鐵的基礎(chǔ)知識(shí)及鐵的分類(lèi)

生鐵是指把鐵礦石4放到高爐中冶煉5而成的產(chǎn)品，也叫“銑鐵”。
生鐵是高爐產(chǎn)品，可分為6普通生鐵和合金生鐵，前者包括煉鋼生鐵和鑄造生鐵，后者主要是錳
鐵和硅鐵。合金生鐵作為煉鋼的輔助材料，在煉鋼時(shí)做鋼的脫氧劑和合金元素添加劑用。
生鐵是含碳量2.11%~6.67%并含有非鐵雜質(zhì)較多的鐵碳合金。生鐵的雜質(zhì)元素主要是硅、硫、
錳、磷等。
生鐵質(zhì)硬而脆，缺乏韌性，幾乎沒(méi)有塑性變形能力，因此不能通過(guò)鍛造、軋制、拉拔等方法加
工成形。但含硅高的生鐵（灰口鐵）的鑄造及切削性能良好。

4 鐵的主要礦石有：赤鐵礦Fe2O3，含鐵量在50%~60%之間；磁鐵礦Fe3O4，含鐵量60%以上有磁性，還有褐鐵礦2Fe2O3-·3H2O、菱鐵
礦FeCO3和黃鐵礦FeS2，它們的含鐵量低一些，但比較容易冶煉。中國(guó)的鐵礦資源非常豐富，著名的產(chǎn)地有湖北大冶、東北鞍山等。
5 單質(zhì)鐵的制備一般采用冶煉法。以赤鐵礦Fe2O3和磁鐵礦Fe3O4為原料，與焦炭和助溶劑在熔礦爐內(nèi)反應(yīng)，焦炭燃燒產(chǎn)生CO2氣，CO2
氣與過(guò)量的焦炭接觸就生成CO 氣，CO 氣和氧化鐵作用就生成金屬鐵。
C+O2=CO2 CO2+C=2CO
Fe3O4+CO=3Fe+CO2 Fe2O3+CO=2Fe+CO2 FeO+CO=FeO+CO2
6 另一種理解是：生鐵、鐵合金屬于爐料，即治煉用原料。鑄鐵是用生鐵（主要是鑄造生鐵）治煉后的產(chǎn)品。

1.生鐵
生鐵是含碳量大于2％（2.11%）的鐵碳合金，工業(yè)生鐵含碳量一般在2.5%~4.0%，并含Si、
Mn、S、P 等元素，是用鐵礦石經(jīng)高爐冶煉的產(chǎn)品。
生鐵生鐵按含硅（Si）量劃分鐵號(hào)，按含錳（Mn）量分組，按含磷（P）量分級(jí)，按含硫（S）
量分類(lèi)。
1）煉鋼生鐵
煉鋼生鐵含硅量不大于1.7%，碳以Fe3C 狀存在。故硬而脆，斷口呈白色。主要用作煉鋼原料
和可鍛鑄鐵原料，煉鋼生鐵見(jiàn)下表所示。
煉鋼用生鐵（根據(jù)GB717-82）：鐵號(hào) 代號(hào) L04 L08 L10

2）鑄造用生鐵
鑄造生鐵硅含量為1.25~3.6%。碳多以石墨狀態(tài)存在。斷口呈灰色。軟、易切削加工。主要用
來(lái)生產(chǎn)各種鑄鐵件原料如床身、箱體等。鑄造生鐵見(jiàn)下表所示：
鑄造用生鐵（根據(jù)YB/T14–91）

鐵號(hào)   牌號(hào) 鑄34 鑄30 鑄26 鑄22 鑄18 鑄14

         代號(hào) Z34 Z30 Z26 Z22 Z18 Z14

3）球墨鑄造用生鐵
球墨鑄造用生鐵也是一種鑄造生鐵，只是低硫低磷。低硫使碳充分在鐵中石墨化。低磷提高生
鐵的機(jī)械性能；主要用于生產(chǎn)性能（機(jī)械性能）較好的球墨鑄鐵件。球墨生鐵見(jiàn)下表所示：
球墨鑄鐵用生鐵（根據(jù)GB1412-85）
牌號(hào) Q10 Q12 Q16
此外現(xiàn)在應(yīng)用的還有含釩生鐵、鑄造用磷銅鈦低合金耐磨生鐵，見(jiàn)下面兩個(gè)表：
含釩生鐵（根據(jù)GB5025-85）
鐵號(hào)  牌號(hào) 釩02 釩03 釩04

