第六章 铸 铁
引言,
1、何为铸铁？
铸铁是碳质量分数大于 2.11%,并常含有较多的硅、锰、硫、磷
等元素的铁碳合金。
用于制造机床的床身、床头箱,发动机的汽缸体、机器的底座等
，是工程上最常用的金属材料之一。
箱体
启
动
阀
2、铸铁分几类？
根据碳在铸铁中存在形 式 不同，可分三大类：
（ 1）白口铸铁
（ 2）灰口铸铁
（ 3）麻口铸铁
C的存在形式,渗碳体 (Fe3C)，断口为白色 。
性能硬而脆，难以切削加工。主要用作炼钢原料，高耐磨零件
（如轧辊、犁铧等）。
C的存在形式,石墨,断口为灰黑色。
C的存在形式,石墨 +渗碳体,断口为黑白色。
灰铸铁是铸造性能最好，应用最广泛的铸铁材料。
性能：脆性大，很少使用 。
第六章 铸 铁
根据 石墨 （ G） 在铸铁中存在形态，可分为：
普通灰铸铁：石墨呈 片状
可锻铸铁：石墨呈 团絮状
蠕墨铸铁：石墨呈 蠕虫状
球墨铸铁：石墨呈 球状
3、灰口铸铁的种类
第六章 铸 铁
第 1节 普通灰铸铁
一、灰铸铁的组织
灰铸铁有铁素体、珠光体,(铁素体 +珠光体 )+石墨三
种基本组织 。
F+片状石墨 （ F+P） +片状石墨 P+片状石墨
第六章 铸 铁
由于石墨片对钢基体产生的割裂作用，破坏了钢基体的连续性、完整性，
减少了钢基体的有效面积，使其 抗拉强度低于钢、而塑性和韧性近于零，属于
脆性材料。 灰铸铁具有非常优良的铸造性能。
二、灰铸铁的性能与应用
但其抗压强度与钢相近，因此普通灰铸铁广泛用于作承受压力载荷的零件
和结构，如 机座、机床床身、轴承 等。
叶轮 发动机飞轮
§ 6-1 普通灰铸铁
三、灰铸铁的牌号
HT+三位数字, 数字表示最低抗拉强度 。
四、灰铸铁的热处理
如,HT150,HT200,HT250
热处理只能改变基体组织，不能改变石墨的形态和分
布，对提高性能效果不大。通常对其进行热处理的方法和
平共处目的是：
1、消除内应力退火：
2、高温退火：消除白口组织
3、表面淬火：提高表面硬度、耐磨性和疲劳强度。
§ 6-1 普通灰铸铁
第 2节 可锻铸铁
一、生产方法：
先将铸铁浇注成白口铸铁,然后进行 高温石墨化退火,使渗碳体分解
得到 团絮状石墨 。
二、可锻铸铁的组织
可锻铸铁有铁素体和珠光体两种基体。
第六章 铸 铁
三、可锻铸铁的牌号
四、可锻铸铁的性能及应用
可锻铸铁 较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代替碳钢。 可
锻铸铁不可锻。
铁素体可锻铸铁以,KT” 表示，珠光体可锻铸铁以,KTZ” 表
示。其后的两组数字表示最低抗拉强度和延伸率。
如,KT350-10,KTZ600-3
可锻铸铁的牌号和机械性能
§ 6-2 可锻铸铁
第 3节 球墨铸铁
一、生产方法：
在浇注前向铁水中加入一定量的球化剂而直接获得球状石墨,得到
球墨铸铁,
二、球墨铸铁的组织
第六章 铸 铁
三,球墨铸铁 的牌号
四、球墨铸铁的和机械性能
用,QT” 标明，其后两组数值表示最低抗拉强度和延伸率。
QT420-10,QT600-2,QT800-2如,
机械性能
牌号 基体 ?b?MPa ?0.2?MPa ?5?%
ak?
