上,在小断面尺寸条件下,铸铁的组织基本上为单一的铁素体和退火碳.而在大断面尺寸条件下,表层为铁素体,中间区域为珠光体和铁素体及退火碳,而心部区域则为珠光体及退火碳（间或有少量铁素体）.这种铸铁断面由于其心部区域有发亮的光泽,而表层色泽较暗,故通称为白心可锻铸铁.