        代號(hào) F02 F03 F04 F05

鑄造用磷銅鈦低合金耐磨生鐵（根據(jù)GB9949-88）
鐵號(hào) NMZ34 NMZ30 NMZ26 NMZ22 NMZ18 NMZ14

2.鑄鐵7
鑄鐵是含碳大于2.11%的鐵碳合金，它是將鑄造生鐵（部分煉鋼生鐵）在爐中重新熔化，并加
進(jìn)鐵合金、廢鋼、回爐鐵調(diào)整成分而得到。與生鐵區(qū)別是鑄鐵是二次加工，大都加工成鑄鐵件。鑄
鐵件具有優(yōu)良的鑄造性可制成復(fù)雜零件，一般有良好的切削加工性。另外具有耐磨性和消震性良好，
價(jià)格低等特點(diǎn)。

7 根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形態(tài)不同，通?？蓪㈣T鐵分為白口鑄鐵、灰口鑄鐵及麻口鑄鐵。見(jiàn)下表：

對(duì)任何一種特種鑄鐵而言，首先是要求具備一定的使用性能，如抗磨、耐熱等。但由于是用來(lái)制造機(jī)器零件，就需要保證有一定的機(jī)械性
能，主要是強(qiáng)度和塑性，為此需要在鑄鐵的化學(xué)成分設(shè)計(jì)上，考慮同時(shí)滿足特定的使用性能和一定的機(jī)械性能這兩方面的要求。

1）鑄鐵牌號(hào)的表示方法
各種鑄鐵代號(hào)，由表示該鑄鐵特征的漢語(yǔ)拼音字母的第一個(gè)大寫(xiě)正體字母組成。當(dāng)兩種鑄鐵名
稱(chēng)的代號(hào)字母相同時(shí)，可在該大寫(xiě)正體字母后加小寫(xiě)正體字母來(lái)區(qū)別。同一名稱(chēng)鑄鐵，需要細(xì)分時(shí)，
取其細(xì)分特點(diǎn)的漢語(yǔ)拼音第一個(gè)大寫(xiě)正體字母，排列在后面。見(jiàn)下表：
鑄鐵名稱(chēng)、代號(hào)及牌號(hào)表示方法（根據(jù)GB5612-85）

牌號(hào)中代號(hào)后面的一組數(shù)字，表示抗拉強(qiáng)度值；有兩組數(shù)字時(shí)，第一組表示抗拉強(qiáng)度值，第二
組表示延伸率值。兩組數(shù)字中間用“一”隔開(kāi)。
合金元素用國(guó)際元素符號(hào)表示，含量大于或等于1%時(shí)，用整數(shù)表示：小于1 %時(shí)一般不標(biāo)注。
常規(guī)元素（C、Si、Mn、S、p）一般不標(biāo)注，有特殊作用時(shí)，才標(biāo)注其元素符號(hào)及含量。
2）白口鑄鐵
白口鑄鐵中的碳全部以滲透碳體（Fe3C）形式存在，因斷口呈亮白色。故稱(chēng)白口鑄鐵，由于有
大量硬而脆的Fe3C，白口鑄鐵硬度高、脆性大、很難加工。因此，在工業(yè)應(yīng)用方面很少直接使用，
只用于少數(shù)要求耐磨而不受沖擊的制件，如拔絲模、球磨機(jī)鐵球等。大多用作煉鋼和可鍛鑄鐵的坯
料。
3）灰口鑄鐵
鑄鐵中的碳大部或全部以自由狀態(tài)片狀石墨存在。斷口呈灰色。它具有良好鑄造性能、切削加
工性好，減磨性，耐磨性好、加上它熔化配料簡(jiǎn)單，成本低、廣泛用于制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜鑄件和耐磨件。