kJ/m
2
HB 应 用 举 例
QT400-17 铁素体 400 250 17 600 ≤179 汽车、拖拉机床底盘零
件； 16-64大气压阀门的
阀体、阀盖QT420-10 铁素体 420 270 10 300 ≤207
QT500-5 铁素体 +球光体 500 350 5 － 147～241 机油泵齿轮
QT600-2 球光体 600 420 2 － 2297～302
柴油机、汽油机曲轴；
磨床、铣床、车床的主轴；
空压机、冷冻机缸体、缸
套
QT700-2 球光体 700 490 2 － 2297～302
QT800-2 球光体 800 560 2 － 2417～321
§ 6-3 球墨铸铁
六、球墨铸铁调质和正火后的组织性能
机械性能
热处理工艺 显微组织 σ b
MPa
5
%
ak
kJ/m2
HB
调质, 980℃ 退火
后,
900℃ 油淬
+ 580℃ 回火
回火索氏
体
+石墨
800～ 1000 1.7～
2.7
260～
320
240～
340
正火, 980℃ 退火
后,
900℃ 正火
+ 580℃ 去应力退
火
珠光体 +
5%铁素体
+石墨
700 2.5 100 317～
321
五、球墨铸铁的应用
具有与钢相近的力学
性能，可代替钢和合金钢
使用。
球墨
铸铁
管道
接口
§ 6-3 球墨铸铁
第 4节 蠕墨铸铁
一、生产方法：
在一定成分的铁水中加入适量的蠕化剂而炼成的，其方法与
程序与球墨铸铁基本相同。
二,蠕墨 铸铁的组织
蠕墨铸铁的石墨具有介于片状和球状之间的中间形态，其石墨
片的长厚比较小，端部较钝。 呈 蠕虫状。
第六章 铸 铁
蠕墨铸铁是一种新型高强铸铁材料。它的强度接近于球墨
铸铁，并且有一定的韧性、较高的耐磨性；同时又有和灰口铸铁
一样的良好的铸造性能和导热性。
三、蠕墨铸铁的牌号、性能和应用
蠕墨铸铁以,RuT” 表示，其后的数字表示最低抗拉强度。
RuT300,RuT420如：
蠕墨铸铁已成功地用于高层建筑中高压热交换器、内燃
机汽缸和缸盖、汽缸套、钢锭模、液压阀等铸件。
牌号,
性能,
应用,
排
气
管
进
气
管
§ 6-4 蠕墨铸铁
第 5节 特殊性能铸铁
在铸铁中加入某些合金元素，得到一些具有各种特殊性能的合
金铸铁。
1、耐磨铸铁（加铬）
2,耐热铸铁 （ Al,Si,Cr）
扇
形
扩
散
器
托
架
衬
板弯管
第六章 铸 铁
石
墨
呈
片
状
§ 6-5 特殊性能铸铁
石墨呈 团絮状
§ 6-5 特殊性能铸铁
石墨呈 球状
§ 6-5 特殊性能铸铁
石墨呈 蠕虫状
§ 6-5 特殊性能铸铁
何为 石墨？
石墨是游离状态的碳，其强度、硬度、塑性、韧性很低，硬
度仅为 3— 5HBS，伸长率近于零 。
铸铁的组织可以看成是在铁或钢的基体上夹杂着石墨，石
墨对基体产生 割裂作用 。
因此，石墨的存在使铸铁的力学性能下降，其性能比钢低，不
能锻造，且石墨的数量越多，越粗大，分布越不均匀，铸铁的力
学性能越差。
但石墨的存在也赋予铸铁许多钢所不及的优良性能，如 铸造
性能、减振性和减摩性 等。
§ 6-5 特殊性能铸铁
铸铁的石墨化
铸铁 组织的类型取决于 石墨化 的程度。
（ 1）铸铁中 碳原子析出并形成石墨的过程 称为石墨化 。
石墨化若能充分或大部分进行，则能获得 灰口铸铁,反之
将得到 白口铸铁 。
石墨既可以从液体和奥氏体中析出，也可以通过渗碳体分
解来获得。
灰口铸铁和球墨铸铁中的石墨主要是从液体中析出；可锻
