什么是铸铁?白口铸铁和灰各有什么特点?其根本原因是?
铸铁:铸铁主要由铁、碳和硅组成的合金的总称。在这些合金中,含碳量超过在共晶温度时能保留在奥氏体固溶体中的量。
白口铸铁:在结晶过程中没有石墨析出,断口呈银白色的一类铸铁,简称白口铁。组织中含有较多的游离渗碳体,具备极高的硬度(一般在HB500以上),但性脆,多用作抗磨 损零件,如农具、磨球、磨煤机零件、抛丸机叶片、泥浆泵零件、铸砂管以及冷硬轧辊的外表层等。
灰口铸铁:灰口铸铁是指碳主要以片状石墨形式出现的铸铁,断口呈灰色。由于灰口铸铁拥有非常良好的性能,加上其价格极低,所以除了少数铸钢和高级铸铁外,灰口铸铁的用途依旧很广泛的。
大概碳含量高于2%的铁碳合金都被称作铸铁,但是铸铁的种类有很多种,根据其中碳的存在形式不同,常见的铸铁大概能分成三类:
从铁碳相图上我们大家可以看到白口铸铁是如何形成的。以含碳量4.3%的共晶合金为例,在1130℃,合金从液态开始凝固,同时析出奥氏体和和渗碳体。这种组织被命名为莱氏体,是从德国科学家Adolf Ledebur的名字中来的。在共析钢723℃也发生过类似的事情,不过那时候同时析出的是层片状的铁素体和渗碳体,也就是珠光体组织。那么,难道莱氏体也是层片状结构的吗?还真的不是!二者的区别其实是发生的温度高低不同。在高温液态金属中,液体流动和原子的扩散相对而言更容易,这就导致枝晶的形成。随着慢慢的冷却,奥氏体枝晶周围包裹着大量渗碳体,最终剩余奥氏体全部转变成珠光体组织。
我们知道渗碳体是很脆的东西,当受力断裂时,会沿着渗碳体断开,呈现出发白的断口,因此,这种铸铁才被称为白口铸铁。白口铸铁大多不会直接用,而是作为炼钢和其他铸铁的原材料。
灰铸铁中的石墨片像竹林中的落叶一样插在基体内。灰铸铁的硅含量比较高,硅元素的存在,能促使碳石墨化。这种片状的石墨对基体有割裂的作用,所以一般灰铸铁也比较脆,只在受压环境下使用。
特性:白口铸铁又硬又脆,不易切削加工,很少直接用于铸造机件。白口铸铁一般含碳量约在2.5%,其中硅的含量在1%以下,白口铸铁中的碳全部以渗透碳体(Fe3c)形式存在,因为白口铸铁的断口呈亮白色。故称白口铸铁。
外观:灰口铸铁是最常见的一种铸铁,灰口铸铁又叫普通铸铁,断面呈喑灰色,碳以片状石墨形态存在于铁中。
特性:灰口铸铁是在熔炼过程中由于冷却速度较慢而形成的。但其实是由于化学成分,大量硅元素的存在,能促使石墨化,所以在灰口铸铁中含硅量较高。灰口铸铁属于较高强度的孕育铸铁(也称变质铸铁),这是普通铸铁通过孕育处理而得到的。灰口铸铁的含碳量大于4.3%,铸铁中的碳大部或全部以自由状态片状石墨存在。
铸铁是一种含有2%至4%碳的铁合金,通常还含有一定量的硅和锰等元素。铸铁的制造方法是将上述原材料熔炼,在熔池中注入液态铁水,然后在模具中冷却凝固成型。
白口铸铁和灰铸铁是铸铁中的两种常见类型,它们的主要不同之处在于碳的形态和含量不同。
白口铸铁:其碳是以固态石墨的形式存在的,碳含量较低,常常用来制造机床等强度要求比较高的零件。
灰铸铁:其碳以石墨颗粒的形式存在,这些颗粒会使铸件中的针状铁素体与珠状铁素体之间形成复杂的结构;碳含量较高,通常用来制造一些要求韧性较高、抵抗腐蚀能力和耐磨性较强的零件,如机器壳体、汽车缸体等。
导致两种铸铁的根本原因是冷却速度的不同。灰铸铁冷却速度较慢,碳形成石墨颗粒;而白口铸铁冷却速度较快,碳几乎全部以石墨的形式存在,因此呈白色。