灵活的铁吗?球墨铸铁与铸铁

工程师如何为金属铸件选择合金

当为铸件选择一种铁合金时，冶金学家会考虑预算、所需的机械性能以及铸造后的加工和热处理等步骤。这些要求决定了使用什么合金。如今，最大的选择是在球墨铸铁和铸铁之间。

从技术上讲，“铸铁”指的是在铸造厂中铸造的铁合金。球墨铸铁就是这样一种合金。然而，延性是一个相对较新的领域，具有独特的机械性能，使其有别于其他铁合金。这种差异意味着“铸铁”通常指的是灰铸铁或白铁合金，它们已经作为金属锻造的一部分存在了几个世纪。

在铸造厂里铸造的是什么类型的铁?

• 球墨铸铁:这种类型的铁发展于1948年，已经成为铁铸造厂的一种非常重要的合金。它比其他铸铁要脆得多。
• 可锻铸铁:在球墨铸铁发明之前，这种合金更受欢迎。它是一种经过很长时间热处理的白口铸铁。热处理室内的条件必须严格控制。当可锻铸铁完成后，它就不那么脆了。可锻铸仍然用于小的，薄的铸件，可锻铸不太成功。
• 白口铸铁:这种合金比其他铸铁冷却得更快，在晶格中产生一种叫做渗碳体的分子。它是一种脆性合金，但具有优良的硬度和耐磨性。它经常用于轴承和其他高摩擦应用。
• 灰铸铁:大多数标准的“铸铁”都是由灰铸铁制成的，所以当人们使用这个词时，灰铸铁很可能就是指的合金。与白口铸铁不同，灰口铁具有石墨组织。具有良好的减振能力和良好的可加工性。

白口铸铁和灰口铸铁产生的铸件外观非常相似。它们的颜色只有在破裂时才明显。

球墨铸铁和铸铁有什么区别?

球墨铸铁比其他铸铁脆，即使是在热处理之前。它不容易断裂的冲击。铁是球墨铸铁，所以可以弯曲。相比之下，灰铸铁更硬。这种硬度意味着它能很好地处理表面磨损。灰铁的减振效果也更好。这种差异是由于这些铁合金中石墨的微观结构造成的。

灰铸铁是2.5-4%的碳和1-3%的硅重量。合金中的硅对于稳定赋予灰铸铁性能的石墨分子是必要的。然而，只有当金属在冷却时不遭受热冲击时，这种硅才能有效地支撑和维持石墨。非常迅速的冷却会导致渗碳体的形成，使灰铁变成白铁，即使混合有硅。在灰铸铁中，石墨薄片嵌入表面，在高度抛光的灰铸铁中可以看到。

球墨铸铁它含有3.2-3.6%的碳，2.2-2.8%的硅，以及少量的“球化元素”。1943年被发现的球墨铸铁有许多与可锻铸铁相同的特性，只是这些特性是直接从模子里出来的。制造可锻铸铁所需的长时间的技术性热处理使其更昂贵，而且容易出错。延展性是一个显而易见的解决方案。(可锻铸仍然用于薄型铸件，因为可锻铸冷却过快而产生碳化物。)

与灰铸铁一样，石墨是球墨铸铁微观结构的重要组成部分。然而，球状元素——如镁、铈或碲——将石墨分子塑造成球状而不是薄片。这些球体相互滑动，而不是形成铁可以沿其断裂的平面。这些球墨使球墨铸铁更灵活，硬度更低。在需要表面硬度的地方，可以使用热处理。

在球墨铸铁和传统铸铁之间进行选择

球墨铸铁比灰铸铁稍微贵一点，但比钢更便宜，更容易铸造。通常选择它的机械性能和价值。作为一种比铸铁更少的脆性合金，它被用于应用，在延展性和抗冲击是有用的。尽管灰铸铁在阻尼方面仍优于钢，但其减振和压屈服性能优于钢。

设计用于抗冲击的护柱通常使用球墨铸铁。它是用于管道的主要铁合金，尤其是那些承受压力的管道。汽车零部件、泵和电缆外壳中都有可能出现冲击。

在传统铸铁不存在脆性问题的地方，灰铸铁仍然是一种重要且常用的合金。在正常的磨损过程中不会受到冲击的物品通常是由灰铸铁制成的。铸铁煎锅通常是灰铁。硬景观，如树栅，沟栅，和井盖也往往是灰铁。极佳的减振性能使灰铸铁成为优良的机械底座。它也是正确的选择，刹车或发动机组件不会被打击，但将需要处理高振动。

在任何项目中，在选择合金之前与冶金学家或工程师交谈是很重要的。他们将检查组件的工作压力，并帮助选择可以安全地管理应用程序的材料。选择球墨铸铁和铸铁有时可以归结为价值。其他时候，需要的是特定的合金质量。