铸铁中的石墨则完全由白口铸铁经长时间退火，由渗碳体分解
而得到。
§ 6-5 特殊性能铸铁
（ 2） 影响石墨化的因素
冷却速度, 缓慢冷却有利于石墨化；
合金元素, C和 Si强烈促进,S强烈阻碍,Mn阻碍,P微弱促进。
§ 6-5 特殊性能铸铁
引言,
1、何为铸铁？
铸铁是碳质量分数大于 2.11%,并常含有较多的硅、锰、硫、磷
等元素的铁碳合金。
用于制造机床的床身、床头箱,发动机的汽缸体、机器的底座等
，是工程上最常用的金属材料之一。
箱体
启
动
阀
2、铸铁分几类？
根据碳在铸铁中存在形 式 不同，可分三大类：
（ 1）白口铸铁
（ 2）灰口铸铁
（ 3）麻口铸铁
C的存在形式,渗碳体 (Fe3C)，断口为白色 。
性能硬而脆，难以切削加工。主要用作炼钢原料，高耐磨零件
（如轧辊、犁铧等）。
C的存在形式,石墨,断口为灰黑色。
C的存在形式,石墨 +渗碳体,断口为黑白色。
灰铸铁是铸造性能最好，应用最广泛的铸铁材料。
性能：脆性大，很少使用 。
第六章 铸 铁
根据 石墨 （ G） 在铸铁中存在形态，可分为：
普通灰铸铁：石墨呈 片状
可锻铸铁：石墨呈 团絮状
蠕墨铸铁：石墨呈 蠕虫状
球墨铸铁：石墨呈 球状
3、灰口铸铁的种类
第六章 铸 铁
第 1节 普通灰铸铁
一、灰铸铁的组织
灰铸铁有铁素体、珠光体,(铁素体 +珠光体 )+石墨三
种基本组织 。
F+片状石墨 （ F+P） +片状石墨 P+片状石墨
第六章 铸 铁
由于石墨片对钢基体产生的割裂作用，破坏了钢基体的连续性、完整性，
减少了钢基体的有效面积，使其 抗拉强度低于钢、而塑性和韧性近于零，属于
脆性材料。 灰铸铁具有非常优良的铸造性能。
二、灰铸铁的性能与应用
但其抗压强度与钢相近，因此普通灰铸铁广泛用于作承受压力载荷的零件
和结构，如 机座、机床床身、轴承 等。
叶轮 发动机飞轮
§ 6-1 普通灰铸铁
三、灰铸铁的牌号
HT+三位数字, 数字表示最低抗拉强度 。
四、灰铸铁的热处理
如,HT150,HT200,HT250
热处理只能改变基体组织，不能改变石墨的形态和分
布，对提高性能效果不大。通常对其进行热处理的方法和
平共处目的是：
1、消除内应力退火：
2、高温退火：消除白口组织
3、表面淬火：提高表面硬度、耐磨性和疲劳强度。
§ 6-1 普通灰铸铁
第 2节 可锻铸铁
一、生产方法：
先将铸铁浇注成白口铸铁,然后进行 高温石墨化退火,使渗碳体分解
得到 团絮状石墨 。
二、可锻铸铁的组织
可锻铸铁有铁素体和珠光体两种基体。
第六章 铸 铁
三、可锻铸铁的牌号
四、可锻铸铁的性能及应用
可锻铸铁 较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代替碳钢。 可
锻铸铁不可锻。
铁素体可锻铸铁以,KT” 表示，珠光体可锻铸铁以,KTZ” 表
示。其后的两组数字表示最低抗拉强度和延伸率。
如,KT350-10,KTZ600-3
可锻铸铁的牌号和机械性能
§ 6-2 可锻铸铁
第 3节 球墨铸铁
一、生产方法：
在浇注前向铁水中加入一定量的球化剂而直接获得球状石墨,得到
球墨铸铁,
二、球墨铸铁的组织
第六章 铸 铁
三,球墨铸铁 的牌号
四、球墨铸铁的和机械性能
用,QT” 标明，其后两组数值表示最低抗拉强度和延伸率。
QT420-10,QT600-2,QT800-2如,
机械性能
牌号 基体 ?b?MPa ?0.2?MPa ?5?%
ak?