灰口鑄鐵按基體組織不同，分為鐵素體基灰口鑄鐵、珠光體-鐵素體基灰口鑄鐵和珠光體基灰口鑄鐵
三類(lèi)。
由于灰口鑄鐵內(nèi)存在片狀石墨，而石墨是一種密度小，強(qiáng)度低、硬度低、塑性和韌性趨于零的
組分。它的存在如同在鋼的基體上存在大量小缺口，即減少承載面積，又增加裂紋源，所以灰口鑄
鐵強(qiáng)度低、韌性差，不能進(jìn)行壓力加工。為改善其性能，在澆注前在鐵水中加入一下量的硅鐵，硅
鈣等孕育劑，使珠光體基體細(xì)化，石墨變細(xì)小而均勻分布，經(jīng)過(guò)這種孕育處理的鑄鐵。稱(chēng)為孕育鑄
鐵?；铱阼T鐵的牌號(hào)、性能組織及用途見(jiàn)下表：
表4-21 灰口鑄鐵的牌號(hào)、組織及用途

4）可鍛鑄鐵
可鍛鑄鐵是用碳、硅含量較低的鐵碳合金鑄成白口鑄鐵坯件，再經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間高溫退火處理，使
滲碳體分解出團(tuán)絮狀石墨而成，即可鍛鐵是一種經(jīng)過(guò)石墨化處理的白口鑄鐵。
可鍛鑄鐵按熱處理后顯微組織不同分兩類(lèi)；一類(lèi)是黑心可鍛鑄鐵和珠光可鍛鑄鐵。黑心可鍛鑄
鐵組織主要是鐵素體（F）基本+團(tuán)絮狀石墨；珠光體可鍛鑄鐵組織主要是珠光體（P）基體+團(tuán)絮狀
石墨。另一類(lèi)是白心可鍛鑄鐵，白心可鍛鑄鐵組織決定于斷面尺寸，小斷面的以鐵素體為基體，大
斷面的表面區(qū)域?yàn)殍F素體、心部為珠光體和退火碳?？慑戣T鐵牌號(hào)、性能（根據(jù)GB9440-88）見(jiàn)下
兩表：
黑心可鍛鑄鐵和珠光體可鍛鑄鐵

注：①試樣直徑12mm只適于鑄鐵主要壁厚小于10mm的鑄鐵。②牌號(hào)KTH30006適于氣密性零件。③牌號(hào)B系列為過(guò)渡牌號(hào)。
白心可鍛鑄鐵
牌
號(hào)
KTB350-04 KTB380-12 KTB400-05 KTB450-07
黑心可鍛鑄鐵主要用于制造汽車(chē)、拖拉機(jī)零件及機(jī)床附件、如輪殼、彈簧支座、閥門(mén)等。珠光
體可鍛鑄鐵則用于制造曲軸、連桿、輪軸、活塞環(huán)等。
5）球墨鑄鐵
在鐵水（球墨生鐵）澆注前加一定量的球化劑（常用的有硅鐵、鎂等）使鑄鐵中石墨球化。由
于碳（石墨）以球狀存在于鑄鐵基體中，改善其對(duì)基體的割裂作用，球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)
度、塑性、沖擊韌性大大提高。并具有耐磨、減震、工藝性能好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛替代可
鍛鑄鐵及部分鑄鋼、鍛鋼件、如曲軸、連桿、軋輥、汽車(chē)后橋等。根據(jù)GB1348-88 球墨鑄鐵牌號(hào)分
為單鑄和附鑄試塊兩類(lèi)；單鑄試塊分八個(gè)牌號(hào)見(jiàn)下表：
單鑄試塊

牌號(hào) QT400-18 QT400-15 QT450-10 QT500-7
主要金相組織 鐵素體 鐵素體 鐵素體 鐵素體+珠光體
牌號(hào) QT600-3 QT700-2 QT800-2 QT900-2
主要金相組織 珠光體+鐵素體 珠光體 珠光體或回火組織 貝氏體或回火馬氏體
附鑄試塊分為五個(gè)牌號(hào)見(jiàn)下表：
附鑄試塊
牌號(hào) QT400-18A QT400-15A QT500-7A QT600-3A QT700-2A
主要金相組織 鐵素體 鐵素體 鐵素體+珠光體 珠光體+鐵素體 珠光體
注： 牌號(hào)后面的字母A 系表示該牌號(hào)在附鑄試塊上測(cè)定的機(jī)械性能， 以區(qū)別上表的單試塊測(cè)定的性能。
除上述介紹幾種常用鑄鐵外，還有抗磨白口鑄鐵、冷硬鑄鐵，耐熱鑄鐵等。

鑄造生鐵通過(guò)鍛化、變質(zhì)、球化等方法可以改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，改善并提高其機(jī)械性能，因此，
鑄造生鐵又可分為白口鑄鐵、灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵和特種鑄鐵等品種。