kJ/m
2
HB 应 用 举 例
QT400-17 铁素体 400 250 17 600 ≤179 汽车、拖拉机床底盘零
件； 16-64大气压阀门的
阀体、阀盖QT420-10 铁素体 420 270 10 300 ≤207
QT500-5 铁素体 +球光体 500 350 5 － 147～241 机油泵齿轮
QT600-2 球光体 600 420 2 － 2297～302
柴油机、汽油机曲轴；
磨床、铣床、车床的主轴；
空压机、冷冻机缸体、缸
套
QT700-2 球光体 700 490 2 － 2297～302
QT800-2 球光体 800 560 2 － 2417～321
§ 6-3 球墨铸铁
六、球墨铸铁调质和正火后的组织性能
机械性能
热处理工艺 显微组织 σ b
MPa
5
%
ak
kJ/m2
HB
调质, 980℃ 退火
后,
900℃ 油淬
+ 580℃ 回火
回火索氏
体
+石墨
800～ 1000 1.7～
2.7
260～
320
240～
340
正火, 980℃ 退火
后,
900℃ 正火
+ 580℃ 去应力退
火
珠光体 +
5%铁素体
+石墨
700 2.5 100 317～
321
五、球墨铸铁的应用
具有与钢相近的力学
性能，可代替钢和合金钢
使用。
球墨
铸铁
管道
接口
§ 6-3 球墨铸铁
第 4节 蠕墨铸铁
一、生产方法：
在一定成分的铁水中加入适量的蠕化剂而炼成的，其方法与
程序与球墨铸铁基本相同。
二,蠕墨 铸铁的组织
蠕墨铸铁的石墨具有介于片状和球状之间的中间形态，其石墨
片的长厚比较小，端部较钝。 呈 蠕虫状。
第六章 铸 铁
蠕墨铸铁是一种新型高强铸铁材料。它的强度接近于球墨
铸铁，并且有一定的韧性、较高的耐磨性；同时又有和灰口铸铁
一样的良好的铸造性能和导热性。
三、蠕墨铸铁的牌号、性能和应用
蠕墨铸铁以,RuT” 表示，其后的数字表示最低抗拉强度。
RuT300,RuT420如：
蠕墨铸铁已成功地用于高层建筑中高压热交换器、内燃
机汽缸和缸盖、汽缸套、钢锭模、液压阀等铸件。
牌号,
性能,
应用,
排
气
管
进
气
管
§ 6-4 蠕墨铸铁
第 5节 特殊性能铸铁
在铸铁中加入某些合金元素，得到一些具有各种特殊性能的合
金铸铁。
1、耐磨铸铁（加铬）
2,耐热铸铁 （ Al,Si,Cr）
扇
形
扩
散
器
托
架
衬
板弯管
第六章 铸 铁
石
墨
呈
片
状
§ 6-5 特殊性能铸铁
石墨呈 团絮状
§ 6-5 特殊性能铸铁
石墨呈 球状
§ 6-5 特殊性能铸铁
石墨呈 蠕虫状
§ 6-5 特殊性能铸铁
何为 石墨？
石墨是游离状态的碳，其强度、硬度、塑性、韧性很低，硬
度仅为 3— 5HBS，伸长率近于零 。
铸铁的组织可以看成是在铁或钢的基体上夹杂着石墨，石
墨对基体产生 割裂作用 。
因此，石墨的存在使铸铁的力学性能下降，其性能比钢低，不
能锻造，且石墨的数量越多，越粗大，分布越不均匀，铸铁的力
学性能越差。
但石墨的存在也赋予铸铁许多钢所不及的优良性能，如 铸造
性能、减振性和减摩性 等。
§ 6-5 特殊性能铸铁
铸铁的石墨化
铸铁 组织的类型取决于 石墨化 的程度。
（ 1）铸铁中 碳原子析出并形成石墨的过程 称为石墨化 。
石墨化若能充分或大部分进行，则能获得 灰口铸铁,反之
将得到 白口铸铁 。
石墨既可以从液体和奥氏体中析出，也可以通过渗碳体分
解来获得。
灰口铸铁和球墨铸铁中的石墨主要是从液体中析出；可锻
铸铁中的石墨则完全由白口铸铁经长时间退火，由渗碳体分解
而得到。
§ 6-5 特殊性能铸铁
（ 2） 影响石墨化的因素
冷却速度, 缓慢冷却有利于石墨化；
合金元素, C和 Si强烈促进,S强烈阻碍,Mn阻碍,P微弱促进。
§ 6-5 特殊性能铸铁
